Genom att inkludera modeller av dynamiska fysiska processer som erosion och vågupplopp, ett team av forskare från University of Hawai'i i Mānoa (UH Mānoa) och Hawaii Department of Land and Natural Resources (DLNR) fastställde att landområde i Hawaii som är känsligt för framtida havsnivåhöjningar kan vara dubbelt så många tidigare uppskattningar . Studien publicerades idag i tidskriften Nature, Vetenskapliga rapporter .

Ett allmänt använt tillvägagångssätt för att bedöma effekterna av havsnivåhöjning är "badkar"-modellen där en statisk havsnivåyta projiceras på en terrängmodell.

"Badkarsmetoden ger en bra första titt på lågt belägna översvämningsbenägna områden men underskattar hela omfattningen av potentiella skador på grund av höjning av havsnivån, särskilt på Hawaiis högenergikuster, " sa ledande forskare Tiffany Anderson, en fakultetsmedlem vid institutionen för geovetenskaper vid UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST).

När havsnivån stiger, flera processer pågår — kusterosion leder till permanent markförlust men är också avgörande för att bevara stränderna; årliga vågöversvämningar eskalerar snabbt förbi en kritisk punkt; översvämning av grundvatten och tillbakaflöde från stormavlopp skapar nya våtmarker och orsakar översvämningar i städerna. Dessa gör kustbepansring otillräcklig som en anpassningsstrategi.

"Vår mer omfattande bedömning avslöjar viktiga realiteter som kan förbises med andra metoder. Kritiskt, "badkar"-metoden, ensam, ignorerar 35-54 procent av den totala markytan som utsätts för en eller flera av dessa faror, beroende på plats och SLR-scenario, sa Chip Fletcher, medförfattare till studien och docent och professor i geovetenskap vid SOEST.

Teamet fann också att typiska höjder av Hawaiis låglänta kustslätter skapar trösklar för översvämningsnivåer, över vilka snabba ökningar av översvämningar inträffar. När havsnivån stiger, kustområden är utsatta för högre översvämningsdjup och vattenhastigheter. Prevalensen av låglänta kustslätter leder till en snabb ökning av landexponeringen för faror när havsnivån överstiger en kritisk höjd på cirka 1 till 2 fot, beroende på plats. Teamet hade identifierat detta fenomen i tidigare forskning och kallat det en "kritisk punkt."

"Dessutom, en stor del av områden som riskerar översvämning ligger inte i direkt närhet till strandlinjen, " sade Anderson. "Istället, de är låglänta områden där havsnivåhöjningen gör att grundvattenytan stiger upp till ytan. Dessa områden kan ligga en till två mil inåt landet från kusten."

"Det är viktigt att vi identifierar landområden som är känsliga för havsnivårelaterade faror eftersom, om den lämnas ohanterad, översvämning, vågöversvämning, och erosion kommer att fortsätta att inkräkta på kustområden som vanligtvis är hårt utvecklade, ", sa Fletcher. "Att förbereda sig för dessa effekter kommer att bli mycket kostsamt och ta lång tid att implementera. Med dessa resultat, alla typer av intressenter kan nu upprätta empiriskt baserade anpassningspolicyer."

Modelleringen som presenteras i denna studie genomfördes för att stödja skapandet av Hawaiis havsnivåhöjningssårbarhets- och anpassningsrapport, som ligger till grund för fortsatta statliga planeringssatsningar.

"Vi kan alltid räkna med att dessa forskare vid SOEST förser staten med spetsforskning och modellering för att förbättra vår förståelse av kustfaror, sa Sam Lemmo, studiemedförfattare och DLNR-administratör. "Deras arbete kan omedelbart översättas till policy- och regleringsvägledning på lokal nivå. Vårt mål var att skapa ett vetenskapligt rigoröst visuellt verktyg för att belysa allvaret av havsnivåhöjningen på våra öar för att förbereda våra samhällen och statliga organ för dess inverkan, samt att tillhandahålla verktyg som behövs för att minska chocken för vårt socioekonomiska system."

Anderson och teamet inkorporerar för närvarande nederbörd i datormodellen för att avgöra hur havsnivårelaterade översvämningar kan förvärras under nederbördshändelser som inträffar under högvatten. Hawaii Sea Grant, ligger också vid UH SOEST, och Tetra Tech, Inc. hjälper till att vägleda statliga och länsstyrda myndigheter i att överväga dessa nya data i framtida planering.