Бухта Кентербери — большая бухта на восточной стороне Южного острова Новой Зеландии . Бухта тянется примерно на 135 километров (84 мили) от южного конца полуострова Банкс до поселения Тимару и обращена на юго-восток, подвергая себя воздействию высокоэнергетических штормовых волн, берущих начало в Тихом океане . В результате бухта известна своими суровыми условиями, с обычной высотой волн более 2 метров (6,6 фута). [1] Большая часть географии бухты сформирована этой высокоэнергетической средой, взаимодействующей с несколькими крупными реками, которые впадают в Тихий океан в бухте, такими как реки Ракайя , Эшбертон/Хакатере и Рангитата . [2] Осадки из этих рек, в основном грейвакка , откладываются вдоль побережья и простираются до 50 километров (31 мили) в море от нынешней береговой линии. [1] Множество хапуа , или лагун устья реки , можно найти вдоль всей длины залива, где волны отложили достаточно осадков, чтобы сформировать барьер через устье реки, среди которых наиболее заметны озеро Элсмир/Те-Вайхора и лагуна Уошдайк.
Залив Кентербери можно разделить на три отдельных региона: Южную зону, Центральную зону и Северную зону. [3]
Южная зона простирается от скал Дэшинг-Рокс в Тимару на юге до устья реки Рангитата на севере. [3] Особенности включают барьер Уошдайк и лагуну Уошдайк .
Центральная зона является самой большой и проходит между устьем реки Рангитата и Таумуту на южном конце косы Кайторете . Неконсолидированные аллювиальные скалы, перемежающиеся с песками и илами, которые поддерживают крутые, узкие, смешанные песчано-гравийные пляжи, объединяют эту зону. [3] Скалы являются результатом эрозии рек Рангитата, Эшбертон/Хакатере и аллювиальных конусов реки Ракайя , устья которых охватываются этим регионом. Продолжающаяся эрозия скал вносит около 70% грубого материала, поставляемого на смешанные песчано-гравийные пляжи залива Кентербери. [2]
Северная зона простирается от Таумуту до полуострова Банкс и представляет собой «нисходящий» конец бухты. В этой зоне доминирует коса Кайторете (фактически барьер), а также она обширно поддерживается системами дюн. [3] «Коса» Кайторете охватывает озеро Элсмир / Те-Вайхора , четвертое по величине озеро в Новой Зеландии. Это единственная зона, которая не находится в состоянии долгосрочной эрозии.
В целом, существует шесть потенциальных источников осадка для пляжных сред. Это прибрежный перенос , наземный перенос, ветровой перенос, речной перенос (и аллювиальные скалы для залива Кентербери), биогенное (в основном в форме ракушек) осаждение и гидрогенное осаждение. [1] В системе залива Кентербери ветровой перенос, а также биогенное и гидрогенное осаждение можно исключить как факторы поступления осадка. Ветер можно исключить, поскольку он удаляет осадок с пляжа, хотя его количество невелико. Биогенное осаждение можно исключить, поскольку высокоэнергетическая среда и грубый осадок удерживают панцирных животных от заселения этой территории. Наконец, гидрогенное осаждение не считается важным для системы залива Кентербери. [1] Это означает, что реки, прибрежный перенос и наземный перенос являются основными источниками осадка для залива Кентербери.
Эрозия аллювиальных скал (и последующий перенос вдоль берега) через центральную зону залива Кентербери, как полагают, поставляет большую часть грубого материала в пляжную систему. [1] Это создает головоломку, поскольку реки, как правило, считаются основным источником осадка для побережья, а три крупные реки (Рангитата, Эшбертон и Ракайя) впадают в залив Кентербери. Более того, общее количество осадка, которое реки переносят на побережье, пропорционально другим рекам мира. [3] Первая причина, по которой реки не поставляют значительное количество осадка на побережье, заключается в том, что грубый осадок (т. е. гравий) переносится в море во время наводнений, когда волны не могут вернуть его на побережье и/или он откладывается дальше вглубь страны в русле реки. [1] Вторая причина заключается в том, что материал, способный питать береговую линию (т. е. грубый материал, такой как гравий), поставляемый реками, оценивается всего в 176 700 м3/год, хотя это значение весьма спекулятивно. [4] Эта оценка поставок грубого осадка составляет менее 10% (по весу) осадка, поставляемого речными системами. Остальные 90% (по весу) — это мелкий материал, который не может питать залив Кентербери и переносится в море. [1]
Эрозия аллювиальных скал, обнаруженных в центральной зоне, в основном вызвана субаэральными процессами, за которыми следуют морские процессы, удаляющие эродированный материал. [1] Затем этот эродированный материал подвергается вдольбереговому переносу, который в случае залива Кентербери в основном происходит с юга на север. Оценки скорости эрозии различаются вдоль побережья, но в среднем составляют около 8 м/год (отступление к суше), хотя высокие уровни эрозии на одном участке могут влиять на это значение. [1] Морские процессы включают в себя нагон и обратный поток, причем более крупные штормовые волны создают более сильный нагон/обратный поток, который удаляет больше эродированного материала. Количество гравия, поступающего на побережье со скал, оценивается примерно в 666 400 м3/год, хотя это значение также является предположительным. [4]
Береговой перенос осадков считается вторичным источником осадков для залива Кентербери. В прибрежной зоне движение осадков не затруднено, поскольку локальная батиметрия континентального шельфа относительно плоская без крупных препятствий. Из-за этого считается, что штормовые волны способны перемещать осадки на берег (увеличивая скорость воды вблизи дна), хотя из-за сильно турбулентной зоны сбегания/обратного потока только небольшая часть осадков останется на берегу. [1]
Доказательства линейного перемещения легко очевидны в заливе Кентербери. К ним относится образование барьера Кайторете, рельефа, связанного с линейной транспортировкой осадка. [5] Залив Кентербери не подвергается эрозии из-за чистого линейного перемещения, превышающего поступление осадка, однако, во-первых, полуостров Банкс и базальтовые скалы у скал Дэшинг препятствуют значительному линейному перемещению из системы залива Кентербери, препятствуя дальнейшему перемещению. Во-вторых, линейное перемещение, по-видимому, ослабло, поскольку с 1950-х годов в конце залива, направленном вниз, накопилось мало осадка, что позволяет предположить, что осадок теряется с пляжей до того, как он достигнет полуострова Банкс. [5] Это объясняется тем, что осадок становится тоньше после абразии , что позволяет ему вывеиваться с пляжа. [4] Подтверждая этот вывод, следует отметить, что обратный поток значительно слабее наноса, поскольку происходит сильное просачивание через грубый пляжный материал. [1] Более слабый обратный поток означает, что осадок должен быть меньше, чтобы его можно было удалить с пляжа. Оценки количества потерь осадка из-за абразии сильно различаются, исследования дают цифры 76%, 9-98% и 5-65%. [4]
Осадки, снятые со скал, принесенные на берег с побережья, и осадки, поставляемые реками, которые остаются в нижней прибрежной зоне, подвергаются переносу вдоль берега . Основными агентами являются нагон и обратный поток, которые перемещают материал вверх и вниз по пляжу зигзагообразным образом. Почти все наблюдаемые изменения в морфологии пляжа и распределении осадков вызваны нагонами и обратным потоком. [1] Направление и скорость переноса вдоль берега осадков являются функцией угла подхода волны, силы волны и времени между последовательными волнами. [2] Конечным результатом этого является чистая миграция на север грубого осадка, преимущественно в зоне нагона. [2] Это происходит потому, что только зыбь/волны, движущиеся с юга на север, как правило, достаточно сильны, чтобы перемещать крупные осадки. [1] Осадки, снятые с побережья, в основном перемещаются в сторону берега, а не вдоль берега, поскольку только крупные южные штормовые волны и их последующий нагон, которые обычно текут перпендикулярно пляжу, способны достичь этой области. [1] Направление подхода волны часто относительно перпендикулярно из-за рефракции волны . Это означает, что вдольбереговой перенос в основном происходит в прибрежной зоне наката.
Ветер также играет роль в переносе осадка. Наиболее частые скорости, достигаемые ветрами в заливе Кентербери, способны перемещать частицы песка среднего и крупного размера. [1] Эти ветры связаны с перемещением песка от пляжа к дюнам, включая обширные хребты дюн вдоль барьера Кайторете. [1] Ветер также оказывает вторичное воздействие на перенос осадка, особенно сильные ветры после южной зыби. Эти ветры заставляют гребни волн южных штормовых волн разливаться (разливные буруны). Разливные буруны создают более длинный и сильный свуш. [1] Учитывая, что свуш является компонентом вдольберегового дрейфа в заливе Кентербери, легко предположить, что эти волны по своей сути вызовут увеличение переноса осадка, особенно с юга на север. Но, как обсуждалось ранее, штормовые волны больше способствуют удалению осадка от берега, чем вдоль него.
Эрозия происходит вдоль 75% залива Кентербери. В долгосрочной перспективе большинство смешанных песчано-гравийных пляжей находятся в состоянии эрозии из-за отсутствия доступных грубых осадков, необходимых для противостояния высокоэнергетическим средам, в которых они находятся. [2] Однако в Северной зоне, от Таумуту до Бердлингс-Флэт/полуострова Бэнкс, условия относительно стабильны, поскольку прибрежный транспорт в зону невелик, но достаточен для поддержания относительного равновесия. [1] Центральная зона, от устья реки Рангитата до Таумуту, испытывает наибольшую эрозию вдоль залива. Оценки скорости эрозии различаются, но приводится средняя скорость 8 м/год, однако на это значение могут влиять высокие уровни эрозии на одном участке. [4] Высота скал, характеризующих эту зону, и размер пляжа перед ними являются контролирующим фактором для скорости эрозии. [4] Южная зона, от Дэшинг-Рокс-Тимару до устья реки Рангитата, также подвергается эрозии, хотя и не столь сильной, как в Центральной зоне. Главной проблемой в этой зоне является барьер Уошдайк. [6]
Управление заливом Кентербери контролируется и регулируется организацией Environment Canterbury (Ecan). Ecan считает, что во многих случаях повышенный риск эрозии и затопления морской водой вызван ненадлежащим расположением активов и видов деятельности, а также зависимостью от неадекватных работ по защите от океана. [7] Для изучения прибрежных опасностей Ecan устанавливает и поддерживает сотрудничество с агентствами по прогнозированию погоды и цунами в выпуске предупреждений о потенциально разрушительных природных явлениях, оценивает влияние опасностей на побережье и регулярно собирает данные о состоянии моря/береговой линии для определения любых изменений в возникновении опасностей и физической природе побережья, а также определяет области, требующие смягчения последствий опасностей. [7]
Эрозия и последующее затопление морской водой представляют серьезную угрозу вдоль залива Кентербери. На сегодняшний день эрозия привела к потере сельскохозяйственных земель, поставила под угрозу ценную инфраструктуру и некоторые курортные поселения, а также сократила прибрежные лагуны и водно-болотные угодья. [7] Одной из основных проблемных областей является барьер Уошдайк. Береговая линия в Уошдайке естественным образом подвергалась эрозии до начала строительства гавани Тимару в 1879 году. Гавань предотвратила транспортировку осадка с юга, что означает, что никакой грубый осадок не может питать пляж/барьер Уошдайк. Материал, который в настоящее время находится на пляже, подвергается абразии (обсуждалось выше), что привело к уменьшению размеров зерен и снижению высоты берм, увеличив объем вымывания, что еще больше увеличивает эрозию. [6]
Этот процесс создал значительную опасность, поскольку барьер Уошдайк является единственной линией защиты между высокоэнергетическим океаном и ценной инфраструктурой, включая шоссе State Highway 1, важную железную дорогу и крупную промышленную зону. Кроме того, барьер защищает лагуну Уошдайк, которая является ценной зоной дикой природы. [6]
В 1980 году для управления опасностью эрозии барьера Уошдайк высота гребня пляжа была поднята на 2,0–2,5 м, чтобы минимизировать смыв, смывной осадок использовался для заполнения тела пляжа, а речной гравий использовался для покрытия гребня пляжа. Эта программа контролировалась в течение пяти лет и показала, что эрозия уменьшилась на 55%, без отступления или смыва. Необработанные прилегающие пляжи испытали значительное отступление в течение пятилетнего периода, что свидетельствует о большой успешности программы. [6]
Существует очевидная необходимость в дальнейшем смягчении опасности прибрежной эрозии вдоль залива посредством прибрежного управления . Восстановление барьера Уошдайк оказалось успешным начинанием для этой области, хотя оно только уменьшило угрозу, а не полностью устранило ее. Успех программы восстановления означает, что ее следует снова использовать для этой области. Вдоль центральной зоны залива Кентербери необходимы различные методы смягчения, чтобы снизить риски эрозии. Возникает огромная дилемма, поскольку осадок из этой области необходим для питания Северной зоны, которая без него сама начала бы разрушаться. Учитывая это, остается только три варианта: либо ничего не делать, либо отступить от побережья, либо постоянно восстанавливать область с помощью большого количества осадка. Ничего не делать — это вариант для некоторых областей, где нет экономического или культурного значения, а эрозия не представляет риска для чего-либо ценного. Объекты, которые можно переместить в сторону суши без значительных потерь, следует перемещать в управляемом отступлении . Наконец, повторное питание можно использовать экономно в областях, где объекты не могут быть перемещены или имеют какую-либо форму ценности. Повторное питание было бы идеальным методом, используемым для всей береговой линии, но это не правдоподобно из-за размера области и стоимости повторного питания.