En UConn Ph.D. kandidat och en fakultetsmedlem har utvecklat ett nytt sätt att samla in data om vattendrag som matas av grundvatten som ger viktiga insikter om de möjliga effekterna av klimatförändringar.

Vatten är ständigt i rörelse:genom luften, genom vattendrag, och under jorden. Livet är beroende av en konsekvent tillgång på vatten och detaljer om dess resa är nödvändiga för att förstå och hantera denna dynamiska resurs.

Dock, dessa detaljer är ofta svåra att mäta. UConn Ph.D. kandidat Danielle Hare, i labbet hos docent i naturresurser och miljö Ashley Helton, har utvecklat en ny metod för att enkelt komma åt viktiga detaljer om grundvatten, och därvid, de har upptäckt att många vattendrag är mer sårbara för stressfaktorer som klimatförändringar än vad man tidigare trott. Teamet har publicerat sina resultat i det senaste numret av Naturkommunikation .

Nederbörd kommer in i bäckar och floder genom att flöda över landytor, eller så sipprar det genom jord till grundvattnet. Grundvatten rinner sedan tillbaka ut i vattendrag, men förstår detaljerna, såsom djupet av grundvatten som kommer in i vattendrag, är mer utmanande.

"I vanliga fall, du måste gå till en plats och spendera mycket tid och pengar bara för att ta reda på källan till grundvatten som rinner ut i bäcken, " hon säger.

Dessa detaljer är viktiga för vattendelare, som tar hänsyn till många variabler för att hålla vattnet rent och säkert, både för dricksvatten och för vilda livsmiljöer.

Detaljer som djup är avgörande eftersom, till exempel, grundare grundvattenreserver är mer utsatta för störningar än djupare källor. Hare säger att ett av hoten mot bäckarna som försörjs av grundare grundvatten är klimatförändringarna, eftersom grunt grundvatten är mer mottagligt för uppvärmning och har allvarliga effekter på vattenresurserna längre fram.

Helton förklarar några av de roller grundvatten spelar för bäckar och grundvattenberoende ekosystem.

"Du kan tänka på de tre tjänster som grundvattnet tillhandahåller till bäckar när det rinner tillbaka till vattendragen vid ytan, " säger hon. "Först är flöde; grundvatten ger vatten och djupare grundvatten ger mer konsekvent flöde. Andra, grundvatten ger en temperaturbuffert och det som kallas termisk tillflyktsort för organismer, och djupare grundvatten ger stabilare temperaturer. Tredje, grundvatten ger näringsämnen och kol för ekosystemen och djupare grundvatten har ofta en annan kemisk profil."

När det gäller vattendrag med betydande grundvattentillförsel, Helton säger att ledningen ofta antar att grundvattenberoende strömmar hanteras på liknande sätt. Hare, med ett stort intresse för bäcktemperaturer och grundvattendynamik, försökte undersöka om detta verkligen var fallet som en del av ett klassprojekt.

"Det här projektet var öppet och det var en fantastisk möjlighet att kombinera mina intressen. Vi var inte säkra på om det skulle fungera, men även om det inte gjorde det, Jag visste att jag skulle lära mig på vägen, säger Hare.

Hare använde data som ofta samlas in och ofta är allmänt tillgänglig:ström- och lufttemperaturmätning. Dessa data är parade vid över 1, 700 streams i hela landet, och forskarna kunde härleda vilka bäckar som hade betydande grundvattentillförsel och, av dem, som matades med djupt eller grunt grundvatten. Fynden var ögonöppnande.

"Något som förvånade mig var hur framträdande grundvattenplatser är över hela USA. Vi såg att cirka 40 % av platserna hade en betydande grundvattenkomponent, och hur många av dessa som var ytliga var cirka 50 %. Jag skulle inte ha gissat det; Jag skulle ha gissat att det fanns mer djupt grundvatten, säger Hare.

Forskarna var glada över att det som började som ett kursprojekt för Hare har blivit ett så kraftfullt verktyg.

"Denna metod är enkel och tillgänglig för vattendelare chefer och intressenter. Det finns mycket makt till det. Det finns ingen anledning att spendera mycket pengar för att definiera olika geologi, vi kan helt enkelt använda en temperaturlogger eller termometer för att övervaka temperaturerna. De är allmänt tillgängliga och enkla, säger Hare.

Hare och Helton är hoppfulla att denna information kommer att beaktas när de fattar beslut om vattendelare framöver.

"De platser som domineras av grundvatten är väldigt spridda och ungefär hälften var grunda, säger Helton. Men detta kan vara problematiskt när platser sköts som om de vore djupa grundvattenförsedda platser. Hare varnar för att chefer kan gå miste om viktiga bevarandemöjligheter inför utmaningar som kan påverka påfyllning av grundvatten.

"Bäckarna som är grunda kommer inte att buffras så bra som vi tidigare trott, " säger Hare. "Särskilt när man överväger de grundvattenberoende ekosystemen, när vi tänker på fiskar som vi verkligen behöver överväga, annars kan vi ha en missad möjlighet när det gäller att mildra, stödjande, observerar den viktiga ekosystemresursen."

För dem som har till uppgift att hantera dessa viktiga vattendelar, denna nya metod säkerställer att viktig information inte längre är utom räckhåll, säger Hare.

"Var kraften finns i den här studien och vad som gör den distinkt är att vi separerar de grunda kontra djupa komponenterna i grundvattnet. Inte bara kan vi hitta bäckar som är mer grundvattendominerade, vi kan analysera den informationen till om det är grunt eller djupt grundvatten. De grunda kommer att bli mer mottagliga för både klimatuppvärmning och utvecklingsförändringar."