海面上昇と気候変動により地下水の涵養が減少するため、世界中の沿岸帯水層は2100年までに塩水の侵入による脅威の増大に直面することになる。この塩水の蔓延により、特に東南アジア、メキシコ湾、米国東部などの低地地域では、多くの淡水源が飲めなくなり、生態系にダメージを与え、インフラが脅かされることになる。

NASAと米国国防総省（DOD）の調査によると、2100年までに米国東海岸沿いの分水界は、海面上昇と地下水供給量の変化による塩水侵入の最も大きな影響を受ける地域の一つになるという。 NASA の Terra 衛星は、2023 年 4 月 21 日にこの画像を撮影しました。画像出典: NASA

塩水の侵入：沿岸帯水層に対する脅威の増大

南カリフォルニアにあるNASAのジェット推進研究所（JPL）の研究者らの研究によると、2100年までに世界の沿岸地域の約75％で海水が地下の淡水供給源に浸透すると予想されている。この侵入は、多くの沿岸の帯水層の水が飲料水や灌漑に適さなくなるだけでなく、生態系にダメージを与え、インフラを腐食させる可能性がある。

海水侵入として知られるこのプロセスは、淡水と海水が自然に出会い、お互いのバランスが保たれる海岸線の下で発生します。陸地に降った雨は、沿岸の帯水層（淡水を蓄える岩石と土壌の地下層）を補充または涵養し、多くの場合、海に流れ込みます。同時に、水は海洋の圧力によって内陸に押し込まれます。両者が出会う移行ゾーンでは多少の混合が発生しますが、対立する力のバランスにより、通常は一方が淡水、もう一方が海水となって海から出ます。

現在、気候変動の 2 つの影響が海洋水に有利に傾きつつあります。地球温暖化に拍車をかけられた海面上昇により、海岸線が内陸に移動し、海水を陸地に押し込む力が増大している。同時に、降雨量の減少と気候温暖化により地下水の涵養が遅れ、一部の地域では地下の淡水の流れが弱くなっています。

NASA-DOD の調査では、2100 年までに塩水の侵入が世界中の沿岸帯水層の 4 つのうち 3 つで地下水に影響を与えると推定されています。出典: NASA/JPL-カリフォルニア工科大学

地球規模の塩水侵入のマッピング

最近Geophysical Research Lettersに掲載されたこの研究は、世界中の6万以上の沿岸流域（ある地域のすべての降雨と雪解け水を共通の流出口に導く陸域）を評価し、地下水涵養の減少と海面上昇がそれぞれどのように海水侵入につながるかをマッピングし、その正味の影響を推定した。この2つの要因を別々に考えると、この研究の著者らは、2100年までに海面上昇だけで、調査対象となった沿岸流域の82パーセントで海水が内陸に押し込まれることを発見した。これらの場所での移行ゾーンの移動距離は比較的短く、現在の場所から 656 フィート (200 メートル) 以内です。脆弱な地域には、東南アジア、メキシコ湾岸、米国東海岸の大部分などの低地が含まれます。

一方、調査対象となった沿岸流域の45％では、涵養の遅れ自体が海水の侵入につながる可能性がある。これらの地域では、移行帯は海面上昇時よりもさらに内陸に移動し、場所によっては4分の3マイル（約1,200メートル）も移動することになる。最も被害が大きい地域には、アラビア半島、西オーストラリア州、メキシコのバハカリフォルニア半島などが含まれる。沿岸盆地の約42％で地下水の涵養が増加し、移行帯が海洋に向かって押し出され、一部の地域では海面上昇の影響が克服されるだろう。

この研究によれば、全体として、海面変動と地下水涵養の複合的な影響により、評価された沿岸流域の77パーセントが今世紀末までに海水の浸入を経験することになる。

侵入を軽減するための管理戦略

一般的に言えば、地下水涵養率の低下により内陸への塩水浸入の範囲が拡大する一方、海面上昇が世界的な塩水浸入の範囲を決定することになります。 JPLの地下水科学者で論文の筆頭著者であるカイラ・アダムス氏は、「経営への影響は、どこにいるのか、どの要因が支配的であるかによって変わる可能性がある」と述べた。

たとえば、涵養量の低下が地域への侵入の主な原因である場合、その地域の当局者は地下水資源を保護することで問題に対処する可能性があると彼女は述べた。一方で、海面上昇により帯水層が過飽和になるという懸念が強まれば、当局は地下水を迂回させるかもしれない。

グローバルな取り組みと一貫した枠組み

この研究はNASAと米国国防総省（DOD）が共同で資金提供しており、海面上昇が国防総省の沿岸施設やその他のインフラにどのような影響を与えるかを評価する取り組みの一環である。この研究では、世界自然保護基金が管理するデータベースである HydroSHEDS によって収集された流域情報が使用され、NASA のスペースシャトルレーダー地形調査ミッションによる標高観測が使用されました。 2100年までに海水が侵入する距離を推定するために、研究者らは、地下水涵養、地下水面の上昇、淡水と海水の密度、海面上昇による沿岸移動などの変数を考慮したモデルを使用した。

研究の共著者でJPLの気候科学者でNASAの海面変動チームの共同リーダーであるベン・ハムリントン氏は、世界の状況は研究者らが沿岸洪水から見ている状況と似ていると述べ、「海面が上昇すると、あらゆる場所で洪水のリスクも高まる。塩水の侵入により、海面上昇が地下水涵養変化のベースラインリスクを増大させており、深刻な要因となっていることが分かる」と述べた。

同氏は、独自の枠組みを開発する専門知識を持たない国にとっては、局地的な気候への影響を把握する世界的に一貫した枠組みが不可欠であると付け加えた。

「資源が最も少ない国は、海面上昇と気候変動の影響を最も受けやすい」とハムリントン氏は述べ、「そのため、このアプローチは非常に役立つ可能性がある」と述べた。

/scitechdaily から編集