Förra vinterns El Niño kan ha känts svag för invånarna i södra Kalifornien, men det var faktiskt en av de mest kraftfulla klimathändelserna de senaste 145 åren.

Om sådana allvarliga El Niño-händelser blir vanligare i framtiden som vissa studier tyder på att de kan, Kaliforniens kust – hem för mer än 25 miljoner människor – kan bli allt mer sårbara för kustrisker. Och det är oberoende av förväntad havsnivåhöjning.

Ny forskning utförd av forskare från U.S. Geological Survey (USGS) och deras kollegor vid UC Santa Barbara och sex andra institutioner fann att under vintern El Niño 2015-16 var stranderosionen på Stillahavskusten 76 procent över det normala, och att de flesta stränder i Kalifornien eroderade bortom historiska ytterligheter. Resultaten visas i journalen Naturkommunikation .

"Denna studie illustrerar värdet av brett regionalt samarbete med hjälp av långtidsdata för att förstå kustekosystemens svar på förändrat klimat, " sa ekologen David Hubbard, en associerad specialist vid UCSB:s Marine Science Institute. "Vi behöver verkligen den här omfattningen av data om kustprocesser för att förstå vad som händer med kustens ekologi."

Forskargruppen bedömde säsongsbeteende för 29 stränder längs mer än 1, 200 mil från Stillahavskusten. Utredarnas ansträngningar inkluderade att göra 3D ytkartor och profiler över land med hjälp av LiDAR (Light Detection and Ranging), GPS topografiska mätningar och direkta mätningar av sandmängder. De kombinerade sedan det med våg- och vattennivådata från varje strand mellan 1997 och 2016. Vinterstranderosion – avlägsnande och förlust av sand från stranden – är en normal säsongsbetonad process, men under El Niño-händelserna kan omfattningen av erosionen vara mer allvarlig.

"Vågförhållanden och kustrespons var oöverträffad för många platser under vintern 2015-16, "sa huvudförfattaren Patrick Barnard, en geolog vid USGS. "Vintervågenergin var lika med eller överskred uppmätta historiska maxima längs västkusten, motsvarande extrem stranderosion i hela regionen."

El Niño 2015-16 var en av de tre starkaste händelserna som någonsin registrerats, tillsammans med El Niño-vintrarna 1982-83 och 1997-98. Men ur ett vattenresursperspektiv, den senaste El Niño ansågs till stor del vara en dud på grund av den ovanligt låga nederbörden, särskilt i södra Kalifornien, som fått 70 procent mindre regn än under de senaste två stora El Niño-evenemangen.

"Dock, vågorna som anföll vår kust, genererade från stormar över norra Stilla havet, var exceptionella och bland de största som någonsin registrerats, "Sa Barnard." Vidare, bristen på nederbörd innebär att kustfloderna producerade mycket lite sand för att fylla i det som förlorades från stränderna, så återhämtningen har varit långsam." Floder är fortfarande den primära sandkällan för Kaliforniens stränder, trots långvariga minskningar under 1900-talet på grund av omfattande dammbyggen.

Medan de flesta stränderna i undersökningen eroderades bortom historiska extremer, vissa klarade sig bättre än andra. Tillståndet på stranden före vintern 2015 påverkade starkt hur allvarlig erosionen var och strandens förmåga att återhämta sig efteråt genom naturliga påfyllningsprocesser.

Till skillnad från Kalifornien, många stränder i Pacific Northwest har fått sediment under åren fram till El Niño 2015-16. Det beror – åtminstone delvis – på mer produktion av sand från lokala vattendelar, dyntillväxt och en serie milda vinterstormsäsonger. Mild vågaktivitet i nordvästra Stilla havet och konstgjord förstärkning av stränder (tillför sand) i södra Kalifornien före vintern 2015-16 förhindrade att vissa områden eroderades bortom historiska landriktade extremer.

"Det ser ut som att klimatförändringarna kommer att ge oss fler El Niño-evenemang, kanske dubbelt så många, dubbelt så ofta som tidigare, " sa Hubbard. "Så det här är ett smakprov på vad som kommer.

"Först måste vi förstå utmaningarna, och de inkluderar den stigande havsnivån och det faktum att de flesta av problemen uppstår under dessa topp El Niño-händelser, ", tillade han. "Då måste vi återställa eller hantera våra kuster på ett sätt som gör det möjligt för oss att hantera dessa händelser och bevara strandekosystem. Jag tror att det är utmaningen som vi som samhälle måste ta itu med."

"Sällsynta och extrema händelser kan vara extremt skadliga för kustnära marina livsmiljöer och samhällen, sa David Garrison, en programdirektör vid National Science Foundations (NSF) avdelning för havsvetenskaper, som finansierade forskningen. "Medan detta dokument betonar effekten av vågor och sedimenttransporter på strandstrukturen, organismer som lever på och i sedimentet kommer också att påverkas djupt."