Holistisk undersøgelse af kystnære økosystemer afslører hurtig reaktion på klimaændringer

Hvis du har besøgt Outer Banks eller andre barriereøer, du har sandsynligvis oplevet deres splittede personligheder - steder, hvor høje bølger kan banke på den sandede havkyst, mens hejrer forfølger roligt saltmarskvand kun et kort stykke land.

Ny forskning udført af et hold fra William &Mary og Virginia Institute of Marine Science viser, at disse tilsyneladende forskellige økosystemer faktisk er tæt forbundet, og at hurtig indvandring af barriereø-sand fører til tab af tilstødende strandenge i stor skala. Deres undersøgelse - for nylig offentliggjort online i Geologi — fokuserer på de uberørte barriereøer ved Virginias østlige kyst, men er sandsynligvis gældende for lignende barriere-ø-systemer verden over.

Holdets forskning viser, at Virginias barriereøer eroderer eller migrerer mod land med 3 til 18 fod om året. De anslår, at migrationen fra landsiden forbruger mindst 60 acres af bagbarriere saltmarsk årligt, og har begravet næsten 8, 000 acres af disse saltmarsk siden 1870 - næsten 10 procent af Virginias historiske areal af bagbarriere saltmarsk-habitat. Tab af moser er af betydelig miljømæssig bekymring i betragtning af deres gavnlige rolle som fødeplads for vandfugle, opvækstpladser for adskillige marine arter, og evne til at absorbere kulstof, forurenende stoffer, og bølgeenergi.

Hovedforfatter Charlie Deaton, som udførte forskningen, mens han var bachelor i W&M's Department of Geology, siger, at holdet nåede frem til deres resultater, "ved at digitalisere og analysere hundredvis af kort og fotografier, der strækker sig tilbage til 1851, og sammenligne disse med LIDAR-data, der viser nylige kystlinjepositioner."

Studie medforfatter Chris Hein, en adjunkt ved VIMS, tilskriver øernes skiftende kystlinjer virkningen af ​​kyststorme. "Orkaner og nor'easter forårsager både stranderosion og barrierevandring, "siger Hein." Havstigningen og andre faktorer spiller en medvirkende rolle ved at sætte betingelserne for, at stormflod eroderer kystlinjen og fører barriere-øs mod land i marsken. "

Undersøgelsens tredje medforfatter, VIMS assisterende professor Matt Kirwan, bemærker, at "Virginias barriereøer er udsat for nogle af de højeste rater af relativ havniveaustigning langs den amerikanske Atlanterhavskyst." En VIMS -undersøgelse fra 2015 sætter stigningsgraden på Kiptopeke på Virginia's Eastern Shore på ~ 3,7 millimeter om året i løbet af de sidste 50 år. Det er en tiendedel af en tomme om året, eller mere end en halv fod havstigning siden midten af ​​1960'erne.

Observationer og modellering

Forskerholdets undersøgelse afspejler en voksende interesse for, hvordan saltmarske med bagbarriere kan stabilisere eller destabilisere barriereøer. siger Hein, "Kystgeologer har historisk set behandlet udviklingen af ​​saltmarker og barriereøer separat, men i det sidste årti er vi virkelig begyndt at erkende, hvordan ændringer i den ene kan påvirke den anden."

En hypotese, baseret på både computermodeller og feltobservationer, er, at stormdrevet transport af sand over en barriereø og ind i marsken hjælper sidstnævnte med at holde lodret tempo med stigende hav, mens tilstedeværelsen af ​​mose tæt bag barriereøen stabiliserer øen og virker for at bremse dens landgående migration.

Et alternativ, begrebsmodel antyder, at stigende have er ved at drukne tilbage-barriere moser. Under dette scenarie, fordi mere vand kan fylde kystbugter, når tidevandet strømmer ind, mere vand skal løbe fra dem, når tidevandet ebber ud. Dette kræver større tværbarrierekanaler for at rumme det øgede 'tidevandsprisme;' disse fører igen barrieresand ind i flod- og ebbe-vanddeltaer - og fjerner effektivt de sedimenter, som barriereøerne har brug for for at overleve. Udsultet af sand, kysten trækker sig tilbage, og barriereøen bliver smallere, eller migrerer endnu hurtigere.

Resultaterne af den aktuelle forskning modsiger dette koncept om en 'løbsk overtrædelse'. "Vi fandt ud af, at på Virginias barriereøer, øgede hastigheder af kystlinjetilbagetrækning korrelerer faktisk med et reduceret tidevandsprisme, " siger Hein. "Tidvandsprismet er almindeligvis aftagende, fordi barriereøerne migrerer så hurtigt, at de krymper området mellem dem og fastlandet, så vandet kan fyldes under højvande."

Deaton, Hein, og Kirwan siger, at den primære kobling mellem Virginias barriereøer og backbarrieremiljøer er øernes hurtige landgående migration. De anslår, at dette tegner sig for mere end halvdelen af ​​regionens historiske fald i saltmarskområdet, og sige migration-induceret saltmarsk tab også kan forventes i lignende blandet-energi barrieresystemer, såsom dem i South Carolina og New Jersey, samt i Tyskland og langs andre fjerne kyster.

Forskerne tilskriver det resterende tab af saltmarskområde til forskellige rygbarriereprocesser. En væsentlig faktor i større kystbugter er erosion af marskkanten af ​​vinddrevne bølger.

Forskergruppen er omhyggelig med at skelne landvandring af en barriereø fra tilbagetrækningen af ​​dens kystlinje. "Vi finder ud af, at storstilet tab af saltmarskområde med bagbarriere er specifikt for øer, der gennemgår landgående migration, og ikke blot kysterosion, "siger Hein." En barriereø, der vandrer mod land, kan stadig bevare bredden; en, der lider af kysterosion, vil uvægerligt blive smallere, og til sidst begynder at migrere i en meget smal form."

Forskerne er mest bekymrede over tab af saltmarsk i områder bakket op af kystklipper eller menneskelige forhindringer såsom skotter eller diger. siger Hein, "Vandring på land af barriereøer overstiger langt migration af marsken til højland. Tab af marsk er særlig bekymrende i områder, hvor stejle højland forhindrer marsken i at migrere til fastlands kyster, da dette forhindrer systemet i at balancere tab til landgående migration af barriereøen."

"Uanset en marsks evne til at følge med stigningen i havoverfladen ved at vokse lodret, " tilføjer Kirwan, "Tab i stor skala kan være uundgåeligt, da barrieresystemer på verdensplan ækvilibrerer til havniveaustigning ved at migrere mod land."