A subsidência do terreno é um risco geológico causado pelo assentamento repentino ou gradual (anos a décadas) da superfície do terreno devido à remoção de material do subsolo. Isto pode dever-se a uma variedade de factores, tanto naturais (tais como terramotos, actividade vulcânica e compactação de sedimentos não consolidados de granulação fina) como antropogénicos (por exemplo, mineração e captação de águas subterrâneas). Representa um problema importante nas zonas urbanas, onde pode causar o colapso de edifícios e danos às infra-estruturas, o que pode constituir um perigo para a vida e um problema de gestão de recursos.



Com um aumento na subsidência de terras ocorrendo em áreas densamente povoadas, um fator chave que impulsiona a subsidência é a captação de água subterrânea – a remoção de água armazenada no espaço poroso das camadas subterrâneas e transportando-a para consumo humano e irrigação na agricultura, levando à compactação do sedimentos subterrâneos.

Este é o foco da nova pesquisa, publicada na Geophysical Research Letters , no qual os cientistas identificaram uma correlação positiva significativa entre a taxa de captação de águas subterrâneas e a subsidência, o que significa que estas áreas devem ser um foco importante da gestão dos recursos hídricos para aliviar este risco geográfico.

Tsimur Davidydzenka, Ph.D. pesquisador da Escola de Minas do Colorado, EUA, e colegas Dr. Pejman Tahmasebi e Professor Nima Shokri, recorreram ao aprendizado profundo de inteligência artificial para prever a escala de subsidência de terras em todo o mundo. Explicando a importância de sua pesquisa, Tsimur e Dr. Tahmasebi disseram:"A subsidência de terras é um fenômeno destrutivo que danifica infraestruturas e aquíferos, além de colocar vidas humanas em risco. O crescimento populacional desempenhou um papel inegável na extração de recursos que levou a subsidência.

"Com base nos nossos estudos, percebemos que existem vários estudos locais em diferentes países que exploram a subsidência de terras, mas não há investigação suficiente à escala global. Tais mapas também não fornecem qualquer informação sobre a magnitude da subsidência, o que é mais importante do que apenas a oportunidade de observá-lo, ou eles estão limitados a escalas regionais. Utilizando técnicas modernas de modelagem baseadas em dados, introduzimos o primeiro mapa global de taxas de subsidência, que pode ser usado para informar políticas de gestão de águas subterrâneas e orientar a mitigação."

Os pesquisadores usaram dados existentes de estudos de subsidência de terras e sensoriamento remoto para gerar um conjunto de dados de treinamento de 46.000 cenários de subsidência. Juntamente com uma seleção de 23 condições climáticas, geográficas e topográficas (incluindo precipitação, composição do solo, espessura dos sedimentos e declive), estas foram utilizadas para treinar um modelo de aprendizagem automática, que foi então capaz de estimar a área total de terreno em risco de subsidência e o população nestas zonas.

Eles determinaram que mais de 6,3 milhões de km ² da superfície da Terra (~5% da área terrestre global total) é susceptível a taxas de subsidência consideradas suficientemente significativas para causar danos e exigir estratégias de mitigação – sendo estas superiores a 5 mm/ano. Isto decorre de trabalhos anteriores que sugeriram 12 milhões de km ² da superfície terrestre experimentou taxas de subsidência de 430 mm/ano. Destes, mais de 6,3 milhões de km ² , 231.000 km ² foi identificado em áreas urbanas, onde a densidade populacional mostra que cerca de 2 mil milhões de pessoas (25% da população global) estão localizadas nestas zonas de alto risco.

O modelo de aprendizado de máquina determinou que a captação de águas subterrâneas é o principal preditor de subsidência de terras, seguida pela atividade sísmica de terremotos, depois pelas condições ambientais (nomeadamente precipitação) que afetam a recarga das águas subterrâneas, espessura da unidade sedimentar (unidades maiores com mais espaço para compactação final), temperatura média dos meses mais quentes (importante para regiões áridas e semiáridas suscetíveis à subsidência), teor de argila do solo e densidade populacional.

Dado que a captação de águas subterrâneas é a principal preocupação, Tsimur e o Dr. Tahmasebi sugerem formas pelas quais a dependência da população global destas águas poderia ser modificada no futuro. "Para minimizar a dependência das águas subterrâneas, as medidas estratégicas incluem a promoção da eficiência na utilização da água, a implementação de quadros regulamentares rigorosos e o incentivo a práticas agrícolas que otimizem o consumo de água. Além disso, o investimento em tecnologias de reciclagem e recuperação de água pode aumentar a disponibilidade de água sem depender excessivamente das águas subterrâneas.

"A eliminação progressiva da extração de águas subterrâneas poderia ser complementada pelo aproveitamento de fontes alternativas, como águas residuais tratadas, captação de águas pluviais e gestão de águas pluviais. No entanto, a transição também deve considerar as restrições espaciais dos reservatórios e a viabilidade económica da dessalinização da água do mar. Integrando práticas de conservação, utilizando tecnologias inovações e diversificando as fontes de água, um ecossistema sustentável de abastecimento de água pode ser estabelecido, mitigando os desafios ambientais e socioeconômicos associados à captação excessiva de água subterrânea."

Em relação aos sedimentos mais afetados pela subsidência, 3,8 milhões de km ² de sedimentos não consolidados (10% da extensão global) foram identificados como sendo de risco primário, com as maiores taxas de subsidência de 320,6 mm/ano. As terras cultivadas constituíam a maior extensão ameaçada, com 2,1 milhões de km ² em todo o mundo (12,2% das terras cultivadas globais), enquanto as terras altas subtropicais e os climas oceânicos temperados registaram taxas de subsidência aumentadas superiores a 50 mm/ano.

Globalmente, estima-se que o Sul da Ásia tenha a maior extensão de terra sob ameaça de subsidência (2,2% da sua área total com taxas de subsidência superiores a 50 mm/ano), bem como o maior número de pessoas afectadas por ela (20 milhões ). Outros países com taxas de subsidência superiores a 50 mm/ano incluem as Filipinas, o Irão, a Costa Rica, a Indonésia e o Uzbequistão.

Embora esta investigação forneça um importante mapa global da subsidência de terras que ajudará as empresas, os agricultores e as autoridades locais em áreas de maior risco a planearem os desafios que possam enfrentar no futuro, é necessário um maior aperfeiçoamento do modelo. Como tal, Tsimur e o Dr. Tahmasebi afirmam que é “certamente possível” que os modelos futuros possam ter uma resolução suficientemente alta para que as autoridades locais individuais possam utilizar os dados para estratégias de mitigação.

Por exemplo, dada a importância da captação de águas subterrâneas no conjunto de dados, incluindo maiores detalhes sobre a profundidade da captação, o tipo de aquífero, o desfasamento entre a captação e o declínio do lençol freático, bem como a interação da indústria do petróleo e do gás (contribuindo para 4,36% dos actuais registos de subsidência), são passos necessários para melhorar este trabalho vital. Com o aumento da população aumentando a nossa dependência das águas subterrâneas e as alterações climáticas aumentando as secas, o impacto do declínio das águas subterrâneas na subsidência da terra continuará a ser uma questão cada vez mais premente nos próximos anos.

Mais informações: Tsimur Davydzenka et al, Unveiling the Global Extent of Land Subsidence:The Sinking Crisis, Geophysical Research Letters (2024). DOI:10.1029/2023GL104497
Informações do diário: Cartas de pesquisa geofísica

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