Учёные предложили способ защитить побережье с помощью экосистем

По мере повышения уровня океана прибрежные общины сталкиваются с постоянно растущим риском сильного наводнения. Существующая инфраструктура, защищающая многие из этих общин, не была построена с учетом комбинированной угрозы повышения уровня моря и сильных штормов, наблюдавшихся в этом столетии.

Хотя укрепление существующих противопаводковых заграждений представляет собой дорогостоящую задачу для сообществ, находящихся в зоне риска, оно также дает возможность внедрять инновационные решения, которые могут обеспечить как предотвращение наводнений, так и экологические преимущества. Группа исследователей из Калифорнийского университета в Санта-Крузе и Геологической службы США оценила одно из таких решений по смягчению последствий наводнений, которое может укрепить дамбы, одновременно создавая экологически благоприятные прибрежные среды обитания. В исследовании, опубликованном 9 мая в Scientific Reports , группа оценила эффективность «горизонтальных дамб» — традиционных дамб, модернизированных с наклонной границей водно-болотных угодий — как средства укрепления береговых линий против угрозы повышения уровня моря.

Повышение уровня моря сделает суровую погоду, которая приносит штормовые нагоны и сильные волны, более разрушительной в ближайшем будущем. К 2050 году прибрежные наводнения от экстремальных штормов, которые мы в настоящее время считаем событиями, происходящими раз в жизни, могут происходить раз в два года из-за повышения уровня моря. Кроме того, наводнения, ожидаемые сегодня от событий, происходящих раз в жизни, могут происходить ежедневно к концу столетия. Около 250 миллиардов долларов собственности и инфраструктуры в Калифорнии находятся под угрозой прибрежного затопления в 21 веке. Густонаселенные берега залива Сан-Франциско составляют две трети этого прогнозируемого риска от штормов и повышения уровня моря. Однако сообщества залива почти полностью полагаются на стареющую систему дамб для своей защиты; дамб, которые не были построены для того, чтобы выдерживать экстремальные условия, вызванные изменением климата.

Водные среды обитания, такие как коралловые рифы, мангровые заросли и водно-болотные угодья, как было показано, эффективно снижают риск наводнений. Однако болота, которые когда-то выстилали залив Сан-Франциско, практически исчезли, поскольку береговая линия была тщательно разработана.

Увеличение высоты дамб, которые в настоящее время защищают береговую линию залива Сан-Франциско, было бы очень дорогим мероприятием. Тейлор-Бернс и коллеги при поддержке Калифорнийского совета по защите океана приступили к изучению вопроса, может ли повторное введение водно-болотных угодий в береговую линию залива путем строительства горизонтальных дамб стать более дешевой и эффективной альтернативой.

Горизонтальная дамба — это постепенный склон осадка, простирающийся от традиционной дамбы, создавая искусственную береговую линию, поверхность которой может стать экосистемой водно-болотных угодий. Растения на дамбе снижают энергию набегающих волн, обеспечивая при этом экологические преимущества дикой среды обитания.



Для сравнения конструкций дамб исследовательская группа начала с тщательно спроектированной и протестированной числовой модели залива Сан-Франциско, разработанной исследователями Геологической службы США (USGS). Патрик Барнард, директор по исследованиям CCCR и соавтор исследования, помог адаптировать эти модели к изучению горизонтальных дамб в своей предыдущей роли ученого в USGS.



Команда откалибровала модель, используя данные из China Camp Marsh. Затем исследователи провели серию компьютерных симуляций, загружая различные уровни моря и штормовые условия в горизонтальные и традиционные конструкции дамб, чтобы сравнить их преимущества в снижении риска. Горизонтальные дамбы хорошо себя зарекомендовали в моделировании, улучшив защиту от наводнений традиционных дамб на целых 30%. Моделирование команды показало, что более широкие, более пологие дамбы лучше всего справляются с предотвращением наводнений.

Исследование показывает, что горизонтальные дамбы могут стать экономически эффективным решением проблемы прибрежных наводнений. «Горизонтальные дамбы могут быть менее затратным способом снижения риска прорыва дамбы из-за изменения климата, в отличие от увеличения высоты самих дамб», — сказал Тейлор-Бернс. Это исследование основано на десятилетнем изучении экологического риска для прибрежных регионов и потенциальных решений по адаптации, проведенном в лаборатории профессора Калифорнийского университета в Санта-Крусе Майкла Бека, который также был соавтором исследования.

Читайте также: