Published June 14, 2021
| Version v1
Publication
Open
Discharge of groundwater flow to Potter Cove on King George Island, Antarctic Peninsula
Creators
- 1. University of Bonn
- 2. University of Bremen
- 3. University of Buenos Aires
- 4. Instituto Nacional del Agua
- 5. Fundación Ciencias Exactas y Naturales
Description
Abstract. There are only a small number of recent publications discussing glacial runoff in Antarctica, and even fewer of them deal with the groundwater flow discharge. This paper focuses on the groundwater flow aspects and is based on a detailed study performed on a small hydrological catchment, informally called Potter basin, located on King George Island (KGI; Isla 25 de Mayo), South Shetland Islands, at the northern tip of the Antarctic Peninsula. The basin is representative for the rugged coastline of the northern Antarctic Peninsula and is discussed as a case study for the possible future evolution of similar basins further to the south. A conceptual hydrogeological model has been defined using vertical electrical soundings (VESs), geological and hydrogeological surveying methods, geomorphological interpretation based on satellite imagery, permeability tests, piezometric level measurements, meteorological, geocryological and glaciological data sets. The transmissivities of the fluvial talik aquifer and suprapermafrost aquifer range from 162.0 to 2719.9×10-5 m2 s−1 and in basaltic fissured aquifers from 3.47 to 5.79×10-5 m2 s−1. The transmissivities found in the active layer of hummocky moraines amount to 75.23×10-5 m2 s−1 and to 163.0×10-5 m2 s−1 in the sea deposits, and in the fluvioglacial deposits, they were observed between 902.8 and 2662.0×10-5 m2 d−1. Finally, the groundwater flow discharge was assessed to 0.47 m3 s−1 (during the austral summer months of January and February), and the total groundwater storage was estimated to 560×103 m3. The Antarctic Peninsula region has experienced drastic climatological changes within the past five decades. Under the Intergovernmental Panel on Climate Change scenarios, a further warming of the polar regions can be expected as polar amplification of our changing climate. Although the basin in consideration is small and results are valid only during austral summers with surface air temperatures above the freezing point, it serves as model study that can be regarded as representative for the western coastline of the Antarctic Peninsula further south under expected future warming, with surface air temperatures periodically surpassing freezing point. This data can be used to adjust glacial mass balance assessments in the region and to improve the understanding of coastal sea water processes, and their effects on the marine biota, as a consequence of the global climate change.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص: لا يوجد سوى عدد قليل من المنشورات الحديثة التي تناقش الجريان الجليدي في القارة القطبية الجنوبية، ويتناول عدد أقل منها تصريف تدفق المياه الجوفية. تركز هذه الورقة على جوانب تدفق المياه الجوفية وتستند إلى دراسة مفصلة أجريت على مستجمع هيدرولوجي صغير، يسمى بشكل غير رسمي حوض بوتر، يقع في جزيرة الملك جورج (KGI ؛ جزيرة 25 مايو)، جزر جنوب شتلاند، في الطرف الشمالي من شبه الجزيرة القطبية الجنوبية. يمثل الحوض الساحل الوعر لشبه جزيرة أنتاركتيكا الشمالية وتتم مناقشته كدراسة حالة للتطور المستقبلي المحتمل لأحواض مماثلة إلى الجنوب. تم تحديد نموذج هيدروجيولوجي مفاهيمي باستخدام السبر الكهربائي الرأسي (VESs)، وطرق المسح الجيولوجي والهيدروجيولوجي، والتفسير الجيومورفولوجي بناءً على صور الأقمار الصناعية، واختبارات النفاذية، وقياسات المستوى الإجهادي، ومجموعات البيانات الجوية والجيولوجية والجليدية. تتراوح معدلات انتقال طبقة المياه الجوفية الطليقية النهرية وطبقات المياه الجوفية فوق الصقيع من 162.0 إلى 2719.9 ×10-5 متر مربع −1 وفي طبقات المياه الجوفية البازلتية المتشققة من 3.47 إلى 5.79×10-5 متر مربع −1. تبلغ قيم الانتقال الموجودة في الطبقة النشطة من المورينات الحمصية 75.23×10-5 متر مربع −1 و 163.0×10-5 متر مربع −1 في الرواسب البحرية، وفي الرواسب الأنفلونزا الجليدية، لوحظت بين 902.8 و 2662.0 ×10-5 متر مربع d−1. أخيرًا، تم تقييم تصريف تدفق المياه الجوفية إلى 0.47 م3 −1 (خلال أشهر الصيف الأسترالية في يناير وفبراير)، وقُدّر إجمالي تخزين المياه الجوفية بـ 560×103 م3. شهدت منطقة شبه الجزيرة القطبية الجنوبية تغيرات مناخية جذرية خلال العقود الخمسة الماضية. في إطار سيناريوهات الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ، يمكن توقع المزيد من الاحترار في المناطق القطبية كتضخيم قطبي لمناخنا المتغير. على الرغم من أن الحوض في الاعتبار صغير والنتائج صالحة فقط خلال الصيف الجنوبي مع درجات حرارة الهواء السطحي فوق نقطة التجمد، إلا أنه يعمل كدراسة نموذجية يمكن اعتبارها ممثلة للساحل الغربي لشبه الجزيرة القطبية الجنوبية في ظل الاحترار المستقبلي المتوقع، مع تجاوز درجات حرارة الهواء السطحي بشكل دوري نقطة التجمد. يمكن استخدام هذه البيانات لتعديل تقييمات توازن الكتلة الجليدية في المنطقة وتحسين فهم عمليات مياه البحر الساحلية، وآثارها على الكائنات الحية البحرية، نتيجة لتغير المناخ العالمي.Translated Description (French)
Résumé. Il n'y a qu'un petit nombre de publications récentes traitant du ruissellement glaciaire en Antarctique, et encore moins d'entre elles traitent du débit des eaux souterraines. Cet article se concentre sur les aspects de l'écoulement des eaux souterraines et est basé sur une étude détaillée réalisée sur un petit bassin hydrologique, officieusement appelé bassin Potter, situé sur l'île King George (KGI ; Isla 25 de Mayo), dans les îles Shetland du Sud, à la pointe nord de la péninsule Antarctique. Le bassin est représentatif du littoral accidenté de la péninsule antarctique septentrionale et est discuté comme une étude de cas pour l'évolution future possible de bassins similaires plus au sud. Un modèle hydrogéologique conceptuel a été défini en utilisant des sondages électriques verticaux (SEV), des méthodes de levés géologiques et hydrogéologiques, une interprétation géomorphologique basée sur l'imagerie satellitaire, des tests de perméabilité, des mesures de niveau piézométrique, des ensembles de données météorologiques, géocryologiques et glaciologiques. Les transmissivités de l'aquifère fluvial talik et de l'aquifère suprapermafrost vont de 162,0 à2719,9 ×10-5 m2 s−1 et dans les aquifères fissurés basaltiques de 3,47 à 5,79×10-5 m2 s−1. Les transmissivités trouvées dans la couche active des moraines bosselées s'élèvent à 75,23×10-5 m2 s−1 et à 163,0×10-5 m2 s−1 dans les dépôts marins, et dans les dépôts fluvioglaciaires, elles ont été observées entre 902,8 et 2662,0×10-5 m2 j−1. Enfin, le débit des eaux souterraines a été évalué à 0,47 m3 s−1 (pendant les mois d'été austral de janvier et février), et le stockage total des eaux souterraines a été estimé à 560×103 m3. La région de la péninsule Antarctique a connu des changements climatiques drastiques au cours des cinq dernières décennies. Dans le cadre des scénarios du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, un réchauffement supplémentaire des régions polaires peut être attendu comme une amplification polaire de notre climat changeant. Bien que le bassin considéré soit petit et que les résultats ne soient valables que pendant les étés australiens avec des températures de l'air de surface supérieures au point de congélation, il sert d'étude de modèle qui peut être considérée comme représentative de la côte ouest de la péninsule Antarctique plus au sud sous un réchauffement futur attendu, avec des températures de l'air de surface dépassant périodiquement le point de congélation. Ces données peuvent être utilisées pour ajuster les évaluations du bilan massique glaciaire dans la région et pour améliorer la compréhension des processus de l'eau de mer côtière et de leurs effets sur le biote marin, en conséquence du changement climatique mondial.Translated Description (Spanish)
Resumen. Solo hay un pequeño número de publicaciones recientes que discuten la escorrentía glacial en la Antártida, y aún menos de ellas se ocupan de la descarga del flujo de agua subterránea. Este documento se centra en los aspectos del flujo de agua subterránea y se basa en un estudio detallado realizado en una pequeña cuenca hidrológica, informalmente llamada cuenca Potter, ubicada en la Isla Rey Jorge (KGI; Isla 25 de Mayo), Islas Shetland del Sur, en el extremo norte de la Península Antártica. La cuenca es representativa de la accidentada costa del norte de la Península Antártica y se discute como un estudio de caso para la posible evolución futura de cuencas similares más al sur. Se ha definido un modelo hidrogeológico conceptual utilizando sondeos eléctricos verticales (VES), métodos de levantamiento geológico e hidrogeológico, interpretación geomorfológica basada en imágenes satelitales, pruebas de permeabilidad, mediciones de nivel piezométrico, conjuntos de datos meteorológicos, geocriológicos y glaciológicos. Las transmisividades del acuífero fluvial talik y del acuífero suprapermafrost varían de 162.0 a 2719.9×10-5 m2 s−1 y en acuíferos basálticos fisurados de 3.47 a 5.79×10-5 m2 s−1. Las transmisividades encontradas en la capa activa de morrenas hummocky ascienden a 75.23×10-5 m2 s−1 y a 163.0×10-5 m2 s−1 en los depósitos marinos, y en los depósitos fluvioglaciales, se observaron entre 902.8 y 2662.0×10-5 m2 d−1. Finalmente, la descarga del flujo de agua subterránea se evaluó en 0.47 m3 s-1 (durante los meses de verano austral de enero y febrero), y el almacenamiento total de agua subterránea se estimó en 560×103 m3. La región de la Península Antártica ha experimentado cambios climatológicos drásticos en las últimas cinco décadas. Bajo los escenarios del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, se puede esperar un mayor calentamiento de las regiones polares como amplificación polar de nuestro clima cambiante. Aunque la cuenca en consideración es pequeña y los resultados son válidos solo durante los veranos australes con temperaturas del aire superficial por encima del punto de congelación, sirve como estudio modelo que puede considerarse representativo de la costa occidental de la Península Antártica más al sur bajo el calentamiento futuro esperado, con temperaturas del aire superficial que superan periódicamente el punto de congelación. Estos datos se pueden utilizar para ajustar las evaluaciones del balance de masa glacial en la región y para mejorar la comprensión de los procesos de agua de mar costera y sus efectos en la biota marina, como consecuencia del cambio climático global.Files
hess-25-3227-2021.pdf.pdf
Files
(8.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c99710d8f92c6046efd3098844cd80cf
|
8.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تصريف تدفق المياه الجوفية إلى بوتر كوف في جزيرة الملك جورج، شبه جزيرة أنتاركتيكا
- Translated title (French)
- Déversement de l'écoulement des eaux souterraines à Potter Cove sur l'île King George, dans la péninsule Antarctique
- Translated title (Spanish)
- Descarga de flujo de agua subterránea a Potter Cove en la isla Rey Jorge, Península Antártica
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3086864864
- DOI
- 10.5194/hess-25-3227-2021
References
- https://openalex.org/W1493445967
- https://openalex.org/W1674723332
- https://openalex.org/W1805569181
- https://openalex.org/W1914671029
- https://openalex.org/W1934995808
- https://openalex.org/W1965401951
- https://openalex.org/W1989199622
- https://openalex.org/W1997186660
- https://openalex.org/W2003245671
- https://openalex.org/W2013824071
- https://openalex.org/W2023771992
- https://openalex.org/W2046607706
- https://openalex.org/W2051221209
- https://openalex.org/W2061839064
- https://openalex.org/W2067409327
- https://openalex.org/W2069728347
- https://openalex.org/W2080999162
- https://openalex.org/W2081504163
- https://openalex.org/W2107058407
- https://openalex.org/W2107491035
- https://openalex.org/W2115365480
- https://openalex.org/W2126179800
- https://openalex.org/W2128132125
- https://openalex.org/W2134522878
- https://openalex.org/W2137331406
- https://openalex.org/W2147547928
- https://openalex.org/W2161668461
- https://openalex.org/W2165748254
- https://openalex.org/W2167421857
- https://openalex.org/W2248663084
- https://openalex.org/W2405641794
- https://openalex.org/W2611722061
- https://openalex.org/W2774927980
- https://openalex.org/W2791536292
- https://openalex.org/W2800250948
- https://openalex.org/W2800382167
- https://openalex.org/W2903975227
- https://openalex.org/W2908898337
- https://openalex.org/W3121622909
- https://openalex.org/W4232682062
- https://openalex.org/W4253247642