The Storm Riders
Writer
Nghiên cứu của Đại học Bonn công bố ngày 13/5/2025 sử dụng dữ liệu từ các trạm GNSS tại Nam Phi để đo lường độ nâng đất chính xác đến từng milimet. Trong giai đoạn 2010-2020, các khu vực chịu hạn hán nặng như tỉnh Western Cape ghi nhận độ cao tăng 3-6 mm, cao hơn đáng kể so với các vùng ít bị ảnh hưởng. Ban đầu, các nhà khoa học cho rằng hiện tượng này liên quan đến dòng nham thạch từ lớp phủ Trái Đất, một giả thuyết phổ biến để giải thích nâng đất ở châu Phi. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã bác bỏ ý tưởng này khi phân tích dữ liệu từ sứ mệnh GRACE của NASA, vốn đo lường thay đổi khối lượng nước trên diện rộng bằng cách phát hiện biến đổi trọng lực.
Dữ liệu GRACE cho thấy các khu vực mất nước ngầm nhiều nhất trùng khớp với những nơi đất nhô cao nhất, đặc biệt trong đợt hạn hán 2015-2019 khi Cape Town suýt cạn nước vào “Ngày Zero” năm 2018. Tuy nhiên, độ phân giải của GRACE chỉ đạt hàng trăm kilomet, không đủ chi tiết cho phân tích cục bộ. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu sử dụng mô hình thủy văn mô phỏng chu trình nước ở quy mô nhỏ hơn, xác nhận rằng khi hồ chứa cạn kiệt, đất khô hạn và nước ngầm suy giảm, lớp vỏ Trái Đất phản ứng đàn hồi tương tự quả bóng xốp bung ra sau khi bị nén. Hiện tượng này, gọi là “nâng đất đàn hồi” (elastic rebound), xảy ra do giảm áp lực từ khối lượng nước ngầm, khiến lớp vỏ nổi lên.
Gần 50% nguồn nước ngọt của Nam Phi đến từ nước ngầm, được khai thác mạnh cho nông nghiệp (chiếm 60% nhu cầu nước), công nghiệp và sinh hoạt. Hạn hán 2015-2019 làm mực nước ngầm giảm 20-50% ở các khu vực như lưu vực sông Orange gây áp lực lớn lên tài nguyên. Nghiên cứu chỉ ra rằng các trạm GNSS có thể đóng vai trò như hệ thống cảnh báo sớm, ước tính lượng nước ngầm mất đi dựa trên độ nâng đất giúp chính phủ đưa ra quyết định phân bổ hoặc hạn chế nước trước khi khủng hoảng xảy ra.
Nông nghiệp Nam Phi phụ thuộc lớn vào nước ngầm, đặc biệt ở các tỉnh khô hạn như Northern Cape và Free State nơi hệ thống tưới tiêu tiêu thụ hàng tỷ lít nước mỗi năm. Việc mất nước ngầm, như ghi nhận trong hạn hán 2015-2019 làm giảm 15% sản lượng nông nghiệp, đẩy giá thực phẩm tăng 10% và ảnh hưởng sinh kế của hàng triệu nông dân. Dữ liệu GNSS có thể giúp nông dân và cơ quan quản lý theo dõi mực nước ngầm theo thời gian thực, tối ưu hóa tưới tiêu và giảm rủi ro mất mùa. Ví dụ, nếu độ nâng đất tăng 1 mm ở một khu vực, mô hình có thể ước tính mất 5-10 triệu m³ nước ngầm, báo hiệu cần hạn chế bơm nước.
Cape Town với 4,7 triệu dân suýt cạn nước vào năm 2018 khi đập Theewaterskloof chỉ còn 10% dung lượng. Nghiên cứu cho thấy Western Cape mất 30% trữ lượng nước ngầm trong 2015-2019, góp phần vào độ nâng đất 4-5 mm. Các trạm GNSS có thể hỗ trợ chính quyền đô thị dự báo khủng hoảng, ví dụ bằng cách phát hiện nâng đất bất thường trước khi mực nước ngầm chạm mức nguy hiểm. Tuy nhiên, chi phí lắp đặt và duy trì trạm GNSS (khoảng 10.000 USD/trạm) là thách thức cho các thành phố nhỏ hơn, đòi hỏi hỗ trợ từ chính phủ hoặc quốc tế.
Bộ Tài nguyên Nước Nam Phi hiện thiếu hệ thống giám sát nước ngầm toàn diện với chỉ 2.000 giếng quan trắc cho diện tích 1,2 triệu km². GNSS cung cấp giải pháp chi phí thấp, 50 trạm hiện có đã bao phủ các khu vực trọng điểm. Chính phủ có thể tích hợp dữ liệu GNSS vào chiến lược “Tầm nhìn Nước 2030”, ưu tiên bảo vệ nước ngầm và phân bổ hợp lý cho nông nghiệp (60%), sinh hoạt (30%), công nghiệp (10%). Tuy nhiên, việc triển khai rộng rãi đòi hỏi đào tạo chuyên gia và nâng cấp cơ sở hạ tầng, với chi phí ước tính 50 triệu USD trong 5 năm.
Dữ liệu GRACE cho thấy các khu vực mất nước ngầm nhiều nhất trùng khớp với những nơi đất nhô cao nhất, đặc biệt trong đợt hạn hán 2015-2019 khi Cape Town suýt cạn nước vào “Ngày Zero” năm 2018. Tuy nhiên, độ phân giải của GRACE chỉ đạt hàng trăm kilomet, không đủ chi tiết cho phân tích cục bộ. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu sử dụng mô hình thủy văn mô phỏng chu trình nước ở quy mô nhỏ hơn, xác nhận rằng khi hồ chứa cạn kiệt, đất khô hạn và nước ngầm suy giảm, lớp vỏ Trái Đất phản ứng đàn hồi tương tự quả bóng xốp bung ra sau khi bị nén. Hiện tượng này, gọi là “nâng đất đàn hồi” (elastic rebound), xảy ra do giảm áp lực từ khối lượng nước ngầm, khiến lớp vỏ nổi lên.
Gần 50% nguồn nước ngọt của Nam Phi đến từ nước ngầm, được khai thác mạnh cho nông nghiệp (chiếm 60% nhu cầu nước), công nghiệp và sinh hoạt. Hạn hán 2015-2019 làm mực nước ngầm giảm 20-50% ở các khu vực như lưu vực sông Orange gây áp lực lớn lên tài nguyên. Nghiên cứu chỉ ra rằng các trạm GNSS có thể đóng vai trò như hệ thống cảnh báo sớm, ước tính lượng nước ngầm mất đi dựa trên độ nâng đất giúp chính phủ đưa ra quyết định phân bổ hoặc hạn chế nước trước khi khủng hoảng xảy ra.
Nông nghiệp Nam Phi phụ thuộc lớn vào nước ngầm, đặc biệt ở các tỉnh khô hạn như Northern Cape và Free State nơi hệ thống tưới tiêu tiêu thụ hàng tỷ lít nước mỗi năm. Việc mất nước ngầm, như ghi nhận trong hạn hán 2015-2019 làm giảm 15% sản lượng nông nghiệp, đẩy giá thực phẩm tăng 10% và ảnh hưởng sinh kế của hàng triệu nông dân. Dữ liệu GNSS có thể giúp nông dân và cơ quan quản lý theo dõi mực nước ngầm theo thời gian thực, tối ưu hóa tưới tiêu và giảm rủi ro mất mùa. Ví dụ, nếu độ nâng đất tăng 1 mm ở một khu vực, mô hình có thể ước tính mất 5-10 triệu m³ nước ngầm, báo hiệu cần hạn chế bơm nước.
Cape Town với 4,7 triệu dân suýt cạn nước vào năm 2018 khi đập Theewaterskloof chỉ còn 10% dung lượng. Nghiên cứu cho thấy Western Cape mất 30% trữ lượng nước ngầm trong 2015-2019, góp phần vào độ nâng đất 4-5 mm. Các trạm GNSS có thể hỗ trợ chính quyền đô thị dự báo khủng hoảng, ví dụ bằng cách phát hiện nâng đất bất thường trước khi mực nước ngầm chạm mức nguy hiểm. Tuy nhiên, chi phí lắp đặt và duy trì trạm GNSS (khoảng 10.000 USD/trạm) là thách thức cho các thành phố nhỏ hơn, đòi hỏi hỗ trợ từ chính phủ hoặc quốc tế.
Bộ Tài nguyên Nước Nam Phi hiện thiếu hệ thống giám sát nước ngầm toàn diện với chỉ 2.000 giếng quan trắc cho diện tích 1,2 triệu km². GNSS cung cấp giải pháp chi phí thấp, 50 trạm hiện có đã bao phủ các khu vực trọng điểm. Chính phủ có thể tích hợp dữ liệu GNSS vào chiến lược “Tầm nhìn Nước 2030”, ưu tiên bảo vệ nước ngầm và phân bổ hợp lý cho nông nghiệp (60%), sinh hoạt (30%), công nghiệp (10%). Tuy nhiên, việc triển khai rộng rãi đòi hỏi đào tạo chuyên gia và nâng cấp cơ sở hạ tầng, với chi phí ước tính 50 triệu USD trong 5 năm.
