پروفسور زارع: آغاز سال آبی ۱۴۰۵-۱۴۰۶؛ بارش‌ها در زاگرس، جنوب و غرب تقویت می‌شوند/ ایران از «بحران خشکی» وارد «بحران ناپایداری» اقلیمی شده است

دکتر مهدی زارع، استادتمام زمین‌شناسی، در گفت‌وگو با رکنا گفت: در آغاز سال آبی ۱۴۰۵-۱۴۰۶ – اول مهر ۱۴۰۵ -- فعال شدن فاز ال‌نینو در اقیانوس آرام، احتمال وقوع بارش‌های نرمال تا بالاتر از نرمال برای پاییز و زمستان ۱۴۰۵ پیش‌بینی شده است. بیشترین میزان تقویت بارش‌ها در حوزه زاگرس و پهنه‌های جنوبی و غرب کشور انتظار می‌رود که اثرپذیری مستقیمی از جریان‌های رطوبتی خلیج فارس و دریای عرب دارند.

وی افزود: البته پایداری خشکسالی هیدرولوژیکی و کسری آبخوان‌ها و انباشت کسری منابع زیرزمینی حتی در صورت تحقق بارش‌های مناسب در فصل پاییز و زمستان، ‌چالش اصلی است چرا که یک یا چند سال مرطوب توان جبران افت چنددهه‌ای سفره‌های آب زیرزمینی و کسری انباشته‌شده آبخوان‌های کشور را ندارد.

زارع ادامه داد: ذخایر سدهای کشور به‌ویژه سدهای اصلی تأمین‌کننده آب آشامیدنی کلان‌شهرها (مانند سدهای حوزه تهران) به دلیل خشکسالی‌های سال‌های گذشته همچنان در سطوح پایین‌تر از حد ایمن عملیاتی قرار دارند.

وی افزود: گذار از «بحران خشکی» به «بحران ناپایداری» رخ داده به نحوی که ایران بیش از آنکه صرفاً با کمبود بارش مواجه باشد، وارد دوره ناپایداری شدید اقلیمی و نوسانات حدی شده است. این شرایط می‌تواند به صورت رخداد همزمان سیل‌های شدید ناگهانی و بازترسالی‌های کوتاه‌مدت در کنار خشکسالی هیدرولوژیکی مزمن بروز کند.

وی ادامه داد: بنابراین آغاز سال آبی ۱۴۰۵-۱۴۰۶ با چشم‌انداز بارشی مساعدتر نسبت به سال‌های کم‌بارش قبلی همراه است، اما ناپایداری‌های اقلیمی، مخاطره سیلاب‌ و عدم جبران کسری عمیق آبخوان‌ها، ‌همچنان چالش کلان ملی ایران است.

استادتمام زمین‌شناسی گفت: ایران در حال حاضر در اکثر حوضه‌های آبخیز، شرایطی از خشکسالی «شدید» تا «فوق‌العاده» (بالاترین درجات شدت در شاخص‌های استانداردی مانند SPEI و SPI) را تجربه می‌کند.

وی افزود: کشور گرفتار یک خشکسالی هیدرولوژیکی (آب‌شناختی) مرکب و چندساله شده؛ که با سال‌های پیاپیِ کمبود شدید بارش، ناپدید شدن ذخایر سطحی آب و تخلیه گسترده منابع آب زیرزمینی همراه بوده است.

زارع ادامه داد: ایران بسته به منطقه، در رده خشکسالی «شدید» تا «فوق‌العاده» (شاخص SPEI بین ۱.۵- تا ۲.۰- و پایین‌تر) طبقه‌بندی می‌شود: در سال‌های اخیر، کمبود بارش‌های فصلی در سطح کشور به‌طور مداوم بین ۲۰ تا بیش از ۶۰ درصد پایین‌تر از میانگین‌های بلندمدت بوده است؛ به‌ویژه در حوضه‌های کلان‌شهری مانند تهران، فلات مرکزی و مناطق جنوب شرقی.

وی افزود: با وجود دوره‌های مرطوبِ مقطعی و محلی، مجموع ذخایر آب سطحی همچنان در سطحی خطرناک و پایین باقی مانده است. در مجموع، نزدیک ۵۲ درصد از ظرفیت سدهای کشور خالی است. معیارهای «مؤسسه منابع جهانی» (WRI) ایران را در بالاترین رده، یعنی «تنش آبی بسیار شدید» قرار می‌دهند؛ وضعیتی که در کشور به‌طور معمول سالانه بیش از ۸۰ تا ۹۰ درصد از کل منابع آب شیرین تجدیدپذیر خود را برداشت می‌کند.

چه میزان بارندگی برای خروج از خشکسالی مورد نیاز است؟

وی در پاسخ به این پرسش گفت: تفاوت حیاتی و مهمی میان خشکسالی هواشناسی (کمبود کوتاه‌مدت بارش) و خشکسالی هیدرولوژیکی-آب‌های زیرزمینی (کمبود بلندمدت در رطوبت خاک، جریان رودخانه‌ها و سفره‌های آب عمیق زیرزمینی) وجود دارد.

وی افزود: برای پایان دادن به خشکسالی هواشناسی و سطحی و بهبود کوتاه‌مدت باید به میزان بارش توجه کرد. ایران در یک سال عادی به‌طور میانگین حدود ۱۷۰ تا ۲۵۰ میلی‌متر (در بهترین سالها) بارش دریافت می‌کند.

زارع ادامه داد: برای شکستن خشکسالی کوتاه‌مدت هواشناسی و پر کردن مجدد مخازن سطحی، ایران به بارش‌هایی معادل ۱۳۰ تا ۱۵۰ درصدِ میانگین بلندمدت خود (تقریباً ۳۰۰ تا ۳۵۰ میلی‌متر در سطح کشور) نیاز دارد که این میزان باید به‌طور مداوم طی ۲ تا ۳ سال پیاپی تکرار شود.

وی افزود: حجم بارش به‌تنهایی کافی نیست؛ بارش‌ها باید به‌صورت بارش سنگین برف زمستانی در رشته‌کوه‌های البرز و زاگرس رخ دهند. پوشش برف همچون یک سامانه ذخیره‌سازی طبیعی با آزادسازی تدریجی عمل می‌کند و طی بهار و تابستان، رودخانه‌ها و ورودی سدها را تغذیه می‌نماید.

وی ادامه داد: در مقابل، رگبارهای شدید و کوتاه‌مدت، بدون آنکه در خاک نفوذ کنند یا مخازن عمیق را پر سازند، صرفاً منجر به وقوع سیلاب‌های ناگهانی و ویرانگر می‌شوند.

استادتمام زمین‌شناسی گفت: برای پایان دادن به خشکسالی عمیق هیدرولوژیکی و آب‌های زیرزمینی و بازیابی بلندمدت باید کسری آب انباشته‌شده توجه کرد.

وی افزود: دهه‌ها برداشت بی‌رویه و شدید آب — عمدتاً برای مصارف کشاورزی — موجب ایجاد کسری انباشته‌ای در منابع آب زیرزمینی شده است که میزان آن در آبخوان‌های سراسر ایران بین ۷۰ تا ۱۳۰ میلیارد متر مکعب (در بهترین حالتها) برآورد می‌شود.

زارع ادامه داد: بارش باران به تنهایی راه‌حل نیست. حتی اگر ایران برای یک دهه شاهد بارش‌هایی رکوردشکن باشد، باران به تنهایی نمی‌تواند بحران آب‌های زیرزمینی را به طور کامل برطرف کند.

وی افزود: هنگامی که برداشت بیش از حد از آبخوان‌های عمیق صورت می‌گیرد، لایه‌های رسی فشرده و موجب فرونشست زمین می‌شود؛ این امر ظرفیت زمین برای ذخیره‌سازی مجدد آب را برای همیشه از بین می‌برد.

وی ادامه داد: نیاز به بارش‌هایی ۲۰ تا ۳۰ درصد بیش از مقادیر پایه تاریخی است برای مدت بیش از ۱۰ سال، به منظور تغذیه طبیعی آبخوان‌هایی که هنوز دچار فشردگی نشده‌اند.

زارع افزود: از سوی دیگر کاهش ۳۰ تا ۵۰ درصدی برداشت سالانه آب زیرزمینی در بخش کشاورزی لازم است-از طریق گذار به روش‌های آبیاری با بازدهی بالاتر و کشت محصولات کم‌مصرف از نظر آب- تا نرخ تغذیه آبخوان‌ها از نرخ برداشت پیشی گیرد.

وی گفت: بنابراین اگرچه یک زمستان پربارش با بیش از ۳۰۰ میلی‌متر بارندگی و پوشش برف سنگین می‌تواند به طور موقت کمبود فوری آب آشامیدنی را کاهش داده و سدهای سطحی را پر کند، اما غلبه بر وضعیت کلی خشکسالی در ایران نیازمند چندین سال بارش فراتر از میانگین، همراه با اصلاحات ساختاری در مدیریت منابع آب است.

زارع افزود: توجه کنیم که آب وزن بسیار زیادی دارد. هنگامی که یک خشکسالی شدید باعث خشک شدن رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و سفره‌های آب زیرزمینی یک منطقه می‌شود، وزن عظیم آن آب از روی پوسته زمین برداشته می‌شود.

وی ادامه داد: این کاهش بار باعث می‌شود پوسته به سمت بالا خم شود (بازجهش کند). این جابه‌جایی ساختاری، میدان تنش را در گسل‌های زیرین تغییر می‌دهد و می‌تواند با کاهش فشار قفل‌کننده (un-clamping) روی گسل، لغزش آن را تسهیل کند.

استادتمام زمین‌شناسی گفت: در دوران خشکسالی‌های شدید، جوامع برای جبران کمبود آب‌های سطحی، پمپاژ آب‌های زیرزمینی عمیق را افزایش می‌دهند.

وی افزود: مطالعاتی که از داده‌های گرانش‌سنجی ماهواره‌ای (مانند اندازه‌گیری‌های مأموریت GRACE) استفاده کرده‌اند، نشان می‌دهند که تخلیه شدید آب‌های زیرزمینی باعث تغییر فشار منفذی (pore pressure) در ساختار زمینساختی می‌شود؛ این تغییر می‌تواند به عنوان عاملی محرک و محلی برای وقوع زلزله‌هایی با بزرگی ۵.۰ و بالاتر عمل کند.

وی ادامه داد: آمایش و پهنه‌بندی مناسب کاربری اراضی، احداث زیرساخت‌های مقاوم در برابر زلزله، تثبیت شیب‌ها (از طریق جنگل‌کاری) و طراحی سامانه‌های آبیاری هوشمندتر، همگی گام‌هایی حیاتی برای کاهش اثرات غیرمستقیم و تشدیدشونده‌ی سوانح ناشی از عوامل زمین‌شناختی و اقلیمی به شمار می‌روند.

زارع گفت: فشارهای محیط زیستی شدیدی که ایران هم‌اکنون با آن‌ها دست‌به‌گریبان است—از جمله خشک شدن دریاچه ارومیه، برداشت بی‌رویه آب‌های زیرزمینی در اطراف تهران، فرونشست سریع زمین در ملارد و ورامین، و افت سطح آب دریای کاسپین —پیامدهایی فراتر از صرفِ کمبود آب دارند.

وی افزود: این تغییرات سطحیِ ناشی از فعالیت‌های انسانی، تنش‌های مکانیکی وارد بر گسل‌های زمینساختی زیرزمینی را دگرگون کرده و عملاً زمین را برای وقوع زلزله‌هایی بالقوه ویرانگر آماده می‌سازند.

وی ادامه داد: خشک شدن دریاچه ارومیه با رهاسازی فشار (کاهش بار) از روی پوسته زمین می تواند موجب تحریک وقوع زلزله ها شود.

زارع افزود: دریاچه ارومیه زمانی حدود ۳۳ میلیارد متر مکعب آب را در خود جای داده بود. حذف سریع این وزن عظیم طی حدود ۲۵ سال از روی پوسته زمین، وضعیت تنش محلی را تغییر می‌دهد؛ فرآیندی که به نام «بازگشت ایزواستاتیک» (isostatic rebound) یا «کاهش بار پوسته» (crustal unloading) شناخته می‌شود.

وی گفت: وزن عظیم دریاچه همچون یک «گیره» (clamp) تثبیت‌کننده بر روی گسل‌های زیرین عمل می‌کند. با تبخیر کامل آب، فشار رو به پایین از بین می‌رود. این امر موجب «باز شدن گیره» (unclamping) یا رهاسازی فشار از روی خطوط گسل محلی می‌شود و به تنش‌های زمینساختی که پیش‌تر مهار شده بودند، اجازه می‌دهد تا به‌طور ناگهانی آزاد شوند.

استادتمام زمین‌شناسی افزود: مطالعات زمین‌شناسی و کارشناسان به همبستگی آشکاری میان خشک شدن دریاچه و افزایش فعالیت‌های لرزه‌ای محلی اشاره کرده‌اند. برای نمونه، توالی زمین‌لرزه‌های مخرب با شدت متوسط تا زیاد در خوی و سلماس بین سال‌های ۱۳۹۸-۱۴۰۲، با دوره‌های کاهش شتابان سطح آب دریاچه ارومیه هم‌پوشانی نزدیکی داشته است.

وی ادامه داد: اختلال در فشار منفذی؛ تهران توسط گسل‌های فعال و بزرگی (مانند گسل‌های مشاء و شمال تهران) احاطه شده است که پتانسیل ایجاد زمین‌لرزه‌هایی با بزرگای بیش از ۷ ریشتر را دارند.

زارع افزود: به دلیل خشک شدن سدهای سطحی، این شهر به‌طور فزاینده‌ای به حفر چاه‌های عمیق و برداشت مستقیم از آبخوان‌های پایتخت وابسته شده است.

وی گفت: استخراج حجم عظیمی از سیالات از اعماق زمین، تعادل فشار سیال منفذی را در پهنه‌های گسلی برهم می‌زند. آب در اعماق پوسته زمین، هم نقش تکیه‌گاه ساختاری و هم نقش روان‌کننده را ایفا می‌کند. تغییر سریع تعادل فشار سیال می‌تواند تعادل اصطکاکی یک گسل پایدار را تغییر داده و موجب لغزش زودرس آن شود.

وی افزود: ارتباط لرزه‌ای: دکتر علی بیت‌اللهی، رئیس بخش مهندسی زلزله در مرکز تحقیقات مسکن ایران، صراحتاً هشدار داده است که چرخه ناپایدار حفر چاه‌های عمیق‌تر در آبخوان‌های در حال فروریزش تهران، موجب بی‌ثباتی لایه‌های زیرسطحی شده و بستری خطرناک برای وقوع یک زلزله شهری ویرانگر ایجاد می‌کند.

زارع ادامه داد: خمیدگی مرزهای گسله در دشت‌های ورامین و ملارد که با یکی از سریع‌ترین نرخ‌های فرونشست ثبت‌شده در جهان در حال پایین رفتن هستند تسریع می شود، چرا که به‌طوری که ورامین به دلیل برداشت بیش از حد آب برای مصارف کشاورزی، سالانه بیش از ۳۱ سانتی‌متر دچار فرونشست می‌شود.

وی افزود: فرونشست زمین، پایین‌رفتن یکنواخت سطح زمین نیست؛ بلکه به‌صورت نامتوازن رخ می‌دهد. این پدیده موجب تراکم ناهمگون (تفاضلی) شدید می‌شود؛ به‌طوری که یک بلوک از زمین به‌مراتب پایین‌تر از بلوک مجاور خود قرار می‌گیرد.

وی ادامه داد: در نقاطی که این مناطقِ در حال فرونشست با گسل‌های زمینساختی عمیق تلاقی می‌کنند، تراکم نامتوازن، تنش خمشی فیزیکی عظیمی را بر بخش‌های بالایی خطوط گسل وارد می‌سازد.

وی افزود: ارتباط لرزه‌ای: به‌جای آنکه گسل‌ها بتوانند تنش را از طریق ریزلرزه‌های کوچک و نامحسوس تخلیه کنند، قفل‌شدگی فیزیکی ناشی از فشرده‌سازی و فروریزش آبخوان‌ها باعث می‌شود تنش زمینساختی به‌صورت خاموش انباشته شود.

زارع گفت: این امر احتمال آن را افزایش می‌دهد که هنگام گسیختگی نهایی گسل، زلزله‌ای بسیار بزرگ‌تر و ناگهانی رخ دهد.

وی افزود: اگرچه دریای کاسپین در عرض‌های جغرافیایی شمالی‌تری واقع شده، اما کاهش سطح آب آن موجب بی‌ثباتی منطقه‌ای در مقیاسی وسیع می‌شود.

وی ادامه داد: سازوکار: دریای کاسپین نیز -مشابه دریاچه ارومیه اما در مقیاس جغرافیایی بسیار بزرگ‌تر- میلیاردها تن فشار هیدرواستاتیک بر حوضه جنوبی کاسپین وارد می‌کند.

زارع افزود: حوضه کاسپین یک منطقه زمینساختی منحصربه‌فرد است که در آن بستر دریا به زیر فلات ایران (رشته‌کوه البرز) رانده شده (فرورانش) یا با آن برخورد می‌کند.

وی گفت: کاهش توده آب دریای کاسپین، میدان تنش منطقه‌ای را در سراسر شمال ایران تغییر می‌دهد. این تغییر، بار ساختاری وارد بر سیستم گسلی کاسپین را دگرگون کرده و به‌طور بالقوه روند فعالیت گسل‌های فشاری بزرگِ مرزی را تسریع می‌کند، استان‌های شمالی با تراکم جمعیتی بالا و دامنه‌های شمالی کوه‌های البرز.