Abstract

In 1959 legde de Union Pacific Railroad een met rotsblokken gevulde verbindingsweg aan die het Great Salt Lake in Utah in tweeën splitste en het meer in een noordelijke en zuidelijke arm scheidde. De stroming tussen de twee armen werd beperkt door twee 4,6 meter brede duikers die tijdens de oorspronkelijke bouw werden geïnstalleerd, een in 1984 geïnstalleerde doorbraakopening van 88 meter, en het halfporeuze materiaal van de causeway, bestaande uit keien en grind. De zuidelijke arm ontvangt bijna alle stromen die het Great Salt Lake instromen en in de loop der tijd is er een zoutgradiënt tussen de twee armen ontstaan. Het zoutgehalte in de noordelijke arm ligt vaak op of nabij het verzadigingspunt, met een gemiddelde van 317 g/l sinds 1966, terwijl de zuidelijke arm aanzienlijk minder zout is, met een gemiddelde van 142 g/l sinds 1966. Ecologisch en industrieel gebruik van het meer is afhankelijk van het feit of het zoutgehalte binnen de fysiologische en economische grenzen blijft. Union Pacific Railroad heeft voorgesteld om verouderde duikers te vervangen door een brug en heeft vier alternatieve brugontwerpen voorgelegd. Het variabele klimaat van Noord-Utah bemoeilijkt het beheer van de causeway, waar de hoogte van het meer en het zoutgehalte worden beïnvloed door natte en droge periodes. Inzicht in de historische duur, omvang en frequentie van natte en droge periodes kan toekomstige beheersbeslissingen onderbouwen. Ik heb het effect van elk voorgesteld brugontwerp op de saliniteit en de hoogte van het Great Salt Lake in beide armen gemodelleerd door het Great Salt Lake Fortran Model van de US Geological Survey te updaten en toe te passen. Ik heb gemeten historische stromingen en een 400-jaar boomring paleostroomreconstructie gebruikt om inzicht te krijgen in de gevoeligheid van de hoogte en het zoutgehalte van het meer voor klimaatvariabiliteit op langere termijn. Het model simuleert nauwkeurig de historische meerhoogte en saliniteit en is gevoelig voor voorgestelde brugontwerpen. De brugalternatieven variëren het zoutgehalte met 20 g/l binnen elke arm op basis van de historische omstandigheden van 1966-2012. Wanneer het model wordt uitgevoerd met de 400-jaar paleo-gereconstrueerde hydrologie, stel ik vast dat de 20e eeuw het laagste gemiddelde meerpeil had van alle eeuwen sinds 1600, en dat de overstromingen in de 20e eeuw kleiner waren dan in de voorgaande eeuwen, zowel wat de lengte als de omvang betreft. Met het 400-jarig paleostroommodel nemen de verschillen in zoutgehalte van de zuidelijke arm tussen de brugalternatieven aanzienlijk toe in de tijd, waarbij alternatief D resulteert in een zoutgehalte dat tot 100 g/l lager is dan alternatief A en dat de huidige toestand van de causeway zou resulteren in een fundamentele verandering van de kenmerken van het Great Salt Lake, waarbij de zuidelijke arm op sommige momenten de zoetwatertoestand zou benaderen. Dit onderzoek toont aan dat massabalansmodellen nuttig zijn om beheerseffecten op ecosystemen van eindmeren te voorspellen, en biedt een unieke benadering om paleo-saliniteit van eindmeren te reconstrueren.