De eerste beeldvorming van substantiële zoetwaterpluimen ten westen van het eiland Hawaï kan waterplanners helpen om duurzame opbrengsten en opslagberekeningen van watervoerende lagen te optimaliseren. Onderzoekers van de Universiteit van Hawai'i in Mānoa hebben een nieuwe methode gedemonstreerd om zoetwaterpluimen tussen de zeebodem en het oceaanoppervlak te detecteren in een studie die onlangs is gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven .

Het onderzoek, ondersteund door het Hawai'i EPSCoR 'Ike Wai-project, is de eerste die aantoont dat op het oppervlak gesleepte elektromagnetische (CSEM) beeldvorming kan worden gebruikt om oceanische zoetwaterpluimen in hoge resolutie in kaart te brengen. Het is een uitbreiding van de baanbrekende ontdekking van zoet water onder de zeebodem in 2020. Beide zijn belangrijke bevindingen in een wereld die te maken heeft met klimaatverandering, waar zoet water essentieel is voor het behoud van de volksgezondheid, landbouwopbrengsten, economische strategieën, en ecosysteemfuncties.

Diepgaande implicaties

Hoewel de CSEM-methode is gebruikt om de aanwezigheid van resistieve doelen zoals olie te detecteren, gas en zoet water onder de zeebodem, deze studie is de eerste keer dat CSEM werd toegepast om zoet water in de oceaanwaterkolom in beeld te brengen, volgens 'Ike Wai research affiliate faculteit Eric Attias, die de studie leidde.

"Deze studie heeft ingrijpende implicaties voor oceanografie, hydrogeologie en oceaanprocessen die de biogeochemische cycli in kustwateren wereldwijd beïnvloeden, "zei Attias. "Met behulp van CSEM, we kunnen nu een schatting maken van de hoeveelheden zoet water die naar de waterkolom komen. Dit is een indicatie van de hernieuwbaarheid van het onderzeese zoetwatersysteem van Hawaï."

Onderzeese grondwaterafvoer (SGD), het lekken van grondwater uit een kustwatervoerende laag in de oceaan, is een sleutelproces, het verstrekken van een waterbron voor mensen, en het ondersteunen van zeeleven zoals vissen en algen. Volgens UH Mānoa Department of Earth Sciences Associate Professor en studie co-auteur Henrietta Dulai, de locatie van offshore-bronnen is extreem moeilijk te voorspellen vanwege de onbekende onderliggende geologie en grondwaterleidingen.

"De stroom van zulke grote hoeveelheden voedselrijke, grondwater met een laag zoutgehalte naar de oceaan is van groot belang voor de chemische budgetten en levert voedingsstoffen voor offshore voedselwebben, " zei Dulai. "Het is geweldig om een ​​methode te hebben die lozingslocaties en pluimen kan lokaliseren, omdat het nieuwe mogelijkheden biedt om monsters te nemen en de ouderdom van het water te identificeren, zijn oorsprong, chemische samenstelling, en de betekenis ervan voor mariene ecosystemen in deze anderszins oligotrofe (relatief laag in voedingsstoffen voor planten en met veel zuurstof in de diepere delen) oceaan."

Vier Olympische zwembaden

Deze studie omvatte elektromagnetische gegevensgestuurde 2D CSEM-inversie, weerstand-naar-zoutgehalte berekening, en zoetwaterpluim volumetrische schatting. Door het gebruik van CSEM, het onderzoeksteam was in staat om oppervlaktezoetwaterlichamen en meerdere grootschalige zoetwaterpluimen in beeld te brengen die tot 87% zoetwater voor de kust van Hawai'i Island bevatten. De resultaten impliceren dat op de onderzoekslocatie aanzienlijke hoeveelheden zoet water aanwezig zijn in het gebied tussen de zeebodem en het oceaanoppervlak. Een conservatieve schatting voor een van de pluimen suggereert 10, 720 kubieke meter of ongeveer het volume van vier olympische zwembaden.

De methodologie die in deze studie wordt gebruikt, kan worden toegepast op kustgebieden over de hele wereld, waardoor toekomstige hydrogeologische modellen worden verbeterd door offshore SGD op te nemen en duurzame opbrengsten en opslagberekeningen te optimaliseren. Attias is van plan het nieuwe gebruik van CSEM uit te breiden om de toepassing ervan bij het in beeld brengen van zoet water op andere vulkanische eilanden over de hele wereld verder te bewijzen.

Attias zal zijn werk presenteren op de International Tropical Island Water Conference die plaatsvindt van 12-15 april, 2021. Gehost door het UH Water Resources Research Center en Hawai'i EPSCoR, deze conferentie brengt waterwetenschappers, waterbeheerders en leden van de gemeenschap van over de hele wereld om baanbrekend onderzoek te delen en te leren van elkaars ervaringen met het beheren en begrijpen van waterbronnen op een breed scala van tropische eilandomgevingen.