La prima immagine di consistenti pennacchi d'acqua dolce a ovest dell'isola di Hawai'i potrebbe aiutare i pianificatori dell'acqua a ottimizzare i rendimenti sostenibili e i calcoli di stoccaggio della falda acquifera. I ricercatori dell'Università delle Hawaii a Mānoa hanno dimostrato un nuovo metodo per rilevare i pennacchi d'acqua dolce tra il fondo marino e la superficie dell'oceano in uno studio recentemente pubblicato su Lettere di ricerca geofisica .

La ricerca, sostenuto dal progetto Hawai'i EPSCoR 'Ike Wai, è il primo a dimostrare che l'imaging elettromagnetico a sorgente controllata (CSEM) marino rimorchiato dalla superficie può essere utilizzato per mappare i pennacchi d'acqua dolce oceanici ad alta risoluzione. È un'estensione della scoperta rivoluzionaria di acqua dolce sotto il fondo marino nel 2020. Entrambe sono scoperte importanti in un mondo che affronta il cambiamento climatico, dove l'acqua dolce è vitale per preservare la salute pubblica, rese agricole, strategie economiche, e funzioni ecosistemiche.

Implicazioni profonde

Mentre il metodo CSEM è stato utilizzato per rilevare la presenza di bersagli resistivi come petrolio, gas e acqua dolce sotto il fondo del mare, questo studio è la prima volta che CSEM è stato applicato all'immagine di acqua dolce nella colonna d'acqua dell'oceano, secondo la facoltà affiliata alla ricerca di Ike Wai Eric Attias, che ha condotto lo studio.

"Questo studio ha profonde implicazioni per l'oceanografia, idrogeologia e processi oceanici che influenzano i cicli biogeochimici nelle acque costiere di tutto il mondo, " ha detto Attias. "Utilizzando CSEM, ora possiamo stimare i volumi di acqua dolce emanati nella colonna d'acqua. Questo è indicativo della rinnovabilità del sistema sottomarino di acqua dolce delle Hawaii".

Scarico sottomarino delle acque sotterranee (SGD), la fuoriuscita di acque sotterranee da una falda acquifera costiera nell'oceano, è un processo chiave, fornire una fonte d'acqua per le persone, e sostenere la vita marina come pesci e alghe. Secondo Henrietta Dulai, professore associato del Dipartimento di Scienze della Terra dell'UH Mānoa e co-autrice dello studio, la posizione delle sorgenti offshore è estremamente difficile da prevedere a causa della geologia sottostante sconosciuta e dei condotti delle acque sotterranee.

"Il flusso di volumi così elevati di sostanze nutritive, le acque sotterranee a bassa salinità verso l'oceano hanno un grande significato per i bilanci chimici e forniscono nutrienti per le reti trofiche offshore, " ha affermato Dulai. "È fantastico avere un metodo in grado di individuare i punti di scarico e i pennacchi in quanto apre nuove opportunità per campionare e identificare l'età dell'acqua, la sua origine, Composizione chimica, e il suo significato per gli ecosistemi marini in questo oceano altrimenti oligotrofico (relativamente povero di nutrienti per le piante e contenente abbondante ossigeno nelle parti più profonde)".

Quattro piscine olimpioniche

Questo studio ha incluso l'inversione CSEM 2D guidata da dati elettromagnetici, calcolo della resistività alla salinità, e stima volumetrica del pennacchio d'acqua dolce. Attraverso l'uso di CSEM, il team di ricerca è stato in grado di visualizzare corpi d'acqua dolce in superficie e più pennacchi d'acqua dolce su larga scala che contenevano fino all'87% di acqua dolce al largo dell'isola di Hawai'i. I risultati implicano che nel sito di studio sono presenti notevoli volumi di acqua dolce nell'area tra il fondo marino e la superficie dell'oceano. Una stima prudente per uno dei pennacchi suggerisce 10, 720 metri cubi o circa il volume di quattro piscine olimpioniche.

La metodologia utilizzata in questo studio può essere applicata alle aree costiere di tutto il mondo, migliorando così i futuri modelli idrogeologici incorporando SGD offshore e ottimizzando i rendimenti sostenibili e i calcoli di stoccaggio. Attias prevede di estendere il nuovo uso di CSEM per dimostrare ulteriormente la sua applicazione nell'imaging di acqua dolce in altre isole vulcaniche in tutto il mondo.

Attias presenterà il suo lavoro all'International Tropical Island Water Conference che si terrà dal 12 al 15 aprile, 2021. Ospitato dall'UH Water Resources Research Center e Hawai'i EPSCoR, questa conferenza riunisce scienziati dell'acqua, gestori idrici e membri della comunità di tutto il mondo per condividere ricerche all'avanguardia e imparare dalle reciproche esperienze di gestione e comprensione delle risorse idriche in un'ampia gamma di isole tropicali.