Các nhà khoa học từ Đại học Bonn (Đức) đã phát hiện ra rằng Nam Phi đang dần “nổi lên” với tốc độ lên tới 2 mm/năm, không phải do hoạt động địa chất sâu dưới lòng đất, mà vì mất nước ngầm do hạn hán nghiêm trọng. Nghiên cứu đã công bố trên tạp chí Journal of Geophysical Research: Solid Earth, thách thức giả thuyết trước đây về ảnh hưởng của dòng chảy lớp phủ (mantle flow) và địa hình động (dynamic topography).
Dữ liệu vệ tinh tiết lộ yếu tố bất ngờ
Nam Phi sở hữu mạng lưới trạm định vị vệ tinh toàn cầu (GNSS) hỗ trợ khả năng theo dõi độ cao đất liền. Từ năm 2012 đến 2020, dữ liệu thống kê cho thấy một số khu vực của quốc gia này đã nâng lên khoảng 6mm. Nhiều nhà khoa học ban đầu cho rằng hiện tượng này do dòng manti (lớp phủ) và địa hình động gây ra, với giả thuyết một chùm manti (plume) — cấu trúc dạng ống đưa vật chất nóng từ sâu lõi Trái Đất — đang đẩy đất liền nhô lên.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Makan Karegar dẫn đầu đã khám phá một hướng khác: Liệu việc mất nước do hạn hán có phải là thủ phạm? Nhóm nghiên cứu đã phân tích dữ liệu độ cao hàng ngày từ GPS trong giai đoạn 2000–2021, sử dụng phân tích phổ đơn (SSA) để loại bỏ nhiễu và tập trung vào xu hướng dài hạn.
Để hiểu tác động của nước, nhóm ước tính tải trọng khối nước — cách trọng lượng nước ảnh hưởng đến bề mặt Trái Đất — bằng hệ thống lưới, dựa trên Mô hình Trái Đất Tham chiếu Sơ bộ (PREM). Kết quả cho thấy mối liên hệ mật thiết giữa mất nước và nâng đất. Dữ liệu từ sứ mệnh vệ tinh GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) của NASA — đo thay đổi trọng lực liên quan đến trữ lượng nước — cũng ủng hộ phát hiện này. Dù độ phân giải GRACE thấp, nó vẫn cho thấy các khu vực mất nhiều nước nhất cũng nâng lên nhanh nhất.
Khi so sánh ước lượng trữ nước từ GPS với dữ liệu GRACE và mô hình thủy văn, các nhà nghiên cứu phát hiện mối tương quan cao — lên đến 90% và 94% trên thang đo hàng tháng ở các khu vực khác nhau. Xu hướng dài hạn cũng trùng khớp với tương quan 46% và 53%, củng cố bằng chứng rằng mất nước do hạn hán là nguyên nhân chính khiến Nam Phi đang nhô cao lên.
Nghiên cứu giải thích: Khi nước rời khỏi lòng đất, bề mặt Trái Đất giãn nở — tương tự cách một quả bóng xốp phồng trở lại khi ngừng bóp. Trước hạn hán, nước ngầm tạo áp lực nén đất. Khi nước cạn kiệt, lớp vỏ Trái Đất phản ứng bằng cách nâng lên.
Ứng dụng trong cảnh báo hạn hán
Phát hiện này có thể giúp theo dõi mức độ hạn hán bằng GPS — công cụ cung cấp thông tin chính xác về suy giảm nước ngầm. Với 30% nước ngọt toàn cầu nằm dưới lòng đất, phương pháp này hứa hẹn cảnh báo sớm nguy cơ thiếu nước.
Nam Phi từng đối mặt khủng hoảng nước nghiêm trọng, như đợt hạn hán 2015–2019 khi Cape Town suýt đạt “Ngày Không Nước” (Day Zero). Biến đổi khí hậu dự kiến làm thay đổi lượng mưa, khiến nguy cơ thiếu nước tăng cao.
Theo Tiến sĩ Karegar cho biết: “Dữ liệu cũng cho thấy việc nâng đất chủ yếu được giải thích bởi hạn hán và mất khối nước liên quan.” Nhóm nghiên cứu hy vọng phương pháp này giúp các nhà hoạch định chính sách quản lý nguồn nước hiệu quả hơn, đặc biệt ở khu vực khan hiếm.
Bằng cách nghiên cứu tác động của biến đổi môi trường lên đất liền, giới khoa học có thể cải thiện chiến lược quản lý nước và chuẩn bị cho thách thức tương lai. Nếu hạn hán tiếp diễn, việc Nam Phi dần “nổi lên” sẽ là hồi chuông cảnh báo rõ ràng hơn về khủng hoảng nước toàn cầu.
