Varför Framtiden för Amerikas Clearest Lake är Murky

Oregon Crater Lake är i huvudsak en jätte, klarblå pöl, 1,984 meter djup. Det är den djupaste sjön i Amerika, och den sjunde djupaste i världen. Om du plopped One World Trade Center ner på sjön s lägsta punkt, skulle dess tips fortfarande vara under vatten. Sjön sänkade sig för 7 700 år sedan, när vulkaniska Mount Mazama kollapsade i sin tomma magmakammare, skapade en kaldera, en skålformad streck på toppen av berget.

Men dess otroliga djup är kanske mindre viktigt än tydligheten. Enligt nationalparkstjänsten kan Crater Lake vara den klaraste sjön i världen. "Crater Lake-vatten återställer faktiskt standarderna för ren vatten". Vartannat vinter eller mer, genomgår sjön sin version av en rengöring. Vid dessa djupa ventilationshändelser bär osynliga rörelser av vattnet syre nedåt och tar upp näringsämnen. Djupventilation matar det lilla livet där sjön är och flyttar näringsämnena och algerna på sätt som stimulerar eller hämmar tillväxten. Naturligtvis, för att det här är hur världen fungerar dessa dagar, kommer klimatförändringen att förändra denna process.

Allt detta säger att Crater Lakes framtid inte är tydlig.

I en studie som den amerikanska geologiska undersökningen släpptes i maj fann forskare att när de globala genomsnittstemperaturerna går upp kommer djup ventilation att ske mindre ofta vid Crater Lake - var som helst från en gång till tre år till en gång i 7,7 år, beroende på hastigheten och graden som temperaturen stiger.

De flesta sjöar, som matas av floder och strömmar, är fulla av liv och partiklar. Crater Lake, matas endast av snö och regn som faller in i kalderan, har väldigt lite i det annat än vatten. Det är därför det är så klart. Ibland har det varit möjligt att se 130 meter ner i dess djup.

"Det har den här lilla bassängen som är definierad av kraterets kant," säger Tamara Wood, huvudförfattare till den nya studien och en hydrolog vid USGS. Det finns väldigt lite område från vilket näringsämnen kan springa ut i sjön - det är nästan ett slutet system. "Det är mycket bara att flytta saker runt," säger hon.

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

Djupventilation, en mycket viktig del av att flytta saker runt, sker endast under speciella omständigheter, där tryck, densitet och temperatur konspirerar för att flytta ner vatten djupare in i sjön än vad som normalt skulle gå. På de flesta tider av året är sjön varmare på ytan, men kallare på botten. (Du förstår detta om du har simmat i en sommarsjö - det är trevligt tills du släpper tårna djupt, där vattnet är fritt.)

Det kalla vattnet längst ner på sjön stannar, för vatten är tätare när det är kallare upp till 4 grader Celsius. Det är den punkt där vatten är störst; vid kallare temperaturer börjar det bli mindre tätt igen. (Gilla hur isen flyter delvis, eftersom den är mindre tät än vatten.) På vintern, när temperaturen sjunker tillräckligt låg, kommer mindre tunt, mycket kallt vatten att kompensera sjöns toppskikt och det blir varmare under.

Men trycket förändrar den ekvationen. I en sjö så djup som Crater Lake kan det finnas en signifikant förändring från atmosfärstryck ner djupt i sjön, och när trycket ökar, sjunker den temperatur vid vilken vatten är störst. När vinden blåser kallt ytvatten ner till det varmare, högre tryckskiktet, kan det plötsligt inte flyta längre. Vattnet från ytan är fortfarande kallt, men under mer tryck översätts temperaturen till större vikt.

Vattnet börjar sjunka, och det fortsätter att falla som Alice ner i kaninhålet tills det når en plats där den är så tät som omgivande vatten eller botten av sjön, beroende på vilket som kommer först. Det finns en liten matbana i sjön och den här rörelsen leder syre ner till mikroberna som lever djupt ner i vattnet och hjälper till att ta fram näringsämnen som har kommit till botten av sjön, upp och matar alger på toppen.

Crater Lake på vintern, djupventilation, kanske. (Foto: WolfmanSF / CC BY-SA 3.0)

De korrekta villkoren för djupventilation kommer inte alltid samman. Just nu viker sjön vattnet på detta sätt en gång vartannat vintrar. Wood och hennes kollegor modellerade processen ut till 2100, med klimatförändringen, och de fann att rätt alkemi kommer att ske mindre ofta i en varmare värld.

Vad betyder det? I papperet är Wood och hennes kollegor försiktiga att säga att de inte kan förutsäga hur detta kommer att påverka tillväxten av alger i sjön eller sjöens vattenklarthet. De modellerade endast de fysiska förändringar som kan hända, inte biologiska. Utan de näringsämnen som blandningen ger, kan algerna på ytan dö, vilket gör sjön klarare. varmare temperaturer kan också påverka ekologin hos sjön genom att tillåta en längre växtsäsong, men ökar mängden alger. När blandningen händer kan det få upp en fest av näringsämnen som ligger på botten och matar en populationsboom i alger, vilket kan skapa gröna blommor av livet på sjöns yta.

"Dessa kopplingar mellan klimatet och sötvattenssystemet, de är invecklade och komplicerade", säger Wood. "Det är inte självklart hur allt kommer att spela 600 meter under ytan."

Lake Tahoe, fortfarande mycket trevligt. (Foto: ifarhadi / CC BY 2.0)

Vid Lake Tahoe, till exempel en annan djup och mycket blå sjö, är klimatförändringen också ett problem, och vattnet på ytan har varit mindre tydligt i år när djup blandning inte har hänt. Tahoe klarhet började släppa för några decennier sedan, då fina oorganiska partiklar började ackumulera i sjön. (När de skulle ha fångats i det omgivande landet, men efter att området hade utvecklats starkare, började dessa partiklar tvätta vägar och genom avlopp, in i sjön.) Djupventilation hjälper till att när mindre partikel-y-vatten kommer upp från botten, det förbättrar klarheten vid ytan.

Om människor kan hålla sig från att lägga till extra organiskt material och partiklar till sjön, kommer sjön att vara mer motståndskraftig mot klimatförändringar. "Om det är mindre att stimulera algstillväxten, desto längre kan sjön motstå perioder utan blandning", säger Geoff Schladow, chef för Tahoe Environmental Research Center.

Mindre frekvent ventilation kan fortfarande dramatiskt förändra omständigheterna för fisk, alger och andra små sjöälskare. För människor är dock någon förändring i sjöarnas utseende subtil. "Jag vill inte att du ska tro Lake Tahoe är dömd", säger Schladow. "Det är inte-det är vackert ute." En besökare på Crater Lake årtionden i framtiden kan se en algblomning, men de kanske inte. Om det finns en förändring i sjöns klarhet, kommer det vara svårt för en besökare att berätta, säger Wood. Precis som det inte alltid är uppenbart när en persons inre är blockerad, kan sjöarna fortfarande se bra ut på ytan, även om de lider inuti.