For at kysse strande, bare tilføje sand?

Ny forskning kaster lys over, hvordan mekanisk placeret sand på San Diego Countys strande bevæger sig og dets potentielle påvirkninger. Studiet, offentliggjort i tidsskriftet Coastal Engineering, kunne hjælpe planlæggere med at udvikle strandnæringsprojekter, der vil nå deres tilsigtede mål uden at forårsage utilsigtede problemer. North San Diego County planlægger for eksempel en 50-årig, 160 millioner dollars strandnæringer beregnet til at bekæmpe oversvømmelser og erosion, og give rekreativt rum for turister.

Den nye undersøgelse, udført af forskere ved Scripps Institution of Oceanography ved University of California, San Diego, og delvist finansieret af California Sea Grant, analyseret fire strandnæringsprojekter i San Diego County for at se, hvordan de klarede sig i årene efter næringen. Det giver en bedre forståelse af, hvordan næringssand bevæger sig som reaktion på bølger og strømme, som kunne give indsigt til mere effektive strandnæringsprojekter i fremtiden.

"Der er meget, der ikke er kendt om, hvordan sand bevæger sig, " siger Scripps postdoc Bonnie Ludka, der ledede undersøgelsen. "Hvis du lægger sand på en strand, det bliver ikke bare ét sted. Spørgsmålet er, hvor længe bliver den, hvor du vil have den? Og når det bevæger sig, hvor bliver det af?"

For eksempel, sand placeret på Torrey Pines strand nord for San Diego i 2001 skyllet væk i en enkelt storm. Næringssand kan også føre til andre utilsigtede konsekvenser, som det skete ved Imperial Beach, stedet for den største strandnæring i undersøgelsen. der, 138 olympiske svømmebassiner til en værdi af sand blev tilføjet stranden i efteråret 2012. Sandet bevægede sig både nord og syd langs kysten, og bidrog i 2016 til lukningen af ​​Tijuana-flodens udmunding. Floden mistede sin forbindelse til havet, fører til ekstremt koncentreret forurening og hypoxi-tab af ilt i vandet, der kan forårsage dødsfald af fisk og andre vandarter.

I undersøgelsen, Ludka og kolleger studerede 2001 Torrey Pines og 2012 Imperial Beach projekterne samt strandnæringsprojekter ved Cardiff og Solana strande udført i 2012. Ved hjælp af ATV'er, jetski, og andre værktøjer, forskerholdet gennemførte regelmæssige undersøgelser af hver strand i over et årti for at skabe højdekort nøjagtige ned til et par centimeter. Ved at bruge disse kort, forskere kunne vurdere, hvordan stranden ændrede sig over tid. Ved at bruge et netværk af bøjer drevet af Scripps-forskere og en numerisk bølgemodel havde de også en multi-dekadal registrering af estimerede bølgeforhold langs kysten.

"Disse data gjorde det muligt for os at sammenligne den nærede strands adfærd med, hvordan stranden opførte sig i uernærede tider under lignende bølgeforhold, siger Ludka.

Følg strømmen

Som bemærket i en tidligere undersøgelse af teamet, størrelsen på sandkornene gjorde en stor forskel på, hvor langt og hurtigt sandet bevægede sig. Ved Torrey Pines, hvor sand svarende til den oprindelige kornstørrelse blev brugt til et ernæringsprojekt i 2001, alt det tilføjede sand skyllet offshore i kun en storm, måneder efter, at den blev placeret. Groft sand brugt ved de tre andre projekter i 2012 forblev stort set på den øvre strand, selv gennem El Niño-vinteren 2015-16, som bragte usædvanligt energiske bølger til kysten.

Forskerne identificerede også et mønster i sandbevægelser, der fulgte de fremherskende havstrømme i området - om vinteren, bunkerne af sand strakte sig mod syd, mens om sommeren, sandet flyttede mod nord. Samlet set, den sydlige bevægelse vandt, og ved Imperial Beach bidrog til tilstopningen af ​​Tijuana-mundingen, et par kilometer syd for placeringsområdet.

Undersøgelsen viser også, at i nogle tilfælde var den samlede mængde sand, der blev aflejret eller fjernet fra en strand naturligt, endnu større end de mængder sand, der blev tilført under ernæringsprojekterne.

Ludka siger "Vi er stadig langt fra at kunne forudsige eller modellere, hvordan disse næringer vil udvikle sig." Men de omhyggelige observationer i denne undersøgelse giver en god første indikation af, hvordan fremtidige projekter kan klare sig.

Sandbudgettet

Hvorfor er der brug for sandnæring i første omgang? For én ting, klimaændringer medfører højere havniveauer, som kan drukne strande, hvis de ikke er i stand til at trække sig tilbage mod land, hvad enten det skyldes strandens manglende evne til at justere eller eksisterende infrastruktur. Naturlige eller levende kystlinjeprojekter, der opbygger eller genopretter strande og moser, får opmærksomhed som en måde at opbygge modstandsdygtighed over for stigende hav.

Ud over, sand er en begrænset ressource på californiske strande. Ludka forklarer, at sand på strande har en tendens til at komme fra to steder-floder og eroderende klipper. Dæmninger og klippestabiliseringsprojekter har kvælt sandbidrag fra begge disse kilder. Hun forklarer, "Sandbudgettet er som en bankkonto. Havet foretager altid hævninger. Hvis du ikke tilføjer sand tilbage i systemet, strandene vil forsvinde."

Forskerne bemærker også, at Californien har tilføjet sand til strande i årtier, og i mange tilfælde er de brede sandstrande, vi kender, skabt kunstigt ved tilføjelse af sand, der er opgravet fra havne eller andre byggeprojekter. Ludka siger, "I fremtiden, Vi skal måske træffe svære beslutninger om, hvor vi investerer i sandstrande, og hvor andre strande er overladt til deres skæbne bestemt af stigende hav og begrænsede sandforsyninger."