Holder depressioner i canadiske prærier nøglen til genopladning af grundvand?

Vandcyklussen er en delikat balance. I naturlige omgivelser, vand fra nedbør eller snesmeltning kan trænge ned i jorden eller afstrømme til vandløb. Noget af vandet opbevares i naturlige underjordiske reservoirer - kaldet grundvand. Planter bruger vandet til at vokse, og så genfylder ny nedbør grundvandet - en proces kaldet grundvandsgenopladning.

I tørre klimaer, planter bruger det meste af det vand, der kommer ned i jorden. Så hvordan bliver grundvandet genopfyldt? For canadiske prærier findes svaret i lavninger placeret i landskabet. I disse depressioner, afstrømning fra det omkringliggende land akkumuleres og bevæger sig ud i grundvandet.

Fordybningerne i landskabet blev efterladt af gletsjere, da den sidste indlandsis forlod Great Plains omkring 10, 000 til 12, 000 år siden. Som en regnhave, de optager afstrømning fra det omgivende miljø, men er typisk større. De er 50 til 100 meter i diameter og 1 til 2 meter dybe.

Imidlertid, Forskere er bekymrede, at ændringer i klimaet kan påvirke denne delikate grundvandsgenopladningsproces.

I øjeblikket, det meste af vandet i lavningerne kommer i form af afstrømning fra snesmeltning, når det flyder over frossen jord og ind i lavningerne. Forskere i Canada undersøgte, hvordan denne proces kan blive forstyrret i fremtiden, når klimaet ændrer sig.

Masaki Hayashi og teamet ved University of Calgary har for nylig offentliggjort dette arbejde i Vadose Zone Journal , en publikation fra Soil Science Society of America.

"Motivationen for denne forskning kom fra behovet for at estimere genopladning til bæredygtig forvaltning af grundvandet i de canadiske prærier, " siger Hayashi. "Vi kan ikke administrere en vedvarende ressource, medmindre vi ved, hvor meget der fornyes hvert år. Det ville være som at forsøge at styre udgifter fra en bankkonto uden at kende størrelsen af ​​indtægterne."

Eksperter forudser, at de fremtidige klimaforhold i disse prærier vil blive varmere og vådere. Selvom det ser ud til, at dette ville resultere i mere grundvandsgenopladning, forskerne ønskede at afgøre, om det ville være tilfældet i disse depressioner.

Disse lave områder opsamler snesmelteafstrømning og kan endda blive damme om foråret. Nogle af de større lavninger har endda vand, der bliver hele sommeren. Disse kaldes prærievådområder eller præriegrydevådområder og er hjemsted for mange vandlevende planter og dyr i området.

For at bestemme, hvordan et varmere og vådere klima vil påvirke grundvandsgenopladningen, forskerne brugte en model til at simulere miljøet. Ved at placere instrumentering direkte i fordybningerne, de indsamlede oplysninger om jordens egenskaber, vejret, og størrelsen af ​​depressionen og det omgivende miljø. Deres arbejde, en type "jordvandsbalance"-model, brugte de indsamlede data til at simulere, hvordan vandet kan bevæge sig fra overfladen til dybere jordlag i fremtiden.

De fandt ud af, at sneophobning samt hvor meget af og hvor længe jorden er frossen om vinteren vil falde. Det betyder, at der vil være mindre afstrømning til lavningerne og mindre gentilførsel af grundvand.

"Et vådere klima resulterer generelt i en højere genopladning, men det ser ikke ud til at være tilfældet i de nordlige store sletter, hvor genopladning er fokuseret i depressioner, Hayashi forklarer. "Selvom den samlede nedbør kan stige, vi får mere regn og mindre sne. Det betyder, at sneophobningen om vinteren vil falde. Også, vi vil have en kortere varighed af frossen jord og grundere gennemtrængning af jordfrost. "

Han tilføjer, at dette skaber et problem, fordi langsomt bevægende snesmeltning flyder over frossen jord, som ikke tillader det at absorbere hurtigt, er nøglen til, at afstrømningen kommer til lavningerne.

Faldet i genopladning kan have mange effekter på miljøet, siger forskerne. For eksempel, mange små kilder fødes af grundvand og kan blive påvirket.

"Det kan resultere i et fald i basisstrømmen af ​​små vandløb fodret med grundvand, " siger Hayashi. "Nogle af de flerårige vandløb kan blive sæsonbestemte. Dette kan have en stærk indflydelse på vandløbets økosystem. Samlet set, disse små lavninger kan virke mindre vigtige sammenlignet med større lavninger med prærievådområder. Imidlertid, der er mange flere små depressioner, og de er samlet set vigtige for genopbygning af grundvandet."