В журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences» опубликовано исследование, в котором рассказывается об огромном подземном резервуаре с водой, спрятанном под хребтом Каскадных гор в Орегоне. Исследователи описывают его как «гигантскую губку». Эта подземная система может содержать более 81 кубического километра подземных вод. Такой объём может изменить представления городов, ферм и проектировщиков о том, как противостоять засухе на западе США.
Под Орегоном обнаружена вулканическая «губка» — источник огромных запасов воды
Под заснеженными вершинами и пересечённой местностью высокогорья Каскадных гор в Орегоне учёные обнаружили обширный водоносный горизонт, расположенный в слоях молодой вулканической породы. Эти горные образования, сформированные потоками лавы на протяжении тысячелетий, необычайно пористые — они способны поглощать и транспортировать талые воды глубоко под землю.
Исследователи составили карту циркуляции подземных вод на глубине более полумили под поверхностью, отслеживая температурные аномалии в глубоких геотермальных скважинах. Наличие холодных зон на таких глубинах, где температура должна быть высокой, стало убедительным доказательством существования этого неожиданного подземного резервуара.
«Вода — один из наших наиболее важных ресурсов, и её значение будет возрастать по мере изменения климата», — сказал Лейф Карлстром, вулканолог из Университета Орегона и руководитель проекта.
Находки его команды показывают, что молодые вулканические ландшафты — это не только сейсмически активные зоны, но и важные гидрологические объекты, особенно в условиях повышения глобальной температуры и усиления засух.
Исследование в Каскадных горах Орегона
Наиболее поразительной цифрой в исследовании является объём обнаруженной воды. По словам Гордона Гранта, гидролога-исследователя из Лесной службы США, «объём воды, который мы обнаружили в центральной части Каскадных гор, равен удвоенной ёмкости водохранилищ всей реки Колумбия, вплоть до Канады, или удвоенной ёмкости водохранилищ Калифорнии».
Это открытие не только превосходит нынешнюю известную ёмкость для хранения воды одной из крупнейших речных систем Северной Америки, но и позиционирует водоносный горизонт Каскадных гор как критический резерв в условиях всё более неопределённого климата.
Это открытие переопределяет гидрологические ориентиры для всего Тихоокеанского Северо-Запада. Текущие стратегии управления водными ресурсами в значительной степени зависят от поверхностных водохранилищ, которые уязвимы к испарению, заилению и быстро меняющимся условиям снегового покрова. В отличие от них, эта глубоководная система предлагает более стабильный и устойчивый источник воды, который может поддерживать муниципальные и сельскохозяйственные системы далеко за пределами Орегона.
Потенциал для смягчения последствий засухи и повышения устойчивости к лесным пожарам
Помимо своего объёма, водоносный горизонт предлагает ещё одно важное преимущество: он защищает поверхностные экосистемы в засушливые сезоны. Когда снежный покров тает, вода поступает в каналы вулканических пород, просачивается глубоко под землю и медленно выходит на поверхность в виде родников и рек. Этот механизм с задержкой действует как естественная плотина, поддерживая течение рек в жаркие засушливые месяцы и поддерживая растительность в условиях нехватки осадков.
Последствия для управления лесными пожарами значительны. С увеличением продолжительности и интенсивности лета растёт риск пожаров. Регионы, имеющие доступ к устойчивому подземному водоснабжению, могут столкнуться с более низкой интенсивностью горения и более быстрым восстановлением экосистем. Влажная почва и увлажнённая растительность могут ограничить распространение пожаров, а районы, питаемые этими подземными резервуарами, могут стать естественными противопожарными барьерами. Эта система может служить инструментом адаптации к климату в той же мере, что и водным резервом.
Хрупкий резервуар в меняющемся климате
Несмотря на свои размеры, учёные предупреждают, что водоносный горизонт не застрахован от изменений окружающей среды. Снеговой покров остаётся основным механизмом пополнения запасов, и любое изменение характера осадков, сроков снегопадов или температурных тенденций может поставить под угрозу долгосрочную доступность воды под землёй.
Как подчеркнул Гордон Грант, «у нас много воды, и она чувствительна к изменению климата». Многолетние засухи могут опережать пополнение запасов, и без поверхностного таяния снега вулканическая «губка» может пересохнуть — что сделает города и фермы, которые зависят от неё, более уязвимыми, чем когда-либо.
Исследователи работают над уточнением климато-гидрологических моделей, которые связывают погоду на поверхности с глубокими водными потоками. Эти модели могут поддержать будущие решения по управлению водохранилищами, политике сохранения и планам реагирования на засуху на западе США.
Новые идеи о взаимодействии вулканов и воды
Неожиданным побочным эффектом проекта стали его вулканологические последствия. Каскадная вулканическая дуга — один из самых геологически активных регионов Северной Америки. Там, где магма и подземные воды пересекаются, значительно возрастает вероятность взрывных извержений. Понимание того, где накапливается вода, может помочь предсказать, как будут развиваться будущие вулканические события — это добавит измерение оценки рисков к исследованию водоносного горизонта.
Картирование взаимодействия между магматическими камерами и глубокими водными резервуарами может стать важным аспектом прогнозирования вулканических рисков. Учитывая, что гидротермальная активность уже влияет на поверхностные объекты, такие как гейзеры и горячие источники, более глубокое понимание может улучшить прогнозы о том, где и как меняются стили извержений по всему Каскадному хребту.