Højopløsningsundersøgelse af Californiens kystklipperosion

Den første undersøgelse til at analysere Californiens kystklippetilbagetog i hele staten ved hjælp af data i høj opløsning har fundet ud af, at klipper trak sig hurtigere tilbage i nord end andre steder i staten i løbet af undersøgelsesperioden.

Men undersøgelsen, som dækkede 866 kilometer (538 miles) af klipper, opdagede også erosionshotspots i det centrale og sydlige Californien.

"Det er sandsynligvis den største højopløselige klipperosionsundersøgelse, der nogensinde er udført og giver de første detaljerede erosionsrater for flere dele af staten," sagde kystgeomorfolog Adam Young fra Scripps Institution of Oceanography ved UC San Diego. Young og Zuzanna M. Swirad fra det polske videnskabsakademi i Warszawa har for nylig offentliggjort deres undersøgelse i tidsskriftet Geomorphology .

Data fra denne undersøgelse plus tidligere forskning er nu tilgængelige på webstedet California Coastal Cliff Erosion Viewer. Websitebrugere kan gennemse en hvilken som helst klippe i staten for at se dens tidligere erosionshastighed og relaterede tilbagetrækningsstatistikker. Hjemmesiden er designet til beslutningstagere inden for kystplanlægning og udvikling, men informationen kan også være af interesse for medlemmer af forskningsmiljøet og den brede offentlighed.

"Fællesskaber og kritisk infrastruktur er placeret på klippetoppen. Det er virkelig vigtigt at forstå faren for klippekollaps," sagde Swirad, en tidligere postdoktor ved Scripps Oceanography.

Klipper tegner sig for det meste af Californiens 1.646 kilometer (1.023 miles) kystlinje. Jordskred og kollaps har forårsaget kvæstelser og flere dødsfald i de seneste årtier. Kystinfrastruktur, der potentielt er i fare, omfatter motorveje, offentlige kystadgangspunkter, boliger, militærbaser, spildevandsrensningsanlæg, kraftværker og jernbaner. Staten Californien tildelte for nylig 300 millioner dollars til at flytte 1,7 miles af spor væk fra et eroderende bluff i Del Mar.

I deres nye undersøgelse skabte Swirad og Young en-meter digitale højdemodeller og evaluerede klippeerosion og tilbagetog mellem 2009-2011 og 2016 i fem meter (16,4 fod) segmenter langs 866 kilometer (538 miles) af Californiens kyst. Erosion blev opdaget langs mere end halvdelen af ​​klipperne.

Priserne var typisk højere i den nordlige del af staten og for klipper med strandfront. De statsdækkende tilbagetrækningshastigheder for både klippeflader og klippetoppe var i gennemsnit omkring seks centimeter (to tommer) årligt. Imidlertid maskerer gennemsnitsværdierne virkningerne af episodiske kollaps. Tilbagetrækningshastigheden på klippetoppen oversteg fem meter (16 fod) om året i nogle områder af Rancho Palos Verdes syd for Los Angeles, et område syd for Point Arguello nær Vandenberg Air Force Base, Big Sur i det centrale Californien og Martin Beach syd for San Francisco . Steder i det nordlige Californien med høje retrætepriser omfatter Usal Beach, King Range, Centerville Beach, McNeil Creek-området nord for Trinidad Head og et område omkring to miles nord for Klamath-floden.

Inkluderet i analysen var data indsamlet med luftbåren LiDAR (Light Detection and Ranging), en avanceret laserbilledteknologi, i løbet af 2009-2011 og 2016. Nye maskinlæringsteknikker, som Swirad udviklede, hjalp med at reducere projektets manuelle behandlings- og analysetid, hvilket fremskyndede storstilet undersøgelse.

Store klippefejl kan forekomme episodisk, hvilket gør fremskrivninger af klippetilbagetrækning baseret på gennemsnitlige historiske data udfordrende. Hertil kommer, at tilbagetrækningsmålinger, der kun foretages på klippetoppen, ikke fanger jordskred i midten eller bunden af ​​klipperne. Men ved at bruge LiDAR var Swirad og Young i stand til at måle både klippetoppens ændring og ændringer inden for klippefladen.

De nye resultater blev sammenlignet med en af ​​Youngs tidligere undersøgelser af det sydlige og centrale Californien og gav lignende statistiske resultater af tilbagetrækning af klipper. Disse statistikker hjælper med at tage højde for episodiske erosionshændelser og hjælper med at forbedre modelforudsigelser.

"Fordi vi fandt statistisk overensstemmelse med den foregående tidsperiode, 1998 og 2009-2010, kan vi være mere sikre på, at den statistiske tilgang er måden at gøre det på," sagde Swirad.

Ny statsdækkende dataindsamling begyndte sidste år. Dette vil give et tredje tidsrum til at se, om de statistiske resultater forbliver i overensstemmelse med resultaterne fra de tidligere perioder. Alligevel finder forskerne det vanskeligt at isolere begivenheder, der sker sæsonmæssigt eller årligt, såsom El Niño-begivenheder, fordi de statsdækkende datasæt strækker sig over fem til 10 år. Et så stort tidsrum gør det svært for dem at fortolke de processer, der driver erosion, såsom bankende bølger, grundvand og nedbør.

"Vi er nødt til at undersøge kysten oftere, så vi bedre kan spore, hvordan kysten udvikler sig og forbedre modelforudsigelser," sagde Young. "Vi har evnen og teknologien til at gøre dette."

Young bemærkede, at kystlinjer er det eneste sted på Jorden, hvor hav, land og atmosfære krydser hinanden.

"Det gør det til et fascinerende sted at studere," sagde han. + Udforsk yderligere

Undersøgelse viser, at bølger, nedbør er vigtige dele af klipperosionsprocessen, hvilket giver nye muligheder for at forbedre prognoserne