De beweging van grondwater in watervoerende lagen diep onder het oppervlak brengt vaak een verscheidenheid aan verontreinigingen met zich mee die kunnen worden herleid tot lekkende septische systemen, beschadigde ondergrondse infrastructuur, overmatig gebruik van kunstmest en ander landgebruik. Maar waar dat grondwater en die verontreinigingen terechtkomen, is vaak onbekend.

Met behulp van een drone met een infrarood warmtebeeldcamera, een team van onderzoekers van de Universiteit van Rhode Island onder leiding van promovendus Kyle Young heeft een deel ervan gevolgd naar de kustvijvers van de Ocean State.

"We willen de hoeveelheid voedingsstoffen kwantificeren die in onze estuaria worden gebracht en wat er met die voedingsstoffen gebeurt, " zei Jong, een Kustwachthelikopterpiloot en natuurkundeleraar aan de Kustwachtacademie met verlof om te promoveren. "De belangrijkste voedingsstof is nitraat. In kleine hoeveelheden, nitraat is een goede zaak, maar in grotere hoeveelheden kan het vernederend zijn voor het ecosysteem."

Young en zijn adviseur, URI universitair hoofddocent Soni Pradhanang, proberen de lozing van grondwater in de zoutvijvers te kwantificeren als onderdeel van een analyse van wat zij een "waterbudget" noemen of een boekhouding van al het water dat in en uit het gebied stroomt.

"We weten hoeveel neerslag er valt, we kunnen kwantificeren hoeveel afvoer er in het beekwater terechtkomt, maar een ding dat niet gemakkelijk direct te kwantificeren is, is de grondwaterstroming, " zei Pradhanang. "We weten niet hoeveel water er van de watervoerende lagen naar andere waterlichamen gaat."

Omdat de temperatuur van het grondwater in de nazomer koeler is dan in de zoutvijvers, een drone uitgerust met een infrarood warmtebeeldcamera kan een pluim koel water in de vijvers detecteren die waarschijnlijk een afvoer van grondwater is. En dat is precies wat Young en Pradhanang Lab afgestudeerde student Jeeban Panthi en student Janelle Kmetz hebben gevonden bij Green Hill en Ninigret vijvers.

Ze vlogen hun $ 10, 000-drone op 400 voet over mijlen van de kustlijn van de zoutvijver en legde verschillende infraroodbeelden vast die significante koele zones laten zien die suggereren dat grondwater de vijver vanaf de bodem binnendringt. Omdat grondwater zoet water is en minder dicht dan het zoute water in de vijvers, het stijgt naar de oppervlakte, een duidelijk signaal afgeven aan de infraroodcamera.

"Het is niet omdat we in sommige gebieden geen pluimen zien, dat er geen grondwaterafvoer is. te, " merkte Young op. "Er kan een te kleine zoetwatercomponent zijn om in de thermische handtekening te verschijnen, of het is misschien niet koel genoeg in vergelijking met het omringende water. Maar één ding dat we kunnen zeggen over de pluimen die we hebben gevonden, is dat ze voldoende zoet water hebben, betekent wateren die uit de terrestrische zone kwamen."

Wat dat betekent voor de gezondheid van de kustvijvers is onzeker. Lozingen zoals die de onderzoekers vonden, zijn waarschijnlijk al vele jaren aan de gang, en grondwater bevat niet altijd verontreinigingen. Maar het identificeren van hun locaties kan nuttig zijn bij het volgen van de verplaatsing van terrestrische verontreinigende stoffen naar de vijvers in de toekomst.

De ontdekking heeft ook implicaties in de context van klimaatverandering. Volgens Pradhanang, het grondwater beïnvloedt het zoutgehalte en de pH van het vijverwater, die van cruciaal belang is voor veel wateractiviteiten zoals aquacultuur, evenals voor de planten en dieren die in de vijvers leven.

Als stormvloeden vaker voorkomen, zoals wordt voorspeld met klimaatverandering, ze kunnen invloed hebben op de hoeveelheid grondwater die de waterlichamen binnenkomt, het veranderen van de omgevingsomstandigheden en een negatieve invloed hebben op de dieren in het wild die daar leven. "Het kan gevolgen hebben op ecosysteemniveau, ' zei Pradhanang.

Nu de pluimlocaties zijn geïdentificeerd, Young zet zijn dronevluchten voort om te zien hoe het weer en de getijden de pluimen beïnvloeden.

"Het vliegen met zeer gevoelige apparatuur in een vliegtuig is onderzoek met hoge inzet, " zei hij. "Het kwantificeren van hoe de ontlading in de loop van de tijd verandert, is de volgende stap. Maar tot nu toe is het fijn dat we de locaties hebben kunnen identificeren die mogelijk bijdragen aan de vervuiling van de vijvers."

Als Young volgend jaar terugkeert naar de Coast Guard Academy, Pradhanang hoopt dat toekomstige studenten het project zullen opnemen om locaties en hoeveelheden van grondwater in andere zoutvijvers te identificeren, kust- en zoetwaterlichamen, Narragansett-baai, en elders in de regio.