Лаура Лаутц G’05, доцент кафедры наук о Земле, является частью многонациональной междисциплинарной исследовательской группы, проводящей полевые исследования в северных перуанских Андах. Она и другие исследователи из A&S изучают гидрологию подземных вод прогляциальных долин — областей, образованных отступлением ледников — в покрытых льдом горах, где находится самая высокая в мире плотность тропических ледников.
Их выводы являются частью крупной статьи в журнале Hydrological Processes (John Wiley & Sons, 2016), написанной в соавторстве учеными и инженерами из Университета Макгилла и Высшей технологической школы, расположенных в Монреале; Государственный университет Огайо (OSU); и Французский научно-исследовательский институт развития в Марселе.
«Тропические ледники в Андах отступают с угрожающей скоростью», — говорит Лаутц. "Талая вода из этих ледников важна, потому что она поддерживает течение реки в самые засушливые месяцы года.
По мере того, как ледники отступают и исчезают, количество талой воды уменьшается. Таким образом, грунтовые воды, хранящиеся в альпийских долинах Кордильера-Бланка, могут стать все более важными для регионов, расположенных ниже по течению."
В Андах находится 99 процентов тропических ледников мира — это медленно движущиеся ледяные реки, высокие высоты которых практически не подвержены воздействию мягких тропических температур.
Однако такие ледники уязвимы к изменению климата. Одно исследование утверждает, что с 1970-х годов перуанские ледники потеряли почти половину своей площади.
Учитывая плотность ледников в Кордильера-Бланка, сообщества, живущие ниже по течению, полагаются на разгрузку подземных вод и талую воду ледников для водоснабжения в засушливые зимние месяцы (i.е., Май-сентябрь). Сток из прогляциальных водотоков также поддерживает мелкие фермерские хозяйства и коммерческое сельское хозяйство, производство гидроэлектроэнергии и транснациональные горнодобывающие предприятия.
«Из-за удаленности региона и труднодоступности существует несколько полевых исследований, которые эффективно определили пространственное распределение расхода подземных вод», — говорит Лаутц. "Мы меняем это."
В то время как талая вода возникает в результате таяния льда и снега, грунтовые воды являются результатом атмосферных осадков, проникающих на поверхность Земли; переносится под землю, а затем возвращается к озерам, болотам и ручьям.
По оценке Лаутца, примерно половина сброса в прогляциальные потоки Кордильер-Бланка приходится на подземные воды.
Что непонятно — и в этом суть ее исследования, — так это пространственное распределение расхода подземных вод. Используя модель под названием HFLUX, Лаутц и ее команда, включая научного сотрудника с докторской степенью Райана Гордона G’13, исследователя Земли АннМари Глос G’13 и доктора философии.D. кандидат Робин Глас G’18 создал модель энергетического баланса участка реки в национальном парке Уаскаран в Перу.
«Мы включили наблюдения за температурой водотоков, метеорологические измерения и покадровые наземные инфракрасные изображения», — говорит Лаутц, который построил карьеру на изучении того, как гидрологические процессы влияют на качество воды и движение через водоразделы. "Эта информация позволила нам определить валовые и чистые поступления грунтовых вод в участок реки Килькай, берущий свое начало в Кордильера-Бланка."
Команда Лаутца обнаружила, что 29 процентов стока на выходе из плесени приходятся на подземные воды. Кроме того, отслеживание красителей показало, что 49 процентов воды в ручье обменивались с подземными водами.
«Такое понимание путей взаимодействия подземных и поверхностных вод может помочь улучшить гидрологическое моделирование прогляциальных водосборов по всей Южной Америке», — говорит Лаутц.
Ежегодные поездки в Кордильера-Бланка являются стандартными для исследовательской группы Лаутца.
Из-за большой высоты (более 13000 футов) и недостатка кислорода она и ее команда путешествуют легко — в основном пешком и на вьючных животных — и работают по неделе.
Лаутц восхищается количеством людей, многие из которых являются выпускниками, вовлеченными в ее проекты. Недавно она, Glas и Ph.D. студентка Эмили Бейкер G’18 провела сейсмо-томографическую съемку части Кордильера-Бланка, используя оборудование, принадлежащее доценту Роберту Муха. Им помогал Марти Бриггс G’12, гидролог-исследователь из Университета США.S.
Геологическая служба; Джефф Маккензи G’00, G’05, адъюнкт-профессор наук о Земле и планетах в McGill; и Брайан Марк G’01, профессор географии в OSU, где он также работает в Центре полярных и климатических исследований Берда.
«Чтобы реализовать эти проекты, нужна деревня, — говорит Лаутц. "Студенты и выпускники жизненно важны для нашего успеха как в кампусе, так и на местах."