為什麼近海大陸架會儲藏豐富的淡水資源? | 知乎問答精選

 

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為什麼近海大陸架會儲藏豐富的淡水資源?

2019年04月24日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 3 ℃ 次

【盧文芳的回答(6票)】:

感謝邀請. 不是很熟悉的領域, 嘗試作答.

1. 成因

for不喜歡看長文字同學: 大陸架在間期裸露, 這時候進入大陸架深層的地下水, 在地下的多孔岩石中貯藏, 就是文中提到的"大陸架底的淡水資源".

大家知道, 地球的氣候不是長期不變的. 而是隨著太陽, 地球軌道等因素的影響而有長期變化. 根據全球氣候變化, 可以把地質時期分成冰川期(glacial)和間冰期(inter-glacial). 在冰川期, 全球溫度下降10度, 淺層的海水結成巨大的冰川, 造成海平面下降, 大陸架區域裸露. 原來屬於大陸架的海區變成了陸地.

大陸架裸露, 地表水進入地下, 並在地下的多孔岩石中貯藏. 這個部分的過程與一般的地下水形成過程無異.

冰川期結束後, 隨著地球溫度回暖, 大冰川融化(就如同電影冰河世紀中的場景一樣, 伴隨著底層融化的巨大冰川運動), 海平面回升. 裸露的大陸架重新被海水淹沒, 大陸架海區形成的地下水就被掩藏在海地之下.

比較細心的同學可能會問, 萬一海水跟這部分淡水混合到一起怎麼辦? 不是變成鹹水了? 因為海水和淡水之間的交換速度取決於滲透壓差, 並且跟大陸架的形狀含水層的性質海面高度等因素相關. 這部分淡水的流失/變鹹是不可避免的, 但是損失的速度各不相同. 造成全球各地大陸架底層淡水的分佈不均, 可利用性也不一樣.

2. 利用

要利用這部分淡水, 首先要先瞭解這部分資源的分佈/總量/物理/化學等特性, 然後再探討可利用性, 最後估算經濟價值. 在學術期刊<自然>上發表, 就說明這東東遠沒有達到已經可能開採利用的情況, 而還只是停留在研究和構想階段.

那麼就簡要介紹下這部分淡水的特性.

2.1 分佈特徵

引用該nature原文中的圖片, 如圖1所示, 紅色框框表示有實際觀測大陸架底層淡水的case, 綠色和藍色都表示沒有實際觀測到, 但是有間接證據證明該淡水層存在的地區. 實際上面, 只有少數幾個地方有直接的觀測.

圖1 全球大陸架底層淡水的分佈 圖1 全球大陸架底層淡水的分佈

2.2 總量

根據這些現有的研究, 以及一定的理論, 間接估算(高估)出全球的大陸架底層淡水的儲量為4.5*10^6 Km^3 (即: 450萬億立方米=45萬立方千米, 四捨五入即為題主及中文報道中提到的50萬立方千米. 話說該報道實在無節操, 文中明明說45已經是高估了好嗎....原文: Therefore, the estimate that 4.5 × 10^6 km^3 of fresh water was sequestered is probably too high, blabla....)

2.3 可利用性

即使先忽略鹹水的問題不計, 只討論開發利用的可能性.

如最大的估算有450萬億立方米(相當於人類過去100年開採量的100倍哦100倍親), 可是看看全球的淡水儲量都是多少量級(單位: 萬億立方米):

陸地地下淡水(12870), 冰川和永久雪蓋(24064), 湖泊河流淡水(91), ....

那麼結論是顯而易見的, 陸地的地下水資源比起大陸架區域的淡水資源來得多得多, 可利用性也好很多. 但是考慮到地下水受到陸源輸入污染的可能性, 大陸架底的淡水可能是一個淡水資源的來源. 當然, 除非治理地下水污染的成本遠高於從數十到上百米深的海地獲取淡水資源並輸送的成本, 大陸架底層淡水只是研究中存在的"probability". 原文中的表述更為客觀: "Offshore groundwater is not the answer to global water crises, but it has a strategic value that should be acknowledged so that it can be weighed against other options in long-term strategies." 意思就是(這貨)並不是解決水資源危機的答案, 而更具有長期戰略的價值.

更直接點回答題主"開採這類資源需要解決哪些難題?"的提問, 個人認為最需要解決的難題是投入-產出的效益問題, 即值不值得為這些淡水投入巨大的投資建設鑽井平台和輸運管道. 技術上面並不是難題(君不見石油平台, 開採深海底層都不成問題?).

此外, 跟地下水一樣, 由於更新緩慢, 大陸架底淡水也被視為不可再生資源. 即使真正開始開發利用, 也可能引發耗盡的問題(考慮到其儲量遠小於陸地地下水). 當然這是後話了.

3. 總結

大陸架底層淡水:

形成於間冰期, 地表水進入裸露的陸架底層;

仍處於研究中; 總量不小; 具有長期戰略價值;

可能並不適合開採利用.

文章原文在此: nature.com/nature/journ

英文報道: Huge Fresh Groundwater Reserves Found beneath Ocean Floor

中文報(fan)道(yi): google.com.hk/search?

標籤:-海洋 -水資源 -淡水


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