En ny teknik som använder lösta ädelgasspårämnen kastar ljus över hur vatten rör sig genom en akvifer, med konsekvenser för vattenresurser och deras sårbarhet för klimatförändringar.

Livsmedels- och jordbruksorganisationen, ett FN-organ, har hänvisat till berg som "världens vattentorn". Globalt, bergsregioner levererar sötvatten till miljarder människor genom snösmältning och glaciärer. Ändå är 2000-talet redo att anstränga dessa vattenresurser. Klimatmodeller projekterar förändringar av tidpunkten och mängden nederbörd, förändrad snötäckesdynamik, och smältande glaciärer. Dessa förändringar, förutom andra påfrestningar inklusive ökande befolkningstryck och föroreningar från tidigare och nuvarande industri och jordbruk, kommer att påverka flödet av floder, vattenkvalitet, och grundvattenlagring.

Dessa påfrestningar kommer att kräva noggrann vattenhantering och möjligen till och med omkonstruktioner av dricksvattensystem. I en ny tidning, Popp et al. beskriva ett nytt ramverk som använder lösta ädelgaser för att spåra hur flodvatten blandas med grundvatten och hur snabbt grundvatten rör sig genom en akvifer.

Fallstudien ägde rum i Emmeflodens avrinningsområde i de schweiziska alperna, ett snösmältningsmatat system med en flodbädd av grov grus och sand som ligger över en akvifer. Författarna använde helium-4 isotoper för att bestämma hur flodvatten och regionalt grundvatten blandas under jord. De använde radon-222 isotoper för att härleda restider för nyligen infiltrerat flodvatten genom akvifären. Resultaten hjälpte författarna att uppskatta mycket unga restider för grundvatten, vilket är avgörande för att bedöma vattensäkerheten.

Studien fann att nästan 70 % av grundvattnet i vattendelaren kommer från nyligen infiltrerat flodvatten. Flodvattnet tar cirka 2 veckor att röra sig genom akvifären, och flodbädden styr i första hand infiltrationen. Den höga andelen infiltrerat grundvatten och dess korta färdtid genom akvifären tyder på att det är känsligt för ökande föroreningar och torka.

Den nya metoden ger resultat i nära realtid och gör att osäkerheter kan kvantifieras genom att använda en statistisk metod:en Bayesiansk blandningsmodell. Fallstudien i de schweiziska alperna visar det föreslagna ramverkets lönsamhet och mervärde. Författarna föreslår att när de tillämpas på olika vattendelar, tillvägagångssättet kan belysa risker och sårbarheter med vattenförsörjning från berg och förbättra vattensäkerheten över hela världen.

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Eos, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.