Den första avbildningen av betydande sötvattenspylare väster om Hawai'i Island kan hjälpa vattenplanerare att optimera hållbara avkastningar och beräkningar av lagring av akvifer. University of Hawai'i at Mānoa forskare visade en ny metod för att upptäcka sötvattensplymer mellan havsbotten och havsytan i en studie som nyligen publicerades i Geofysiska forskningsbrev .

Forskningen, stöds av Hawai'i EPSCoR 'Ike Wai -projektet, är den första som demonstrerar att ytdragna marina kontrollerade källor elektromagnetisk (CSEM) avbildning kan användas för att kartlägga oceaniska sötvattenplommon i högupplöst. Det är en förlängning av den banbrytande upptäckten av sötvatten under havsbotten 2020. Båda är viktiga fynd i en värld som står inför klimatförändringar, där sötvatten är avgörande för att bevara folkhälsan, jordbruksavkastning, ekonomiska strategier, och ekosystemfunktioner.

Djupa konsekvenser

Medan CSEM -metoden har använts för att detektera förekomsten av resistiva mål som olja, gas och sötvatten under havsbotten, denna studie är första gången CSEM applicerades på bild sötvatten i havsvattenpelaren, enligt 'Ike Wai forskningsanslutna fakulteten Eric Attias, som ledde studien.

"Denna studie har djupa konsekvenser för oceanografi, hydrogeologi och havsprocesser som påverkar biogeokemiska cykler i kustvatten över hela världen, "sa Attias." Med CSEM, vi kan nu uppskatta volymerna av sötvatten som kommer till vattenspelaren. Detta är ett tecken på förnybarheten av Hawai'is undervattens sötvattensystem. "

Ubåtna grundvattenutsläpp (SGD), läckande av grundvatten från en kustnära akvifer i havet, är en viktig process, tillhandahålla en vattenkälla för människor, och stödja havsliv som fisk och alger. Enligt UH Mānoa Institutionen för geovetenskaplig docent och studieförfattare Henrietta Dulai, platsen för källor till havs är extremt svår att förutsäga på grund av den okända bakomliggande geologin och grundvattenledningar.

"Flödet av så höga volymer näringsrika, lågt salthaltigt grundvatten till havet har stor betydelse för kemiska budgetar och tillhandahållande av näringsämnen för livsmedelsbanor till havs, "sa Dulai." Det är fantastiskt att ha en metod som kan identifiera utsläppsplatser och fjäll, eftersom det öppnar nya möjligheter att prova och identifiera vattnets ålder, dess ursprung, kemisk sammansättning, och dess betydelse för marina ekosystem i detta annars oligotrofiska (relativt låga växtnäringsämnen och innehållande rikligt med syre i de djupare delarna). "

Fyra olympiska simbassänger

Denna studie omfattade elektromagnetisk datadriven 2D CSEM -inversion, beräkning av resistivitet till salthalt, och sötvattenplommes volymestimering. Genom att använda CSEM, forskargruppen kunde avbilda yt sötvattenförekomster och flera storskaliga sötvattenspylmar som innehöll upp till 87% sötvatten utanför Hawai'i Island. Resultaten antyder att på studieplatsen finns stora mängder sötvatten i området mellan havsbotten och havets yta. En konservativ uppskattning för en av plymerna föreslår 10, 720 kubikmeter eller ungefär volymen av fyra olympiska simbassänger.

Metoden som används i denna studie kan tillämpas på kustområden över hela världen, vilket förbättrar framtida hydrogeologiska modeller genom att införliva offshore SGD och optimera hållbara avkastningar och lagringsberäkningar. Attias planerar att utöka den nya användningen av CSEM för att ytterligare bevisa dess tillämpning vid avbildning av sötvatten på andra vulkaniska öar runt om i världen.

Attias kommer att presentera sitt arbete på International Tropical Island Water Conference som äger rum 12-15 april, 2021. Arrangeras av UH Water Resources Research Center och Hawai'i EPSCoR, denna konferens samlar vattenforskare, vattenförvaltare och samhällsmedlemmar från hela världen för att dela spetsforskning och lära av varandras erfarenheter av att hantera och förstå vattenresurser i ett brett spektrum av tropiska öar.