Hvorfor Fremtiden for Amerikas Clearest Lake er Murky

Oregon's Crater Lake er i hovedsak en gigantisk, klarblå pølse, 1,984 meter dyp. Det er den dypeste innsjøen i Amerika, og den syvende dypeste i verden. Hvis du plopped One World Trade Center ned på sjøens laveste punkt, vil det fortsatt være under vann. Sjøbassenget smuldret til å være for 7,700 år siden, da vulkansk Mount Mazama kollapset inn i sitt tomme magma kammer, skapte en kaldera, en bolleformet strekk på toppen av fjellet.

Men den utrolige dybden er kanskje mindre viktig enn dens klarhet. Ifølge Nasjonalparkstjenesten kan Crater Lake være den klareste innsjøen i verden - "Crater Lake-farvannene tilbakestiller faktisk standardene for de optiske egenskapene til" rent vann "." Hver andre vinter eller annen, blir sjøen under sin versjon av en rensing. I disse "dype ventilasjon" hendelsene bærer usynlige bevegelser av vannet oksygen nedover og gir næringsstoffer. Dyp ventilasjon gir det lille livet det er innsjøen og beveger næringsstoffene og alger rundt på måter som stimulerer eller hemmer vekst. Naturligvis, fordi dette er hvordan verden fungerer i disse dager, vil klimaendringene endre denne prosessen.

Dette er alt for å si, Crater Lake er fremtiden er ikke klart.

I en undersøkelse i USA Geological Survey utgitt i mai, fant forskerne at når globale gjennomsnittstemperaturer går opp, vil dyp ventilasjon skje sjeldnere ved Crater Lake - hvor som helst fra en gang til tre år til en gang i 7,7 år, avhengig av hastigheten og graden som temperaturstigning.

De fleste innsjøer, matet av elver og bekker, er fulle av liv og partikler. Crater Lake, matet bare av snø og regn som faller inn i kalderaen, har svært lite i det annet enn vann. Derfor er det så klart. Til tider har det vært mulig å se 130 fot ned i dybden.

"Det har denne småbyen, som er definert av kraterets rand," sier Tamara Wood, hovedforfatter av den nye studien og en hydrolog ved USGS. Det er veldig lite område hvorfra næringsstoffer kan løpe ut i sjøen - det er nesten et lukket system. "Det er mange bare å flytte ting rundt," sier hun.

Crater Lake fra Watchman Lookout. (Foto: Arctaroger / CC BY 3.0)

Dyp ventilasjon, en svært viktig del av å flytte ting rundt, skjer bare under spesielle forhold, der trykk, tetthet og temperatur konspirerer for å flytte vannet dypere inn i innsjøen enn det normalt ville gå. På de fleste tider av året er sjøen varmere på overflaten, men kaldere på bunnen. (Du forstår dette hvis du har svømmet i en sommervann - det vil være hyggelig til du lar tærne slippe dypt, der vannet er fritt.)

Det kalde vannet på bunnen av sjøen forblir satt, fordi vannet er tettere når det er kaldere opp til 4 grader Celsius. Det er punktet der vann er tyngst; Ved kaldere temperaturer begynner det å bli mindre tett igjen. (Som hvordan isen flyter delvis fordi den er mindre tett enn vann.) Om vinteren, når temperaturen faller lavt nok, vil mindre tett, veldig kaldt vann gjøre opp sjøens topplag, og det blir varmere under.

Men trykket endrer den ligningen. I en innsjø så dyp som Crater Lake, kan det være en signifikant endring fra atmosfærisk trykk ned dypt i sjøen, og etter hvert som trykket øker, faller temperaturen der vann er tyngst. Når vinden skyver kaldt overflatevann ned til det varmere, høyere trykklaget, plutselig kan det ikke flyte lenger. Vannet fra overflaten er fortsatt kaldt, men under mer press, oversetter temperaturen til større vekt.

Vannet begynner å synke, og det fortsetter å falle, som Alice ned i kaninhullet, til det når et sted hvor det er så tett som det omkringliggende vannet eller bunnen av sjøen, avhengig av hva som kommer først. Det er en liten matbane i sjøen, og denne bevegelsen bringer oksygen ned til mikroberene som bor dypt ned i vannet og bidrar til å bringe næringsstoffer som har slått seg ned til bunnen av innsjøen, opp igjen, fôring av alger på toppen.

Crater Lake om vinteren, dypt ventilerende, kanskje. (Foto: WolfmanSF / CC BY-SA 3.0)

De rette forholdene for dyp ventilasjon kommer ikke alltid sammen. Akkurat nå flipper innsjøen sitt vann på denne måten en gang hver vintre. Wood og hennes kolleger modellerte prosessen ut til 2100, med klimaendringene, og de fant at riktig alkymi vil skje sjeldnere i en varmere verden.

Hva betyr det? I papiret er Wood og hennes kolleger forsiktig med å si at de ikke kan forutsi hvordan dette vil påvirke veksten av alger i sjøen eller i sjøens vannklarehet. De modellerte bare de fysiske endringene som kan skje, ikke biologiske. Uten næringsstoffene som blander gir, kan alger på overflaten dø, noe som gjør innsjøen klarere. varmere temperaturer kan også påvirke økologien til innsjøen ved å tillate en lengre årstid, men øker mengden alger. Når blandingen skjer, kan det føre til en fest av næringsstoffer som settes opp på bunnen og mate en populasjonsboom i alger, noe som kan skape grønne blomster av livet på sjøens overflate.

"Disse sammenhengene mellom klimaet og ferskvannssystemet, de er intrikate og kompliserte," sier Wood. "Det er ikke tydelig hvordan alt dette kommer til å spille ut 600 meter under overflaten."

Lake Tahoe, fortsatt veldig hyggelig. (Foto: Ifarhadi / CC BY 2.0)

På Lake Tahoe, for eksempel en annen dyp og veldig blå innsjø, er klimaendring også en bekymring, og vannet på overflaten har vært mindre klart i år da dyp blanding ikke har skjedd. Tahoe klarhet begynte å slippe for noen tiår siden, da fine, uorganiske partikler begynte å samle seg i sjøen. (Når de ville ha blitt fanget i det omkringliggende landet, men etter at området hadde blitt mer utviklet, begynte partiklene å vaske av veier og gjennom avløp, inn i sjøen.) Dyp ventilasjon hjelper fordi når mindre partikkel-y vann kommer opp fra bunnen, det forbedrer klarheten på overflaten.

Hvis folk kan holde seg fra å legge til ekstra organisk materiale og partikler til sjøen, vil sjøen være mer motstandsdyktig mot klimaendringer. "Hvis det er mindre å stimulere algvekst, jo lengre kan innsjøen tåle perioder uten blanding," sier Geoff Schladow, direktør for Tahoe Environmental Research Center.

Mindre hyppig ventilasjon kan fortsatt dramatisk endre omstendighetene for fisk, alger og andre små sjøelskere. For mennesker vil imidlertid en endring i innsjøens utseende være subtil. "Jeg vil ikke at du skal tro at Lake Tahoe er dømt," sier Schladow. "Det er ikke-det er vakkert ut." En besøkende på Crater Lake årtier i fremtiden kan se en algeblomstring, men de kan ikke. Hvis det er en endring i innsjøen, er det vanskelig for en besøkende å fortelle, sier Wood. Akkurat som det ikke alltid er åpenbart når en persons indre er blokkert, kan innsjøene fortsatt se bra ut på overflaten, selv om de lider inni.