عدسة (علم المياه)

في علم المياه ، تُعرف العدسة ، أو عدسة المياه العذبة أو عدسة غيبن-هيرزبرغ ، بأنها طبقة محدبة من المياه الجوفية العذبة تطفو فوق المياه المالحة الأكثر كثافة، وتوجد عادةً على الجزر المرجانية أو الجيرية الصغيرة والجزر الحلقية. يتغذى هذا الخزان الجوفي من المياه العذبة من خلال هطول الأمطار الذي يتسرب إلى الطبقة العليا من التربة ويتسرب إلى الأسفل حتى يصل إلى المنطقة المشبعة. ويمكن تلخيص معدل تغذية العدسة بالمعادلة التالية:

$${\displaystyle R=p-ET}$$

أين${\displaystyle R}$معدل إعادة الشحن بالمتر،${\displaystyle p}$هي كمية الهطول (م)، و${\displaystyle ET}$يمثل معدل التبخر (م) للماء. مع زيادة كميات التغذية، يزداد الضغط الهيدروليكي ، وتُحافظ طبقة سميكة من المياه العذبة على استقرارها خلال موسم الجفاف . أما انخفاض معدلات الهطول أو ارتفاع معدلات اعتراض المياه والتبخر فيؤدي إلى انخفاض الضغط الهيدروليكي، مما ينتج عنه طبقة رقيقة من المياه العذبة. ^{[ 1 ]}

تعتمد طبقات المياه العذبة على الأمطار الموسمية لتغذية الخزان الجوفي، وقد يتغير سمكها بشكل كبير بعد فترات الجفاف أو الأمطار الغزيرة. وقد لاحظ تقرير صادر عن هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية عقب جفاف عامي 1997/1998 في جزر مارشال انخفاضًا ملحوظًا في سمك هذه الطبقات. ^{[ 3 ]} وبعد أن استُنزفت خزانات نظام تجميع مياه الأمطار العامة بسرعة عقب عدة أشهر من نقص الأمطار، بدأ سكان الجزر بزيادة معدل ضخ المياه الجوفية حتى باتت تُغطي ما يصل إلى 90% من مياه الشرب في الجزيرة خلال فترة الجفاف.

تم تركيب شبكة من 36 بئر مراقبة في 11 موقعًا حول الجزيرة لقياس كمية المياه المستنزفة من الخزان الجوفي. وبحلول نهاية الجفاف في يونيو 1998، بلغ أقصى سُمك لطبقة المياه العذبة حوالي 14 مترًا في بعض الآبار، بينما سجل أحد المواقع سُمكًا منخفضًا يصل إلى 5.5 متر . وبعد استئناف موسم الأمطار، ازداد سُمك الطبقة بما يصل إلى 2.4 متر في بعض المناطق، مما يشير إلى أن معدل تغذية طبقات المياه العذبة في الجزر المرجانية والجزر الصغيرة يستجيب بسرعة للتغيرات في هطول الأمطار ومعدل ضخ المياه الجوفية.   

تقع العديد من الجزر المرجانية التي تدعم طبقات المياه العذبة على ارتفاع بضعة أمتار فقط فوق مستوى سطح البحر، ولذلك فهي معرضة لخطر الغمر نتيجة ارتفاع مستوى سطح البحر . ومع ذلك، فإن المشكلة الأكثر إلحاحًا التي تواجه هذه الجزر الصغيرة هي تسرب المياه المالحة إلى طبقة المياه الجوفية العذبة. فمع تزايد ملوحة المياه الجوفية الصالحة للشرب، قد يشهد سكان هذه الجزر انخفاضًا كبيرًا في موارد المياه المتاحة. وتواجه الجزر الأصغر حجمًا خطرًا أكبر بكثير لتسرب المياه المالحة على نطاق واسع نظرًا للعلاقة غير الخطية بين عرض الجزيرة وسماكة طبقة المياه العذبة. ^{[ 4 ]}

يمكن أن يؤدي ارتفاع مستوى سطح البحر بمقدار 40  سم إلى تأثير بالغ على شكل وسمك طبقة المياه العذبة، مما يقلل حجمها بنسبة تصل إلى 50% ويشجع على تكوّن مناطق المياه قليلة الملوحة. وقد تتشكل أعمدة من المياه المالحة في قاع طبقة المياه الجوفية العذبة عندما يتأثر سمك الطبقة بالجفاف وتسرب المياه المالحة. وحتى بعد عام كامل من تغذية المياه الجوفية، قد لا يختفي عمود المياه المالحة تمامًا. ومن المرجح أن يؤدي ارتفاع مستوى سطح البحر إلى أضرار مستمرة، وربما لا يمكن إصلاحها، لطبقات المياه العذبة نتيجةً لزيادة غمر الأمواج الناجمة عن الأعاصير ، مما يجعل العديد من الجزر غير صالحة للسكن مع فقدان المياه الصالحة للشرب. ^{[ 5 ]}