PDF Basket
Erozja wodna kształtuje krajobrazy, tworząc przypominające amfiteatr doliny i kaniony. Kluczowe dla tego procesu są wody gruntowe.
Choć uważa się, że ukształtowały one dna mórz na terenach przybrzeżnych, zwane obrzeżami kontynentalnymi, związek pomiędzy erozją spowodowaną wodami gruntowymi a takimi krajobrazami zazwyczaj opiera się na badaniach prowadzonych na lądzie.
„Musimy ponownie ocenić dowody wskazujące na rolę wód gruntowych w geomorfologii morskiej, szczególnie w odniesieniu do erozji tworzącej kaniony, zwłaszcza na obrzeżu kontynentalnym”, opowiada Aaron Micallef, koordynator finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu MARCAN, wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych.
Obrzeża kontynentalne stanowią blisko jedną piątą dna oceanów, zawierają zasoby oceaniczne, są miejscem występowania geozagrożeń, a także stanowią archiwum informacji na temat klimatu i aktywności geologicznej w przeszłości. Podwodne kaniony, wcinające się w 20 % obrzeży kontynentalnych, to ważne punkty bioróżnorodności, regulujące procesy oceanograficzne i stanowiące dowód na istnienie w przeszłości zbiorników węglowodoru.
Twórcy projektu stosują połączenie pomiarów geofizycznych oraz danych z odwiertów, by opracować trójwymiarowe modele wód gruntowych i krajobrazów. Pomoże to w lepszym zrozumieniu zmian wód gruntowych w czasie.
„Założyliśmy, że ignorowanie wpływu poziomu mórz i fluktuacji wód gruntowych prawdopodobnie doprowadziło do uzyskania nadmiernie uproszczonej, być może nawet nieprawidłowej, koncepcji ewolucji obrzeża kontynentalnego”, wyjaśnia Micallef. „Wszystkie nasze ustalenia na temat roli, jaką wody gruntowe odgrywają w ewolucji dna morza, podkreślają ich znaczenie w ocenie zagrożeń, takich jak podwodne osunięcia ziemi”.
Poziomy mórz – sekret dokładniejszego modelowania
Gdy wody gruntowe, których poziom wzrasta po deszczu, przelewają się wzdłuż gradientów krajobrazu, dochodzi do przepływu wód meteorycznych spowodowanego topografią (ang. topographically driven meteoric flow, TDM).
Modele tworzone w ramach projektu MARCAN zostały zainspirowane odkryciem, że obrzeża kontynentalne, historyczne i obecne, można w pełni zrozumieć dopiero wtedy, gdy postrzega się je w odniesieniu do niższych poziomów mórz i systemów wód gruntowych TDM wykraczających poza ląd.
Wynika to z faktu, że przez 80 % ostatnich 2,5 miliona lat poziomy mórz były niższe niż obecnie. Niższe poziomy powodowałyby odsłonięcie większej części szelfu kontynentalnego, ograniczenie nacisku wody morskiej oraz tworzenie większej ilości potencjalnej energii wód gruntowych z uwagi na wyższe wzniesienia. Co bardzo ważne, większy obszar, na którym deszcze mogą zasilać wody gruntowe, również tworzy idealne warunki dla wykraczania wód gruntowych poza obecne linie brzegowe.
Ma to ogromny wpływ na lokalną topologię. „Nasze symulacje pokazują, że przy niższych poziomach mórz ponowne zasilanie TDM musiało skutkować tworzeniem ogromnych zwierciadeł wód i masywnych przepływów wód gruntowych. W wyniku tego powstałyby ogromne ciśnienia w osadach wokół szelfu kontynentalnego i na górnych zboczach, przez co stałyby się one bardziej podatne na zawalenie się”, opowiada Micallef.
Nagrody w głębinach
Wiadomo, że systemy morskich wód gruntowych, zasilane pływami TDM, tworzą zbiorniki wysokiej jakości wody słodkiej oraz wody słonawej. Szacuje się, że ich powierzchnia na całym świecie wynosi około 500 000 km2.
Zespół zgromadził swoje dane geofizyczne z wód i wybrzeży Nowej Zelandii oraz Malty.
Badacze potwierdzili, że zasilanie przepływami TDM przy niskim poziomie mórz wydaje się być kluczowym globalnym mechanizmem doprowadzania wód gruntowych do morskich zbiorników. W Nowej Zelandii, gdzie zespół zgromadził jeden z najlepszych na świecie zestawów danych na temat wód gruntowych, prawdopodobnie wydarzyło się to w ciągu 300 000 lat, w trakcie trzech ostatnich cyklów glacjalnych.
Dodatkowo zespół znalazł przekonujące dowody na istnienie zbiornika wód gruntowych w wodach w okolicy Malty, co jest bardzo ważne zważywszy na to, że archipelag Wysp Maltańskich jest jednym z najsłabiej zaopatrzonych w wodę regionów na świecie w przeliczeniu na mieszkańca.
Zasoby wody słodkiej
Woda i środowisko morskie są priorytetami dla UE, o czym świadczą dyrektywa wodna oraz dyrektywa w sprawie strategii na rzecz środowiska morskiego. Opracowane w ramach projektu MARCAN środowiskowe dane bazowe, wiedza naukowa, narzędzia obserwacyjne oraz modele obliczeniowe pomogą decydentom tworzyć najlepsze polityki środowiskowe przy jednoczesnym zrównoważonym korzystaniu z cennych zasobów wody słodkiej poza lądem.
Sektory opierające się na inżynierii dna morskiego, sekwestracji dwutlenku węgla, eksploracji złóż rud i wydobyciu ropy naftowej również mogą zainteresować się wynikami prac badaczy, poszerzającymi wiedzę na temat klimatu w przeszłości oraz zmian hydrologicznych, a także pomagającymi dopracować oceny zagrożeń. Wyniki projektu MARCAN mogłyby nawet pomóc przy ocenach zdatności do rozwoju życia w środowiskach ekstremalnych, takich jak dno morskich głębin czy nawet inne planety.
„Obecnie analizujemy to, w jaki sposób przepływ wód gruntowych zmienia skład dna morskiego, włącznie z cząsteczkami osadów. Wstępne rezultaty są obiecujące. Jednak przełom w wiedzy nie będzie możliwy bez odwiertów hydrogeologicznych, które pozwolą na przeprowadzenie dokładnych testów i pobranie precyzyjnych próbek. W tym zakresie złożyliśmy propozycję współpracy Międzynarodowemu Programowi Badania Oceanu”, podsumowuje Micallef.