Kustecosystemen en watervoerende lagen zullen sterk worden beïnvloed door klimaatverandering, niet alleen door stijgende temperaturen en meer volatiel weer, inclusief veranderingen in neerslagpatronen, maar ook van zeespiegelstijging.

Bij het zoeken naar methoden om deze effecten te analyseren, onderzoekers van het NJIT hebben krachtige statistische hulpmiddelen geïdentificeerd die kustwetenschappers moeten helpen bij het meten en anticiperen op veranderingen in omstandigheden zoals de temperatuur van het grondwater en het zoutgehalte. Resultaten van het onderzoek, gefinancierd door de National Oceanic and Atmospheric Administration, zijn gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

Het gereedschap, bekend als spectrale en co-spectrale technieken, een grote dataset nodig voor validatie, die de auteurs verkregen van twee stranden in Prince William Sound in Alaska. Vooral, ze keken naar de impact van de variabiliteit van de zeespiegel op deze stranden, het verzamelen van een jaar aan gegevens over waterdruk, watertemperatuur en zoutgehalte met tussenpozen van dertig minuten van sensoren die in het zand zijn ingebed.

Door deze technieken te gebruiken om trends binnen de gegevens te identificeren, ze ontdekten dat op de meeste locaties, de effecten van zeespiegelstijging werden voor het eerst waargenomen in de waterdruk in aquifers, gevolgd door veranderingen in zoutgehalte en vervolgens temperatuur. In navolging van de andere twee voorlopende indicatoren, of waarschuwingssignalen, het lijkt erop dat temperatuurveranderingen meer tijd nodig hebben om landinwaarts te voelen dan een stijgend zoutgehalte.

"Veranderingen in de temperatuur werden soms een week later gezien dan zowel de stijgende waterdruk als het zoutgehalte. We schrijven dit toe aan grondkorrels die als thermische buffer fungeren, het absorberen van een niet te verwaarlozen deel van de warmte die wordt gedragen door zeewater en zoet grondwater. Dus, zelfs als de zeetemperatuur plotseling zou veranderen, het zou een week of langer duren voordat de effecten op de waterhoudende grondlagen aan de kust zouden afnemen, zei Michel Boufadel, directeur van NJIT's Centre for Natural Resources Development and Protection (NRDP), een professor in de milieutechniek en een auteur van de studie.

Waterdruk was de eerste die veranderde, omdat water onsamendrukbaar is en dus snel druk overbrengt. Stijgend zoutgehalte, ter vergelijking, wordt verzacht door de verspreiding en verdunning van zeewater wanneer het in wisselwerking staat met zoet grondwater dat uit het hoogland achter het strand komt.

"Al deze veranderingen, inclusief de afwijkende volgorde van zoutgehalte en temperatuurfronten op een bepaalde locatie, gevolgen kunnen hebben voor het leven van dieren en planten in het ecosysteem van watervoerende lagen, " zei Xiaolong Geng, een postdoctoraal fellow bij NJIT en een auteur van de studie. "Wij zijn van mening dat het regelmatig bijhouden van gegevens met korte tussenpozen ons in staat zal stellen om ook het tempo en de dynamiek van veranderingen in deze kwetsbare regio's te volgen."

Vooral, zeggen de onderzoekers, in omstandigheden met een lage bodemdoorlatendheid waar veranderingen in waterdruk en temperatuur typisch ver met elkaar verbonden zijn, huidige voorspellende modellen die langer duren dan een week, zouden waarschijnlijk in nauwkeurigheid afnemen. Dergelijke benaderingen zouden moeten worden "verankerd" in het regelmatig verzamelen van gegevens over waterdruk, zoutgehalte, en temperatuur in de manier waarop meteorologische modellen worden gecorrigeerd door metingen op bepaalde tijden en locaties, zoals bij regenstations op luchthavens. De onderzoekers concluderen dat metingen van kustecosysteemkenmerken één keer per week of vaker moeten plaatsvinden.