Alaskas søbundkerner viser, at ekspanderende arktiske buske kan bremse erosion

Krympende havis og mere ekstreme storme drevet af klimaændringer kan forværre erosionen af ​​arktiske kyster og truer kystsamfund, fiskeri og marine habitater. De samme ændringer kan dog også muliggøre væksten af ​​tundrabuske, der kan hjælpe med at bekæmpe erosionen, ifølge en ny undersøgelse ledet af forskere ved Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI).

Som en del af et NASA-finansieret projekt kaldet Arctic Transitions, analyserede WHOI-forskere søsedimentkerner, der går flere tusinde år tilbage for at rekonstruere historien om plantevækst omkring to arktiske søer. De fandt ud af, at når havis aftog og storme blev mere udbredt i varme perioder i fortiden, var der en associeret stigning i erosion - som forventet - men denne stigning aftog eller stoppede, når buske begyndte at vokse.

"Buske kan binde sedimenter sammen og give stabilitet til landet," sagde studiets hovedforfatter, Breanyn MacInnes, en tidligere postdoc-forsker ved WHOI og nu postdoc-stipendiat ved University of Northern British Columbia. "Da vi ser ændringer i klimaet og en forlængelse af buskens vækstsæson, er det muligt, at buskvækst kan afbøde noget af den erosion, der er resultatet af tab af havis."

Resultaterne, offentliggjort online 1. september 2022 i Scientific Reports, tyder på, at øget buskvækst kan give en naturlig forsvarsmekanisme for arktiske kyster, der står over for mere erosion og øget bølgeeksponering, og kunne give kystforvaltere og samfund et andet tilpasningsværktøj at overveje.

"Kysterosion er et betydeligt problem i Arktis, som truer kystsamfund, infrastruktur og økosystemer, men det er et, som vi ikke fuldt ud forstår," sagde medforfatter af Woods Hole Research Center-forskeren Dr. Chris Maio, som tidligere var hos WHOI. "Denne undersøgelse giver et langsigtet kig på, hvordan buske kan give kystbeskyttelse, hvilket kan give os tid til at planlægge og tilpasse os fremtidige ændringer."

Erosionen af ​​arktiske kyster er accelereret dramatisk i de seneste årtier, da det arktiske klima opvarmes hurtigere end resten af ​​planeten. Tabet af havis og stigningen i store bølger i perioder med åbent vand har fjernet sediment fra strande og kystklipper, engang beskyttet af is.

Tidligere undersøgelser har vist, at når havis smelter længere fra kysten, kan bølger rejse længere afstande og bære større mængder energi, hvilket potentielt kan resultere i mere kysterosion. De processer, der kan modvirke disse erosionskræfter, har dog været mindre tydelige.

For at undersøge dette spørgsmål indsamlede forskerne sedimentkerner fra to søer beliggende 20 kilometer (12 miles) fra hinanden i området Utqiagvik (tidligere Barrow) på Alaskas nordskråning:Imnavait Creek Lake, der ligger omkring en mil fra Beauforthavet, og Imikpuk Lake. , hvilket er omkring 20 kilometer (12 miles) inde i landet.

De brugte derefter en række geokemiske og økologiske teknikker til at analysere kernerne, herunder radiocarbon- og pollenanalyser. Disse søsedimentregistreringer dokumenterer ændringer, der er sket i kystvandskellet, herunder tidspunktet for buskudvidelse, havis og stormaktivitet.

Sø-sedimentkernerne fra både Imnavait Creek Lake og Imikpuk Lake afslørede, at udvidelsen af ​​tundrabuske fandt sted i løbet af de sidste 70 til 100 år i begge dræninger. Denne buskudvidelse fulgte udvidelsen af ​​sø-udløbsdeltaer (sedimentfaner foran flodmundinger) og øget erosion fra nærliggende kystlandskaber forårsaget af øget storm og tab af havisen.

"Søerne giver en integreret registrering af, hvad der sker i deres vandskel, og det inkluderer ændringer, der sker på kysten 12 til 20 kilometer (7 til 12 miles) væk," sagde MacInnes.

For eksempel ved Imnavait Creek Lake fandt rekorden af ​​øget erosion i forbindelse med deltaudvidelse og mindre havis sted over en periode på flere hundrede år. Ved Imikpuk-søen forekom rekorden af ​​øget erosion forbundet med øget storm i en periode på omkring 150 år. I begge tilfælde blev den øgede erosion efterfulgt af stigende buskvækst.

"Mens erosionshastigheder og øget buskvækst i disse afvandingsområder kan være relativt langsomme processer, når de betragtes gennem århundreder, er de bemærkelsesværdige for det faktum, at i de sidste 100 år er erosion steget og blev modvirket af buskvækst inden for et menneskeligt liv," sagde MacInnes .

For arktiske samfund, der forsøger at tilpasse sig virkningerne af klimaændringer på kysterosion, foreslår undersøgelsens hovedforfatter, at buskenes potentielle beskyttende rolle er en naturlig egenskab, som bør overvejes, når der udvikles kystbeskyttelsesforanstaltninger.

"Ved at forstå, hvordan buske naturligt kan afbøde erosion, kan kystforvaltere træffe mere informerede beslutninger om, hvordan de skal tilpasse sig det skiftende arktiske kystsystem," sagde MacInnes.