Подводный сброс подземных вод - это процесс, при котором вода выходит из прибрежных водоносных горизонтов и попадает в океан. Это может быть земная пресная вода или соленая морская вода, проникшая в пористый водоносный горизонт на краю океана. Новое исследование, опубликованное в Nature Scientific Reports исследователями Гавайского университета в Маноа, показало, что, хотя осадки и уровень моря влияют на уровень прибрежных грунтовых вод, именно уровень моря, особенно приливы, играют роль привратника в количестве подземных вод, сбрасываемых на Гавайи. прибрежная зона.
Подземные воды являются жизненно важным ресурсом для человека и экосистем. Например, добавление грунтовых вод к прибрежной полосе питает прибрежные пищевые цепи, поддерживая многие традиционные методы аквакультуры коренных жителей Гавайев, такие как локоиа (рыбные пруды). Тем не менее, прибрежные водоносные горизонты и подводные подземные воды все больше подвержены влиянию изменений климата и повышения уровня моря.
«В то время как осадки влияют на количество пресной воды в водоносном горизонте, трудно понять и предсказать объем и время сброса подводных подземных вод из-за сложного характера сезонного вторжения морской воды, приливной откачки и образования волн. происходит в суточных масштабах времени», - сказала ведущий автор Триста Маккензи, которая была научным сотрудником с докторской степенью в Школе океанологии и наук о Земле UH Mānoa (SOEST) Департамента наук о Земле, а в настоящее время является научным сотрудником с докторской степенью в Гетеборгском университете, Швеция.. «В таких местах, как Западные Гавайи, где структуры водоносных горизонтов сложны и неизвестны, долгосрочные наблюдения - единственный способ охарактеризовать этот процесс."
В 2016 году Генриетта Дулай, профессор наук о Земле в SOEST, и ее коллеги построили автономный монитор радона, который можно использовать для расчета величины сброса подводных грунтовых вод. Инструмент был развернут в заливе Кихоло в течение нескольких лет при любезной поддержке Hui Aloha Kīholo и The Nature Conservancy и собирал данные беспрецедентного размера и с беспрецедентным разрешением.
Прибор зафиксировал показательный набор данных, так как он был развернут во время значительных погодных явлений и условий океана, включая тропические циклоны, цунами, королевские приливы, засухи, период Эль-Ниньо и аномалии уровня моря. Маккензи и соавторы исследования, Дулаи и Питер Фулеки, применили традиционные и новые методы анализа временных рядов, чтобы понять закономерности подводного стока подземных вод - как на него влияют осадки, приливы и волны и, в свою очередь, как он влияет на соленость прибрежной зоны..
Данные указывают на факторы сброса подземных вод
Исследователи обнаружили, что при малом количестве осадков сток грунтовых вод и соленость побережья полностью регулируются приливами, причем наибольший сток приходится на отлив. Когда осадки превышают пороговое значение, они становятся основным фактором, выталкивающим грунтовые воды из водоносного горизонта и вызывающим снижение солености на береговой линии. Эта закономерность особенно заметна в периоды Эль-Ниньо.
Кроме того, во время проливных дождей, например, во время тропических циклонов, соленость побережья сразу же снижается из-за стекания пресной воды с поверхности земли. Анализ группы также показал, что большое количество осадков привело к повышению уровня грунтовых вод и постепенному увеличению расхода подводных грунтовых вод с задержкой в несколько недель..
Поддержка устойчивого управления
«Понимание подобных закономерностей помогает улучшить управление прибрежными водоносными горизонтами, которые являются основным водным ресурсом для островов, а также управление прибрежными экосистемами и аквакультурой», - сказал Дулай.«В то время как коренные гавайцы были хорошо осведомлены о подводных сбросах подземных вод и на протяжении столетий чрезвычайно успешно управляли прибрежными ресурсами, продолжающиеся изменения в характере осадков и повышении уровня моря из-за изменения климата, а также изъятия подземных вод из водоносного горизонта людьми приводят к изменениям в схемы разгрузки подводных подземных вод."
Анализы, представленные в этом исследовании, являются первым шагом к пониманию того, чего ожидать при нормальных и экстремальных климатических явлениях, и команда готова применить полученные знания и работать с прибрежными сообществами, чтобы применить эти результаты в своих управленческих решениях.