В одном из самых холодных и засушливых мест на Земле ученые Калифорнийского университета в Боулдере разработали возможный ответ на давнюю загадку о химическом составе речного стока, которая может иметь серьезные последствия для водоразделов и качества воды во всем мире.
Новое исследование, проведенное в засушливых районах Сухих долин Мак-Мердо (MDV) в Антарктиде, изучило почти повсеместное явление, заключающееся в том, что водотоки во всех климатических условиях, независимо от скорости их течения, имеют тенденцию поддерживать удивительно постоянную концентрацию растворенных минералов по мере их прохождения. пейзаж. Другими словами, движущаяся вода сохраняет свой химический состав независимо от того, движется она быстро или медленно.
Сухие, нетронутые условия Антарктиды представляют собой обтекаемую, хотя и обширную, естественную лабораторию для проверки того, почему это так.
«Регион MDV обеспечивает идеальные гидрологические условия для изучения», - сказал Адам Влостовски, ведущий автор исследования и научный сотрудник Института арктических и альпийских исследований Калифорнийского университета в Боулдере (INSTAAR). «Здесь у нас есть только один источник воды - таяние ледников - и нет глубоких грунтовых вод, а вечная мерзлота выступает в качестве физического барьера для потока. Ограничивая количество переменных, мы можем многому научиться».
Исследование, подробно описанное в журнале Geophysical Research Letters, изучило семь различных ручьев в долине Тейлор, где талая вода стекает в покрытые льдом бассейны озер всего за несколько часов или недель, по сравнению с месяцами или годами в районе Скалистых гор.. Таким образом, у антарктических рек практически нет возможности застаиваться в ландшафте.
«Мы ожидали, что вода в истоках ручья будет похожа на воду в истоках ледника из-за ограниченного взаимодействия с минералами», - сказал Влостовски. «И мы думали, что по мере увеличения потока концентрация будет уменьшаться. Это не оказалось правдой. Даже при изменении потока практически не было изменений».
Результаты показывают, что высокий уровень химического выветривания - процесс, при котором твердые минералы растворяются подобно каменной соли в луже теплой воды - является основным механизмом этого явления речного стока.
«Эти потоки антарктической полярной пустыни характеризуются одними из самых высоких скоростей химического выветривания в мире, потому что их дно состоит из свежих отложений, которые видят воду только 6-10 недель в году», - сказал Майкл Гусефф, профессор кафедры гражданского, экологического и архитектурного проектирования Калифорнийского университета в Боулдере. «Это еще один важный урок, который мы извлекли из этой экосистемы, которую можно перенести в другие части мира."
Исследование подчеркивает ценность долгосрочного сбора данных, сказал Влостовски, что делает возможным изучение гидрологических явлений. В этом случае он и его коллеги опирались на более чем 20-летние наблюдения за речным течением, собранные в рамках Проекта долгосрочных экологических исследований Мак-Мердо в Сухих долинах (LTER) Национального научного фонда, который финансировал и поддерживал студентов и преподавателей CU Boulder более двух десятилетий..
Новое исследование способствует лучшему пониманию геохимического поведения рек и подчеркивает важность коридоров рек в формировании качества воды до того, как она достигнет своей конечной точки.
«Поскольку климат и практика землепользования меняются во всем мире, мы хотим иметь возможность прогнозировать, как в ответ могут измениться качество и количество речной воды», - сказал Влостовски. «Мы можем применить уроки этих относительно упрощенных гидрологических систем в Антарктиде к водоразделам умеренного пояса, где последствия управления окружающей средой для человека могут быть намного выше."
Дополнительными соавторами исследования являются Дайан Макнайт из Калифорнийского университета в Боулдере и Уильям Лайонс из Университета штата Огайо. Национальный научный фонд и Полярный геопространственный центр предоставили финансирование для исследования.