Submarine groundwater discharge—the flow of groundwater into the ocean—plays an important role in shaping coastal biogeochemical cycles. The absence of temporal constraints on offshore groundwater dynamics driven by proximal glacial loading hinders our assessment of how its circulation may vary in conceivable ice-free polar regions. Here we estimate residence times of saline groundwater at an active submarine groundwater discharge and methane seep site off the coast of northern Norway, near the continental shelf break. The subsurface hydrology in this area experienced drastic changes due to Fennoscandian Ice Sheet dynamics, offering insights into the consequences of glacial–interglacial transitions for offshore groundwater. Using radiocarbon dating of dissolved inorganic carbon in the upwards-advected groundwater, we determined saline groundwater residence times of 11.5 to 8.8 kyr and 4.8 to 2.6 kyr at two distinct discharge sites. The presence of a meteoric water component in sediment porewaters confirms offshore groundwater freshening driven by past glacial loading. This indicates that, as the ice sheet retreated and sea levels rose, seawater began to infiltrate the subsurface, replacing freshwater recharge. Our results provide observational evidence pinpointing the onset of seawater infiltration following deglaciation of the margin. These findings suggest that retreating marine-terminating glaciers will profoundly alter offshore groundwater composition and reduce discharge rates.

Offshore freshening of groundwater has been observed over 100 km off Norway’s coast, sometimes beyond the continental shelf. Yet, no previous studies have modeled freshened groundwater emplacement along the Norwegian continental margin. This study employs a hydrogeological model to simulate groundwater flow along a two-dimensional transect driven by mechanical loading during the Late Pleistocene and Holocene, encompassing three glaciation periods when the ice sheet extended onto the shelf. During glacial advances, glacial meltwater infiltrated the offshore groundwater system at 486 mm year⁻¹, facilitated by intensified hydraulic head gradients from glacial loading. By 23 ka, fully freshened groundwater occupied 21.5 km², while groundwater with chloride concentrations below 400 mM occupied 47.4 km². These areas are 25 and 6.4 times greater, respectively, than in a simulation considering only eustatic sea-level changes. Conversely, glacial retreat and unloading led to groundwater discharge at maximum rates of 246 mm year⁻¹, which may have inhibited seawater recharge after deglaciation in formerly glacially loaded regions. Near the glacial front, lateral groundwater advection remained below 2 mm year⁻¹ as a result of weak horizontal hydraulic head gradients, characteristic of floating ice shelves. The findings challenge previous speculations of a lateral land–ocean connection as the primary mechanism for offshore freshening in the Norwegian continental margin. Instead, it was demonstrated that freshened groundwater was predominantly emplaced vertically when the Fennoscandian ice sheet advanced onto the shelf. Because of the lower hydraulic head potentials post-glaciation, significant portions of this freshened groundwater can persist well into subsequent interglacial or even glacial periods.

Un renouvellement offshore des eaux souterraines par des eaux douces a été observé à plus de 100 km au large des côtes norvégiennes, parfois au-delà du plateau continental. Cependant, aucune étude n’a modélisé l’emplacement des eaux souterraines adoucies le long de la marge continentale norvégienne. Cette étude utilise un modèle hydrogéologique pour simuler l’écoulement des eaux souterraines le long d’un transect 2D sous l’effet d’une charge mécanique pendant le Pléistocène supérieur et l’Holocène, couvrant trois périodes de glaciation au cours desquelles la calotte glaciaire s’est étendue jusqu’au plateau continental. Au cours des avancées glaciaires, l’eau de fonte glaciaire s’est infiltrée dans le système aquifère offshore à un rythme de 486 mm par an, facilité par l’intensification des gradients de charge hydraulique dus à la charge glaciaire. Il y a 23,000 ans, les eaux souterraines entièrement renouvelées par des eaux douces occupaient une superficie de 21,5 km², tandis que les eaux souterraines dont la concentration en chlorure était inférieure à 400 mM occupaient une superficie de 47.4 km². Ces zones sont respectivement 25 et 6.4 fois plus étendues que dans une simulation tenant uniquement compte des changements eustatiques du niveau de la mer. À l’inverse, le recul des glaciers et le déchargement ont entraîné un débit maximal de 246 mm par an dans les eaux souterraines, ce qui a pu empêcher la recharge en eau de mer après la déglaciation dans les régions anciennement recouvertes de glaciers. Près du front glaciaire, l’advection latérale des eaux souterraines est restée inférieure à 2 mm par an en raison des faibles gradients de charge hydraulique horizontale, caractéristiques des plateaux glaciaires flottants. Ces résultats remettent en question les hypothèses précédentes selon lesquelles une connexion latérale terre-océan serait le principal mécanisme à l’origine du renouvellement des eaux au large de la marge continentale norvégienne. Au contraire, il a été démontré que les eaux souterraines adoucies se sont principalement mises en place verticalement lorsque la calotte glaciaire fennoscandienne a avancé sur le plateau continental. En raison de la baisse du potentiel hydraulique après la glaciation, une partie importante de ces eaux souterraines renouvelées par des eaux douces peut persister pendant une grande partie des périodes interglaciaires suivantes, voire pendant les périodes glaciaires.

Se ha observado un proceso de renovación del agua subterránea en alta mar a más de 100 km de la costa de Noruega, en ocasiones más allá de la plataforma continental. Sin embargo, ningún estudio anterior ha modelado la ubicación del agua subterránea en la costa continental de Noruega. Este estudio emplea un modelo hidrogeológico para simular el flujo de agua subterránea a lo largo de un corte transversal en 2D impulsado por la carga mecánica durante el Pleistoceno tardío y el Holoceno, que abarca tres períodos de glaciación en los que la capa de hielo se extendió hasta la plataforma continental. Durante los avances glaciales, el agua de deshielo glacial se infiltró en el sistema de aguas subterráneas costeras a un ritmo de 486 mm al año, facilitado por la intensificación de los gradientes de carga hidráulica debidos a la carga glacial. En 23 ka, el agua subterránea totalmente dulce ocupaba 21.5 km², mientras que el agua subterránea con concentraciones de cloruro inferiores a 400 mM ocupaba 47.4 km². Estas áreas son 25 y 6.4 veces mayores, respectivamente, que en una simulación que solo tiene en cuenta los cambios eustáticos del nivel del mar. Por el contrario, el retroceso y la descarga glacial provocaron una descarga de agua subterránea a tasas máximas de 246 mm al año, lo que pudo haber inhibido la recarga de agua de mar tras la desglaciación en regiones anteriormente cargadas por glaciares. Cerca del frente glacial, la advección lateral del agua subterránea se mantuvo por debajo de los 2 mm al año debido a los débiles gradientes de carga hidráulica horizontal, característicos de las plataformas de hielo flotantes. Los resultados cuestionan las especulaciones anteriores sobre una conexión lateral entre la tierra y el océano como mecanismo principal del aporte de agua dulce en alta mar en el margen continental noruego. En cambio, se demostró que el agua subterránea dulce se depositó predominantemente en vertical cuando la capa de hielo fennoscandiana avanzó hacia la plataforma continental. Debido a los menores potenciales de carga hidráulica tras la glaciación, una parte significativa de esta agua subterránea dulce puede persistir hasta bien entrados los períodos interglaciales o incluso glaciales posteriores.

离岸地下水淡化现象已在挪威海岸线外约100公里处观测到，甚至有时超出大陆架范围。然而, 迄今尚无研究对挪威大陆边缘的淡化地下水的成位过程进行建模。本研究采用水文地质模型，对 沿一条二维横截面的地下水流动进行模拟，受晚更新世与全新世的机械荷载驱动，涵盖冰盖曾扩 展至陆架的三次冰期。在冰期推进期间，融水以486 mm yr-1速率渗入近海地下水系统，这一过程 受到由冰川加载增强的水头梯度的促进。至约2.3万年前，完全淡化的地下水覆盖面积为21.5 km²，而氯离子浓度低于400 mM的地下水覆盖面积为47.4 km²。这些面积分别比仅考虑海平面等 静变化情景的模拟大约扩大了25倍和6.4倍。相反，冰川退缩与荷载解除导致地下水排泄的最大 速率为246 mm yr^-1，这可能在脱冰后抑制曾经被冰川负荷区域的海水再充灌。在靠近冰川前沿的 区域，由于水平水头梯度较弱，沿向水平方向的地下水平流仍低于2 mm yr^-1，这与浮冰架的特征 相符。研究结果挑战了将陆-海侧向连通视为挪威大陆边缘近岸淡化主要机制的先前推测。相反，研究表明地下淡水主要在Fennoscandian冰盖推进至陆架时沿竖直方向被成位。由于冰后水头势能 下降，后续间冰期甚至下一次冰期中，这些淡化地下水的显著部分仍可长期存在。

A dessalinização das águas subterrâneas em áreas no mar foi observada a mais de 100 km da costa da Noruega, por vezes para além da plataforma continental. No entanto, nenhum estudo anterior modelou a distribuição de águas subterrâneas dessalinizadas ao longo da margem continental norueguesa. Este estudo utiliza um modelo hidrogeológico para simular o fluxo de água subterrânea ao longo de uma seção transversal 2D, impulsionado pelo carregamento mecânico durante o Pleistoceno Superior e o Holoceno, abrangendo três períodos de glaciação em que a camada de gelo se estendeu sobre a plataforma continental. Durante os avanços glaciais, a água de degelo glacial infiltrou-se no sistema de águas subterrâneas no mar a uma taxa de 486 mm ano^–1, facilitada pela intensificação dos gradientes de carga hidráulica devido ao carregamento glacial. Por volta de 23 ka, águas subterrâneas completamente dessalinizadas ocupavam 21.5 km², enquanto águas subterrâneas com concentrações de cloreto abaixo de 400 mM ocupavam 47.4 km². Essas áreas são 25 e 6.4 vezes maiores, respectivamente, do que em uma simulação que considera apenas as mudanças eustáticas do nível do mar. Por outro lado, o recuo e o descarregamento glacial levaram à descarga de água subterrânea a taxas máximas de 246 mm ano^–1, o que pode ter inibido a recarga de água do mar após a deglaciação em regiões anteriormente carregadas por gelo. Perto da frente glacial, a advecção lateral de água subterrânea permaneceu abaixo de 2 mm ano^–1 devido aos fracos gradientes de carga hidráulica horizontais, característicos de plataformas de gelo flutuantes. Os resultados desafiam as especulações anteriores sobre uma conexão lateral terra-oceano como o principal mecanismo para a dessalinização no mar na margem continental norueguesa. Em vez disso, demonstrou-se que a água subterrânea dessalinizada foi predominantemente distribuída verticalmente quando a camada de gelo da Fennoscândia avançou sobre a plataforma continental. Devido aos menores potenciais de carga hidráulica pós-glaciação, porções significativas dessa água subterrânea dessalinizada podem persistir até períodos interglaciais ou mesmo glaciais subsequentes.