Les zones côtières sont des endroits populaires à vivre et à visiter. Chaque été, les familles chargent leurs voitures et se dirigent vers la plage pour quelques jours de détente. En Alabama, une destination est Dauphin Island, une petite île-barrière à trois milles au sud de Mobile Bay.

Quand les touristes arrivent, ils croisent les doigts pour le beau temps. Trop souvent, bien que, les orages se présentent.

Non seulement les vacances peuvent être perturbées, mais les eaux autour de l'île Dauphin peuvent voir une augmentation des eaux souterraines et des nutriments après de fortes pluies. Des chercheurs de l'Université de l'Alabama ont récemment publié un article dans la revue Frontières dans les processus des sciences marines et des océans côtiers détaillant comment ces tempêtes affectent l'écosystème marin autour des îles-barrières.

"C'est intéressant sur la base de plusieurs facteurs, " a déclaré le Dr Dini Adyasari, chercheur postdoctoral en sciences géologiques. « L'île Dauphin est une île urbanisée et une destination touristique, il y a donc une quantité potentiellement élevée de nutriments ou d'autres concentrations de polluants dans les eaux souterraines."

L'île est également située à proximité de l'estuaire de la baie de Mobile, où l'eau douce de la rivière Mobile se mélange à l'eau salée du golfe du Mexique. Lorsque vous ajoutez de l'eau souterraine de l'île Dauphin, il crée un environnement hydrologiquement complexe.

Pendant 40 jours, une équipe de chercheurs de l'UA a utilisé des isotopes du radon et du radium comme traceurs pour évaluer la variabilité temporelle et spatiale des rejets d'eaux souterraines douces et recirculées. Au cours de cette période, ils ont connu deux tempêtes importantes sur l'île. Ce qu'ils ont découvert était pendant et immédiatement après les tempêtes, les eaux côtières qui l'entouraient sont devenues un environnement dominé par les rivières.

Environ une semaine plus tard, le débit des eaux souterraines sous-marines était presque trois fois plus élevé qu'il y a quelques jours.

"Cela peut affecter la qualité des eaux côtières car les rivières apportent de l'azote oxydé tandis que les eaux souterraines apportent une forte concentration d'azote réduit, qui est l'ammoniac, " dit Adyasari.

Un afflux de ces nutriments dans les eaux souterraines peut augmenter le risque d'hypoxie, ou de faibles niveaux d'oxygène, pendant ce temps.

"Les eaux souterraines sont anoxiques, il joue donc certainement un rôle dans le développement de l'hypoxie dans les eaux de surface et est associé à la mort des poissons, " a déclaré le Dr Natasha Dimova, professeur agrégé de sciences géologiques et géochimiste de l'environnement.

Dans les eaux hypoxiques, la vie marine meurt et coule au fond du golfe, conduisant à une réduction supplémentaire de l'oxygène. L'augmentation des nutriments des eaux souterraines peut créer et maintenir des proliférations d'algues nuisibles, entraînant plus de problèmes pour les communautés côtières.

"Ils causent des problèmes respiratoires aux gens, " a déclaré le Dr Behzad Mortazavi, professeur et président du Département des sciences biologiques de l'UA. "Ils ferment aussi les plages, et cela peut conduire à la fermeture de la récolte de coquillages et à des situations similaires, donc ce genre d'impact est très réel et local."

À l'île Dauphin, l'équipe a découvert à quel point les niveaux d'azote étaient variables à deux endroits distincts. La première zone à côté d'une jetée avait réduit l'azote, qui, selon Adyasari, se produit naturellement en raison des sédiments indigènes à travers lesquels les eaux souterraines s'écoulent. Au deuxième emplacement près d'un terrain de golf, ils ont découvert une concentration beaucoup plus élevée de nitrate, qui provient potentiellement de l'engrais utilisé pour entretenir le champ.

Pendant les périodes sèches, les eaux de surface s'accumulent et s'infiltrent dans le sol, amener les nitrates présents dans des substances telles que les engrais dans les eaux souterraines. Comme il s'infiltre dans le sous-sol, les réactions biogéochimiques peuvent transformer le nitrate en azote gazeux, provoquant sa dissipation et réduisant l'impact sur les eaux souterraines.

Cependant, les îles-barrières présentent un défi unique pour filtrer ces contaminants en raison de leur sensibilité aux tempêtes.

"Ce sont des tas de sable qui ont été poussés par les ouragans, le temps de séjour des eaux souterraines dans le sous-sol est donc très court, " dit Dimova. " Ça sort comme une toilette, il n'y a donc pas beaucoup de temps pour ces changements chimiques et la filtration dans le sous-sol."

L'étude de ces dynamiques est cruciale pour apprendre comment les îles-barrières contribuent à l'évacuation des eaux souterraines lors des tempêtes. Dimova espère qu'ils pourront passer plus de temps sur ces îles pour accéder facilement aux stations de surveillance et voir comment les eaux réagissent aux tempêtes à différentes saisons tout au long de l'année.

"Voyant l'énorme avantage des enregistrements continus, nos futures directions de recherche obtiennent des mesures pour des périodes plus longues et à plusieurs endroits, " dit-elle. " Si nous pouvons obtenir plus de ces enregistrements interrompus en continu, nous comprendrions mieux ces systèmes, nous pouvons faire de bien meilleures prédictions et modéliser ces systèmes, notamment en utilisant les outils modernes de l'intelligence artificielle."

L'élargissement de ces études et des connaissances du public permettra aux résidents et aux visiteurs de mieux comprendre à quel point les îles-barrières sont sensibles aux précipitations et comment les nutriments transportés par les eaux souterraines peuvent avoir un impact sur l'économie locale. Ils permettront de mieux comprendre pour améliorer la qualité des eaux côtières, la qualité et la quantité des eaux souterraines pour les futures ressources en eau douce dans des régions similaires du monde.