Если вы посещали Внешние отмели Северной Каролины или другие барьерные острова, вы, вероятно, сталкивались с их раздвоением личности - местами, где высокие волны могут биться о песчаный берег океана, а цапли бродят по спокойным солончакам недалеко от суши.
Новое исследование, проведенное группой из William & Mary и ее Института морских наук Вирджинии, показывает, что эти, казалось бы, несопоставимые экосистемы на самом деле тесно связаны между собой, и что быстрая миграция песков барьерных островов в сторону суши приводит к крупномасштабным потерям прилегающих солончаков. Их исследование, недавно опубликованное в журнале Geology, сосредоточено на нетронутых барьерных островах восточного побережья Вирджинии, но, вероятно, применимо к аналогичным системам барьерных островов по всему миру.
Исследование группы показывает, что барьерные острова Вирджинии разрушаются или мигрируют в сторону суши со скоростью от 3 до 18 футов в год. По их оценкам, миграция на сушу ежегодно потребляет не менее 60 акров солончаков за барьером, и с 1870 года было погребено почти 8 000 акров этих солончаков - почти 10% исторических площадей среды обитания солончаков за барьером Вирджинии. Исчезновение болот представляет собой серьезную экологическую проблему, учитывая их полезную роль в качестве мест кормления водоплавающих птиц, мест нагула для многочисленных морских видов, а также способность поглощать углерод, загрязняющие вещества и энергию волн..
Ведущий автор Чарли Дитон, который проводил исследование, будучи студентом факультета геологии W&M, говорит, что команда пришла к своим результатам, «оцифровав и проанализировав сотни карт и фотографий, начиная с 1851 года, и сравнив их с Данные LIDAR, показывающие недавние положения береговой линии."
Соавтор исследования доктор Крис Хейн, доцент VIMS, объясняет изменение береговой линии островов действием прибрежных штормов. «Ураганы и северные востокы вызывают как эрозию берегов, так и миграцию барьеров», - говорит Хайн. «Подъем уровня моря и другие факторы играют свою роль, создавая условия для штормового нагона, который разрушает береговую линию и уносит пески с барьерных островов на сушу в болота».
Третий соавтор исследования, доцент VIMS доктор Мэтт Кирван, отмечает, что «барьерные острова Вирджинии подвержены одним из самых высоких темпов повышения относительного уровня моря вдоль атлантического побережья США». Исследование VIMS 2015 года показывает, что скорость подъема в Киптопеке на восточном побережье Вирджинии составляет ~ 3,7 миллиметра в год за последние 50 лет. Это на одну десятую дюйма ежегодно, или более чем на полфута повышения уровня моря с середины 1960-х годов.
Наблюдения и моделирование
Исследование исследовательской группы отражает растущий интерес к тому, как забарьерные солончаки могут стабилизировать или дестабилизировать барьерные острова. Хайн говорит: «Прибрежные геологи исторически рассматривали эволюцию солончаков и барьерных островов по отдельности, но в последнее десятилетие мы действительно начали осознавать, как изменения в одном могут повлиять на другое».
Одна из гипотез, основанная как на компьютерных моделях, так и на полевых наблюдениях, состоит в том, что штормовой перенос песка над барьерным островом и в болота помогает последним идти в вертикальном темпе с поднимающимся уровнем моря, обеспечивая болотный якорь, который стабилизирует остров. и действует, чтобы замедлить его миграцию в сторону суши.
Альтернативная концептуальная модель предполагает, что поднимающиеся уровни моря затапливают забарьерные болота. В соответствии с этим сценарием, поскольку большее количество воды может заполнить прибрежные бухты по мере затопления приливом, больше воды должно стекать из них по мере отлива. Это требует более крупных поперечных каналов для размещения увеличенной «приливной призмы»; они, в свою очередь, переносят барьерные пески в дельты приливов и отливов, эффективно удаляя отложения, необходимые барьерным островам для выживания. Из-за недостатка песка береговая линия отступает, а барьерный остров сужается или мигрирует еще быстрее.
Выводы текущего исследования противоречат этой концепции «безудержного нарушения». «Мы обнаружили, что на барьерных островах Вирджинии повышенная скорость отступания береговой линии на самом деле коррелирует с уменьшением приливной призмы», - говорит Хайн. «Приливная призма обычно уменьшается, потому что барьерные острова мигрируют так быстро, что они сокращают пространство между ними и материком, чтобы вода могла заполниться во время прилива».
Дитон, Хайн и Кирван говорят, что основной связью между барьерными островами Вирджинии и забарьерной средой является быстрая миграция островов в сторону суши. По их оценкам, это составляет более половины исторического сокращения площади солончаков в регионе, и говорят, что потери солончаков, вызванные миграцией, также можно ожидать в аналогичных барьерных системах со смешанной энергией, таких как в Южной Каролине и Нью-Джерси, а также в Германии. и по другим дальним берегам.
Исследователи связывают оставшуюся потерю площади солончаков с различными обратными барьерными процессами. Основным фактором в крупных прибрежных бухтах является эрозия края болота набегающими ветром волнами.
Исследовательская группа старается отличать миграцию барьерного острова в сторону суши от отступления его береговой линии. «Мы обнаружили, что крупномасштабная потеря площади солончаков за барьером характерна для островов, подвергающихся миграции в сторону суши, а не просто эрозии береговой линии», - говорит Хайн. «Барьерный остров, который мигрирует в сторону суши, все еще может сохранять свою ширину; остров, страдающий от эрозии береговой линии, неизменно сужается и, в конце концов, начинает мигрировать в очень узкой форме».
Исследователи больше всего обеспокоены исчезновением солончаков в районах, окруженных прибрежными скалами или человеческими препятствиями, такими как переборки или дамбы. По словам Хейна, «миграция барьерных островов в сушу намного опережает миграцию болот в возвышенности. Исчезновение болот вызывает особую озабоченность в районах, где крутые возвышенности не позволяют болотам мигрировать на материковые берега, поскольку это не позволяет системе компенсировать потери, связанные с миграцией на сушу Барьерный остров."
«Независимо от способности болот идти в ногу с повышением уровня моря за счет вертикального роста, - добавляет Кирван, - крупномасштабная потеря болот может быть неизбежной, поскольку барьерные системы во всем мире уравновешивают повышение уровня моря, мигрируя в сторону суши."