Новое исследование проливает свет на то, как механически перемещается песок на пляжах округа Сан-Диего, и на его потенциальное воздействие. Исследование, опубликованное в журнале Coastal Engineering, может помочь планировщикам разработать проекты по питанию пляжей, которые будут достигать намеченных целей, не вызывая непредвиденных проблем. Северный округ Сан-Диего, например, планирует 50-летнюю серию пляжных подкормок стоимостью 160 миллионов долларов, предназначенных для борьбы с наводнениями и эрозией, а также для обеспечения мест отдыха для туристов.
Новое исследование, проведенное исследователями из Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего и частично финансируемое Калифорнийским морским грантом, проанализировало четыре проекта по питанию пляжей в округе Сан-Диего, чтобы увидеть, как они справляются. в годы после кормления. Это дает лучшее понимание того, как питательный песок перемещается в ответ на волны и течения, что может дать представление о более эффективных проектах по питанию пляжей в будущем.
«Многое неизвестно о том, как движется песок», - говорит постдоктор Скриппса Бонни Людка, руководившая исследованием. «Если вы положите песок на пляж, он не останется на одном месте. Вопрос в том, как долго он остается там, где вам нужно? И куда он девается при движении?»
Например, песок, лежавший на пляже Торри Пайнс к северу от Сан-Диего в 2001 году, был смыт одним штормом. Питательный песок также может привести к другим непредвиденным последствиям, как это произошло на Имперском пляже, месте крупнейшего пляжного питания в исследовании. Там осенью 2012 года к пляжу добавили 138 олимпийских бассейнов с песком. Песок перемещался вдоль побережья как на север, так и на юг, а в 2016 году способствовал закрытию устья реки Тихуана. Река потеряла связь с океаном, что привело к чрезвычайно концентрированному загрязнению и гипоксии - потере кислорода в воде, что может привести к гибели рыб и других водных видов.
В ходе исследования Людка и его коллеги изучили проекты Torrey Pines 2001 года и Imperial Beach 2012 года, а также проекты по питанию пляжей на пляжах Кардиффа и Соланы, реализованные в 2012 году. Используя квадроциклы, водные мотоциклы и другие инструменты, исследовательская группа проводил регулярные исследования каждого пляжа более десяти лет, чтобы создать карты высот с точностью до нескольких сантиметров. Используя эти карты, исследователи могли оценить, как менялся пляж с течением времени. Используя сеть буев, которыми управляют исследователи Скриппса, и численную модель волнения, они также получили многодесятилетнюю запись предполагаемых волновых условий вдоль побережья.
"Эти данные позволили нам сравнить поведение напитанного пляжа с тем, как вел себя пляж в периоды отсутствия питания при аналогичных волновых условиях", - говорит Людка.
Плывите по течению
Как отмечалось в предыдущем исследовании, проведенном командой, размер песчинок имел большое значение в том, как далеко и быстро перемещался песок. В Torrey Pines, где в 2001 году для проекта по питанию использовался песок, похожий на природный размер зерна, весь добавленный песок был вымыт в море всего за один шторм, через несколько месяцев после его размещения. Более крупный песок, использовавшийся в трех других проектах в 2012 г., в основном оставался на верхнем пляже даже во время Эль-Ниньо зимой 2015-2016 гг., принесшего на побережье исключительно энергичные волны.
Исследователи также определили закономерность движения песка, которая следовала за преобладающими океанскими течениями в этом районе: зимой кучи песка тянулись на юг, а летом песок перемещался на север. В целом, южное движение одержало победу, и в Империал-Бич способствовало засорению устья Тихуаны, в паре километров к югу от района размещения.
Исследование также показывает, что в некоторых случаях общее количество песка, отложенного или удаленного с пляжа естественным образом, было даже больше, чем количество песка, добавленного во время проектов по питанию.
Людка говорит: «Мы все еще далеки от того, чтобы предсказать или смоделировать, как эти продукты питания будут развиваться». Но тщательные наблюдения, представленные в этом исследовании, дают хорошее первое представление о том, как могут развиваться будущие проекты.
Песочный бюджет
Зачем вообще нужны песочные подкормки? Во-первых, изменение климата приводит к повышению уровня моря, что может привести к затоплению пляжей, если они не смогут отступить к суше, будь то из-за неспособности пляжа приспособиться или из-за существующей инфраструктуры. Естественные или живые проекты береговой линии, которые создают или восстанавливают пляжи и болота, привлекают внимание как способ повышения устойчивости перед лицом повышения уровня моря.
Кроме того, песок является ограниченным ресурсом на калифорнийских пляжах. Людка объясняет, что песок на пляжах, как правило, поступает из двух мест - из рек и разрушающихся скал. Плотины и проекты по стабилизации утесов сдерживали поступление песка из обоих этих источников. Она объясняет: «Бюджет песка подобен банковскому счету. Океан всегда снимает деньги. Если вы не добавите песок обратно в систему, пляжи исчезнут».
Исследователи также отмечают, что Калифорния на протяжении десятилетий добавляла песок на пляжи, и во многих случаях известные нам широкие песчаные пляжи были созданы искусственно путем добавления песка, вынутого из гаваней или других строительных объектов. Людка говорит: «В будущем нам, возможно, придется принимать трудные решения о том, где мы инвестируем в песчаные пляжи, а где другие пляжи оставлены на произвол судьбы из-за повышения уровня моря и ограниченных запасов песка».
Это исследование финансировалось Инженерным корпусом армии США, Калифорнийским департаментом парков и отдыха, Отделом лодочного спорта и водных путей, Национальным научным фондом и Калифорнийским морским грантом.