Kredit:New Jersey Institute of Technology
Kystøkosystemer og akviferer vil blive stærkt påvirket af klimaændringer, ikke kun fra stigende temperaturer og mere ustabilt vejr, herunder ændringer i nedbørsmønstre, men også fra havstigning.
I søgen efter metoder til at analysere disse effekter, forskere ved NJIT har identificeret kraftfulde statistiske værktøjer, der skal hjælpe kystforskere med både at måle og foregribe ændringer i forhold som f.eks. undervandstemperatur og saltindhold. Resultater fra undersøgelsen, finansieret af National Oceanic and Atmospheric Administration, er blevet offentliggjort i Videnskabelige rapporter .
Værktøjerne, kendt som spektrale og co-spektrale teknikker, krævede et stort datasæt til validering, som forfatterne fik fra to strande i Prince William Sound i Alaska. I særdeleshed, de så på indvirkningen af havniveauvariation på disse strande, indsamling af et års data om vandtryk, vandtemperatur og saltindhold i tredive minutters intervaller fra sensorer indlejret i sandet.
Ved hjælp af disse teknikker til at identificere tendenser inden for dataene, de fandt ud af, at de fleste steder, virkningerne af stigning i havniveau blev først set i vandtrykket i akviferer, efterfulgt af ændringer i saltindhold og derefter temperatur. I kølvandet på de to andre ledende indikatorer, eller advarselssignaler, det ser ud til, at ændringer i temperaturen ville tage længere tid at mærke inde i landet end stigende saltindhold.
"Ændringer i temperaturen blev nogle gange set en uge senere end både stigende vandtryk og saltindhold. Vi tilskriver dette til jordkorn, der fungerer som en termisk buffer, absorberer en ubetydelig brøkdel af den varme, der bæres af havvand og fersk grundvand. Dermed, selvom havtemperaturen pludselig skulle ændre sig, det ville tage en uge eller mere, før dens virkninger på kystnære akviferer aftager, "sagde Michel Boufadel, direktør for NJITs Center for Udvikling og Beskyttelse af Naturressourcer (NRDP), en professor i miljøteknik og en forfatter af undersøgelsen.
Vandtryk var det første, der ændrede sig, da vand er inkomprimerbart og dermed overfører tryk hurtigt. Stigende saltholdighed, til sammenligning, formindskes ved spredning og fortynding af havvand, når det interagerer med fersk grundvand, der kommer fra højlandet bag stranden.
"Alle disse ændringer, herunder off-kilter sekvensen af saltholdigheds- og temperaturfronter på et bestemt sted, kunne have konsekvenser for dyre- og planteliv i akviferøkosystemet, "sagde Xiaolong Geng, en postdoktor ved NJIT og forfatter til undersøgelsen. "Vi tror på, at regelmæssig datalagring med korte intervaller også giver os mulighed for at overvåge tempoet og dynamikken i forandringer i disse sårbare regioner."
I særdeleshed, siger forskerne, under forhold med lav jordgennemtrængelighed, hvor ændringer i vandtryk og temperatur typisk er fjernt forbundet, nuværende forudsigelsesmodeller, der strækker sig ud over en uge, vil sandsynligvis falde i nøjagtighed. Sådanne fremgangsmåder skal "forankres" til regelmæssig indsamling af data om vandtryk, saltindhold, og temperatur på den måde, meteorologiske modeller korrigeres ved målinger på givne tidspunkter og steder, såsom på regnstationer i lufthavne. Forskerne konkluderer, at målinger af kystøkosystemfunktioner bør finde sted med en gang om ugen eller mere.