Første billeder af ferskvandsfaner på havet

Den første billeddannelse af betydelige ferskvandsfaner vest for Hawai'i Island kan hjælpe vandplanlæggere med at optimere bæredygtige udbytter og beregninger af akviferlagring. University of Hawai'i i Mānoa forskere demonstrerede en ny metode til at opdage ferskvandsfaner mellem havbunden og havoverfladen i en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i Geofysiske forskningsbreve .

Forskningen, understøttet af Hawai'i EPSCoR 'Ike Wai -projektet, er den første til at demonstrere, at overflade-slæbt marine elektromagnetisk (CSEM) billeddannelse kan bruges til at kortlægge oceaniske ferskvandsfaner i høj opløsning. Det er en forlængelse af den banebrydende opdagelse af ferskvand under havbunden i 2020. Begge er vigtige resultater i en verden, der står over for klimaændringer, hvor ferskvand er afgørende for at bevare folkesundheden, landbrugsudbytte, økonomiske strategier, og økosystemfunktioner.

Store konsekvenser

Mens CSEM-metoden er blevet brugt til at detektere tilstedeværelsen af ​​resistive mål såsom olie, gas og ferskvand under havbunden, denne undersøgelse er første gang CSEM blev anvendt til at afbilde ferskvand i havets vandsøjle, ifølge 'Ike Wai forskningstilknyttede fakultet Eric Attias, der ledede undersøgelsen.

"Denne undersøgelse har dybe konsekvenser for oceanografi, hydrogeologi og havprocesser, der påvirker biogeokemiske cyklusser i kystfarvande verden over, " sagde Attias. "Ved at bruge CSEM, vi kan nu estimere mængden af ​​ferskvand, der strømmer ud til vandsøjlen. Dette er et tegn på fornybarheden af ​​Hawaiis undersøiske ferskvandssystem."

Undersøisk grundvandsudledning (SGD), lækage af grundvand fra en kystnær akvifer til havet, er en nøgleproces, at give mennesker en vandkilde, og understøtter havliv såsom fisk og alger. Ifølge UH Mānoa Department of Earth Sciences lektor og studiemedforfatter Henrietta Dulai, placeringen af ​​offshore-kilder er ekstremt svær at forudsige på grund af den ukendte underliggende geologi og grundvandsledninger.

"Fluxen af ​​så store mængder næringsrige, lavt saltholdigt grundvand til havet har stor betydning for kemiske budgetter og giver næringsstoffer til offshore fødenet, " sagde Dulai. "Det er fantastisk at have en metode, der kan lokalisere udledningssteder og faner, da den åbner op for nye muligheder for at prøve og identificere vandets alder, dens oprindelse, kemisk sammensætning, og dets betydning for marine økosystemer i dette ellers oligotrofe (relativt lavt indhold af plantenæringsstoffer og indeholder rigeligt ilt i de dybere dele) hav."

Fire olympiske svømmebassiner

Denne undersøgelse omfattede elektromagnetisk datadrevet 2D CSEM-inversion, resistivitet-til-salinitetsberegning, og ferskvandsfanens volumetriske estimering. Gennem brug af CSEM, forskerholdet var i stand til at afbilde overfladen af ​​ferskvandsforekomster og adskillige ferskvandsfaner i stor skala, der indeholdt op til 87 % ferskvand offshore Hawai'i Island. Resultaterne antyder, at der på undersøgelsesstedet er betydelige mængder ferskvand til stede i området mellem havbunden og havets overflade. Et konservativt skøn for en af ​​plommerne tyder på 10, 720 kubikmeter eller cirka volumen af ​​fire swimmingpools i olympisk størrelse.

Metoden anvendt i denne undersøgelse kan anvendes på kystområder verden over, dermed forbedre fremtidige hydrogeologiske modeller ved at indarbejde offshore SGD og optimere bæredygtige udbytter og lagringsberegninger. Attias planlægger at udvide den nye brug af CSEM for yderligere at bevise dens anvendelse til billeddannelse af ferskvand på andre vulkanske øer rundt om i verden.

Attias vil præsentere sit arbejde på den internationale Tropical Island Water Conference, der finder sted 12.-15. april, 2021. Arrangeret af UH Water Resources Research Center og Hawai'i EPSCoR, denne konference samler vandforskere, vandforvaltere og samfundsmedlemmer fra hele verden for at dele banebrydende forskning og lære af hinandens erfaringer med at håndtere og forstå vandressourcer på tværs af en bred vifte af tropiske øer.