¿De dónde viene el agua del Gran Cañón?

Todos conocemos el río Colorado pero no es el recurso hídrico más misterioso del Gran Cañón; sabemos que se mueve a una velocidad de aproximadamente 12, 000 pies cúbicos por segundo mientras viaja desde las Montañas Rocosas hasta el Golfo de California. Pero Roaring Springs, La única fuente de agua del Parque Nacional del Gran Cañón, es un misterio mayor, uno que la investigadora de la NAU, Natalie Jones, espera poder ayudar a resolverlo.

Jones, un técnico de investigación de NAU y un estudiante de posgrado contratado por el programa de Ciencias Físicas del Gran Cañón, preguntó de dónde proviene el agua en Roaring Springs en una investigación que hizo con el profesor de la Escuela de Tierra y Sostenibilidad Abe Springer. Se basa en investigaciones previas de ambos. Publicaron sus hallazgos en noviembre en Revista de hidrogeología , con Jones como autor principal y en colaboración con investigadores del Parque Nacional del Gran Cañón, Bosques Nacionales Nez Perce-Clearwater y el Servicio Geológico de Kentucky en la Universidad de Kentucky.

Entonces, ¿De dónde proviene el agua? Es complicado. Pero esta investigación ayuda a identificar la región que alimenta los manantiales y, en tono rimbombante, el riesgo de contaminación en esa región. Lleva a los investigadores un paso más hacia la comprensión de cómo proteger este recurso vital.

Jones y sus coautores se propusieron investigar cómo crear una mejor manera de modelar la vulnerabilidad de los acuíferos kársticos en el Gran Cañón. Tener un modelo que prediga con mayor precisión diferentes variables en la geología y el comportamiento del agua en el parque beneficiará a los futuros investigadores y administradores del agua, ya que consideran áreas de recarga individuales y la mejor manera de protegerlas.

¿Qué es el karst y por qué es importante?

¿Sabías que el agua a veces puede disolver las rocas? El karst es un tipo de elemento rocoso, como una cueva o un sumidero, que se forma en rocas solubles. El karst crea vías que pueden llevar agua rápidamente desde la superficie terrestre directamente a los acuíferos subterráneos. Los paisajes kársticos cubren alrededor del 16 por ciento de la superficie terrestre de la Tierra, incluyendo la mayor parte de la meseta de Colorado alrededor de Flagstaff y el Gran Cañón. Es una característica geológica importante de la que la mayoría de nosotros nunca ha oído hablar.

Acuíferos kársticos, que tienen una red de flujo similar a una tubería de cuevas y conductos, abastecer directamente hasta el 25 por ciento de la población mundial de agua para beber, agricultura y otras necesidades y son especialmente vulnerables a la contaminación. Dos de esos acuíferos, los acuíferos Redwall y Coconino, abastecer de agua a Roaring Springs y muchos otros manantiales del Gran Cañón. Los dos acuíferos se apilan uno encima del otro. Si bien existen muchos tipos de modelos de vulnerabilidad, la mayoría ignora la complicación de los sistemas acuíferos kársticos estratificados; esto resulta en una simplificación excesiva, modelado menos preciso.

"Los modelos de vulnerabilidad identifican regiones de alta vulnerabilidad moderada y baja en la superficie terrestre, que se relaciona directamente con la rapidez y eficiencia con que el agua o los contaminantes se hundirían y entrarían en el acuífero, Jones dijo. Sin embargo, Los métodos de modelado de vulnerabilidad bien considerados existentes para los acuíferos kársticos no produjeron resultados realistas para nuestra región ".

¿Cómo funciona el modelado?

Jones modificó el conocido método de concentración-sobrecarga-precipitación (COP). Este método es efectivo, los investigadores dicen, pero simplifica demasiado algunos detalles, lo que limita el modelo. Presentó dos nuevos modelos que abordan mejor los factores que ayudan a los científicos a predecir la vulnerabilidad.

Las modificaciones tienen en cuenta con mayor precisión los patrones de recarga en la región del Gran Cañón, que tiene muchas características kársticas y un profundo, sistema acuífero complejo. Jones y el equipo de investigación automatizaron un proceso para identificar sumideros a partir de datos topográficos de alta resolución, convirtió esos datos en densidades de sumideros, y combinó esos datos con un mapa de ubicaciones de fallas en la región. Jones luego incorporó estas características en el modelo existente utilizando un sistema de información geográfica para producir el modelo de vulnerabilidad final.

Significó un procesamiento de datos significativo, pero el resultado fue un modelo que produjo una mayor resolución de las regiones vulnerables y encajó bien con los análisis previos de la trayectoria del flujo de agua subterránea. Además de crear un modelo mejor sobre el que se puedan basar las investigaciones futuras, Jones encontró patrones similares de vulnerabilidad entre los dos acuíferos kársticos en la región del Gran Cañón, a pesar de estar separados por más de 600 metros de roca impermeable.

Jones también se enteró de que alrededor de una quinta parte de la meseta de Kaibab tiene una alta vulnerabilidad a la contaminación del acuífero Redwall-Muav, que es aproximadamente 1, 000 metros de profundidad, y casi la mitad de la superficie de la meseta (45,6 por ciento) tiene una vulnerabilidad de alta a muy alta para el acuífero de Coconino, que está mucho más cerca de la superficie.

Que significa esto para mi?

Si se ha detenido a llenar su botella de agua mientras camina por el Gran Cañón o admira las vistas desde el borde del cañón, esto te importa. Dado que Roaring Springs es la única fuente de agua en el parque, su calidad tiene un valor significativo. Esta investigación proporciona mejor información a los administradores del agua para proteger los recursos hídricos del Gran Cañón, incluyendo arroyos en el lado norte, que los investigadores creen que se recargan en la meseta de Kaibab.

"Estos manantiales y arroyos sustentan diversos ecosistemas, y muchos excursionistas y la vida silvestre dependen de ellos para sobrevivir, Jones dijo. "Esta investigación ayuda a determinar de dónde provienen estas fuentes de agua y podría ayudarnos a protegerlas mejor en el futuro".