Kentler yeraltı suyu çekilince çöküyor; su geri gelince yeniden yükselebiliyor

Dünyanın birçok kentinde yeraltı suyu, rezervuarların kendilerini yenileyebileceğinden daha hızlı çekiliyor. Bunun sonucu, yeryüzünün yavaş yavaş alçalması. Kıyı kentleri için bu durum özellikle tehlikeli: İklim değişikliğiyle deniz seviyesi yükselirken kara da çöküyorsa, iki etki birleşiyor ve kentler deniz seviyesindeki artışa daha fazla maruz kalıyor. Ancak yeni araştırmamız, bu sürecin tersine dönebileceğini gösteriyor: Yeraltı suyu yeniden biriktiğinde kentlerin zemini yükselebiliyor. Üstelik yükselişin nerede daha hızlı gerçekleştiğini belirleyen beklenmedik bir etken var: fay hatları.

Yeryüzünün zaman içinde alçalmasına zemin çökmesi deniyor ve bu durum dünyanın pek çok büyük kentini etkiliyor. Endonezya’nın başkenti Cakarta’nın bazı kesimleri yılda on santimetreden fazla çöküyor; hükümet bu nedenle kentin taşınmasını planlıyor. Çin’in 15 milyon kişinin yaşadığı kıyı kenti Tianjin de bu sorunun görüldüğü yerlerden biri. Çöküş durdurulamazsa, 2120 yılına gelindiğinde kent nüfusunun yüzde 15’inin sular altında kalacağı öngörülüyor. Benzer örnekler, yeraltı suyunun yenilenme hızından daha hızlı pompalandığı San Diego’dan İran’ın büyük kentlerine kadar uzanıyor. Aotearoa Yeni Zelanda’da yapılan yakın tarihli araştırmalar da ülkenin kentsel kıyı şeridinin yaklaşık yüzde 80’inin alçaldığını gösteriyor. Christchurch ve Wellington gibi bazı bölgelerde yeraltı suyu bu sürece katkıda bulunuyor olabilir.

Pek çok kent, doğal yeraltı suyu rezervuarlarının, yani akiferlerin üzerinde kurulu. Bu su, üstündeki zemini bir ölçüde taşıyor. Akiferi devasa bir su balonuna benzetebiliriz: Yeraltından su çekildikçe balon söner, üzerindeki zemin de alçalır. Bu etki iyi biliniyor; yeraltı suyunun daha iyi yönetilmesi, çökmeyi yavaşlatmanın ya da durdurmanın temel yollarından biri olarak görülüyor. Ancak akifer uzun süre su kaybettikten sonra yeniden dolmaya başladığında zeminin nasıl tepki verdiği o kadar açık değil. Zemin, şişen bir balon gibi her yerde eşit biçimde mi yükseliyor, yoksa süreç daha karmaşık mı?

Bu soruyu yanıtlamak için hem yeraltındaki su miktarının uzun dönemli kayıtlarına hem de yüzeydeki yükseklik değişimlerini milimetre hassasiyetinde ölçen verilere ihtiyaç vardı. Osaka bu araştırma için elverişli bir örnek sundu. 1920’lerden 1960’lara kadar yoğun biçimde yeraltı suyu çekilmesi, kent altındaki su seviyesini bazı yerlerde 30 metreye kadar düşürdü; zemin ise iki metreden fazla alçaldı. Bunun üzerine Japon hükümeti 1960’ların başında sıkı su çekimi kuralları getirdi. İzleyen yıllarda yeraltı suyu seviyeleri düzenli biçimde toparlanmaya başladı.

Su seviyelerini izlemek için yüzeyin 500 metre altına kadar ulaşan 44 gözlem kuyusunun, 1985’e kadar uzanan kayıtlarını inceledik. Zemindeki küçük değişimleri ölçmek içinse InSAR adı verilen radar tekniğinden yararlandık. Bu yöntem, Dünya yüzeyinin uydu radar görüntülerini tekrar tekrar alıp bunları yer istasyonlarındaki hassas uydu konumlandırma ölçümleriyle karşılaştırıyor. Sonuçlar çarpıcıydı: Yaklaşık 15 milyon kişinin yaşadığı Büyük Osaka bölgesinde zemin yükseliyordu. Ortalama yükselme hızı yılda yaklaşık dört milimetreydi; bazı yerlerde bu hız 12 milimetreye ulaşıyordu. Yeraltı suyu seviyeleri de yılda bir metreye varan hızlarla yükselmişti. Suyun en hızlı toparlandığı yerlerde zemin de daha hızlı yükseliyordu.

Bununla birlikte, yükseliş kent genelinde eşit değildi. Bir kent bloğunda zemin hızla yükselirken, yüz metreden daha kısa mesafedeki başka bir noktada değişim çok daha yavaş olabiliyordu. Bu keskin farklılıklar rastgele dağılmıyordu; kent boyunca uzanan dar koridorlar oluşturuyordu. Araştırmacılar bu koridorların bilinen tektonik fay hatlarıyla neredeyse kusursuz biçimde örtüştüğünü fark etti. Faylar, yer kabuğundaki kırıklardır ve çoğunlukla depremlerle birlikte anılır. Ancak Osaka’daki bulgular, yeraltı suyunun hareketini de etkileyebileceklerini ortaya koydu.

Bir fayı, akiferin içinden geçen dikey bir perde gibi düşünebiliriz. Bu perde suyun yanlara doğru akışını engelleyerek yeraltında bir baraj gibi davranabilir. Osaka’daki Uemachi Fayı’nın bir tarafında yeraltı suyu seviyesi, diğer tarafındakinin üç katı hızla yükselmişti; kentteki başka faylarda da benzer örüntüler görüldü. Su, fayın akış yönünün önünde kalan tarafında birikiyor; burada hem akifer daha hızlı toparlanıyor hem de zemin daha çabuk yükseliyor. Diğer taraftaki toparlanma ise geriden geliyor.

Bulgular, deniz seviyesi yükselirken kıyı kentlerinin uyum sağlaması için önemli bir olasılığa işaret ediyor. Yeraltı suyu çekimi zeminin çökmesine yol açmışsa, su çekimini azaltmak ve akiferlerin yeniden dolmasına izin vermek aşağı yönlü hareketi sınırlayabilir; bazı yerlerde tersine çevirebilir. Denizler yükselmeyi sürdürürken kıyı kentlerinin altındaki zeminin çökmesini önlemek, ısınan bir dünyaya uyum sağlamanın giderek daha önemli bir parçası olabilir.