Forskere undersøger sammenhængen mellem tropiske gletsjere, vandforsyning

Forskere fra College of Arts and Sciences er tættere på at forstå, hvordan tabet af gletsjere i Cordillera Blanca i Peru påvirker vandressourcerne i en region, der reagerer på globale klimaændringer.

Laura Lautz G'05, lektor i geovidenskab, er en del af en multinational, tværfagligt forskerhold, der laver feltarbejde i de nordlige peruvianske Andesbjerge. Hun og andre forskere fra A&S har studeret grundvandshydrologien i proglaciale dale - områder dannet af gletsjer recession - i de isdækkede bjerge, hjemsted for verdens højeste tæthed af tropiske gletsjere.

Deres resultater er en del af en større artikel i Hydrologiske processer , medforfatter af videnskabsmænd og ingeniører fra McGill University og École de Technologie Supérieur, begge i Montreal; Ohio State University (OSU); og det franske forskningsinstitut for udvikling i Marseille.

"Tropiske gletsjere i Andesbjergene trækker sig tilbage med en alarmerende hastighed, " siger Lautz. "Smeltevand fra disse gletsjere er vigtigt, fordi det opretholder strømstrømmen i årets tørreste måneder. Når gletschere trækker sig tilbage og forsvinder, det samme gør mængden af ​​smeltevand. Derfor, grundvand, der er lagret i de alpine dale i Cordillera Blanca, kan blive stadig vigtigere for områder nedstrøms."

Andesbjergene indeholder 99 procent af verdens tropiske gletsjere - langsomt bevægende isfloder, hvis høje højder er praktisk talt upåvirket af lune tropiske temperaturer. Sådanne gletsjere, imidlertid, er sårbare over for klimaændringer. En undersøgelse hævder, at siden 1970'erne, Peruvianske gletsjere har mistet næsten halvdelen af ​​deres overfladeareal.

I betragtning af tætheden af ​​gletsjere i Cordillera Blanca, samfund nedstrøms er afhængige af grundvandsudledning og gletsjersmeltevand til deres vandforsyning i de tørre vintermåneder (dvs. maj-september). Afstrømning fra proglaciale vandløb understøtter også små landbrug og kommercielt landbrug, vandkraftproduktion og tværnational minedrift.

"På grund af regionens afsides beliggenhed og vanskelige adgang, der er få feltstudier, der effektivt har identificeret den rumlige fordeling af grundvandsudledning, " siger Lautz. "Det ændrer vi på."

Hvorimod smeltevand kommer fra smeltning af is og sne, grundvand er resultatet af nedbør, der trænger ind i jordens overflade; transporteres under jorden og vender derefter tilbage til søer, moser og vandløb.

Lautz vurderer, at cirka halvdelen af ​​udledningen i Cordillera Blancas proglaciale vandløb kommer fra grundvand.

Det, der ikke forstås - og er skub i hendes forskning - er den rumlige fordeling af grundvandsudledningen. Ved at bruge en model kaldet HFLUX, Lautz og hendes team, herunder postdoc-forsker Ryan Gordon G'13, Jordforsker AnneMarie Glose G'13 og ph.d. kandidat Robin Glas G'18, har skabt en energibalancemodel af en flodstrækning i Perus Huascaran Nationalpark.

"Vi har indarbejdet strømtemperaturobservationer, meteorologiske målinger og time-lapse, jordbaserede infrarøde billeder, " siger Lautz, som har bygget en karriere på at studere, hvordan hydrologiske processer påvirker vandkvaliteten og bevægelse gennem vandskel. "Denne information har gjort det muligt for os at bestemme brutto og netto grundvandstilførsler til en rækkevidde af Quilcay-floden, med oprindelse i Cordillera Blanca."

Lautzs team fandt ud af, at 29 procent af strømudledningen ved udløbet kom fra grundvand. I øvrigt, farvestofsporing afslørede, at 49 procent af vandløbsvandet udvekslede med underjordisk vand.

"Denne indsigt i veje for interaktion mellem grundvand og overfladevand kan hjælpe med at forbedre hydrologisk modellering af proglaciale oplande i hele Sydamerika, " siger Lautz.

Årlige ture til Cordillera Blanca er standard for Lautz' forskergruppe. På grund af den høje højde (op mod 13, 000 fod) og mangel på ilt, hun og hendes hold rejser let – for det meste til fods og flokdyr – og arbejder en uge ad gangen.

Lautz undrer sig over antallet af mennesker, hvoraf mange er alumner, involveret i hendes projekter. For nylig, hun, Glas og ph.d. studerende Emily Baker G'18 gennemførte en seismisk tomografisk undersøgelse af en del af Cordillera Blanca, ved hjælp af udstyr tilhørende adjunkt Robert Moucha. De blev assisteret af Marty Briggs G'12, en forskningshydrolog ved U.S. Geological Survey; Jeff McKenzie G'00, G'05, lektor i jord- og planetvidenskab ved McGill; og Bryan Mark G'01, professor i geografi ved OSU, hvor han også arbejder i Byrd Polar and Climate Research Center.

"Det kræver en landsby at gennemføre disse projekter, " siger Lautz. "Studerende og alumner er afgørende for vores succes, på campus og i marken."