В самом засушливом месте на Земле вода скрывается на виду у всех

Простое, но эффективное решение могло бы помочь быстрорастущему городу в Чилийской пустыне Атакама.

Пустыня Атакама на севере Чили находится в дождевой тени Анд. Хотя она граничит с Тихим океаном, постоянный холодный поток, известный как течение Гумбольдта, поддерживает относительно низкий уровень влажности в воздухе. Облака образуются, но быстро рассеиваются. В результате дожди выпадают редко и в небольших количествах — в среднем несколько миллиметров в год в некоторых районах. В других местах метеостанции, работающие уже несколько десятилетий, никогда не регистрировали никаких осадков . За исключением нескольких долин в Антарктиде, Атакама является самым засушливым местом на Земле. Неприветливый ландшафт из песка, голой скалы и солончаков настолько экстремальн и неземной, что исследователи  используют его в качестве модели Марса .

Тем не менее, люди там по-прежнему живут – в основном в нескольких прибрежных городах и поселках. В Икике, региональной столице, расположенной на берегу океана, проживает более 230 000 человек. Чуть дальше от Икике, на склоне холма, находится быстрорастущий муниципалитет Альто-Осписио, население которого выросло до более чем 140 000 человек (с менее чем 100 000 в 2012 году) на фоне бума добычи лития. 

Пресная вода поступает из подземного водоносного слоя, который практически не пополнялся дождевой водой почти 10 000 лет. По мере того, как всё больше людей зависят от этого водоносного слоя, он истощается. В конце концов, от него ничего не останется. Опреснительные установки, удаляющие соль из морской воды, могут частично удовлетворить потребность, но их эксплуатация обходится дорого и требует больших затрат энергии , особенно для городов с низким уровнем дохода, таких как Альто-Осписио. Большинство опреснительных установок в регионе обслуживают горнодобывающие предприятия, а не население. 

Альтернативный, пока неиспользованный и недорогой источник воды мог бы помочь решить нарастающий водный кризис. И это вода, которая до сих пор оставалась на виду. Сбор тумана — это устойчивый и простой метод сбора влаги из низколежащих облаков. Он давно используется в сельских районах по всему миру для обеспечения водой изолированных деревень с населением в несколько сотен человек. Но новое исследование предполагает, что он может работать в гораздо более масштабном режиме. 

Анализ, опубликованный 20 февраля в журнале Frontiers in Environmental Science, предполагает, что сбор воды из тумана может удовлетворить потребности неформальных поселений Альто-Осписио, обеспечивая до 300 000 литров в неделю для 10 300 человек, которые в основном живут вдали от официальной системы водоснабжения. В настоящее время они полагаются на истощающийся водоносный горизонт, но эта вода доставляется им грузовиками, а не по трубам, что увеличивает стоимость и снижает надежность и доступность. Для жителей этих поселений водоснабжение еще более нестабильно, чем для остальных жителей города, и поэтому сбор воды из тумана открывает еще большие возможности. Помимо питьевой воды, сбор воды из тумана также может использоваться для орошения зеленых зон в регионе или для питания гидропонного земледелия, предлагая людям дешевый источник свежих продуктов местного производства. 

«Сама по себе эта вода не спасет город», — говорит Вирджиния Картер , ведущий автор исследования, географ и доцент Университета Майор в Чили. Но туман — это ресурс, который может реально изменить ситуацию, говорит она. «Он может внести свой вклад, и во многих местах он может быть важен», — объясняет Картер, особенно с учетом того, что Альто-Осписио продолжает расти, а изменение климата делает существующее водоснабжение еще более ненадежным. 

Сбор тумана осуществляется с помощью простой установки . Обычно тонкая пластиковая сетка, подобная той, что используется для затенения чувствительных к теплу грядок, натягивается на две опорные стойки на высоте нескольких футов. Водоотвод под сеткой направляет конденсирующуюся на ней влагу в накопительный контейнер, откуда её можно легко собрать. Чем больше панелей и чем больше площадь поверхности сетки, тем больше воды собирается. 

В отличие от водоносного горизонта под Атакамой, туманная вода является потенциально возобновляемым ресурсом. Низкие облака регулярно поднимаются с Тихого океана и переносятся ветром на сушу. Без сетки влага испаряется в сухом воздухе по мере повышения температуры каждый день, но с ней туман лишь временно задерживался бы, обеспечивая людей ценной пресной водой, прежде чем она будет очищена и возвращена в океан.

Чтобы продемонстрировать целесообразность сбора тумана в Альто-Осписио и северной части Чили в целом, Картер и ее соавторы объединили год наблюдений со спутниковыми снимками и математическим моделированием циклов тумана в регионе. Исследователи установили два «стандартных туманосборника» площадью один квадратный метр на разных высотах, а также метеостанцию ​​для отслеживания влажности воздуха, температуры, скорости ветра и других параметров. Они также использовали дистанционное зондирование для составления карты с высокой точностью высоты и плотности тумана по всей провинции. Наконец, они обобщили эти и другие данные из существующих проектов по сбору тумана в математическую модель, предназначенную для оценки количества тумана, которое можно собрать в разное время.

Исследователи обнаружили, что туман носит ярко выраженный сезонный характер, появляясь с мая по октябрь (зима и весна в Южном полушарии). Пик его образования приходится на июнь, ночью и рано утром, а к полудню он почти полностью исчезает в теплые месяцы. Согласно исследованию, в зонах непосредственно вокруг Альто-Осписио туманосборники дают в среднем около 2,5 литров воды на квадратный метр сетки за сезон тумана. 

При таком темпе для получения 300 000 литров воды в неделю потребуется 17 000 квадратных метров водосборников (площадью чуть более трех футбольных полей) — тот же объем воды, который сейчас еженедельно доставляется грузовиками в неформальные поселения Альто-Осписио. Однако Картер отмечает, что это консервативная оценка, поскольку в некоторых районах к северу от города потенциал образования тумана значительно выше среднего, составляя более 5 литров на метр сетки в день. Если бы водосборники были размещены стратегически, то всего 200-300 водосборников (каждый площадью около 20 квадратных метров) могли бы надежно обеспечивать сотни тысяч литров воды как минимум полгода, объясняет она. Дополнительные резервуары или пруды могли бы превратить воду, собранную в туман, в круглогодичный ресурс. «Это своего рода мечта. Разработать что-то подобное для Альто-Осписио», — говорит Картер. 

Если обеспечение питьевой водой более 10 000 человек окажется слишком масштабной первоначальной задачей, небольшие пилотные проекты могут послужить подтверждением концепции. Картер и ее коллеги предполагают, что сбор тумана также можно использовать для орошения общественных парков или обеспечения водой гидропонных ферм с меньшими первоначальными инвестициями. Для удовлетворения потребностей города в зеленых насаждениях потребуется всего 110 квадратных метров сетки. Один квадратный метр собранного тумана может давать более 15 кг листовой зелени в год. 

Однако, прежде чем мечта станет реальностью, необходима дальнейшая работа. Ученые хотели бы проверить свои модельные оценки с помощью дополнительных наземных измерений, чтобы определить лучшие места для сбора тумана. Картер говорит, что она также надеется проверить качество собранной воды и определить, какая обработка потребуется, чтобы сделать ее безопасной для потребления человеком. Туман, как и любой другой природный источник воды, может содержать частицы выхлопных газов, бактерии и микропластик. Тем не менее, даже без обработки, вода все еще может найти применение в сельском хозяйстве или горнодобывающей промышленности.

И исследования уже продвигаются. Картер и ее коллеги планируют в конце этого года опубликовать общедоступную подробную карту туманов для всей северной части Чили, основанную на их модели. Она надеется, что местные и национальные правительственные чиновники обратят на это внимание. «Это исследование — очень наглядный пример того, как научные знания могут способствовать принятию государственных решений и формированию политики», — говорит она. «У нас есть проблема: у нас нет воды, и ситуация ухудшается. Но, с другой стороны, есть решение. Есть вода, которая стоит и ждет. Нам просто нужен логичный способ ее сбора».

Lauren Leffer “In the driest place on Earth, water hides in plain sight”

Перевод статьи «In the driest place on Earth, water hides in plain sight» автора Lauren Leffer, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык