导读地下水是人类和生态系统的重要资源。海底地下水排放是水离开沿海含水层并进入海洋的过程。这可以是侵入海洋边缘多孔含水层的陆地淡水或咸海...

地下水是人类和生态系统的重要资源。海底地下水排放是水离开沿海含水层并进入海洋的过程。这可以是侵入海洋边缘多孔含水层的陆地淡水或咸海水。根据夏威夷大学马诺阿分校研究人员发表在《自然科学报告》上的一项研究，虽然降水和海平面推动了沿海地下水位，但海平面，尤其是潮汐，对排放到夏威夷沿海地区的地下水量起到了看门人的作用。

向近岸添加地下水滋养了沿海食物链，支持了许多传统的夏威夷原住民水产养殖实践，例如 loko i'a(鱼塘)。然而，沿海含水层和海底地下水排放越来越受到气候变化和海平面上升的影响。

“虽然降雨驱动了含水层中的淡水量，但由于季节性海水入侵、潮汐抽吸和每天发生的波浪形成的复杂性，很难理解和预测海底地下水排放的数量和时间， ”主要作者Trista McKenzie 说，他是地球科学系海洋与地球科学与技术学院( SOEST ) 的博士后研究员，目前是瑞典哥德堡大学的博士后研究员。“在像西夏威夷这样含水层结构复杂且未知的地方，长期观察是表征这一过程的唯一方法。”

在2016年，亨丽埃塔Dulai，教授地球科学的SOEST，和他的同事，构建一个自治测氡仪，可用于计算海底地下水排放的幅度。在Hui Aloha Kīholo 和大自然保护协会的支持下，该仪器在Kīholo 湾部署了数年，并以前所未有的长度和分辨率收集了数据。

该仪器捕获了一组具有启发性的数据，因为它是在重大天气事件和海洋条件下部署的，包括热带气旋、海啸、特大潮、干旱、厄尔尼诺时期和海平面异常。McKenzie 和研究合著者Dulai和Peter Fuleky应用传统和新颖的时间序列分析技术来了解海底地下水排放模式——它如何受降水、潮汐和波浪的影响——以及它如何影响沿海盐度。

数据揭示地下水排放的驱动因素

研究人员发现，当降雨量较低时，地下水排放和沿海盐度完全受潮汐调节，退潮时排放量最大。当降水量超过阈值时，它成为将地下水从含水层中排出并导致海岸线盐度降低的主要驱动因素。这种模式在厄尔尼诺时期尤为明显。

此外，在大雨期间，例如热带气旋期间，由于淡水从地表流出，沿海盐度会立即降低。该团队的分析还表明，高降水导致地下水位升高，海底地下水排放量逐渐增加，时间滞后数周。