Les écosystèmes côtiers et les aquifères seront fortement affectés par le changement climatique, non seulement de la hausse des températures et des conditions météorologiques plus volatiles, y compris les changements dans les régimes de précipitations, mais aussi de l'élévation du niveau de la mer.

Dans la recherche de méthodes pour analyser ces effets, les chercheurs du NJIT ont identifié de puissants outils statistiques qui devraient aider les scientifiques côtiers à mesurer et à anticiper les changements de conditions telles que la température et la salinité de l'eau souterraine. Résultats de l'étude, financé par la National Oceanic and Atmospheric Administration, ont été publiés dans Rapports scientifiques .

Les outils, appelées techniques spectrales et co-spectrales, nécessitait un grand ensemble de données pour la validation, que les auteurs ont obtenu de deux plages de Prince William Sound en Alaska. En particulier, ils ont examiné l'impact de la variabilité du niveau de la mer sur ces plages, la collecte d'une année de données sur la pression de l'eau, température et salinité de l'eau à intervalles de trente minutes à partir de capteurs noyés dans le sable.

En utilisant ces techniques pour identifier les tendances au sein des données, ils ont constaté que dans la plupart des endroits, les effets de l'élévation du niveau de la mer ont d'abord été observés dans la pression de l'eau dans les aquifères, suivi de changements de salinité puis de température. Dans le sillage des deux autres indicateurs avancés, ou des signaux d'avertissement, il semble que les changements de température prendraient plus de temps à se faire sentir à l'intérieur des terres que l'augmentation de la salinité.

"Les changements de température ont parfois été observés une semaine plus tard que l'augmentation de la pression de l'eau et de la salinité. Nous attribuons cela aux grains du sol agissant comme un tampon thermique, absorbant une fraction non négligeable de la chaleur transportée par l'eau de mer et les eaux douces souterraines. Ainsi, même si la température de la mer change brutalement, il faudrait une semaine ou plus pour que ses effets sur les aquifères côtiers s'atténuent, " a déclaré Michel Boufadel, directeur du Centre pour le développement et la protection des ressources naturelles (NRDP) du NJIT, professeur de génie de l'environnement et auteur de l'étude.

La pression de l'eau a été la première à changer car l'eau est incompressible et transmet donc la pression rapidement. Augmentation de la salinité, par comparaison, est atténuée par l'épandage et la dilution de l'eau de mer lorsqu'elle interagit avec les eaux souterraines douces provenant des hautes terres derrière la plage.

"Tous ces changements, y compris la séquence décalée des fronts de salinité et de température à un endroit particulier, pourrait avoir des ramifications pour la vie animale et végétale dans l'écosystème aquifère, " a déclaré Xiaolong Geng, un boursier postdoctoral au NJIT et un auteur de l'étude. "Nous pensons que la conservation régulière des données à de courts intervalles nous permettra également de surveiller le rythme et la dynamique du changement dans ces régions vulnérables."

En particulier, disent les chercheurs, dans des conditions de faible perméabilité du sol où les changements de pression et de température de l'eau sont généralement liés à distance, les modèles prédictifs actuels qui s'étendent au-delà d'une semaine perdraient probablement en précision. De telles approches devraient être « ancrées » dans la collecte régulière de données sur la pression de l'eau, salinité, et la température dans la façon dont les modèles météorologiques sont corrigés par des mesures à des moments et des lieux donnés, comme dans les stations pluviales des aéroports. Les chercheurs concluent que les mesures des caractéristiques de l'écosystème côtier devraient avoir lieu une fois par semaine ou plus.