Antarktiske smeltevandsstrømme kaster lys over mangeårige hydrologiske mysterium

I en af ​​de koldeste, de tørreste steder på jorden, CU Boulder-forskere har udviklet et muligt svar på et mangeårigt mysterium om kemien i streamflow, hvilket kan have brede konsekvenser for vandområder og vandkvalitet rundt om i verden.

Den nye undersøgelse udført i Antarktis tørre McMurdo Dry Valleys (MDV) region undersøgte det næsten allestedsnærværende fænomen, der strømmer i alle klimaer, uanset deres flowhastighed, har tendens til at opretholde en bemærkelsesværdig konsistent koncentration af opløste mineraler, når de bevæger sig gennem landskabet. Med andre ord, vand i bevægelse bevarer sin kemiske sammensætning, uanset om det går hurtigt eller langsomt.

Antarktis er tørt, uberørte forhold tilbyder et strømlinet – hvis fjerntliggende – naturligt laboratorium for at teste, hvorfor det er tilfældet.

"MDV-regionen giver ideelle hydrologiske undersøgelsesforhold, " sagde Adam Wlostowski, hovedforfatter af undersøgelsen og en postdoc-forsker i CU Boulders Institut for Arktisk og Alpine Forskning (INSTAAR). "Her, vi har kun én kilde til vand - gletsjerafsmeltning - og intet dybt grundvand, med permafrost, der fungerer som en fysisk barriere for åen. Ved at begrænse antallet af variabler, vi kan lære rigtig meget."

Forskningen, detaljeret i journalen Geofysiske forskningsbreve , undersøgte syv forskellige vandløb i Taylor Valley, hvor smeltevand strømmer til isdækkede søbassiner på kun timer eller uger, sammenlignet med måneder eller år i Rocky Mountain-regionen. Som sådan, Antarktiske vandløb har meget lille mulighed for at stagnere i landskabet.

"Vi forventede, at vandet ved vandløbsudløbene ville ligne vandet i toppen af ​​gletsjeren på grund af begrænset interaktion med mineraler, " sagde Wlostowski. "Og vi troede, at da strømmen steg, koncentrationen ville falde. Det viste sig ikke at være sandt. Der var lidt eller ingen variation, selv med flowændringer."

Resultaterne tyder på, at høje niveauer af kemisk forvitring - den proces, hvorved faste mineraler opløses, meget som stensalt i en vandpyt med varmt vand - er den primære mekanisme for dette strømningsfænomen.

"Disse antarktiske polare ørkenstrømme er vært for nogle af de hurtigste kemiske forvitringshastigheder i verden, fordi deres senge består af friske sedimenter, der kun ser vand i 6-10 uger om året, " sagde Michael Gooseff, en professor i CU Boulders Institut for Civil, Miljø- og Arkitektteknik. "Dette er endnu en vigtig lektie, vi har lært om dette økosystem, der kan overføres til andre dele af verden."

Undersøgelsen understreger værdien af ​​langsigtet dataindsamling, Wlostowski sagde, hvilket gør studiet af hydrologiske fænomener muligt. I dette tilfælde, han og hans kolleger trak på mere end 20 års streamflow-observationer indsamlet af National Science Foundations McMurdo Dry Valleys Long?Term Ecological Research (LTER) Project, som har finansieret og støttet CU Boulder studerende og fakultet i over to årtier.

Den nye undersøgelse bidrager til en forståelse på højt niveau af, hvordan vandløb opfører sig geokemisk, og fremhæver betydningen af ​​vandløbskorridorer i udformningen af ​​vandkvaliteten, før den når sit endepunkt.

"Efterhånden som praksisser for klima og arealanvendelse ændrer sig i hele verden, vi ønsker at være i stand til at forudsige, hvordan kvaliteten og mængden af ​​flodvand kan ændre sig som reaktion, " sagde Wlostowski. "Vi kan anvende erfaringer fra disse relativt forenklede hydrologiske systemer i Antarktis til tempererede vandskel, hvor de menneskelige konsekvenser af miljøledelse kan være meget højere."