De wisselwerking tussen het zoutgehalte van het oppervlaktewater en de klimaatverandering in het centrum van New York is het onderwerp van een recent artikel van onderzoekers van het College of Arts and Sciences van Syracuse University.

Kristina Gutchess, een doctoraat kandidaat in Aardwetenschappen, is de hoofdauteur van een artikel in het prestigieuze tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie (ACS-publicaties). Haar co-auteurs bij Syracuse zijn onder meer Laura Lautz, de Jesse Page Heroy Professor en voorzitter van Aardwetenschappen, en Christa Kelleher, universitair docent Aardwetenschappen.

Een andere co-auteur is Gutchess' Ph.D. leidinggevende, Universitair hoofddocent Zunli Lu.

Afronding van de groep zijn Li Jin G'08, universitair hoofddocent geologie bij SUNY Cortland; José L.J. Ledesma, een postdoctoraal onderzoeker van aquatische wetenschappen en beoordeling aan de Zweedse Universiteit voor Landbouwwetenschappen; en Jill Crossman, assistent-professor aard- en milieuwetenschappen aan de Universiteit van Windsor (Ontario).

De paper is gebaseerd op de studie van de groep naar de impact van strooizout van de Interstate 81 en andere omliggende wegen en snelwegen op het stroomgebied van de Tioughnioga-rivier. Gutchess zegt dat hun bevindingen haar "voorzichtig optimistisch" maken over de toekomstige chlorideconcentraties in het oppervlaktewater in het stroomgebied.

"De langdurige toepassing van strooizout heeft geleid tot een stijging van het zoutgehalte van de rivier, " zegt Gutches, die processen bestudeert die de kwaliteit van oppervlaktewater en grondwater beïnvloeden. "Hoewel verschillende modellen zijn gebruikt om de mogelijke toekomstige effecten van voortgezette ontdooipraktijken te beoordelen, ze hebben geen rekening gehouden met verschillende klimaatscenario's, die naar verwachting de hydrogeologie in de 21e eeuw zullen beïnvloeden."

Het team van Gutchess combineerde verschillende computationele benaderingen met rigoureus veldwerk en laboratoriumanalyses om de chlorideconcentraties in het oppervlaktewater in de Tioughnioga te simuleren - een grote, diep, 54 mijl zijrivier van de rivier de Chenango, stroomt door de provincies Cortland en Broome.

Centraal in hun experiment stond INCA (afkorting van "INtegrated CAtchment"), een semi-gedistribueerd stroomgebiedmodelleringsplatform dat milieuveranderingskwesties beoordeelt. Gutchess heeft het model gekalibreerd voor een historisch, of basislijn, periode (1961-1990), en gebruikte de resultaten om projecties te maken voor drie intervallen van 30 jaar:2010-39, 2040-69 en 2070-99.

Op basis van de projecties van het model, het zoutgehalte van de oostelijke en westelijke takken van de Tioughnioga zal over 20-30 jaar beginnen af ​​te nemen. "Een geleidelijke opwarmingstrend tussen 2040 en 2099 zal leiden tot vermindering van sneeuwval en bijbehorende zouttoepassingen, waardoor het zoutgehalte [van de rivier] daalt. tegen 2100, chlorideconcentraties in oppervlaktewater moeten onder de waarden van de jaren 60 liggen, ' zegt Gutches.

Dit is potentieel groot nieuws voor een deel van het land dat sinds de jaren vijftig te maken heeft met stijgende chlorideconcentraties in het oppervlaktewater, toen het strooien van wegen begon.

Zout, of natriumchloride, is het meest gebruikte bestrijdingsmiddel in het land, verspreid met een snelheid van meer dan 10 miljoen ton per jaar.

In de staat New York, een typisch winterevenement vereist 90-450 pond zout per baanmijl. Het autoverkeer pikt ongeveer 10 procent van het residu op; de rest komt in aangrenzende stroomgebieden terecht in de vorm van afvoer, terrestrische ecosystemen en drinkwaterbronnen in gevaar brengen.

Gutchess' hydrogeologische studie is een van de weinige die klimaatvariabiliteit op lange termijn en zoutgehaltebeheer combineert. Dankzij het INCA-modelraamwerk kon haar team de streamrespons beoordelen onder 16 verschillende toekomstscenario's, rekening houdend met het klimaat, landgebruik en sneeuwbeheer.

"INCA is oorspronkelijk ontwikkeld om stikstofbronnen in stroomgebieden in een enkelstammige hoofdrivier te beoordelen, "zegt Jin. "Hier, we hebben het model aangepast om een ​​nieuwe meervertakte structuur op te nemen, waardoor we dagelijkse schattingen van in-stream chlorideconcentraties kunnen simuleren. We hebben ook rekening gehouden met verschillen in zoutgebruik tussen landelijke en stedelijke gebieden."

Volgens INCA, strooizout is goed voor meer dan 87 procent van het zoutgehalte van Tioughnioga. Huidige ontdooipraktijken, gecombineerd met toenemende verstedelijking, zal waarschijnlijk bijdragen aan het zoutgehalte, maar slechts voor een tijdje, mede dankzij het veranderende klimaat.

Volgens Lu, de studie suggereert dat klimaateffecten niet altijd negatief zijn in een specifieke regio:"Het is belangrijk om de nuances van klimaatverandering op verschillende tijdstippen en geografische schalen te begrijpen. Uiteindelijk, dit project zal ons helpen onze middelen effectiever te beheren, terwijl we ons aanpassen aan toekomstige veranderingen."

Met een knipoog en een knikje, hij voegt toe, "Tegelijkertijd, we mogen geen algemene uitspraken doen over klimaatverandering. Niemand is vrijgesteld van de gevolgen ervan, voor of tegen."

Gutchess is lid van EMPOWER, een graduate-trainingsprogramma voor water-energie in Syracuse dat wordt gesponsord door de National Science Foundation en wordt geleid door Lautz. Extra ondersteuning voor Gutchess' onderzoek komt van de nieuwe Campus als Laboratorium voor Duurzaamheidsprogramma van de universiteit. Na het afstuderen in mei, ze gaat postdoctoraal onderzoek doen aan Yale.