Seismometers Onthullen Gedetailleerde Informatie over de Langste Onderzeese Sedimentstromen van de Aarde

Nieuwe Methode Ontwikkeld om Turbidity Currents te Monitoren

Turbidity currents zijn een belangrijk natuurlijk proces dat vaak onopgemerkt blijft: deze krachtige stromingen onder het oceaanoppervlak snijden diepe onderwaterkloven, creëren enorme sedimentafzettingen en kunnen onderzeese kabels en leidingen beschadigen. Hoewel dit fenomeen al ongeveer 100 jaar bekend is, heeft de hoge-energie aard het bijna onmogelijk gemaakt om het direct te meten—elke instrument die in zijn pad werd geplaatst zou worden vernietigd door de immense kracht, vergelijkbaar met lawines op het land.

Nu heeft een internationaal team, geleid door het GEOMAR Helmholtz Centrum voor Oceaanonderzoek Kiel en de Durham Universiteit (V.K.), een nieuwe methode ontwikkeld om deze stromingen op veilige afstand te monitoren. Door gebruik te maken van seismometers op de oceaanbodem—normaal ingezet voor het bestuderen van aardbevingen—hebben de onderzoekers voor het eerst de interne structuur van deze enorme stromingen onthuld. Hun bevindingen zijn vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Communications Earth & Environment.

Seismometers Detecteren Langste Sedimentstromen Ooit Gerecord

“Turbidity currents zijn het dominante mechanisme voor het transporteren van sediment en organische koolstof van kustgebieden naar de diepe zee, net zoals rivieren sediment over land transporteren,” legt Dr. Pascal Kunath, seismoloog bij GEOMAR en hoofdauteur van de studie, uit. “Echter, in tegenstelling tot rivieren, zijn ze een van de minst begrepen processen van sedimenttransport.”

Om deze kenniskloof aan te pakken, heeft het team in oktober 2019 seismometers geplaatst in de Congo Canyon en Channel voor de westkust van Afrika—een van de grootste en diepste onderwaterkloven ter wereld. De instrumenten werden enkele kilometers buiten de as van de canyon-channel geplaatst, buiten het destructieve bereik van de stromingen, waardoor ze de seismische signalen konden registreren die door de stromingsturbulentie en bijbehorend sedimenttransport werden gegenereerd.

Met deze methode volgden de onderzoekers twee turbidity currents die zich met snelheden van 5 tot 8 meter per seconde (m/s) over een afstand van 1.100 kilometer verplaatsten—van de monding van de Congo-rivier door het Congo diepzeefan en kanalenstelsel. Dit zijn de langste sedimentstromen die ooit zijn geregistreerd.

De stromingen beschadigden ook verschillende onderzeese kabels in januari en maart 2020, wat leidde tot verstoringen in internet- en datacommunicatie in West-Afrika tijdens een bijzonder kritieke fase van de vroege COVID-19-pandemie.

Herziening van Turbidity Current Dynamiek

“Onze resultaten tonen aan dat de dichte voorkant van deze canyon-flushing turbidity currents geen enkele doorlopende stroom is, maar bestaat uit veel pulsen, die elk tussen de vijf en dertig minuten duren,” zegt Kunath. Opmerkelijk is dat de snelste pulsen zich tot 20 kilometer achter de voorkant voordoen. Deze opwellingen halen uiteindelijk de voorste rand in, waarbij ze sedimenten en de impulso nodig om de stroming over lange afstanden in stand te houden, aanleveren.

Deze bevinding daagt eerdere aannames uit dat de hoogste snelheden zich aan de voorkant van de stroming voordoen. In plaats daarvan suggereren de nieuwe gegevens dat turbulente menging met zeewater of andere remmende krachten het gedrag van deze stromingen over lange afstanden aanzienlijk beïnvloeden.

Bovendien introduceert deze studie een innovatieve methode voor het op afstand monitoren van turbidity currents en verdiept het onze kennis van hoe deze krachtige canyon-flushing turbidity currents functioneren. Door hun interne dynamiek in detail te analyseren, kunnen wetenschappers beter voorspellen wat de impact ervan is op de infrastructuur van de zeebodem en modellen van sediment- en koolstoftransport in de oceaan verfijnen.