在世界范圍內(nèi)已經(jīng)觀察到大地震后地下水位和水量的增加，但是由于地震發(fā)生前后直接缺乏地下水?dāng)?shù)據(jù)，該過程的細(xì)節(jié)仍不清楚。幸運的是，來自熊本和關(guān)西學(xué)院大學(xué)(日本)和加州大學(xué)伯克利分校(美國)的研究人員意識到，他們有獨特的研究機會來分析2016年大地震襲擊該地區(qū)后的熊本市附近的地下水位變化。

自羅馬時代以來，已記錄了地震后水文環(huán)境的變化，例如池塘或水井干,、自來水突然出現(xiàn)或水位上升。已經(jīng)提出了引起這種變化的各種理論，例如孔隙水壓力的波動(保持在巖石或土壤的孔隙或空隙中的地下水壓力)，增加的水滲透性以及通過新裂縫的水運動。

為了確定實際原因，必須從井，水源和河流的觀測點收集數(shù)據(jù)。但是，特別是在內(nèi)陸地震的情況下，通常很少在發(fā)生大地震的地區(qū)將這些地點按時空排列。此外，在災(zāi)難發(fā)生之前和之后擁有足夠的數(shù)據(jù)進行比較的情況更為罕見。這些困難一直是獲取清晰的地震后水文環(huán)境變化的障礙。

位于日本南部九州島的熊本市以其水而聞名。該地區(qū)近100%的飲用水來自該地區(qū)的地下水，因此該地區(qū)有許多觀測井連續(xù)記錄水位和水質(zhì)數(shù)據(jù)。在2016年4月16日凌晨(日本時間)，該城市發(fā)生了7.0級地震，地震前后都有大量地下水?dāng)?shù)據(jù)。熊本大學(xué)的研究人員認(rèn)識到，這一獨特的機會可以比以往任何時候更加詳細(xì)地評估地震如何改變水文環(huán)境，因此他們建立了國際合作來研究地震。

主震發(fā)生后，地下水位異常升高，在地下水流系統(tǒng)的補給區(qū)尤為明顯。主震發(fā)生后一年左右，水位在10米左右達到頂峰，盡管此后平靜下來，但三年多后水位仍然很高。人們認(rèn)為這是由于水從非地震前水文循環(huán)的一部分流入，因此研究人員試圖通過使用穩(wěn)定的水同位素比來確定水源。

地球表面水的穩(wěn)定同位素比率隨各種過程(蒸發(fā)，冷凝等)而略有變化，因此它們根據(jù)位置成為唯一的標(biāo)記值。這些標(biāo)記使確定影響水樣及其來源的過程成為可能。

比較前后的穩(wěn)定同位素比率，可以發(fā)現(xiàn)，在地震發(fā)生之前，熊本市地區(qū)的地下水主要來自低海拔山地含水層，補給區(qū)的土壤水以及白川河中部的滲流。區(qū)。地震后，研究人員認(rèn)為，山西側(cè)的地震裂縫。麻生太郎增加了山間潛水器的滲透性，從而將地下水釋放到流動系統(tǒng)的補給區(qū)并增加了水位。此外，在主震發(fā)生后立即下降的流出區(qū)域的地下水位在短短一年內(nèi)幾乎恢復(fù)。

研究負(fù)責(zé)人細(xì)野隆宏說：“我們的研究是第一個詳細(xì)記錄大地震引起的水文環(huán)境變化的研究。”“我們發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象可能發(fā)生在地球上任何地方，其氣候和地質(zhì)條件與熊本相似。我們希望我們的研究對學(xué)者和為災(zāi)難中區(qū)域用水的準(zhǔn)則的建立都將是有用的。”