D'où vient l'eau du Grand Canyon ?

Nous connaissons tous le fleuve Colorado, mais ce n'est pas la ressource en eau la plus mystérieuse du Grand Canyon; nous savons qu'il se déplace à une vitesse d'environ 12, 000 pieds cubes par seconde alors qu'il se déplace des montagnes Rocheuses au golfe de Californie. Mais Roaring Springs, La seule source d'eau du parc national du Grand Canyon, est un plus grand mystère – une chercheuse de la NAU, Natalie Jones, espère participer à la résolution.

Jones, un technicien de recherche NAU et un étudiant diplômé sous contrat avec le programme de sciences physiques du Grand Canyon, a demandé d'où venait l'eau de Roaring Springs dans le cadre d'une recherche qu'elle a menée avec Abe Springer, professeur à la School of Earth and Sustainability. Il s'appuie sur des recherches antérieures pour les deux. Ils ont publié leurs conclusions en novembre dans Revue d'hydrogéologie , avec Jones comme auteur principal et en collaboration avec des chercheurs du parc national du Grand Canyon, Nez Perce-Clearwater National Forests et le Kentucky Geological Survey à l'Université du Kentucky.

Donc, D'où provient l'eau? C'est compliqué. Mais cette recherche permet de localiser la région alimentant les sources et, surtout, le risque de contamination dans cette région. Cela permet aux chercheurs de faire un pas de plus pour comprendre comment protéger cette ressource vitale.

Jones et ses co-auteurs ont entrepris d'étudier comment créer un meilleur moyen de modéliser la vulnérabilité des aquifères karstiques dans le Grand Canyon. Disposer d'un modèle qui prédit avec plus de précision différentes variables de la géologie et du comportement de l'eau dans le parc profitera aux futurs chercheurs et gestionnaires de l'eau lorsqu'ils examineront les zones de recharge individuelles et la meilleure façon de les protéger.

Qu'est-ce que le karst et pourquoi est-ce important ?

Saviez-vous que l'eau peut parfois dissoudre la roche ? Le karst est un type d'élément rocheux tel qu'une grotte ou un gouffre qui se forme dans des roches solubles. Le karst crée des voies qui peuvent transporter l'eau rapidement de la surface terrestre directement aux aquifères souterrains. Les paysages karstiques couvrent environ 16 pour cent de la surface terrestre de la Terre, y compris la majeure partie du plateau du Colorado autour de Flagstaff et du Grand Canyon. C'est une caractéristique géologique importante dont la plupart d'entre nous n'ont jamais entendu parler.

aquifères karstiques, qui ont un réseau d'écoulement en forme de tuyau de grottes et de conduits, approvisionner directement jusqu'à 25 pour cent de la population mondiale en eau potable, l'agriculture et d'autres besoins et ils sont particulièrement vulnérables à la contamination. Deux de ces aquifères, les aquifères Redwall et Coconino, fournir de l'eau à Roaring Springs et à de nombreuses autres sources du Grand Canyon. Les deux aquifères sont empilés l'un sur l'autre. Bien qu'il existe de nombreux types de modèles de vulnérabilité, la plupart ignorent la complication des systèmes aquifères karstiques stratifiés; cela se traduit par une simplification excessive, modélisation moins précise.

« Les modèles de vulnérabilité identifient les régions de haute, vulnérabilité modérée et faible à la surface du sol, qui se rapporte directement à la rapidité et à l'efficacité avec lesquelles l'eau ou les contaminants pourraient couler et pénétrer dans l'aquifère, " a dit Jones. " Cependant, les méthodes de modélisation de la vulnérabilité existantes et bien considérées pour les aquifères karstiques n'ont pas produit de résultats réalistes pour notre région. »

Comment fonctionne la modélisation ?

Jones a modifié la méthode bien connue de concentration, de mort-terrain et de précipitation (COP). Cette méthode est efficace, disent les chercheurs, mais cela simplifie à l'excès certains détails, ce qui limite le modèle. Elle a présenté deux nouveaux modèles qui traitent mieux les facteurs qui aident les scientifiques à prédire la vulnérabilité.

Les modifications tiennent compte plus précisément des modèles de recharge dans la région du Grand Canyon, qui a de nombreuses caractéristiques karstiques et une profonde, système aquifère complexe. Jones et l'équipe de recherche ont automatisé un processus pour identifier les dolines à partir de données topographiques haute résolution, converti ces données en densités de dolines, et combiné ces données avec une carte des emplacements des failles dans la région. Jones a ensuite intégré ces caractéristiques dans le modèle existant à l'aide d'un système d'information géographique pour produire le modèle de vulnérabilité final.

Cela signifiait un traitement important des données, mais le résultat a été un modèle qui a produit une plus grande résolution des régions de vulnérabilité et s'est bien adapté aux analyses précédentes du chemin d'écoulement des eaux souterraines. En plus de créer un meilleur modèle sur lequel les recherches futures peuvent s'appuyer, Jones a trouvé des modèles de vulnérabilité similaires entre les deux aquifères karstiques de la région du Grand Canyon, bien qu'ils soient séparés par plus de 600 mètres de roche imperméable.

Jones a également appris qu'environ un cinquième du plateau de Kaibab est très vulnérable à la contamination de l'aquifère Redwall-Muav, qui est d'environ 1, 000 mètres de profondeur, et près de la moitié de la surface du plateau (45,6%) présente une vulnérabilité élevée à très élevée pour l'aquifère de Coconino, qui est beaucoup plus près de la surface.

Qu'est ce que cela signifie pour moi?

Si vous vous êtes arrêté pour remplir votre bouteille d'eau pendant que vous faites une randonnée dans le Grand Canyon ou admirez la vue sur le bord du canyon, cela compte pour vous. Étant donné que Roaring Springs est la seule source d'eau du parc, sa qualité a une valeur significative. Cette recherche fournit de meilleures informations aux gestionnaires de l'eau pour protéger les ressources en eau du Grand Canyon, y compris les ruisseaux du côté nord, que les chercheurs pensent être rechargés par le plateau de Kaibab.

« Ces sources et ruisseaux soutiennent divers écosystèmes, et de nombreux randonneurs et animaux sauvages dépendent d'eux pour leur survie, ", a déclaré Jones. "Cette recherche aide à déterminer d'où proviennent ces sources d'eau et pourrait nous aider à mieux les protéger à l'avenir."