Le aree costiere sono luoghi popolari da vivere e da visitare. Ogni estate, le famiglie caricano l'auto e si dirigono verso la spiaggia per qualche giorno di relax. Nell'Alabama, una destinazione è Dauphin Island, una piccola isola barriera tre miglia a sud di Mobile Bay.

Quando arrivano i turisti, incrociano le dita per il bel tempo. Troppo spesso, anche se, le tempeste si presentano.

Non solo le vacanze possono essere disturbate, ma le acque intorno all'isola di Dauphin possono vedere un aumento delle acque sotterranee e dei nutrienti dopo forti piogge. I ricercatori dell'Università dell'Alabama hanno recentemente pubblicato un articolo sulla rivista Frontiere nelle scienze marine-processi oceanici costieri dettagliando come quegli eventi di tempesta influenzano l'ecosistema marino intorno alle isole barriera.

"È interessante in base a diversi fattori, " ha detto il dottor Dini Adyasari, ricercatore post-dottorato in scienze geologiche. "Dauphin Island è un'isola urbanizzata e una destinazione turistica, quindi c'è una quantità potenzialmente elevata di nutrienti o altre concentrazioni di inquinanti nelle acque sotterranee".

L'isola si trova anche vicino all'estuario della baia di Mobile, dove l'acqua dolce del fiume Mobile si mescola con l'acqua salata del Golfo del Messico. Quando aggiungi le acque sotterranee dall'isola di Dauphin, crea un ambiente idrologicamente complesso.

In 40 giorni, un team di ricercatori dell'UA ha utilizzato il radon e gli isotopi del radio come traccianti per valutare la variabilità temporale e spaziale delle acque sotterranee fresche e ricircolate. Durante questo periodo, hanno sperimentato due eventi di tempesta significativi sull'isola. Quello che hanno scoperto è stato durante e subito dopo le tempeste, le acque costiere che lo circondavano divennero un ambiente dominato dai fiumi.

Circa una settimana dopo, lo scarico delle acque sotterranee sottomarine è stato quasi tre volte superiore rispetto a pochi giorni prima.

"Ciò può influire sulla qualità dell'acqua costiera perché i fiumi apportano azoto ossidato mentre le acque sotterranee apportano un'alta concentrazione di azoto ridotto, che è ammoniaca, " disse Adyasari.

Un afflusso di questi nutrienti delle acque sotterranee può portare a una maggiore possibilità di ipossia, o bassi livelli di ossigeno, durante questo periodo.

"Le acque sotterranee sono anossiche, quindi svolge sicuramente un ruolo nello sviluppo dell'ipossia nelle acque superficiali ed è associato all'uccisione dei pesci, " ha detto la dottoressa Natasha Dimova, professore associato di scienze geologiche e geochimico ambientale.

Nelle acque ipossiche, la vita marina muore e sprofonda nel fondo del golfo, portando a un'ulteriore riduzione dell'ossigeno. L'aumento dei nutrienti delle acque sotterranee può creare e sostenere fioriture algali dannose, con conseguenti maggiori problemi per le comunità costiere.

"Causano problemi respiratori alle persone, " ha detto il dottor Behzad Mortazavi, professore e presidente del Dipartimento di Scienze Biologiche dell'UA. "Chiudono anche le spiagge, e può portare alla chiusura della raccolta dei crostacei e situazioni simili, quindi quel tipo di impatto è molto reale e locale".

All'isola del Delfino, il team ha scoperto quanto fossero variabili i livelli di azoto in due luoghi separati. La prima area vicino a un molo aveva ridotto l'azoto, che Adyasari crede sia naturale a causa dei sedimenti nativi attraverso i quali scorre l'acqua sotterranea. Nella seconda posizione vicino a un campo da golf, hanno scoperto una concentrazione molto più alta di nitrati, che è potenzialmente dal fertilizzante utilizzato per mantenere il campo.

Durante i periodi di siccità, pozza d'acqua superficiale e si infiltra nel terreno, portando nelle acque sotterranee i nitrati presenti in sostanze come i fertilizzanti. Mentre penetra nel sottosuolo, le reazioni biogeochimiche possono trasformare il nitrato in gas azoto, provocandone la dissipazione e riducendo l'impatto sulle falde acquifere.

Però, le isole barriera offrono una sfida unica nel filtrare questi contaminanti a causa della loro suscettibilità agli eventi di tempesta.

"Sono mucchi di sabbia che sono stati spinti in giro dagli eventi degli uragani, quindi il tempo di permanenza delle acque sotterranee nel sottosuolo è molto breve, " disse Dimova. "Esce come un gabinetto, quindi non c'è molto tempo per questi cambiamenti chimici e la filtrazione nel sottosuolo".

Lo studio di queste dinamiche è fondamentale per apprendere come le isole barriera contribuiscono allo scarico delle acque sotterranee durante gli eventi di tempesta. Dimova spera di poter trascorrere più tempo su queste isole per accedere facilmente alle stazioni di monitoraggio e vedere come reagiscono le acque alle tempeste in diverse stagioni durante tutto l'anno.

"Vedendo l'enorme vantaggio dei record continui, le nostre direzioni di ricerca future stanno ottenendo misurazioni per periodi più lunghi e in più posizioni, " ha detto. "Se possiamo ottenere più di quei record interrotti continui, capiremmo meglio questi sistemi, possiamo fare previsioni molto migliori e possiamo modellare questi sistemi, soprattutto utilizzando i moderni strumenti dell'intelligenza artificiale."

L'ampliamento di questi studi e della conoscenza pubblica consentirà a residenti e visitatori di diventare più consapevoli di quanto siano sensibili le isole barriera alle precipitazioni e di come i nutrienti trasportati dalle acque sotterranee possano avere un impatto sull'economia locale. Creeranno una migliore comprensione per migliorare la qualità delle acque costiere, qualità e quantità delle acque sotterranee per le future risorse di acqua dolce in aree simili in tutto il mondo.