Forskare i North Carolina har skapat en simuleringsmodell för att analysera hur kustförvaltningsaktiviteter som är avsedda att skydda barriäröar från havsnivåhöjningar kan störa de naturliga processer som håller barriäröarna ovanför vattnet.
"Kustförvaltningsstrategier avsedda att skydda människor, egendom och infrastruktur från stormpåverkan kan under årtionden öka sårbarheten, till och med leda till förlust av barriäröar, särskilt när havsnivån stiger", säger A. Brad Murray, professor i geomorfologi och kustprocesser vid Duke Universitys Nicholas School of the Environment.
Han och andra forskare i North Carolina skapade en datormodell som simulerar dynamiken i barriärösystem under de kommande två århundradena, som visar hur naturliga processer som skapar och underhåller dessa system påverkar samhällen och infrastruktur, och hur mänskliga ansträngningar för att skydda samhällen och infrastruktur, i tur, påverka dessa naturliga processer. De publicerade ett par studier om arbetet 9 april 2024 i Earth's Future.
Barriäröar är smala offshore-landformer som löper parallellt med fastlandets kustlinje. Dessa är dynamiska egenskaper, som naturligt stiger och vandrar landåt när havsnivån stiger eller sedimenttillgången minskar. Barriäröar absorberar vågenergi innan vågorna träffar fastlandet, vilket kan minska kuststormflod och översvämningar. USA har den största omfattningen av barriärer över hela världen och sträcker sig över stora delar av sydöstra delen av Mexikanska golfen.
Kustsamhällen på barriäröar, som länge har brottats med eroderande strandlinjer och kuststormar, står nu inför en betydande havsnivåhöjning på grund av klimatförändringar. De möter redan ökade risker för kustöversvämningar och hot mot kritisk infrastruktur.
Många av dessa kustsamhällen är beroende av federalt subventionerad "strandnäring" – konstgjord utvidgning av stränder med sand – eller konstruerade lösningar, som konstruktion av konstgjorda höga sanddyner, för att anpassa sig till förändrade klimathot.
Vissa av dessa lösningar avbryter dock naturliga processer som har hållit barriärer över havet.
Sand avsatt på dessa öar när stormvågor slår ner sanddyner är avgörande för att upprätthålla barriärernas bredd och höjd. Men på utvecklade barriärer är stormnedfall – inklusive överspolad sand på vägar – faror.
"Kontraintuitivt, ju mer framgångsrika människor är i att förhindra stormpåverkan, desto mindre motståndskraftig blir barriärsystemet på lång sikt", säger medförfattaren Laura Moore, professor i kustgeomorfologi vid University of North Carolina i Chapel Hill. "Svåra avvägningar kommer att bli oundvikliga när det gäller att hantera kusten med hopp om att bevara kustnära boende som vi känner det."
Forskarnas modellering visar att hur länge en barriär förblir beboelig varierar med olika kustförvaltningsstrategier och klimatscenarier.
Modellen visade till exempel att om man skiftar bort från metoderna att skydda vägar med höga sanddyner och bulldozing av övertvättad sand från asfalterade ytor kan barriärer som skulle ha blivit obeboeliga återhämta sig och hålla jämna steg med havsnivåhöjningen längre.
Att anta förvaltningsstrategier som gör att ett segment av kustlinjen kan utvecklas naturligt – som att bygga en lång bro för att ersätta en del av en motorväg – kan öka barriärsystemets motståndskraft i det området. Men förvaltningsstrategier i ett område påverkar erosionshastigheten i angränsande områden.
Ökad långsiktig motståndskraft i ett område kan komma på bekostnad av högre strandlinjestabiliseringskostnader för närliggande samhällen. Med tanke på dessa förbindelser längs stranden kan intressenter i närliggande kustområden dra nytta av att samarbeta, konstaterade författarna.
"Det finns ingen perfekt lösning", säger studiens huvudförfattare, Katherine Anarde, biträdande professor i kustteknik vid North Carolina State University. "Att förstå ett helt barriärsystem och hur det reagerar på olika kustförvaltningsbeslut är avgörande för att bedöma hållbarheten i kustutvecklingen under de kommande decennierna. Modellen hjälper oss att överväga flera faktorer i förvaltningen av kustområden för att säkerställa att vi inte oavsiktligt gör saker värre på lång sikt och för att väga avvägningarna."
Mer information: K. A. Anarde et al, The Future of Developed Barrier Systems:1. Pathways Toward Obehabitability, Drowning, and Rebound, Earth's Future (2024). DOI:10.1029/2023EF003672
K. A. Anarde et al, Framtiden för utvecklade barriärsystem:2. Komplexiteter längs kusten och framväxande klimatförändringsdynamik, Jordens framtid (2024). DOI:10.1029/2023EF004200
Journalinformation: Jordens framtid
Tillhandahålls av Duke University
