Gli ecosistemi costieri e le falde acquifere saranno fortemente influenzati dai cambiamenti climatici, non solo dall'aumento delle temperature e dal tempo più volatile, compresi i cambiamenti nei modelli di precipitazione, ma anche dall'innalzamento del livello del mare.

Nella ricerca di metodi per analizzare questi effetti, i ricercatori del NJIT hanno identificato potenti strumenti statistici che dovrebbero aiutare gli scienziati costieri sia a misurare che ad anticipare i cambiamenti in condizioni come la temperatura e la salinità dell'acqua sotterranea. Risultati dello studio, finanziato dalla National Oceanic and Atmospheric Administration, sono stati pubblicati in Rapporti scientifici .

Gli attrezzi, note come tecniche spettrali e co-spettrali, richiesto un grande set di dati per la convalida, che gli autori hanno ottenuto da due spiagge di Prince William Sound in Alaska. In particolare, hanno esaminato l'impatto della variabilità del livello del mare su queste spiagge, raccogliendo un anno di dati sulla pressione dell'acqua, temperatura e salinità dell'acqua a intervalli di trenta minuti da sensori incorporati nella sabbia.

Utilizzando queste tecniche per identificare le tendenze all'interno dei dati, hanno scoperto che nella maggior parte dei luoghi, gli effetti dell'innalzamento del livello del mare sono stati osservati per la prima volta nella pressione dell'acqua nelle falde acquifere, seguito da variazioni di salinità e poi di temperatura. Sulla scia degli altri due indicatori anticipatori, o segnali di avvertimento, sembra che i cambiamenti di temperatura impiegherebbero più tempo a farsi sentire nell'entroterra rispetto all'aumento della salinità.

"Cambiamenti nella temperatura sono stati talvolta osservati una settimana dopo l'aumento della pressione dell'acqua e della salinità. Lo attribuiamo ai grani del suolo che agiscono come un tampone termico, assorbendo una frazione non trascurabile del calore trasportato dall'acqua di mare e dalle acque dolci di falda. Così, anche se la temperatura del mare dovesse cambiare improvvisamente, ci vorrebbe una settimana o più perché i suoi effetti sulle falde acquifere costiere diminuiscano, " disse Michel Boufadel, direttore del Centro per lo sviluppo e la protezione delle risorse naturali (NRDP) del NJIT, professore di ingegneria ambientale e autore dello studio.

La pressione dell'acqua è stata la prima a cambiare poiché l'acqua è incomprimibile e quindi trasmette rapidamente la pressione. Salinità crescente, a confronto, è mitigato dalla diffusione e dalla diluizione dell'acqua di mare quando interagisce con le acque dolci di falda provenienti dall'altopiano retrostante la spiaggia.

"Tutti questi cambiamenti, compresa la sequenza irregolare di salinità e fronti di temperatura in un particolare luogo, potrebbe avere ramificazioni per la vita animale e vegetale nell'ecosistema acquifero, " ha detto Xiaolong Geng, un borsista post-dottorato presso NJIT e autore dello studio. "Riteniamo che la conservazione regolare dei dati a brevi intervalli ci consentirà di monitorare anche il ritmo e le dinamiche del cambiamento in queste regioni vulnerabili".

In particolare, dicono i ricercatori, in condizioni di bassa permeabilità del suolo dove le variazioni di pressione e temperatura dell'acqua sono tipicamente collegate a distanza, gli attuali modelli predittivi che si estendono oltre una settimana probabilmente diminuirebbero in termini di precisione. Tali approcci dovrebbero essere "ancorati" alla raccolta regolare di dati sulla pressione dell'acqua, salinità, e temperatura nel modo in cui i modelli meteorologici vengono corretti mediante misurazioni in determinati momenti e luoghi, come nelle stazioni di pioggia degli aeroporti. I ricercatori concludono che le misurazioni delle caratteristiche dell'ecosistema costiero dovrebbero avvenire una volta alla settimana o più.