Hvordan tidevandet påvirker grundvandet under vores fødder

Når du vender tilbage fra en svømmetur i havet, nogle gange virker det som om dit håndklæde har flyttet sig. Selvfølgelig, det er bare, at vandlinjen har flyttet sig.

Havets naturlige stigning og fald ved stranden er en fremragende demonstration af gravitationskræfter, som solen og månen udøver. Selvom tidevandskraften er lille, den er stærk nok til regelmæssigt at trække på havet, får en enorm mængde vand til at stige og falde.

Det, du måske ikke ved, er, at tidevandskræfter fra solen og månen også påvirker den luft, vi indånder og den faste grund, vi står på. Disse effekter omtales som atmosfærisk tidevand og jordvande.

Selvom vi ikke plejer at bemærke Jorden og atmosfæriske tidevand, de påvirker både jorden og verdens største ferskvandsressource placeret under vores fødder:grundvandet. Dette optager de porer, der findes i geologiske materialer såsom sand eller jord, meget som vand i en køkkensvamp.

Vi har udviklet en metode, der inkorporerer tidevandspåvirkninger til at overvåge vores dyrebare grundvandsressourcer uden behov for pumpning, boring eller kerneboring.

Vand under vores fødder

Det er blevet anslået, at grundvand udgør 99 % af det anvendelige ferskvand på Jorden. Hvis alt jordens grundvand blev udvundet og samlet over jordens landoverflade, det ville være nok til at skabe en sø på 180 meter dyb.

Selvom det lyder som meget vand, det er vigtigt at huske, at ikke alt grundvand er tilgængeligt til brug. Faktisk, grundvand udvindes i øjeblikket på global skala, især i tørrere dele af verden, hvor grundvandet understøtter menneskelige aktiviteter i tørketider.

Grundvandsindvinding kan føre til et nedadgående skift i jordoverfladen (kendt som "nedsynkning"), især hvis grundvand fjernes fra underjordiske zoner, der indeholder blødt ler. Dette er et stort globalt problem, især i kystområder, på grund af urbanisering og tilhørende vandbehov.

Alternativt kan en lang våd periode med for meget nedbør kan få grundvandet til at stige op og forårsage oversvømmelser.

Effekt af tidevand på grundvand

Dybere grundvand begravet under lag af forskellige typer af sedimenter er under stort pres (i grundvandsterminologi kaldes dette "indesluttet"). Tyngdekraftsændringen fra jordens tidevand klemmer sedimentet, og ændrer derfor trykket af vandet i porerne.

De atmosfæriske tidevand øger vægten, der sidder på toppen af ​​grundvandet og forårsager en ændring i stress, der resulterer i en nedadgående klemning.

Grundvandet i den dybde reagerer på disse stressændringer, som kan måles som bittesmå vandstandsudsving inde i en grundvandsboring.

Vi har udviklet en ny tilgang, der udnytter disse tidevandspåvirkninger til at beregne vigtige undergrundsegenskaber. For eksempel, dette kan forudsige, hvordan trykket sænkes, når grundvandet pumpes, og hvor meget jordoverfladen ville synke som følge af krympende undergrundsmateriale (ligesom at klemme en køkkensvamp).

Metoden tillader grundlæggende nøjagtig beregning af de komprimerbare underjordiske egenskaber fra grundvandets reaktion på Jorden og atmosfærisk tidevand.

Denne udvikling er betydningsfuld, fordi den vil tillade analyser af et underjordisk vandreservoir (kaldet en akvifer) uden menneskeskabte belastninger såsom pumpning eller udtagning af fysiske prøver af materialet gennem boring eller kerneboring ud over at konstruere et borehul.

Det eneste, der kræves til denne analyse, er en cirka 16-dages periode med kontinuerlige målinger af grundvandsniveauer og atmosfærisk tryk med timeintervaller.

Grundvandsniveauer registreres rutinemæssigt som en del af vandovervågningsprogrammer rundt om i verden og i Australien, som finansieret af den føderale regerings grundvands-NCRIS-ordning. Atmosfærisk tryk er en standardparameter målt af vejrstationer, som drives af Bureau of Meteorology.

Effekterne af tidevandskræfter på grundvandet er måske mindre tydelige for os end deres virkninger på havet, men de er lige så vigtige. Vores nye metode til at forstå tidevands indflydelse på grundvand reducerer betydeligt bestræbelserne på at forudsige responsen på grundvandspumpning og potentialet for landforsynning.

Denne teknik kan gøre passiv brug af eksisterende boringer og kan anvendes på det globale arkiv for grundvandsniveauer for at informere mere bæredygtig udvikling af grundvandsressourcer i fremtiden.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.