Som en del av ett NASA-finansierat projekt kallat Arctic Transitions, analyserade WHOI-forskare sjösedimentkärnor som går tillbaka flera tusen år för att rekonstruera historien om växttillväxt runt två arktiska sjöar. De fann att när havsisen minskade och stormar blev vanligare under varma perioder tidigare, fanns det en associerad ökning av erosion - som förväntat - men den ökningen avtog eller stoppades när buskar började växa.
"Bukkar kan binda samman sediment och ge stabilitet till landet", säger studiens huvudförfattare, Breanyn MacInnes, tidigare postdoktor vid WHOI och nu postdoktor vid University of Northern British Columbia. "När vi ser förändringar i klimatet och en förlängning av buskväxtsäsongen, är det möjligt att busktillväxt kan mildra en del av erosionen som är ett resultat av förlust av havsis."
Fynden, publicerade online 1 september 2022, i Scientific Reports, tyder på att ökad busktillväxt kan ge en naturlig försvarsmekanism för arktiska kuster som står inför mer erosion och ökad vågexponering och kan ge kustförvaltare och samhällen ett annat anpassningsverktyg att överväga.
"Kusterosion är ett betydande problem i Arktis som hotar kustsamhällen, infrastruktur och ekosystem, men det är ett som vi inte helt förstår", säger medförfattaren till Woods Hole Research Center-forskaren Dr Chris Maio, som tidigare var på WHOI. "Denna studie ger en långsiktig titt på hur buskar kan ge kustskydd, vilket kan ge oss tid att planera och anpassa oss till framtida förändringar."
Erosionen av arktiska kuster har accelererat dramatiskt under de senaste decennierna eftersom det arktiska klimatet värms upp i snabbare takt än resten av planeten. Förlusten av havsis och ökningen av stora vågor under öppet vatten har avlägsnat sediment från stränder och kustklippor som en gång skyddades av is.
Tidigare studier har visat att när havsisen smälter längre från stranden kan vågor färdas längre avstånd och bära med sig större mängder energi, vilket potentiellt kan resultera i mer kusterosion. De processer som kan motverka dessa erosionskrafter har dock varit mindre tydliga.
För att undersöka denna fråga samlade forskarna sedimentkärnor från två sjöar belägna 20 kilometer (12 miles) från varandra i området Utqiagvik (tidigare Barrow) på Alaskas norra sluttning:Imnavait Creek Lake, som ligger ungefär en mil från Beauforthavet och Imikpuk Lake. , vilket är cirka 20 kilometer (12 miles) inåt landet.
De använde sedan en mängd olika geokemiska och ekologiska tekniker för att analysera kärnorna, inklusive radiokol- och pollenanalyser. Dessa sjösedimentregister dokumenterar förändringar som har inträffat i kustvattendelaren, inklusive tidpunkten för buskexpansion, havsis och stormaktivitet.
Sjö-sedimentkärnorna från både Imnavait Creek Lake och Imikpuk Lake avslöjade att expansionen av tundrabuskar inträffade under de senaste 70 till 100 åren i båda dräneringarna. Denna buskexpansion följde på expansionen av sjö-utloppsdeltan (sedimentplymer framför flodmynningar) och ökad erosion från närliggande kustlandskap orsakad av ökad stormighet och förlust av havsistäcke.
"Sjöarna ger en integrerad registrering av vad som händer i deras vattendelar, och det inkluderar förändringar som sker på kusten 12 till 20 kilometer (7 till 12 miles) bort," sa MacInnes.
Till exempel, vid Imnavait Creek Lake, inträffade rekordet av ökad erosion i samband med deltaexpansion och mindre havsis under en period av flera hundra år. Vid Imikpuk Lake inträffade rekordet av ökad erosion i samband med ökad stormighet under en period av cirka 150 år. I båda fallen följdes den ökade erosionen av ökande busktillväxt.
"Även om erosionshastigheter och ökad busktillväxt i dessa vattendelar kan vara relativt långsamma processer när de betraktas under århundraden, är de anmärkningsvärda för det faktum att erosionen ökat under de senaste 100 åren och motverkades av busktillväxt under en mänsklig livstid", säger MacInnes .
För arktiska samhällen som försöker anpassa sig till effekterna av klimatförändringar på kusterosion, föreslår studiens huvudförfattare att buskars potentiella skyddande roll är en naturlig egenskap som bör beaktas när man utvecklar kustskyddsåtgärder.
"Genom att förstå hur buskar naturligt kan mildra erosion, kan kustförvaltare fatta mer välgrundade beslut om hur de ska anpassa sig till det föränderliga arktiska kustsystemet", säger MacInnes.
