Queridos colegas e amigos,
Um querido colega nos envia este artigo escrito por Hannah Bird, publicado em 7 de março de 2024 pela PHYS.ORG e traduzido por nós para este espaço. Vamos ver do que se trata...
A subsidência da terra é um risco geológico causado pelo assentamento repentino ou gradual (de anos a décadas) da superfície terrestre devido à remoção de material do subsolo. Isso pode ser devido a uma variedade de fatores, tanto naturais (como terremotos, atividade vulcânica e compactação de sedimentos finos não consolidados) quanto antropogênicos (por exemplo, mineração e extração de água subterrânea). Isso representa um grande problema em áreas urbanas, onde pode causar o colapso de edifícios e danos à infraestrutura que podem representar um perigo para a vida e um problema de gerenciamento de recursos.
Atualmente, há um aumento na subsidência do solo em áreas densamente povoadas. Um fator chave que gera essas subsidências é a extração da água subterrânea armazenada no espaço poroso das camadas subterrâneas, tanto para consumo humano quanto para irrigação na agricultura, o que leva à compactação dos sedimentos do subsolo, gerando subsidência e subsidência do solo acima deles.
Esse é o foco principal de uma nova pesquisa, publicada na Geophysical Research Letters, na qual os pesquisadores identificaram uma correlação positiva significativa entre a taxa de extração de água subterrânea e a subsidência do solo, o que significa que essas áreas devem ser um foco importante do gerenciamento de recursos hídricos para aliviar esse risco geológico.
O Dr. Tsimur Davydzenka, pesquisador da Escola de Minas do Colorado, e seus colegas, Dr. Pejman Tahmasebi e Professora Nima Shokri, usaram inteligência artificial de aprendizado profundo para prever a escala da subsidência global da Terra. Explicando a importância de suas pesquisas, os Drs. Davydzenka e Tahmasebi explicaram: “A subsidência da Terra é um fenômeno destrutivo que danifica a infraestrutura e os aquíferos, além de colocar vidas humanas em risco. O crescimento demográfico desempenhou um papel inegável na extração de recursos que levaram a esses colapsos.”
“Como resultado de nossa pesquisa, percebemos que existem vários estudos em diferentes países que exploram a subsidência local do solo, mas não há pesquisas suficientes em escala global. Esses mapas também não fornecem nenhuma informação sobre a magnitude do colapso, o que é mais importante do que a simples descrição desses eventos com a limitação, conforme mencionado, de terem uma escala regional. Usando técnicas modernas de modelagem baseadas em dados, apresentamos o primeiro mapa global das taxas de subsidência, que pode ser usado como base para gerar políticas de gerenciamento de águas subterrâneas e ajudar a mitigar essas subsidências.”
Os pesquisadores usaram bancos de dados existentes de estudos de subsidência de terras e sensoriamento remoto para gerar um banco de dados na ordem de 46.000 cenários de subsidência. Isso, junto com uma seleção de 23 condições climáticas, geográficas e topográficas (incluindo precipitação, composição do solo, espessura dos sedimentos e declives), foi usado para treinar um modelo de aprendizado de máquina, que foi então capaz de estimar a área total de terra em risco de subsidência e da população nessas áreas.
O estudo determinou que mais de 6,3 milhões de km2 da superfície terrestre (~ 5% da superfície terrestre total do mundo) são suscetíveis a taxas de subsidência consideradas significativas o suficiente para causar danos e exigir estratégias de mitigação superiores a 5 mm/ano. Isso decorre de trabalhos anteriores que sugeriram que 12 milhões de km2 de superfície terrestre experimentaram taxas de subsidência de 430 mm/ano. Desses mais de 6,3 milhões de km2, 231.000 km2 foram identificados em áreas urbanas, onde a densidade populacional mostra que cerca de 2 bilhões de pessoas (25% da população mundial) estão nessas áreas de alto risco.
O modelo de aprendizado de máquina determinou que a extração de água subterrânea era o principal preditor da subsidência da terra, seguida pela atividade sísmica do terremoto, depois pelas condições ambientais (ou seja, falta de precipitação) que afetam a recarga da água subterrânea, a espessura das unidades sedimentares (unidades maiores têm mais espaço para compactação final), a temperatura média dos meses mais quentes (importante para regiões áridas e semiáridas suscetíveis à subsidência), o conteúdo de argila do solo e a população densidade.
Como a extração de água subterrânea é a principal preocupação, os Drs. Davydzenka e Tahmasebi sugerem maneiras pelas quais a dependência da população mundial pode mudar no futuro. “Para minimizar a dependência das águas subterrâneas, as medidas estratégicas incluem a promoção da eficiência no uso da água, a implementação de estruturas regulatórias rígidas e o incentivo a práticas agrícolas que otimizem o consumo de água. Além disso, investir em tecnologias de recuperação e reciclagem de água pode aumentar a disponibilidade de água sem depender excessivamente das águas subterrâneas.
“A eliminação gradual da extração de água subterrânea pode ser complementada com o aproveitamento de fontes alternativas, como águas residuais tratadas, coleta de águas pluviais e gerenciamento de águas pluviais. No entanto, a transição também deve considerar as limitações espaciais dos reservatórios e a viabilidade econômica da dessalinização da água do mar. Ao integrar práticas de conservação, usando tecnologia inovadora e diversificação de fontes de água, um ecossistema sustentável de abastecimento de água pode ser estabelecido, mitigando os desafios ambientais e socioeconômicos associados à extração excessiva de água subterrânea.”
Em relação aos sedimentos mais afetados pela subsidência, 3,8 milhões de km2 de sedimentos não consolidados (10% da extensão global) foram identificados como o risco primário, com as maiores taxas de subsidência de 320,6 mm/ano. As terras cultivadas constituíram a maior área ameaçada, com 2,1 milhões de km2 em todo o mundo (12,2% das terras cultivadas do mundo), enquanto as terras altas subtropicais e os climas oceânicos temperados experimentaram maiores taxas de subsidência superiores a 50 mm/ano.
Em geral, o Sul da Ásia é considerado como tendo a maior área de terra ameaçada de subsidência (2,2% de sua área total apresenta taxas de subsidência superiores a 50 mm/ano), bem como o maior número de pessoas afetadas por elas (20 milhões). Outros países com taxas de subsidência superiores a 50 mm/ano incluem Filipinas, Irã, Costa Rica, Indonésia e Uzbequistão.
Embora esta pesquisa forneça um importante mapa global da subsidência de terras que ajudará empresas, agricultores e autoridades locais em áreas de alto risco a planejar os desafios que possam enfrentar no futuro, é necessário um ajuste adicional do modelo. Dessa forma, os Drs. Davydzenka e Tahmasebi afirmam que é “certamente possível” que os modelos futuros tenham uma resolução alta o suficiente para que as autoridades locais individuais usem os dados para estratégias de mitigação.
Por exemplo, dada a importância da extração de água subterrânea no conjunto de dados, incluindo maiores detalhes sobre a profundidade de extração, o tipo de aquífero, a lacuna entre a extração e a diminuição do lençol freático, bem como a interação da indústria de petróleo e gás (que contribui para 4,36% dos registros atuais de subsidência), são etapas necessárias para melhorar esse trabalho vital. À medida que o crescimento populacional aumenta nossa dependência das águas subterrâneas e as mudanças climáticas intensificam as secas, o impacto da diminuição das águas subterrâneas na subsidência da terra continuará sendo um problema cada vez mais urgente nos próximos anos.
