Wij lopen eroverheen, eroverheen rijden en erop bouwen.

Nog, het is waarschijnlijk veilig om te zeggen, de meesten van ons denken zelden aan de grond onder onze voeten.

Onder het gras, beton, asfalt en andere materialen in onze gebouwde omgeving, echter, bodem zorgt voor structuur en stabiliteit voor wat erboven ligt.

Het Amerikaanse leger wil de rol begrijpen die het klimaat beïnvloedt, zoals overstromingen, stormvloed of zeespiegelstijging, zal hebben op de bodem van zijn militaire bases en faciliteiten aan de kust, die cruciaal zijn voor de nationale veiligheid.

De bodemgesteldheid kan de integriteit van de grond waarop gebouwen rusten, aantasten, wegen, bruggen en meer. Bijvoorbeeld, als de pH van een bodem aanzienlijk zou stijgen, door een verhoogd zoutgehalte met ionen zoals natrium door stormvloed, het zou zoute omstandigheden kunnen creëren die het vermogen van de grond om deze noodzakelijke infrastructuur te ondersteunen, zouden kunnen belemmeren.

Het begrijpen van deze bedreigingen zal een snellere en nauwkeurigere routebepaling en manoeuvreerbaarheid voor Amerikaanse troepen mogelijk maken.

Het Delaware Environmental Institute (DENIN) werkt samen met het Engineer Research and Development Center (ERDC) van het US Army Corps of Engineers en de Louisiana State University om te begrijpen hoe kwetsbare militaire installaties langs kusten kunnen worden beïnvloed door bodemveranderingen als gevolg van zeespiegelstijging en kust overstromingen.

DENIN heeft $ 3,79 miljoen ontvangen in eerste- en tweedejaarsfinanciering van het Amerikaanse ministerie van Defensie om dit werk te starten, en komt in aanmerking voor een extra $ 3,82 miljoen aan doorlopende financiering gedurende de volgende twee jaar. Onder leiding van DENIN-directeur Don Sparks, Unidel S. Hallock du Pont Leerstoel Bodem- en Milieuchemie bij de afdeling Planten- en Bodemwetenschappen van de UD, de UD-inspanning omvat interdisciplinaire samenwerking met Yan Jin, Edward F. en Elizabeth Goodman Rosenberg hoogleraar Plant- en Bodemwetenschappen, en Chris Meehan, een professor in de afdeling Civiele en Milieutechniek en directeur van het Delaware Center for Transportation.

Vooral, Sparks zei, er is een gebrek aan informatie over wat er gebeurt als de huidige niet-zoute bodems plotseling zout worden. Het is een belangrijke kwestie, als een rapport uit 2011 van de National Academy of Sciences schat dat een stijging van de zeespiegel van 3 voet gevolgen zou hebben voor 128 Amerikaanse DOD-faciliteiten aan of nabij een kust.

"Er is veel gewerkt aan bodems die in het westen al zout zijn, in gebieden als Arizona, delen van Californië en Utah. Er is minder bekend over bodems die nog niet zout zijn en wat er zal gebeuren als ze worden blootgesteld aan aanhoudende of herhaalde overstromingen van zeewater, ", zei Sparks. "Een van de dingen die we in dit project willen doen, is veel gegevens verzamelen over kustbodems, inclusief die bij Amerikaanse militaire installaties, door intensieve monitoring van belangrijke parameters op geselecteerde veldlocaties."

Op basis van deze gegevens, de onderzoekers zullen bodemmonsters van de locaties verzamelen en deze onderwerpen aan verschillende overstromings- en zoutgehaltes in het laboratorium om een ​​meer gedetailleerd inzicht te krijgen in de mechanismen die de bodem fysiek beïnvloeden, chemisch en biologisch.

Met deze gegevens kan de DOD, met name de ERDC, om geavanceerde geospatiale en modelleringstools te bouwen om te begrijpen wat te verwachten onder verschillende scenario's en omstandigheden.

Bijvoorbeeld, als bodemveranderingen optreden onder wegen of start- en landingsbanen op bases van de Amerikaanse luchtmacht, hoe beïnvloedt dit de mobiliteit van soldaten en uitrusting van tanks tot vrachtwagens, of toegang tot materialen die routinematig op en van een militaire basis worden verplaatst? De informatie kan nuttig zijn voor niet-militaire besluitvormers, te, in academische, regering, zakelijke en non-profit sectoren.

In sommige delen van Texas en in het westen, bodems met een hoog natriumgehalte zwellen op als ze nat worden en krimpen vervolgens als ze droog worden. Als u ooit voorzichtig over een oneffen trottoir bent gestapt, je hebt misschien uit de eerste hand gezien hoe deze grond verschuift.

"Je kunt je voorstellen welke effecten dit zou hebben op zaken als funderingen van gebouwen, " hij zei.

De onderzoekers zullen de komende jaren veel instrumenten gebruiken op drie onderzoekslocaties langs de oostkust en de Golfkust voor voortdurende monitoring. Twee van de langetermijnstudielocaties zullen worden gevestigd in Delaware en Louisiana, aangezien beide kuststaten zijn. Een derde locatie bevindt zich waarschijnlijk in een grote militaire faciliteit aan de Atlantische Oceaan of aan de Golfkust die de afgelopen jaren te maken heeft gehad met een aantal overstromingen als gevolg van orkanen.

Het UD-team zal bodem- en watermonsters en gegevens verzamelen na verschillende overstromingen of extreme weersomstandigheden om hen te helpen begrijpen wat er op veldniveau gebeurt om deze omstandigheden in laboratoriumexperimenten te reproduceren.

Sparks zal zich richten op het begrijpen van de chemische veranderingen in de bodem die optreden bij verschillende zoutgehaltes en aangezien de zuurstofcondities variëren van oxisch (zuurstofrijk) tot anoxisch (ernstig zuurstofarm). Met veldmetingen kan het Sparks-team een ​​microkosmos in het laboratorium opzetten om te onderzoeken hoe elementair calcium, veranderingen in natrium- en koolstofcyclus treden zowel op in oplossing als op de vaste stoffen in de bodem als reactie op een reeks oxische en anoxische omstandigheden en pH. Dergelijke gegevens zullen nuttig zijn bij het beoordelen van de effecten op bodemeigenschappen onder verschillende overstromings- en saliniteitsregimes, die gevolgen kunnen hebben voor de militaire infrastructuur.

In de tussentijd, jin, een bodemfysicus, zal kijken naar de effecten van deze veranderingen op bodemfysische en hydrologische eigenschappen en processen. Dit kan inhouden dat wordt onderzocht hoe de bodem krimpt of zwelt als reactie op een verhoogd natrium- of calciumgehalte, en of dit de manier verandert waarop water wordt vastgehouden, hoe water door de bodem stroomt of wordt getransporteerd, die allemaal van invloed kunnen zijn op de ecologische functie van de bodem en militaire operaties.

Civiel ingenieur Chris Meehan zal deze gegevens gebruiken om beter te begrijpen hoe het fysieke en mechanische gedrag van de bodem verandert als reactie op zeespiegelstijging en het binnendringen van zout water in de bodem. Aandachtspunten zijn onder meer veranderingen in bodemsterkte en samendrukbaarheid van de bodem of veranderingen in de manier waarop water in en door de bodem stroomt. Deze eigenschappen zijn van bijzonder belang omdat ze een sterk effect hebben op geconstrueerde constructies die bovenop de grond worden gebouwd, zoals trottoirs, gebouwen of bruggen. Voor milieuverontreinigde locaties, ze kunnen ook het gedrag en de beweging van verontreinigingen in de ondergrond beïnvloeden.

UD-studenten en -studenten en postdoctorale onderzoekers zullen een actieve rol spelen in het werk, veld- en laboratoriumervaring opdoen, ontwerpen van experimenten en interactie met collega's van partnerinstellingen met verschillende expertisegebieden.

Louisiana State University brengt aanvullende expertise in het modelleren en begrijpen van de gevolgen van overstromingen voor ecosystemen. specifiek, LSU-onderzoekers zijn geïnteresseerd in hoe de vorm van het land, bekend als geomorfologie, zal worden veranderd in militaire kustomgevingen.

Sparks deelt hun bezorgdheid. Grensgebieden zoals moerassen die kustlijnen scheiden van gebieden in het binnenland waar de topografische veranderingen vrij belangrijk zijn. Frequente of aanhoudende overstroming door zout water, bijvoorbeeld, kan het vermogen van het ecosysteem om vegetatie te ondersteunen veranderen, de deur openzetten voor andere veranderingen verder landinwaarts.

Hoewel mensen deze klimaateffecten niet altijd in verband brengen met de nationale veiligheid, Sparks zei dat deze problemen met elkaar verband houden. De verzamelde gegevens zullen een duidelijker beeld vormen van wat komen gaat, waardoor de Amerikaanse strijdkrachten vooruit kunnen plannen waar er militaire installaties of verplaatsingen van soldaten zijn.

Als kuststaat Delaware is gevoelig voor de klimaateffecten die worden bestudeerd, inclusief zeespiegelstijging en overstromingen. Aanvullend, Delaware is de thuisbasis van een grote militaire faciliteit:de Dover Air Force Base. Deze factoren maken Delaware een ideale plek om dit soort vragen te stellen. UD's expertise in bodemkunde, watervoorraden en ander milieuonderzoek, en uitstekende kernfaciliteiten, zoals die in het Patrick T. Harker Interdisciplinair Science and Engineering Laboratory, maken UD- en DENIN-onderzoekers bijzonder geschikt om ze te beantwoorden.

"In Delaware, we hebben niet alleen de overstromingen, maar er is ook bodemdaling, of land zinken, ook. Dit is belangrijk waar u installaties heeft, " zei Sparks. "Zal dit verdere veranderingen veroorzaken in de hele landvorm, die militaire operaties kunnen beïnvloeden? Dit zijn enkele van de vragen die we hopen te beantwoorden."