Синхронный прогрев грунтовых вод

Для своего исследования исследователи смогли прибегнуть к непрерывным долгосрочным измерениям температуры потоков подземных вод вокруг городов Кельн и Карлсруэ, где операторы местных гидротехнических сооружений измеряли температуру грунтовых вод, на которую в значительной степени не влияют люди, в течение сорока лет. Это уникальный и редкий товар для исследователей. «Для нас эти данные были находкой», – подчеркивает Питер Байер, старший ассистент Геологического института ETH Zurich.

Даже при некоторых интенсивных исследованиях они не смогли бы найти сопоставимую серию измерений. Очевидно, для гидротехнических сооружений менее интересно или слишком дорого систематически измерять температуру грунтовых вод в течение длительного периода времени. «Или данные не оцифровываются, а архивируются только на бумаге», – подозревает гидрогеолог.
Затухающее изображение атмосферного потепления

Основываясь на показаниях, исследователи смогли продемонстрировать, что грунтовые воды не просто нагреваются; стадии потепления, наблюдаемые в атмосфере, также повторяются. «Глобальное потепление отражается непосредственно в грунтовых водах, хотя и с некоторой задержкой во времени», – говорит Байер, обобщая основные результаты проекта. Исследователи опубликовали свое исследование в журнале Hydrology and Earth System Sciences.
Данные также показывают, что подземные воды вблизи поверхности на глубине около шестидесяти метров статистически значительно нагрелись в ходе глобального потепления за последние сорок лет.

Это нагревание воды следует модели потепления местного и регионального климата, которая, в свою очередь, отражает модель глобального потепления.
Подземные воды показывают, как атмосфера сделала несколько скачков температуры с нерегулярными интервалами. Эти «смены режимов» также можно наблюдать в глобальном климате, как пишут исследователи в своем исследовании.

Байер был удивлен тем, как быстро грунтовые воды отреагировали на изменение климата.

Теплообмен с недрами
Атмосфера Земли прогрелась в среднем на 0.13 градусов Цельсия в десять лет за последние пятьдесят лет.

И это потепление не останавливается на недрах, как показали другие климатологи за последние два десятилетия, проводя бурение по всему миру. Однако исследователи стремились рассматривать только почвы, которые не содержали воды или где не было потоков грунтовых вод.
Хотя тот факт, что грунтовые воды не избежали изменения климата, был выявлен исследователями из Eawag и ETH Zurich в исследовании, опубликованном три года назад, оно касалось только «искусственных» грунтовых вод. Чтобы усилить его, в определенных местах сливается речная вода.

Таким образом, температурный профиль образующихся грунтовых вод соответствует профилю речной воды.
Новое исследование, однако, изучает грунтовые воды, на которые человек практически не повлиял. По словам Байера, вполне вероятно, что естественный поток подземных вод также нагревается в ходе изменения климата. "Разница температур между атмосферой и грунтом уравновешивается естественным образом.«Передача энергии происходит за счет теплопроводности и потока грунтовых вод, во многом как теплообменник, который позволяет передаваемому теплу распространяться в недрах и выравниваться.
Однако последствия этих выводов трудно оценить.

Более высокие температуры могут повлиять на подземные экосистемы, с одной стороны, и биосферы, зависящие от грунтовых вод, с другой, которые включают холодные области в проточных водах, где происходит разгрузка грунтовых вод. Для криофильных организмов, таких как некоторые рыбы, потепление грунтовых вод может иметь негативные последствия.

Последствия трудно оценить
Более высокие температуры грунтовых вод также влияют на химический состав воды, особенно на химическое равновесие нитратов или карбонатов. В конце концов, химические реакции обычно протекают быстрее при более высоких температурах.

Бактериальная активность также может увеличиваться при повышении температуры воды. Если грунтовые воды становятся теплее, нежелательные бактерии, такие как возбудители желудочно-кишечных заболеваний, могут размножаться более эффективно.

Однако ученые могут представить себе и положительные эффекты. «Избыточное тепло грунтовых вод может быть использовано, например, в геотермальных целях», – добавляет Катрин Менберг, первый автор исследования.