地球上で最も乾燥した場所には、水が目に見えないところに隠れている

チリ北部のアタカマ砂漠は、アンデス山脈の雨陰にあります。太平洋に面していますが、フンボルト海流と呼ばれる冷たい流れが続いているため、空気中の水分量は比較的低くなっています。雲は発生しますが、すぐに消えてしまいます。その結果、雨はめったに降らず、降水量も少なく、場所によっては年間平均数ミリ程度です。他の場所では、何十年も前に設置された気象観測所で降水量が記録されたことがありません。南極大陸のいくつかの谷を除けば、アタカマは地球上で最も乾燥した場所です。砂、むき出しの岩、塩原の荒涼とした風景は、極端で別世界のようであるため、研究者は火星の代わりとして利用しています。

それでも、人々はそこに住んでいます。ほとんどは、いくつかの沿岸の都市や町に住んでいます。海沿いの州都イキケには、23万人以上の人々が住んでいます。イキケから少し内陸に入り、坂を上ったところに、急成長中の自治体アルト・オスピシオがあります。リチウム採掘ブームの中、人口は2012年の10万人未満から14万人以上に膨れ上がりました。

真水は地下の帯水層から得られるが、この帯水層は 1 万年近く雨水によって十分に補充されていない。帯水層に頼る人が増えるにつれ、帯水層は干上がり、最終的には何も残らなくなる。海水から塩分を取り除く淡水化プラントは、需要の一部を満たすことができるが、特にアルト オスピシオのような低所得の都市では、コストが高く、エネルギーを大量に消費する。この地域の淡水化プラントのほとんどは、鉱業に利用されており、人間には利用されていない。

代替となる、まだ利用されていない安価な水源が、急増する水危機の解決に役立つかもしれない。そして、それは目に見えて隠れている水だ。霧の採取は、低い雲から水分を集める持続可能でシンプルな方法だ。世界中の農村部で、数百人の孤立した村を支えるために長い間使われてきた。しかし、新しい研究は、それがもっと大規模に機能する可能性があることを示唆している。

2月20日に学術誌「Frontiers in Environmental Science」に掲載された分析によると、霧の採取はアルト・ホスピシオの非公式居住地のニーズを満たし、公式の給水システムから切り離されて暮らす1万300人の住民に1週間あたり30万リットルもの水を供給できる可能性があるという。現在、住民は消失しつつある帯水層に頼っているが、その水はパイプではなくトラックで運ばれてくるため、コストが上昇し、信頼性とアクセス性が低下している。これらの居住地の住民にとって、水の供給は市の他の住民よりもさらに不安定であるため、霧はさらに大きなチャンスを提供する。飲料水以外にも、霧の採取は地域の緑地の灌漑や水耕栽培の燃料として利用でき、地元産の新鮮な食料を安価に人々に提供できる。

「この水だけでは、街を救うことはできません」と、研究の筆頭著者で地理学者、チリのマヨール大学の助教授であるバージニア・カーター氏は言う。しかし、霧は大きな変化をもたらすかもしれない資源だと彼女は言う。「霧は貢献できるし、多くの場所で重要になるかもしれません」とカーター氏は説明する。特にアルト・オスピシオは成長を続けており、気候変動によって既存の水供給がさらに不安定になっているためだ。

霧の採取は、ローテクな設備に頼っています。通常、熱に弱い花壇に日よけとして使われるような細かいプラスチックのメッシュが、空中数フィートの 2 本の支柱に張られます。メッシュの下の溝がパネルに結露した水分を貯蔵容器に流し込み、簡単に収集できるようにします。パネルの数が多く、メッシュの表面積が大きいほど、より多くの水が採取されます。

アタカマ地下の帯水層とは異なり、霧水は再生可能な資源となる可能性がある。低い雲は太平洋から定期的に巻き上げられ、陸地まで吹き渡る。メッシュがなければ、水分は毎日気温が上昇するにつれて乾燥した空気の中で蒸発してしまうが、メッシュがあれば、霧は一時的にしか妨げられず、処理されて海に戻る前に人々に貴重な真水を提供する。

霧の採取がアルト・ホスピシオやチリ北部でより広範に価値があることを証明するため、カーター氏と共著者らは、1年間の観測測定と衛星画像、およびこの地域の霧周期の数学的モデリングを組み合わせました。研究者らは、異なる高度に2つの1平方メートルの「標準霧収集装置」を設置し、空気の湿度、温度、風速、その他の変数を監視する気象観測所も設置しました。また、リモートセンシングを使用して、州全体の高度と霧の密度を詳細にマッピングしました。最後に、このデータと既存の霧収集プロジェクトからのその他のデータを統合し、さまざまな時期にどれだけの霧を採取できるかを推定するための数理モデルを作成しました。

霧は季節性が非常に強く、5月から10月（南半球の冬から春）にかけて発生することがわかった。霧は6月の夜間と早朝にピークを迎え、暖かい時期と正午までにはほとんど消える。研究によると、アルト・オスピシオのすぐ近くの地域では、霧の季節に霧収集機から1平方メートルのメッシュあたり平均2.5リットルの水が採取されると推定される。

このペースでいくと、1週間に30万リットルの水を集めるのに1万7000平方メートル（フットボール場3つ分強）の集水器が必要になる。これは現在アルト・オスピシオの非公式居住地に毎週トラックで運ばれている水の量と同じだ。しかしカーター氏は、これは控えめな見積もりだと指摘する。市の北部の特定の地域は平均より霧の発生確率がはるかに高く、1日1メートルのメッシュあたり5リットル以上を生産しているからだ。霧収集器を戦略的に配置しれば、わずか200～300個の霧収集器（それぞれ約20平方メートルをカバー）で少なくとも1年の半分は確実に数十万リットルを供給できるとカーター氏は説明する。補完的な貯蔵タンクや池があれば、霧水を年間を通じて利用できる資源にまで増やすことができる。「アルト・オスピシオでそのようなものを開発するのは夢のようです」とカーター氏は言う。

1万人以上の人々に飲料水を供給することが当初の目標としては大きすぎると判明した場合、小規模なパイロット プロジェクトで概念実証を行うこともできます。カーター氏と同僚は、霧の収集は、初期投資を抑えて公共公園の灌漑や水耕農場への給水にも使用できると提案しています。市の緑地のニーズを満たすには、わずか 110 平方メートルのメッシュが必要です。1 平方メートルの霧収集で、毎年 15 kg を超える葉物野菜を収穫できます。

しかし、この夢が現実になる前に、さらなる研究が必要です。科学者たちは、より多くの現地測定でモデルの推定値を検証し、霧収集機に最適な場所を絞り込みたいと考えています。カーター氏は、収集した水の品質をテストし、人間が安全に飲めるようにするにはどのような処理が必要かを判断したいとも言っています。霧は、他の天然水源と同様に、排気粒子、バクテリア、マイクロプラスチックを運ぶ可能性があります。しかし、処理しなくても、水は農業や鉱業に利用できる可能性があります。

そして、研究はすでに進んでいる。カーター氏と同僚たちは、今年後半に、自分たちのモデルに基づいて、チリ北部全域の霧の詳細な地図を公開する予定だ。彼女は、地方政府と中央政府の役人が注目してくれることを期待している。「この研究は、科学的知識が公共の意思決定と政策にどのように貢献できるかを示す非常に明確な例です」と彼女は言う。「私たちには問題があります。水がなく、状況は悪化しています。しかし、一方では解決策もあります。水は溜まって待っているのです。必要なのは、それを採取する論理的な方法だけです。」