stringtranslate.com

Эрозия побережья

Сильная морская эрозия: обрушение скалы в Ханстантоне на востоке Англии
Морская эрозия в Валиятуре, Керала, Индия
Тоннелеобразные структуры, образованные эрозией в прибрежном национальном геопарке Цзиньшитань, Далянь , провинция Ляонин , Китай

Береговая эрозия — это потеря или смещение земли или долгосрочное удаление осадков и камней вдоль береговой линии из-за воздействия волн , течений , приливов , ветровых вод, водного льда или других воздействий штормов. [1] [2] Отступление береговой линии к суше можно измерить и описать во временной шкале приливов, сезонов и других краткосрочных циклических процессов. [3] Береговая эрозия может быть вызвана гидравлическим воздействием, абразией , ударом и коррозией под воздействием ветра и воды, а также других сил, естественных или неестественных. [3]

На не скалистых побережьях прибрежная эрозия приводит к образованию скальных образований в областях, где береговая линия содержит слои скальных пород или зоны разломов с различной устойчивостью к эрозии. Более мягкие области подвергаются эрозии гораздо быстрее, чем более твердые, что обычно приводит к образованию таких форм рельефа, как туннели , мосты , колонны и столбы . Со временем побережье обычно выравнивается. Более мягкие области заполняются осадками, вымытыми из твердых областей, и скальные образования размываются. [4] Также эрозия обычно происходит в областях, где есть сильные ветры, рыхлый песок и мягкие породы. Выдувание миллионов острых песчинок создает эффект пескоструйной обработки . Этот эффект помогает эродировать, сглаживать и полировать скалы. Определение эрозии - это шлифование и истирание поверхностей скал посредством механического воздействия других частиц скал или песка.

По данным МГЭИК, повышение уровня моря, вызванное изменением климата , усилит прибрежную эрозию во всем мире, что значительно изменит побережья и низменные прибрежные районы. [5]

Эрозия побережья

Гидравлическое действие

Гидравлическое воздействие происходит, когда волны, ударяясь о скалу , сжимают воздух в трещинах на скале. Это оказывает давление на окружающую породу и может постепенно раскалывать и удалять куски. Со временем трещины могут увеличиваться, иногда образуя пещеру . Осколки падают на морское дно, где они подвергаются дальнейшему воздействию волн.

Потертость

Истирание происходит, когда волны заставляют свободные куски обломков горных пород ( осыпь ) сталкиваться друг с другом, измельчая и скалывая друг друга, постепенно становясь меньше, глаже и круглее. Осыпь также сталкивается с основанием скалы, откалывая небольшие куски породы от скалы или оказывая эффект коррозии (абразивного износа), похожий на эффект шлифовки наждачной бумагой.

Решение

Растворение — это процесс, в котором ацишуты, содержащиеся в морской воде, растворяют некоторые виды горных пород, такие как мел или известняк. [6]

Абразивность

Абразия , также известная как коррозия , происходит, когда волны разбиваются о скалы и медленно их разрушают. Когда море бьется о скалы, оно также использует осыпь от других волновых воздействий, чтобы разбивать и откалывать куски породы с более высокой стороны скалы, которые могут быть использованы для того же волнового воздействия и истирания.

Коррозия

Коррозия или раствор/химическое выветривание происходит, когда pH моря (ниже pH 7,0) разъедает скалы на поверхности скалы. Известняковые поверхности скал, которые имеют умеренно высокий pH, особенно подвержены этому воздействию. Воздействие волн также увеличивает скорость реакции, удаляя прореагировавший материал.

Факторы, влияющие на скорость эрозии

Первичные факторы

Эрозия морских дюн на пляже Таласе, Уэльс

Способность волн вызывать эрозию скал зависит от многих факторов.

Твердость (или, наоборот, подверженность эрозии ) скал, обращенных к морю , контролируется прочностью породы и наличием трещин , разломов и слоев несвязных материалов, таких как ил и мелкий песок .

Скорость, с которой обломки скальных обрывов удаляются с береговой полосы, зависит от мощности волн, пересекающих пляж . Эта энергия должна достичь критического уровня, чтобы удалить материал из обломочного лепестка. Обломочные лепестки могут быть очень стойкими и могут потребоваться годы, чтобы полностью исчезнуть.

Пляжи рассеивают энергию волн на прибрежной полосе и обеспечивают определенную защиту прилегающей территории.

Устойчивость береговой полосы или ее сопротивление опусканию. После стабилизации береговая полоса должна расширяться и стать более эффективной в рассеивании энергии волн, чтобы меньше и менее мощные волны выходили за ее пределы. Обеспечение восходящего потока материала, поступающего на береговую полосу под скалой, помогает обеспечить устойчивость пляжа.

Смежная батиметрия или конфигурация морского дна контролирует энергию волн, прибывающих к побережью, и может оказывать важное влияние на скорость эрозии утесов. Отмели и бары обеспечивают защиту от эрозии волн, заставляя штормовые волны разбиваться и рассеивать свою энергию до того, как достигнут берега. Учитывая динамическую природу морского дна, изменения в расположении отмелей и баров могут привести к изменению положения локуса эрозии пляжа или утеса вдоль берега. [7]

Береговая эрозия сильно пострадала от повышения уровня моря во всем мире. Были отмечены значительные меры по увеличению береговой эрозии на восточном побережье Соединенных Штатов. Такие места, как Флорида, заметили увеличение береговой эрозии. В ответ на это увеличение Флорида и ее отдельные округа увеличили бюджеты на пополнение размытых песков, которые привлекают посетителей во Флориду и помогают поддерживать ее многомиллиардную туристическую индустрию.

Вторичные факторы

Третичные факторы

Методы контроля

Существует три распространенных формы методов контроля береговой эрозии. Эти три включают: мягкий контроль эрозии, жесткий контроль эрозии и перемещение.

Жесткий контроль эрозии

На этом изображении представлена ​​типичная морская дамба, используемая для предотвращения и контроля береговой эрозии.

Методы жесткой борьбы с эрозией обеспечивают более постоянное решение, чем методы мягкой борьбы с эрозией. Морские дамбы и волнорезы служат полупостоянной инфраструктурой. Эти сооружения не защищены от обычного износа и должны быть отремонтированы или перестроены. По оценкам, средний срок службы морской дамбы составляет 50–100 лет, а волнолома — 30–40 лет. [8] Из-за их относительной долговечности предполагается, что эти сооружения могут стать окончательным решением проблемы эрозии. Морские дамбы также могут лишить людей доступа к пляжу и кардинально изменить естественное состояние пляжа. Волнорезы также кардинально изменяют естественное состояние пляжа. Некоторые утверждают, что волнорезы могут сократить интервал между проектами по питанию пляжа, хотя они не рассматриваются как решение проблемы питания пляжа. [9] Другие критические замечания в адрес морских дамб заключаются в том, что они могут быть дорогими, сложными в обслуживании и иногда могут нанести дополнительный ущерб пляжу, если построены неправильно. [10] По мере того, как мы узнаем больше о жестком контроле эрозии, можно с уверенностью сказать, что эти структурные решения создают больше проблем, чем решают. Они мешают естественным водным потокам и предотвращают перемещение песка вдоль побережья, а также требуют высоких затрат на их установку и обслуживание, склонны вызывать эрозию на соседних пляжах и дюнах и непреднамеренное отведение ливневых вод в другие владения. [11]

Естественные формы борьбы с эрозией включают посадку или поддержание местной растительности, такой как мангровые леса и коралловые рифы.

Мягкий контроль эрозии

Пляж из мешков с песком на месте урагана «Сэнди» .

Стратегии мягкой эрозии относятся к временным вариантам замедления эффектов эрозии. Эти варианты, включая мешки с песком и пляжное питание , не предназначены для долгосрочных или постоянных решений. [8] Другой метод, соскабливание пляжа или пляжное бульдозерирование, позволяет создавать искусственные дюны перед зданием или в качестве средства сохранения фундамента здания. Однако в США действует федеральный мораторий на пляжное бульдозерирование во время сезона гнездования черепах, с 1 мая по 15 ноября. [12] Одним из наиболее распространенных методов контроля мягкой эрозии являются проекты по питанию пляжей. Эти проекты включают выемку песка и перемещение его на пляжи в качестве средства восстановления песка, утраченного из-за эрозии. [8] В некоторых ситуациях питание пляжа не является подходящей мерой для контроля эрозии, например, в районах с песчаными осадками или частыми и сильными штормами. [10] Динамическое укрепление , которое использует свободную гальку для имитации функции естественного штормового пляжа , может быть альтернативой для контроля мягкой эрозии в высокоэнергетических средах, таких как открытые береговые линии. [13]

За прошедшие годы укрепление пляжей стало очень спорной мерой по защите берега: оно может негативно повлиять на несколько природных ресурсов. Некоторые крупные проблемы с этими проектами по укреплению пляжей заключаются в том, что они должны соответствовать широкому спектру сложных законов и правил, а также в высоких расходах, необходимых для завершения этих проектов. Тот факт, что песок добавляется на пляж, не означает, что он там останется. Некоторые общины будут привозить большие объемы песка неоднократно, только чтобы его смыло следующим большим штормом. Несмотря на эти факторы, укрепление пляжей по-прежнему часто используется во многих общинах. В последнее время Инженерный корпус армии США подчеркнул необходимость рассмотрения целого ряда новых решений по борьбе с прибрежной эрозией, а не только структурных решений. Решения, которые имеют потенциал, включают местную растительность, защиту и восстановление водно-болотных угодий, а также перемещение или удаление конструкций и мусора. [11]

Живые береговые линии

Решения по борьбе с прибрежной эрозией, включающие растительность, называются «живыми береговыми линиями». Живые береговые линии используют растения и другие природные элементы. Живые береговые линии, как оказалось, более устойчивы к штормам, улучшают качество воды, увеличивают биоразнообразие и обеспечивают среду обитания для рыб. Болота и устричные рифы являются примерами растительности, которую можно использовать для живых береговых линий; они действуют как естественные барьеры для волн. Пятнадцать футов болота могут поглощать пятьдесят процентов энергии набегающих волн. [11]

Переезд

Перемещение инфраструктуры или любого жилья дальше от побережья также является вариантом. При восстановлении учитываются естественные процессы как абсолютного, так и относительного повышения уровня моря и эрозии. В зависимости от таких факторов, как серьезность эрозии, а также естественный ландшафт собственности, перемещение может просто означать перемещение вглубь страны на небольшое расстояние или перемещение может полностью удалить улучшения из области. [10] Подход совместного производства [14] в сочетании с управляемым отступлением был предложен в качестве решения, которое учитывает экологическую справедливость . Как правило, общественная поддержка «отступления» была низкой. [15] Однако, если сообщество все же решает переместить свои здания вдоль побережья, обычно они затем превращают землю в общественное открытое пространство или передают ее в земельные фонды для ее защиты. Эти методы перемещения очень экономичны, могут смягчить штормовые нагоны, защитить прибрежные дома и предприятия, снизить уровень углерода и других загрязняющих веществ, создать места обитания для важных видов рыб, восстановить открытое пространство и дикую природу и вернуть культуру этих прибрежных сообществ. [11]

Отслеживание

Штормы могут вызывать эрозию в сотни раз быстрее, чем обычная погода. Сравнения «до и после» можно проводить с использованием данных, собранных с помощью ручной съемки, лазерного высотомера или GPS-устройства, установленного на вездеходе. [16] Данные дистанционного зондирования , такие как сцены Landsat, можно использовать для крупномасштабных и многолетних оценок прибрежной эрозии. [17] [18] [19] Более того, геостатистические модели можно применять для количественной оценки эффектов эрозии и естественной временной и пространственной эволюции отслеживаемых прибрежных профилей. Результаты можно использовать для определения требуемых временных и пространственных расстояний между измеренными профилями для экономического отслеживания. [20]

Примеры

Небольшая эрозия разрушает заброшенные железнодорожные пути

Место, где произошла эрозия скалистого берега, находится в Вамберале в регионе Центрального побережья Нового Южного Уэльса, где дома, построенные на вершинах скал, начали рушиться в море. Это происходит из-за волн, вызывающих эрозию преимущественно осадочного материала, на котором стоят фундаменты зданий. [21]

Данвич , столица английской средневековой торговли шерстью , исчез в течение нескольких столетий из-за перераспределения осадков волнами. Вмешательство человека также может усилить прибрежную эрозию: Холлсэндс в Девоне , Англия , был прибрежной деревней, смытой в течение года, 1917, непосредственно из-за более ранней выемки гальки в заливе перед ним.

На побережье Калифорнии, которое имеет мягкие скалы из осадочных пород и густонаселено, регулярно происходят инциденты с повреждением домов из-за размывания скал. [22] Дьявольский оползень , Санта-Барбара , побережье к северу от Энсенады и Малибу регулярно страдают.

Мужчина смотрит на пляж из здания, разрушенного приливами в Чоркоре , пригороде Аккры. Наводнение в солнечный день, вызванное повышением уровня моря , усиливает прибрежную эрозию, которая разрушает жилье, инфраструктуру и природные экосистемы. Ряд общин в прибрежной Гане уже испытывают на себе изменение приливов.

Береговая линия Холдернесса на восточном побережье Англии, к северу от эстуария Хамбер , является одной из самых быстроразмываемых береговых линий в Европе из-за ее мягких глиняных скал и мощных волн. Волнорезы и другие искусственные меры по контролю только ускорили процесс дальше по побережью, потому что прибрежный дрейф лишает пляжи песка, делая их более открытыми. Белые скалы Дувра также пострадали.

Береговая линия Норт-Коув, штат Вашингтон, разрушается со скоростью более 100 футов в год, за что этот район получил прозвище «Пляж Уошэвэй». Большая часть первоначального города рухнула в океан. Говорят, что этот район является самым быстро разрушающимся побережьем на западном побережье США. Наконец, были приняты меры по замедлению эрозии, и в 2018 году было отмечено существенное замедление процесса. [23]

Форт Рикасоли в Калькаре , Мальта, уже демонстрирует признаки разрушения там, где земля подвергается эрозии

Форт Рикасоли , историческая крепость 17 века на Мальте, находится под угрозой береговой эрозии, поскольку она была построена на разломе мыса, который подвержен эрозии. Небольшая часть одной из стен бастиона уже обрушилась, так как земля под ней размыта, и в других стенах также есть трещины.

В Эль-Кампельо , Испания, эрозия и разрушение римской рыбной фермы, выкопанной в скале в первом веке до нашей эры, усугубились строительством близлежащей спортивной гавани. [24]

Хэмптон-он-Си также страдает от этой проблемы. Хэмптон-он-Си расположен в графстве Кент, Англия. Когда-то он был очень популярен среди любителей ловли устриц и очень зависел от моря. Хэмптон-он-Си подвергался воздействию береговой эрозии еще до 1800-х годов. Береговая эрозия Хэмптон-он-Си ухудшилась с ростом глобального потепления и изменением климата. Глобальное потепление вызывает повышение уровня моря, более интенсивные и частые штормы, а также повышение температуры океана и уровня осадков. Еще одна причина, по которой Хэмптон-он-Си пережил такой ужасный случай береговой эрозии, заключается в увеличении частоты и интенсивности штормов, которые он пережил. [11] Эти природные явления разрушили пирс Хэмптона, сады Хернеклиффа, ряд вилл, несколько дорог и многие другие сооружения, которые когда-то находились на Хэмптон-он-Си. После этого разрушения в 1899 году они начали строить морскую стену, чтобы защитить оставшуюся землю и здания. Однако морская стена не оказала особой помощи: здания продолжали страдать от эрозии. Затем пришел шторм и сломал морскую стену, а затем затопил землю за ней. Эти события заставили многих инвесторов в землю отступить. В конце концов, Хэмптон-он-Си пришлось покинуть, потому что эрозия охватила большую часть земли. К 1916 году Хэмптон-он-Си был полностью заброшен. К 1920-м годам осталось только несколько построек. Говорят, что именно в этот момент Хэмптон-он-Си окончательно затонул. Сегодня только три достопримечательности пережили трагедию, с которой столкнулся Хэмптон-он-Си. К этим достопримечательностям относятся гостиница Hampton Inn, пирс Hampton и несколько дорог. Хотя пирс Hampton не такого размера, как оригинал, люди по-прежнему могут ловить рыбу.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Ueberman, AS; O'Neill Jr, CR (1988). Использование растительности в прибрежных экосистемах (PDF) . Информационный бюллетень. Том 198. Cornell Cooperative Extension, Корнельский университет.
  2. ^ Гибб, Дж. Г. (1978). «Скорости прибрежной эрозии и аккреции в Новой Зеландии» (PDF) . Новозеландский журнал морских и пресноводных исследований . 12 (4): 429–456. doi :10.1080/00288330.1978.9515770.
  3. ^ ab Stephenson, W. (2013). «Прибрежная эрозия». В Bobrowsky, PT (ред.). Энциклопедия природных опасностей . Springer. стр. 94–96. ISBN 978-9048186990.
  4. ^ Valvo, Lisa M.; Murray, A. Brad; Ashton, Andrew (1 июня 2006 г.). «Как геология, лежащая в основе, влияет на изменение береговой линии? Первоначальное исследование моделирования». Journal of Geophysical Research: Earth Surface . 111 (F2): F02025. Bibcode : 2006JGRF..111.2025V. doi : 10.1029/2005JF000340.
  5. ^ Ван, ПП; Лосада, И. Дж.; Гаттузо, Ж.-П.; Хинкель, Дж.; и др. (2014). «Глава 5: Прибрежные системы и низменные районы» (PDF) . IPCC AR5 WG2 A 2014. стр. 361–409.
  6. ^ Кэмберс, Гэри; Сибли, Стив (10 сентября 2015 г.). Cambridge IGCSE® Geography Coursebook с CD-ROM. Cambridge University Press. ISBN 9781107458949.
  7. ^ Олдейл, Роберт Н. «Прибрежная эрозия на Кейп-Коде: некоторые вопросы и ответы». Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 6 мая 2009 года . Получено 11 сентября 2009 года .
  8. ^ abc Дин, Дж. «Использование мешков с песком на побережье Северной Каролины: обзор управления и предложения по улучшению» (PDF) . Школа окружающей среды Николаса Университета Дьюка. Архивировано (PDF) из оригинала 4 марта 2016 г. . Получено 11 октября 2013 г. .
  9. ^ Кнапп, Уитни. «Влияние терминальных паутин на побережье Северной Каролины» (PDF) . Школа окружающей среды Николаса Университета Дьюка. Архивировано (PDF) из оригинала 12 марта 2014 г. Получено 15 октября 2013 г.
  10. ^ abc Управление прибрежной эрозией . National Academies Press. 1989. ISBN 9780309041430.
  11. ^ abcde "Coastal Erosion". US Climate Resilience Toolkit . New England Federal Partners . Получено 29 ноября 2021 г.
  12. ^ «Coastal Hazards & Storm Information: Protection Oceanfront Property from Erosion» (Информация о прибрежных опасностях и штормах: защита прибрежной собственности от эрозии). Отдел прибрежного управления Северной Каролины . Получено 17 сентября 2013 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  13. ^ Пол Д. Комар; Джонатан С. Аллан (2010). «Стратегии «Проектирования с природой» для защиты берега: строительство булыжной насыпи и искусственной дюны в государственном парке штата Орегон» (PDF) . Береговые линии залива Пьюджет-Саунд и влияние укрепления — Материалы семинара по состоянию науки, май 2009 г.: Отчет о научных исследованиях Геологической службы США.
  14. ^ Tubridy, Fiadh (2022). «Управляемое отступление и адаптация к изменению климата в прибрежных районах: последствия экологической справедливости и ценность подхода совместного производства». Land Use Policy . 114 : 105960. doi : 10.1016/j.landusepol.2021.105960. S2CID  245800633. Получено 23 октября 2022 г.
  15. ^ Макферсон, М. «Адаптация к повышению уровня моря в Северной Каролине» (PDF) . Школа окружающей среды Николаса Университета Дьюка. Архивировано (PDF) из оригинала 4 марта 2016 г. Получено 25 октября 2013 г.
  16. ^ "Отслеживание прибрежной эрозии от штормов". NPR.org . NPR. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Получено 3 мая 2018 года .
  17. ^ Кюнцер, К.; Оттингер, М.; Лю, Г.; Сан, Б.; Деч, С. (2014). «Мониторинг прибрежной зоны дельты реки Хуанхэ на основе наблюдений за Землей: динамика во втором по величине нефтедобывающем регионе Китая за четыре десятилетия». Прикладная география . 55 : 72–107. doi :10.1016/j.apgeog.2014.08.015.
  18. ^ Вос, Килиан; Харли, Митчелл Д.; Тернер, Ян Л.; Сплинтер, Кристен Д. (февраль 2023 г.). «Pacific shoreline evolution and accretion patterns control by El Niño/Southern Oscillation». Nature Geoscience . 16 (2): 140–146. Bibcode :2023NatGe..16..140V. doi :10.1038/s41561-022-01117-8. ISSN  1752-0908. S2CID  256702265.
  19. ^ "DEA Coastlines | Digital Earth Australia | Geoscience Australia". www.dea.ga.gov.au . Получено 11 августа 2023 г. .
  20. ^ Отто, Филипп; Питер, Андреас; Гейсман, Рик (1 декабря 2021 г.). «Статистический анализ профилей пляжей — пространственно-временной функциональный подход». Coastal Engineering . 170 : 103999. doi : 10.1016/j.coastaleng.2021.103999. ISSN  0378-3839. S2CID  239140106.
  21. ^ "Влияние прибрежной эрозии в Австралии". Архивировано из оригинала 15 марта 2016 года . Получено 15 марта 2016 года .
  22. ^ Ся, Розанна (13 марта 2019 г.). «Разрушения от повышения уровня моря в Калифорнии могут превзойти самые сильные лесные пожары и землетрясения, показывают новые исследования». Los Angeles Times . Получено 15 марта 2019 г.
  23. ^ Бансе, Том. «Новая надежда остановить неумолимую эрозию вашингтонского «пляжа Уошэвэй»». NW Public Broadcasting . Получено 16 октября 2019 г.
  24. ^ Арагонес, Л.; Томас, Р.; Кано, М.; Росилло, Э.; Лопес, И. (2017). «Влияние морского строительства на охраняемых археологических объектах вдоль прибрежных территорий: Лос-Баньос-де-ла-Рейна (Аликанте), Испания». Журнал прибрежных исследований . 33 (3): 642–652. doi : 10.2112/JCOASTRES-D-16-00016.1. S2CID  132662199.

Цитируемые работы

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Береговая эрозия .

Изображения