“إذا كان هذا هو الوضع الطبيعي الجديد، فنحن في مشكلة عميقة للغاية”: يمكن أن يكون لتجفيف طبقات المياه الجوفية في البرازيل آثار مضاعفة في جميع أنحاء العالم

تعد البرازيل موطناً لبعض من أكبر طبقات المياه الجوفية في العالم، ومع ذلك فإن العديد من مخزونات المياه الجوفية هذه ــ والتي توفر 55% من المياه في البلاد ــ تقلصت كثيراً على مدى السنوات الخمس والعشرين الماضية حتى أنها تواجه أضراراً لا يمكن إصلاحها. وقد سبب هذا استنزاف المياه الجوفية الجفاف، وزيادة تبخر المياه بسبب تغير المناخ، والضخ للاستهلاك البشري، تشير الأبحاث الجديدة.

تتم زراعة معظم فول الصويا وقصب السكر والبرتقال والقهوة في العالم – بالإضافة إلى نسبة كبيرة من القطن والذرة في العالم – في المناطق التي بها طبقات المياه الجوفية الأكثر استنزافًا، وبالتالي فإن إمدادات المياه الجوفية المتضائلة يمكن أن يكون لها آثار مضاعفة على أسواق المواد الغذائية في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك الولايات المتحدة.

وقال الخبراء لـ Live Science إن طبقات المياه الجوفية المستنزفة قد تؤدي أيضًا إلى انهيار أنظمة الأنهار التي تنتج الطاقة الكهرومائية للبرازيل، مما يجبر البلاد على التحول إلى الفحم أو الكتلة الحيوية للحصول على الكهرباء.

ومن المحتمل ألا يؤدي انخفاض المياه الجوفية إلى انخفاض إجمالي الإنتاج الزراعي خلال السنوات العشر إلى العشرين القادمة. “القلق هو ما سيحدث إذا استمرت هذه الاتجاهات لعدة عقود،” مؤلف الدراسة الأول أوغوستو جيتيرانا، باحث في مختبر العلوم الهيدرولوجية في ناساأخبر مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لـ Live Science في رسالة بالبريد الإلكتروني. “البرازيل هي واحدة من سلال الخبز الرئيسية في العالم، لذا فإن أمنها المائي له عواقب تتجاوز حدود البلاد نفسها.”

تباين جغرافي واضح

تمتلك البرازيل أكبر احتياطي من المياه العذبة المتجددة في العالم حسب البلد، ويرجع الفضل في ذلك في الغالب إلى أمازون الحوض ونظامه البيئي للغابات المطيرة. ومع ذلك، بالمقارنة مع دول مثل الولايات المتحدة والهند، التي لديها الآلاف من مواقع قياس المياه الجوفية، فإن شبكة مراقبة الآبار في البرازيل متناثرة للغاية. لذلك، تدرب جيتيرانا وزملاؤه للدراسة الذكاء الاصطناعي نماذج (AI) لملء الفجوات في البيانات.

وقام الباحثون بتغذية قياسات النماذج من 398 بئر مراقبة، وبيانات الأقمار الصناعية التي تظهر تحولات طفيفة في الجاذبية الناتجة عن تغيرات المياه الجوفية، ومعلومات حول الجيولوجيا والغطاء الأرضي في مناطق مختلفة، من بين مجموعات بيانات أخرى. وقال جيتيرانا إن الذكاء الاصطناعي أعاد بناء التغيرات الشهرية في مستوى المياه الجوفية بين عامي 2002 و2023 عبر طبقات المياه الجوفية المختلفة في البرازيل بدقة تبلغ حوالي 6 أميال (10 كيلومترات).

وأوضح قائلاً: “لقد قمنا بعد ذلك بإعادة بناء مستويات المياه الجوفية لتقدير تغذية طبقة المياه الجوفية – مقدار المياه التي تصل إلى نظام المياه الجوفية وتجدده – في جميع أنحاء البلاد”.

النتائج التي نشرت في 3 يونيو في المجلة تقدم العلوم، أظهرت خسائر حادة ومستمرة في المياه الجوفية في أجزاء من وسط وشمال شرق وجنوب شرق البرازيل – بما في ذلك أجزاء من أحواض ساو فرانسيسكو وبارانا وجنوب شرق المحيط الأطلسي وشرق المحيط الأطلسي، والتي تشكل معًا تغطي 760.000 ميل مربع (1.97 مليون كيلومتر مربع)، أي حوالي 23% من مساحة أراضي البرازيل.

وقد ظلت بعض طبقات المياه الجوفية الأكثر أهمية في البرازيل سنوات دون إعادة شحنها. وعلى النقيض من ذلك، لم يُظهر حوض الأمازون وأجزاء من جنوب البرازيل أي تغيير أو زيادة محلية في المياه الجوفية تعزى إلى التحولات في هطول الأمطار والتغيرات المناخية الطبيعية، حسبما قال جيتيرانا.

وقال: “لا يوجد اتجاه واحد للبلد بأكمله”. “لقد وجدنا تباينًا جغرافيًا واضحًا.”

تغير المناخ هو الجاني

وقال جيتيرانا إن الدراسة لم تعزو تغيرات المياه الجوفية إلى ضغوط محددة، ولكن من الواضح من البيانات أن التحولات المناخية لعبت دورا رئيسيا في الأنماط المرصودة. وجاءت العديد من الانخفاضات الحادة في طبقات المياه الجوفية بعد فترات الجفاف الطويلة والأحداث المناخية الكبرى، مثل الفيضانات الطفل الدورة بين عامي 2015 و2016.

وبسبب الرصد غير المكتمل، من الصعب كشف وقياس تأثيرات الزراعة والصناعة والأسر على مستويات المياه الجوفية. ومع ذلك، كشفت النتائج عن تداخل كبير بين فقدان المياه الجوفية والمناطق ذات الري المكثف والمتطلبات الحضرية والصناعية والتعدين وتحويل الأراضي وكثافة الآبار العالية، حسبما قال جيتيرانا.

وقال: “إن التفسير الأكثر دفاعًا من الناحية العلمية هو أن المناخ يخلق العجز المائي الأساسي، في حين أن التغيرات في استخراج واستخدام الأراضي ربما تؤدي إلى تضخيم حجمه ومدته في المناطق المستخدمة بكثافة”.

خافيير توماسيلاوافق عالم البيئة والهيدرولوجيا في المعهد الوطني لأبحاث الفضاء في البرازيل والذي لم يشارك في الدراسة، على أن السبب الرئيسي لاستنزاف طبقة المياه الجوفية في البرازيل هو تغير المناخ.

“الجفاف هو تدوم لفترة أطول وتصبح أكثر كثافة وقال توماسيلا لموقع Live Science: “في البرازيل، وهذا يؤثر على معظم أنحاء البلاد، وخاصة المنطقة الوسطى وشمال شرق البلاد”. وتؤدي حالات الجفاف الشديدة إلى تقليل تغذية المياه الجوفية وتخلق طلبًا أعلى على المياه، مما يعني أن الناس يستخرجون المزيد من طبقات المياه الجوفية خلال فترات الجفاف. “وهذا هو السبب في أن التأثير في المناطق المروية أعلى بكثير”.

تشير النتائج إلى أنه إذا اشتدت حالات الجفاف خلال العقود القليلة المقبلة، فقد تنفد المياه من المناطق الزراعية الرئيسية في البرازيل لزراعة محاصيل معينة. وقال جيتيرانا إن المياه الجوفية توفر حاجزًا عندما يصبح هطول الأمطار وموارد المياه السطحية غير موثوقة، خاصة بالنسبة للزراعة وإمدادات المياه البلدية.

ولا يكمن القلق في أن تجف طبقات المياه الجوفية تماما، بل في أن تنخفض مستويات المياه إلى مستوى منخفض للغاية بحيث يصبح ضخ المياه مكلفا للغاية مقارنة بالعائدات الناتجة عن إنتاج المحاصيل.

“هذا هو نفس النوع من التقدم الذي لوحظ بالفعل في طبقات المياه الجوفية المستغلة بشكل مكثف مثل السهول العالية و (الوسطى) الوادي النظم في الولايات المتحدة وطبقات المياه الجوفية في شمال الهند و بنغلاديشقال جيتيرانا: “لا يختفي الماء بالضرورة بين عشية وضحاها؛ ويصبح الوصول إليها أكثر صعوبة وأقل موثوقية وأكثر تكلفة”.

مخاطر سلسلة التوريد

وقال توماسيلا إنه من المرجح أن يتكيف المزارعون مع إمدادات المياه الأقل عن طريق تحويل المحاصيل كثيفة الاستهلاك للمياه، مثل فول الصويا، إلى محاصيل أقل عطشا، مثل الذرة والقمح. قد يقوم البعض بذلك خلال موسم الجفاف لتوفير المياه، كما هو شائع بالفعل في مناطق مثل شمال بارانا التي لديها نظام “المحصول المزدوج”. ولكن إذا استمرت ظروف السوق الحالية، فإن قرارات المزارعين بشأن ما يزرعونه ستعتمد في النهاية على مقدار الأموال التي يمكنهم جنيها من المحاصيل مع تغطية تكاليف الري الإضافية.

وقال توماسيلا إنه من المحتمل ألا يتأثر إجمالي إنتاج المحاصيل التي تعتمد على الأمطار مثل فول الصويا والذرة في أي وقت قريب، لكن توازن هذه المحاصيل قد يتغير. وعلى العكس من ذلك، فإن إجمالي إنتاج المحاصيل المروية مثل البن وقصب السكر والبرتقال قد ينخفض، “لكن ذلك يعتمد على كيفية تطور حالات الجفاف في العقدين المقبلين”، على حد قوله.

وقد تواجه البلدان التي تعتمد على الواردات الغذائية من البرازيل انقطاعات في الإمدادات، ولكن من الصعب التنبؤ بحجم هذه الاضطرابات. ربما تكون الدولة الأكثر تعرضًا هي الصينوقال جيتيرانا إنها تستورد ما يقرب من 80٪ من فول الصويا من البرازيل. وأضاف أن الولايات المتحدة وأوروبا قد تشهدان انخفاضات في واردات القهوة والسكر والبرتقال، في حين يمكن أن تتأثر آسيا والشرق الأوسط من خلال القطن والذرة.

وقال جيتيرانا “الولايات المتحدة وحدها تعتمد بشكل كبير على البرازيل في واردات القهوة وعصير البرتقال.”

وقال توماسيلا إنه بافتراض عدم تغير ظروف السوق، فمن غير المرجح أن يكون هناك انخفاض في إنتاج لحوم البقر البرازيلية، لأن الطلب على لحوم البقر مرتفع للغاية. وقال إن إنتاج لحوم البقر سيزداد، لأن المزارعين البرازيليين لم يصلوا بعد إلى الحد الأقصى من عدد الماشية لكل فدان من المراعي. ومع ذلك، تنبعث من الماشية كميات هائلة من غاز الميثان، وهو غاز قوي غازات الدفيئةوأضاف.

آثار تموج

وللدراسة آثار تتجاوز التأثيرات الزراعية، لأن طبقات المياه الجوفية مرتبطة بأنظمة الأنهار. وقال توماسيلا إن انخفاض المياه الجوفية قد يتسبب في جفاف الأنهار، مما سيضر بشبكة الطاقة الكهرومائية في البرازيل، التي توفر 60% من الكهرباء في البلاد.

وقال إن البديل للطاقة الكهرومائية هو حرق الوقود الأحفوري والكتلة الحيوية لإنتاج الكهرباء. ويأتي هذا مع انبعاثات ضخمة من ثاني أكسيد الكربون، الأمر الذي من شأنه أن يؤدي إلى تفاقم تغير المناخ ويزيد من تفاقم مشاكل المياه في البرازيل.

وأشار توماسيلا إلى أنه على المدى القصير، من المرجح أن يؤثر فقدان المياه الجوفية على إمدادات مياه الشرب في المدن البرازيلية الكبرى مثل ريو دي جانيرو وساو باولو أكثر من تأثيره على الزراعة.

وقال: “إذا اشتدت موجات الجفاف، فقد تصل إلى نقطة يتعين عليك فيها اتخاذ قرارات صعبة للغاية”. “السؤال الحقيقي هو: هل هذا هو الوضع الطبيعي الجديد؟” إذا كان هذا هو الوضع الطبيعي الجديد، فنحن في مشكلة عميقة للغاية”.