Yaz muson yağmurları Güneybatı çölünün yeraltı akiferlerine fayda sağlar

NSF’lerle ilgili hikayeleri bulun Uzun Vadeli Ekolojik Araştırma programı sitesi.

Güneybatı ABD’nin çöllerindeki yaz muson mevsimi, genellikle kuru dere yataklarını dolduran ve şehir sokaklarını sular altında bırakan sel sularıyla bilinir.

Bununla birlikte, yaygın bir yanılgı, suyun çoğunun büyük nehirlere sürüklendiği ve çok azının yer altı akiferlerine sızdığıdır.

Arizona Eyalet Üniversitesi (ASU) ve Ulusal Bilim Vakfı’na (NSF) bağlı bir araştırma ekibi, saha araçları, insansız hava araçları ve bir hidrolojik modelin bir kombinasyonunu kullanarak Jornada Havzası Uzun Vadeli Ekolojik Araştırma (LTER) sitesi muson yağmuru ve bunun New Mexico’daki Chihuahuan Çölü’ndeki yer altı suyu şarjı üzerindeki etkisini inceliyor.

Jornada Havzası, tuzlu bataklıklardan ormanlara, mercan resiflerinden arktik tundraya kadar ekosistemlerde bulunan 28 NSF LTER alanından biridir.

Bilim adamları yaptıkları çalışmada, sıradağları nehir vadilerine bağlayan ve yerel olarak bajadalar olarak bilinen dağ eteği yamaçlarındaki hidrolojik ve ekolojik koşulları ölçmeye odaklandılar. Bajadalar genellikle yeraltı suyu şarj kaynakları olarak göz ardı edilmiştir.

Araştırmayı finanse eden NSF’nin LTER programında program direktörü John Schade, “İnsanlar ve vahşi yaşam için su kaynaklarının geleceği belirsiz” diyor. “Bu tür çalışmalar, özellikle suyun kıt olduğu kurak topraklarda, hızlı çevresel değişim karşısında uygun su yönetimi için gereklidir.

“Bu proje, tatlı suyun mevcudiyetini neyin kontrol ettiğini ortaya çıkarmak için uzun vadeli araştırmaların oynadığı kritik rolün bir örneğidir. Tatlı su mevcudiyetinin önümüzdeki yıllarda ve on yıllarda nasıl değişeceğini tahmin etme yeteneğimizi geliştirmektedir.”

Son zamanlarda dergide yayınlanan bulgular Su Kaynakları Araştırmasımuson fırtınalarından gelen şaşırtıcı miktarda, yaklaşık yüzde 25’lik bir yağış miktarının küçük dere yatakları tarafından emildiğini ve yeraltı suyu sistemine sızdığını gösteriyor.

ASU hidroloğu Enrique Vivoni, “Sonuçlar, muson fırtınalarının yeraltı suyu akiferlerini yeniden doldurmada önemli bir rol oynadığını gösteriyor” diyor. “Bu, gelecekte kurak Güneybatı’da ve tüm dünyada bir yeraltı suyu kaynağı olarak kullanılmak üzere yenilenebilir yüzey suyunu bankaların oluşturduğu önemli bir süreçtir.”

Saha çalışması yeni içgörülere yol açar

2010’dan 2018’e kadar, New Mexico Eyalet Üniversitesi ve ABD Tarım Bakanlığı’ndan işbirlikçileri içeren araştırma ekibi, Jornada LTER sahasında kurulan bir havza izleme ağından veri topladı.

Riverside’daki California Üniversitesi’nden baş yazar Adam Schreiner-McGraw, hidrolojik verileri toplamak, kapsamlı bir alet ağını sürdürmek ve hidrolojik modeli test etmek için gereken örneklemeyi gerçekleştirmek için altı yıldan uzun bir süre boyunca her üç haftada bir sahayı ziyaret etti.

“Hidrolojide,” diyor Vivoni, “belirli koşulların oluşmasını beklemek zorundasınız. Ortalamanın üzerinde yağış sağlayan bir dizi ıslak yaz musonundan faydalandık.”

Ekip, yağış, akarsu akışı, toprak nemi ve evapotranspirasyon – bitkilerin yüzey buharlaşması ve terlemesi yoluyla nemin atmosfere transferi – hakkında yüksek çözünürlüklü veriler topladı. Schreiner-McGraw, özellikle muson mevsiminde büyük yağış miktarlarının buharlaşma yoluyla veya nehir akışı olarak havza kanal sisteminden atmosfere kaybolmadığını buldu.

Bunun yerine, akış, 2 fit genişliğinden daha küçük kanallarda süzülme veya toprak ve kayadan süzülerek kayboluyordu – beklenmedik bir bulgu.

Suyun nereye gittiğini simüle etmek

Araştırmacılar, muson yağmurlarının kaderini takip ederek, eteklerin ve dağ eteklerindeki kanalların nasıl yeraltı suyunun yeniden dolmasına yol açabileceğini açıklamaya koyuldu.

Schreiner-McGraw, “Eğimlerdeki topraklar, kanallardaki topraklardan çok farklıdır” diye açıklıyor. “Kompakttırlar ve suyu çok hızlı emmezler ve yüzeyin yaklaşık 12 ila 20 inç altında sızmayı sınırlayan kalsiyum karbonat katmanları vardır. Öte yandan kanallar, suyu çok daha fazla emebilen kaba ve geçirgen tortulara sahiptir. hızlı bir şekilde.”

Saha çalışmasından elde edilen bu bilgi, havzanın hidrolojik bir modelini değiştirmek için kullanıldı. Ekip modeli, buharlaşma-terleme, toprak nemi, akış ve süzülme gibi uzun vadeli verilerle test etti.

Vivoni, “Hidrolojik bir modelin bu kadar kapsamlı bir şekilde test edilmesi alışılmadık bir durum” diyor. “Saha gözlemleri ve model geliştirmeleri gerçekleştirerek, uzun vadeli araştırmaların değerini gösterdik.”

Bulgular, dünyanın herhangi bir yerindeki kurak dağ eteklerine uygulanabilir. Suyun giderek daha değerli bir kaynak haline gelmesiyle, yeraltı suyunun nasıl yeniden şarj edildiğinin daha iyi anlaşılması, dünya genelindeki topluluklara yardımcı olabilir.

Schreiner-McGraw, “Kurak bölgelerdeki yeraltı suyu yeniden doldurma sürecini anlamak, bu ortamlarda yeraltı suyu kullanımını sürdürülebilir bir şekilde yönetmemize yardımcı olabilir” diyor.

Vivoni, “Yeraltı suyu bir banka hesabı gibidir. Yeraltı akiferleri, yüzey sistemlerinden sağlanan suyu depolayabilir ve bu su, daha sonra su kıtlığı dönemlerinde çıkarılabilir.”

Bitki örtüsü değişikliğinin etkileri

Chihuahuan Çölü, Güneybatı ABD’deki birçok bölge gibi, otlaklardan fundalıklara bitki örtüsü topluluklarında bir geçiş geçiriyor.

Vivoni, “Tarihsel olarak ABD’nin batısındaki ve Meksika’nın kuzeyindeki geniş açık alanları hayvan otlatmak için kullandık” diyor. “Sonuç olarak, birçok otlak kayboldu ve yerini çöl çalıları aldı.” Ek olarak, kuraklık ve yangının bastırılması, otların çalılıklara dönüşmesine katkıda bulunmuştur.

Geriye bir soru kalıyor: Bu geçiş, eteklerindeki yeraltı suyu yeniden doldurma sürecini etkiledi mi?

Schreiner-McGraw, “Havzanın mevcut koşullar altında yeraltı suyunun yeniden doldurulmasına nasıl katkıda bulunduğunu inceledik” diyor. “Araştırmadaki bir sonraki adım, bu katkıların farklı bitki topluluklarıyla nasıl değiştirileceğini belirlemektir.”