Het trillende wateroppervlak van de Double Pool in Yellowstone National Park. Credits: Jimmy Farrell/Universiteit van Utah
Het staat bekend om Yellowstone National Park Oude gelovigen, een geiser met periodieke en enigszins voorspelbare vulkaanuitbarstingen die bezoekende toeristen verrukken. Maar het is ook de thuisbasis van vele anderen geothermische kenmerken houdt van Dubbel zwembad, een paar warmwaterbronnen verbonden met een kleine nek met het geothermische equivalent van een puls. Het zwembad “slaat” elke 20-30 minuten, waardoor het water trilt en de vloer trilt. Onderzoekers van de Universiteit van Utah hebben die enorme cycli gemeten met seismometers om meer te weten te komen over hoe ze in de loop van de tijd veranderen. Ze ontdekten onder meer dat de periodes van stilte tussen stakingen correleren met de hoeveelheid warmte die in het zwembad stroomt, volgens nieuw blad Gepubliceerd in Geophysical Research Letters.
“We wisten dat Doublet Pool elke 20-30 minuten toeslaat,” zei co-auteur Fan Zhi Lin, een geofysicus aan de Universiteit van Utah. “Maar er was niet veel eerdere kennis over wat variantie regelt. Sterker nog, ik denk niet dat veel mensen zich realiseren dat het mega-interval varieert. Mensen besteden meer aandacht aan verwarmingen.”
Het zich ontwikkelende hydrothermische systeem in Yellowstone is het resultaat van de interactie van ondiep grondwater met warmte uit een hete magmakamer. Het systeem bevat ongeveer 10.000 geothermische kenmerken, waaronder stoomopeningen (fumarolen), kleipotten en kalksteenterrassen (wit, krijtachtig gesteente), evenals geisers en warmwaterbronnen.
In het geval van geisers voorkomt de hoge druk dat het diepe water kookt. Maar naarmate het hete water stijgt, daalt de druk en vormen zich stoombellen, die uitzetten totdat ze te groot zijn om door het smalle kanaal van de geiser nabij het oppervlak te gaan. Uiteindelijk bereiken de bellen een kritieke drempel en begint de verwarmer te stromen. De druk daalt scherp en het water kookt, waardoor er grote hoeveelheden stoom ontstaan die een stroom heet water uit de opening persen in een van die vulkaanuitbarstingen die zo bevredigend zijn. Dan begint de cyclus opnieuw.
Daarentegen behouden de meeste warmwaterbronnen een redelijk stabiel hydrodynamisch evenwicht. Het oververhitte water koelt af als het de oppervlakte bereikt, zinkt en wordt vervangen door heter water van onderaf, zodat het water nooit de vereiste temperatuur bereikt die nodig is om een uitbarsting te laten plaatsvinden. Sommige warmwaterbronnen, zoals Doublet Pool en Iodine Pool in Nieuw-Zeeland, hebben echter die vage periodieke ontsluitingen die lijken op een periodiek uitbarstingspatroon van een geiser: wanneer bellen van hete waterdamp de koelere bovenste delen van het kanaal bereiken, storten ze plotseling in met een schop . .
Door Doublet Pool te bestuderen, hoopten Lin en zijn auteurs meer te weten te komen over de dynamische hydrothermale processen in Yellowstone. Ze wilden specifiek onderzoeken wat de verschillen regelt die optreden tijdens uitbarstingen van warmwaterbronnen of het kloppen van warmwaterbronnen, dus besloten ze zich te concentreren op het meten van perioden van stilte tussen stakingen. Van de herfst van 2015 tot november 2021 voerden ze verschillende bemonsteringsexperimenten uit met geofoons die waren opgesteld in de buurt van Doublet Pool. Ze verzamelden ook temperatuurgegevens in november 2021 en drukgegevens om in april 2022 vier dagen lang veranderingen in de waterstanden te volgen.
flexibel et al. Ze ontdekte dat de periodes van stilte niet alleen van jaar tot jaar varieerden, maar ook van uur tot uur of van dag tot dag. Zo was het interval in november 2016 ongeveer 30 minuten maar in september 2018 slechts 13 minuten en in november 2021 opgelopen tot ongeveer 20 minuten. Dat gebeurt precies op 15 september 2018, in de buurt oor lente Het barstte voor het eerst sinds 1957 uit en daarna kookte het water van Doublet Pool. Volgens de auteurs is al die hitte en druk tegen 2021 afgenomen, dus begon de stilteperiode van Doublet Pool terug te keren naar de normale duur van 30 minuten.
Voor dagelijkse en uurlijkse verschillen suggereren de auteurs dat er een correlatie zou kunnen zijn met windsnelheid. Hogere windsnelheden lijken samen te gaan met langere periodes van stilte, wat betekent dat de wind op de een of andere manier thermische energie uit het water haalt, zoals het blazen op een hete kop koffie. “Momenteel behandelen we het zwembad als één compleet systeem, wat betekent dat de energie die van het oppervlak wordt opgenomen het moeilijk maakt voor het systeem om genoeg energie te verzamelen om het te raken,” zei Lynn. “Een mogelijkheid is dat het zwembad convectief wordt getransporteerd, zodat afkoeling nabij het oppervlak de bodem van het zwembad op een relatief korte tijdschaal kan beïnvloeden.”
De auteurs waren ook in staat om de verwarmingssnelheid en de hoeveelheid warmte te berekenen die nodig is om de slagen in Doublet Pool te verplaatsen: ongeveer 3 tot 7 megawatt vermogen, gelijk aan het vermogen van 100 huisovens. Dit stelt ze op hun beurt in staat om de periode van stilte als thermometer te gebruiken, om te meten hoeveel warmte er in de vijver komt. (Meer hitte betekent kortere periodes.)
DOI: Geofysische onderzoeksbrieven, 2023. 10.1029 / 2022GL101175 (over DOI’s).
Afbeelding weergeven door WikiBunny11 / CC BY-SA 4.0.0
