地球上のどの地点に立っても、足元には水が流れている。地下水は世界人口の約半分に飲料水を供給し、農作物の灌漑に使われる水のほぼ半分を供給している。また、干ばつ時には河川や湖沼、湿地帯を支えている。
地下水は再生可能な資源だが、帯水層によっては枯渇してから回復するまでに数十年から数百年かかるものもある。この課題に対する現在の理解は、主に井戸の水位測定を記録する場所と頻度に基づいている。
今回発表された研究では、データサイエンティスト、水の専門家、政策の専門家からなるチームが、地下水位の世界規模のデータセットを初めて作成した。私たちは、40カ国以上にある17万本の井戸における数百万回の地下水位測定値を分析し、地下水位が時間とともにどのように変化してきたかをマッピングした。
本研究の主な成果は2つある。第一に、地下水の急速な枯渇が世界中に広がっていること、そしてその減少速度がここ数十年で加速しており、場所によっては毎年20インチ以上も水位が低下していることを示した。しかし第二に、意図的な行動によって地下水の枯渇を食い止めた事例が数多くあることも明らかになった。これらの結果は、社会が地下水の枯渇を避けられない運命にあるわけではなく、時宜を得た介入によって、この重要な資源は回復できることを示している。
渇いた惑星の肖像
地下水の水位は、地質、気候、土地利用など多くの要因によって決まる。しかし、ある特定の場所で地下水位がどんどん低下しているのは、自然が地下水を補充するよりも早く人々が地下水を汲み上げていることを示唆している場合が多い。
私たちがまとめた3億の測定値の一部は、自動測定装置によって記録されたものである。その他の多くは、世界中の人々が現場で測定したものである。そして、これらの測定結果は憂慮すべき結果を示している。
2000年以降、地下水位は上昇した場所よりも低下した場所の方がはるかに多いのだ。多くの場所、特に耕作や灌漑が盛んな乾燥地帯では、地下水位は年間20インチ（0.5メートル）以上も低下している。例えば、アフガニスタン、チリ、中国、インド半島、イラン、メキシコ、モロッコ、サウジアラビア、スペイン、米国南西部などである。
2つ目の、より懸念すべき発見は、測定結果をまとめた地域の約 3 分の 1 で地下水の減少速度が加速していることである。地下水の減少が加速するのは、広大な土地が農業に利用されている乾燥気候の地域によく見られることである。このことは、地下水を利用した灌漑と地下水枯渇の進行との間に関連性がある可能性を示唆している。
地下水が過剰利用されるとどうなるか？
地下水位の急激かつ加速的な低下は、多くの弊害をもたらす。
地下水位が低下すると、井戸や湧水から供給される飲料水が枯渇する可能性がある。井戸に依存している人々や地域社会は、飲料水として利用できる唯一の淡水源であった井戸を利用できなくなる可能性がある。
例えば、2000年代初頭から地下水の枯渇が加速しているカリフォルニア州サンホアキン・バレーでは、各家庭に淡水を供給する井戸が枯渇している。地下水の埋蔵量を安定化させるための対策がとられない限り、この問題は継続し、悪化する可能性が高い。
井戸が枯渇すれば、農作物の生産も脅かされる。世界中の灌漑に使用される水のほぼ半分が井戸によって供給されているため、地下水の枯渇は、世界の灌漑農業にとって最大の脅威のひとつであると長い間考えられてきた。
地下水が通常河川に流出している地域では、地下水位が低下するとこの流れが逆転し、河川が地下に流出する可能性がある。これは河川の生態系に影響を及ぼし、下流への水の供給を減少させる。米国では、地下水の取水率が高い地域で河川の水漏れが多く見られ、地下水の汲み上げが地下から近隣の河川に流れ込む水量を直接的に減少させる可能性があることが浮き彫りになっている。
地下水の減少は、地表面の沈下も引き起こす。地盤沈下は、ジャカルタ、東京、イスタンブール、ムンバイ、オークランド、フロリダのタンパ湾地域など、世界中の数十の沿岸都市で洪水リスクを高めている。
海岸から遠く離れれば、地盤沈下はインフラに損害を与える可能性がある。テヘランやメキシコシティなど、地下水位が低下している地域では、地盤沈下が重大な課題となっている。多くの場合、主な原因は地下水の過剰汲み上げである。
最後に、地下水の低下によって海水が地下の内陸に移動し、沿岸の地下水系を汚染することがある。このプロセスは、海水侵入として知られている。海水が侵入すると、沿岸の帯水層は塩分濃度が高くなりすぎ、エネルギーを大量に消費する海水淡水化なしでは飲料水として利用できなくなる。
地下水の補給方法
地下水位が回復しつつある場所も発見した。地域社会が地下水の補給に用いた戦略には、地元の河川など新たな代替水源の開発、地下水の需要を削減する政策の採用、帯水層への表流水の意図的な補給などがある
アーカンソー州エルドラドの町では、地元の産業が帯水層から水を汲み上げたため、1940年から2000年にかけて地下水位が約60メートル低下した。1999年、新たな政策によって汲み上げ料金体系が確立され、企業に新たな水源を見つけるインセンティブが与えられた。2005年までに、オワチタ川からエルドラドに水を迂回させるパイプラインが建設された。この新しい水源により地下水の需要が減少し、2005年以降、この地域の地下水位は上昇している。
バンコクでは、1980年から2000年にかけて家庭用、工業用、商業用の井戸が大量に掘られたため、地下水の汲み上げ量が倍増し、地下水位が低下した。当局はこれに対応するため、2000年から2006年にかけて地下水汲み上げ料金を4倍に引き上げた。地下水の総汲み上げ量は減少し、利用者が他の水源を見つけるにつれて水位は回復し始めた。
アリゾナ州ツーソン近郊の渓谷では、1940年代以降、灌漑のための取水量が増加したため、地下水位が30メートルも低下した。枯渇した地下水を補給するために、漏水池が建設された。これらの池は、運河を経由してこの地域まで数百キロ移動したコロラド川の水で満たされている。これらの池から水が漏れると、枯渇した帯水層に水が補充される。これらの漏水池のせいで、谷の地下水位は場所によっては60メートルも上昇している。
私たちの分析は、多くの場所で地下水位を監視することがいかに重要かを示している。多くの場所で地下水位が低下しているため、地下水に依存している地域社会や企業は、水供給に関する正確な情報を必要としている。
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