Atoller och öar, som Huvadhoo Atoll, Maldiverna, kan utsättas för ökad miljöbelastning under havsnivåhöjning och stormar orsakade av klimatförändringar. Att förstå hur sand skyddar dem är en viktig del av begränsning och hantering. Upphovsman:Ana Vila-Concejo, University of Sydney
Människor ser sand som en oändlig resurs. Vi är förbluffade över att upptäcka att det finns fler stjärnor i universum än sandkorn på våra stränder.
Men på vissa områden, sand är en bristvara och forskare har upptäckt hur vi håller reda på denna resurs har gett oss vilseledande information.
I många fall, vi har helt enkelt mätt sand på fel sätt.
"Inte all sand är densamma, "säger docent Ana Vila-Concejo från University of Sydney School of Geosciences." Ändå är modellerna för bedömning av sand och hur det rör sig mest beroende av en typ. Det betyder att vi har en felaktig bild av vad som händer, särskilt i kustområden som är sårbara för klimatförändringar. "
Dr Amin Riazi från Eastern Mediterranean University arbetade med docent Vila-Concejo under en kort vistelse vid University of Sydney för att utveckla nya tekniska modeller som redogör för de olika formerna av sandkorn. Standardmodeller antar att sandkorn är sfäriska, vilket är bra för vanlig sand som består av slipad kiseldioxid och kvartsstenar.
Dock, karbonatsand härrörande från skal, koraller och skelett av marina djur tenderar att vara elliptiska, mindre tät och har fler hål och kanter. Den nya forskningen har tagit hänsyn till detta med häpnadsväckande resultat, att finna att befintliga modeller underskattar karatsyresandens yta med 35 procent.
Publicerad idag i Natur tidning Vetenskapliga rapporter , Docent Vila-Concejos team har visat att standardtekniska modeller också överskattar transport av karbonatsand på havsbotten med mer än 20 procent och underskattar avstängd transport av denna sand med minst 10 procent.
"Det betyder att vi inte redovisar sand korrekt, "sa hon." Även om detta har inverkan på konstruktion och tillverkning, det kan också ha stor effekt på förvaltningen av kustområden som påverkas av klimatförändringar. "
Sand används i hela industrin. Från glaset i mobiltelefonen till basen för vägar, sand används i vår ekonomi. Faktiskt, sand och grus är de mest extraherade materialen på planeten, mer än fossila bränslen.
Natur förra året rapporterade att illegal sandbrytning sker i cirka 70 länder och hundratals människor har dödats i strider om sand under det senaste decenniet.
Docent Vila-Concejo sa:"Medan sandkrig inte pågår i Australien, vi har områden med kronisk kusterosion och sandförlust som vid Jimmys Beach i Port Stephens. "
Docent Ana Vila-Concejo, Geovetenskapliga skolan, University of Sydney samlar sand i Tomales Bay, Kalifornien. Kredit:University of Sydney
Nya matematiska modeller
Hennes team tog karbonatsand från nära Heron Island på Great Barrier Reef och observerade hur det reagerade under experimentella förhållanden. Baserat på dessa observationer, de utvecklade nya matematiska ekvationer som mycket bättre förutsäger hur karbonatsand rör sig.
Teamet bekräftade detta genom att tillämpa sina ekvationer på befintliga data om karbonatsandrörelser som ackumulerats under sex år från observationer utanför Oahu nordkust, Hawaii.
"Att hålla koll på karbonatsand kommer att bli allt viktigare, sa Dr Tristan Salles, även från Geovetenskapliga skolan vid naturvetenskapliga fakulteten.
"Om öar och atoller är utsatta för erosion orsakad av höjning av havsnivån, det kommer att vara viktigt att förstå hur sanden som skyddar dem kommer att reagera på havsströmmarna, vågor och högenergiska havsvällningar som slår dem. "
Han sa att dessa nya ekvationer sannolikt kommer att användas för att uppdatera alla sedimenttransportmodeller. "Detta kommer att inkludera utvärdering av strand- och atollresponser på havshydrodynamik i karbonat-sandrika regioner, varav några är mest sårbara för klimatförändringens effekter, "Dr Salles sa.
För närvarande, kustteknik använder modeller baserade på kiselsyra. Docent Vila-Concejo hoppas att de modeller som hennes team har utvecklat kan användas för att förbättra förvaltningen av kustområden.
"Detta innebär att vi kan utveckla en mycket mer exakt bild av hur föränderliga hav kommer att påverka marina ekosystem där karbonatsand är dominerande, "Docent Vila-Concejo sa.
"Förstå hur, varför och när sediment rör sig är avgörande för att hantera och förutsäga effekterna av klimatförändringar och vårt nya arbete kommer att hjälpa till i utvecklingen av begränsnings- och anpassningsstrategier. "
