Гидрогеологи разработали инновационный способ прогнозирования вторжения соленой воды в подземные воды

По мере потепления климата и таяния ледников уровень моря постоянно повышается. По последним оценкам, к 210 году в районе Большого Бостона ожидается подъем уровня моря от 30 см до 1.8 метра. Чтобы оценить последствия этого для запасов пресной воды, команда гидрогеологов из Массачусетского университета в Амхерсте под руководством профессора наук о Земле, географии и климате Дэвида Бута совместно с рядом экологических организаций разработала новую модель. Она позволяет не только прогнозировать вторжение соленой воды на ближайшие 75 лет, но и выявлять современные источники засоления — дорожную соль и антропогенную деятельность. Результаты исследования для города Плимут опубликованы в отчете.

Исследование актуально, поскольку Плимут расположен на единственном для города водоносном горизонте (пресном) и, находясь у океана, крайне уязвим к подъему уровня моря. Повышение уровня океана приводит к смещению подземной границы между пресной и соленой водой вглубь суши, что угрожает засолением питьевых скважин. Моделирование этого процесса — сложная задача.

Для ее решения ученые создали базу данных по солености вод в районе Плимута на основе проб из скважин и поверхностных водоемов. Затем они модифицировали существующую гидрогеологическую модель Геологической службы США (USGS), расширив ее зону охвата на 5 километров в океан. Модель учитывает пруды, ручьи, пополнение водоносного горизонта осадками, водозабор и возврат воды через септические системы. Были проведены расчеты для различных сценариев будущих осадков, подъема уровня моря и водопользования.

"Мы обнаружили, что при сценарии значительного подъема уровня моря соленость в некоторых частях водоносного горизонта может увеличиться до 17 000 миллиграммов на литр к 2100 году, а зона смешения пресной и соленой воды сместится вглубь суши на 200 метров", — отмечает ведущий автор исследования Александр Киршен.

Ключевым открытием стало то, что основные источники засоления сегодня находятся не у побережья, а в глубине суши, особенно вдоль дорог, и связаны с использованием противогололедных реагентов. Также выяснилось, что вода, возвращаемая в горизонт через септические системы (около 66% от откачанной), играет важную роль в сдерживании вторжения соленой воды.

Как отметил вице-президент организации SEMPBA Фрэнк Манд, разработанная научная методология оценки уязвимости к засолению может быть применена и в других прибрежных сообществах региона. Для адаптации авторы рекомендуют более детальный анализ, создание системы раннего предупреждения, бурение новых скважин в наименее уязвимых зонах и пересмотр практики зимнего посыпания дорог солью.