RW Space

Долгое время остров Гавайи был домом для загадок. Почему-то количество пресной воды в подземных водоносных горизонтах кажется намного меньше, чем должно быть, учитывая количество выпадающих осадков.

Ученые только что выяснили, почему. Глубоко под землей, у берегов острова, огромное количество пресной воды переносится с флангов вулкана Хуалалай вниз в недавно обнаруженные резервуары, которые уходят глубоко под дно океана.

Это открытие имеет значение для вулканических островов по всему миру — неиспользованный потенциальный возобновляемый ресурс, который может оказаться бесценным, поскольку глобальный климат быстро меняется.

«Наши результаты представляют собой смену парадигмы традиционных гидрологических концептуальных моделей, которые широко использовались многочисленными исследованиями и водохозяйственными организациями на Гавайях и других вулканических островах для расчета устойчивой добычи и запасов водоносного горизонта за последние 30 лет», — сказал геофизик Эрик Аттиас из Гавайский университет.

«Мы надеемся, что наше открытие улучшит будущие гидрологические модели и, как следствие, доступность чистой пресной воды на вулканических островах».

Большая часть пресной воды Гавайев извлекается из водоносных слоев, слоев водопроницаемых пород или отложений. Когда идет дождь, она просачивается через верхний слой почвы и вулканические породы под ним, в конечном итоге достигая глубоких водоносных резервуаров.

Недавние исследования показали, что в этих водоносных горизонтах гораздо меньше воды, чем должно быть. Исследования показали, что большие количества богатых питательными веществами грунтовых вод просачиваются в океан, а изотопный анализ показывает, что существует огромное несоответствие между тем, сколько воды попадает в водоносные горизонты и сколько в них удерживается.

Чтобы разобраться в этом несоответствии, Аттиас и его команда обратились к электромагнитной визуализации.

Это несколько гениально, в нем используются проводящие свойства соленой и пресной воды. Пресная вода вообще не обладает высокой проводимостью. Однако соли, растворенные в больших количествах в морской воде, обеспечивают большое количество положительных и отрицательных ионов для более эффективной передачи электрических токов.

Команда взяла лодку вдоль береговой линии, буксируя за собой электромагнитную систему, которая распространяла электромагнитное поле через воду, покрывая территорию длиной 40 километров и шириной 4 километра, создавая след электромагнитных данных.

Эти данные выявили области с более высокой и низкой проводимостью вдоль береговой линии Кона, что позволило команде составить карту оттоков пресной воды и связанных с ними резервуаров.

«Я потратил всю свою карьеру на разработку морских электромагнитных методов, подобных используемому здесь», — сказал геофизик Стивен Констебл из Института океанографии Скриппса, который разработал эту систему.

«Приятно видеть, что оборудование используется для такого важного исследования. Электрические методы уже давно используются для изучения грунтовых вод на суше, поэтому имеет смысл расширить применение на море».

Команда обнаружила, что подземные пресноводные реки находятся в слоях между насыщенными соленой водой вулканическими базальтами. Эти реки имеют длину около 35 километров и простираются не менее чем на 4 километра к западу от береговой линии.

По оценкам исследователей, водохранилища содержат около 3,5 кубических километров пресной воды — это около 1,4 миллиона олимпийских бассейнов, что в два раза больше, чем предполагалось ранее.

Это может изменить то, как сообщества на вулканических островах, таких как Гавайи, справляются с изменяющимся климатом. Увеличение частоты засух, вероятно, приведет к уменьшению количества осадков, пополняющих подземные водоносные горизонты.

Слишком сильное изменение ландшафта тоже может иметь негативные последствия; тропические леса, например, помогают улавливать воду, направляя воду вдоль растений к слою почвы, который задерживает воду и фильтрует ее в землю.

Если лес деградирует, этот слой почвы подвергается эрозии, и вода утекает по поверхности, еще больше истощая водоносные горизонты.

Подводные водоносные горизонты более устойчивы и могут — при тщательном управлении во избежание нанесения ущерба местным экосистемам — предоставить ресурс сообществам, живущим на вулканических островах в таких регионах, как Галапагосские острова, Коморские острова, Кабо-Верде и Реюньон.

Во всех этих регионах есть гидрогеологические слоистые образования, подобные тем, что группа Аттиаса обнаружила на Гавайях. Возможно, у них также могут быть похожие механизмы транспортировки пресной воды.

«Такой механизм может предоставить альтернативные возобновляемые ресурсы пресной воды вулканическим островам по всему миру, где последствия изменения климата снижают доступность воды», — пишут исследователи в своей статье.

«Наши результаты подчеркивают важность учета опресненных / пресноводных грунтовых вод в будущем моделировании водоносных горизонтов для использования водных ресурсов вулканических островов».

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.