Eric Attias et son équipe déploient le système CSEM au large de l'île d'Hawaï. Crédit :Université d'Hawaï
La première imagerie d'importants panaches d'eau douce à l'ouest de l'île d'Hawai'i peut aider les planificateurs de l'eau à optimiser les rendements durables et les calculs de stockage aquifère. Des chercheurs de l'Université d'Hawai'i à Mānoa ont démontré une nouvelle méthode pour détecter les panaches d'eau douce entre le fond marin et la surface de l'océan dans une étude récemment publiée dans Lettres de recherche géophysique .
La recherche, soutenu par le projet Hawai'i EPSCoR 'Ike Wai, est le premier à démontrer que l'imagerie électromagnétique à source contrôlée marine remorquée en surface (CSEM) peut être utilisée pour cartographier les panaches d'eau douce océaniques en haute résolution. Il s'agit d'une extension de la découverte révolutionnaire d'eau douce sous le fond marin en 2020. Les deux sont des découvertes importantes dans un monde confronté au changement climatique, où l'eau douce est vitale pour la préservation de la santé publique, rendements agricoles, stratégies économiques, et les fonctions écosystémiques.
De profondes implications
Alors que la méthode CSEM a été utilisée pour détecter la présence de cibles résistives telles que le pétrole, gaz et eau douce sous le fond marin, cette étude est la première fois que le CSEM a été appliqué à l'image de l'eau douce dans la colonne d'eau océanique, selon Eric Attias, professeur affilié à la recherche Ike Wai, qui a dirigé l'étude.
"Cette étude a des implications profondes pour l'océanographie, l'hydrogéologie et les processus océaniques qui affectent les cycles biogéochimiques des eaux côtières du monde entier, " a déclaré Attias. " En utilisant CSEM, nous pouvons maintenant estimer les volumes d'eau douce émanant de la colonne d'eau. Ceci est révélateur de la renouvelabilité du système d'eau douce sous-marin d'Hawaï."
Illustration conceptuelle montrant des panaches d'eau douce en mer. Crédit :Eric Attias
Rejet d'eaux souterraines sous-marines (SGD), la fuite d'eau souterraine d'un aquifère côtier dans l'océan, est un processus clé, fournir une source d'eau pour les gens, et soutenir la vie marine comme les poissons et les algues. Selon la professeure agrégée du département des sciences de la Terre de l'UH Mānoa et co-auteur de l'étude, Henrietta Dulai, l'emplacement des sources au large est extrêmement difficile à prévoir en raison de la géologie sous-jacente inconnue et des conduites d'eau souterraine.
« Le flux de volumes aussi élevés de nutriments riches en nutriments, les eaux souterraines à faible salinité vers l'océan ont une grande importance pour les budgets chimiques et fournissent des nutriments pour les réseaux trophiques offshore, " a déclaré Dulai. " C'est formidable d'avoir une méthode qui peut localiser les emplacements de décharge et les panaches car elle ouvre de nouvelles opportunités pour échantillonner et identifier l'âge de l'eau, son origine, composition chimique, et son importance pour les écosystèmes marins dans cet océan par ailleurs oligotrophe (relativement pauvre en éléments nutritifs pour les plantes et contenant de l'oxygène en abondance dans les parties les plus profondes).
Quatre piscines olympiques
Cette étude comprenait une inversion CSEM 2D basée sur des données électromagnétiques, calcul de la résistivité à la salinité, et estimation volumétrique du panache d'eau douce. Grâce à l'utilisation du CSEM, l'équipe de recherche a pu imager des masses d'eau douce de surface et de multiples panaches d'eau douce à grande échelle qui contenaient jusqu'à 87 % d'eau douce au large de l'île d'Hawai'i. Les résultats impliquent que sur le site d'étude des volumes substantiels d'eau douce sont présents dans la zone comprise entre le fond marin et la surface de l'océan. Une estimation prudente pour l'un des panaches suggère 10, 720 mètres cubes soit environ le volume de quatre piscines olympiques.
Eric Attias, Chercheur affilié à l'Université d'Hawaï. Crédit :Université d'Hawaï
La méthodologie utilisée dans cette étude peut être appliquée aux zones côtières du monde entier, améliorant ainsi les futurs modèles hydrogéologiques en intégrant la SGD offshore et en optimisant les rendements durables et les calculs de stockage. Attias prévoit d'étendre la nouvelle utilisation du CSEM pour prouver davantage son application dans l'imagerie de l'eau douce sur d'autres îles volcaniques du monde entier.
Attias présentera son travail à la Conférence internationale sur l'eau des îles tropicales qui se tiendra du 12 au 15 avril, 2021. Hébergé par le UH Water Resources Research Center et Hawai'i EPSCoR, cette conférence rassemble des scientifiques de l'eau, les gestionnaires de l'eau et les membres de la communauté du monde entier pour partager des recherches de pointe et apprendre des expériences des uns et des autres en matière de gestion et de compréhension des ressources en eau dans un large éventail de contextes insulaires tropicaux.
