Кіріспе
Жағалау эрозиясы – жағалаудағы жердің жоғалуы немесе ығысуы, толқындар, ағыстар, су тасқыны, желмен қозғалатын су, судағы мұз немесе дауылдардың басқа да әсерлерінен жағалаудағы шөгінділер мен тастардың ұзақ мерзімді тозуы. Жағалаудың құрлыққа қарай шегінуін су тасқыны, маусымдар және басқа қысқа мерзімді циклдық процестер арқылы өлшеуге және сипаттауға болады. Жағалау эрозиясы гидравликалық әсер, абразия, соққы және жел мен судың коррозиясы, сондай-ақ табиғи немесе жасанды түрде туындаған басқа да күштердің нәтижесі болуы мүмкін. Эрозия көбінесе қатты жел соғатын, құмның көп мөлшерде болатын және жұмсақ тастар кездесетін аймақтарда жүзеге асады. Миллиондаған ұсақ құм түйіршіктерінің соққысы құм абразиясының әсерін тудырады. Бұл әсер тастарды тозуға, тегістеуге және жылтыратуға көмектеседі. Эрозияның анықтамасы – басқа тастар немесе құм бөлшектерінің механикалық әсерінен тас бетінің ұнтақталып тозуы. IPCC мәліметтері бойынша, климаттың өзгеруіне байланысты теңіз деңгейінің көтерілуі әлемдік жағалау эрозиясын күшейтеді, жағалаулар мен жағалауға жақын төмен жатқан аймақтарды айтарлықтай өзгертеді.
Coastal erosion is the loss or displacement of land, or the long term removal of sediment and rocks along the coastline due to the action of waves, currents, tides, wind driven water, waterborne ice, or other impacts of storms. The landward retreat of the shoreline can be measured and described over a temporal scale of tides, seasons, and other short term cyclic processes. Coastal erosion may be caused by hydraulic action, abrasion, impact and corrosion by wind and water, and other forces, natural or unnatural. Also erosion commonly happens in areas where there are strong winds, loose sand, and soft rocks. The blowing of millions of sharp sand grains creates a sandblasting effect. This effect helps to erode, smooth and polish rocks. The definition of erosion is grinding and wearing away of rock surfaces through the mechanical action of other rock or sand particles. According to the IPCC, sea level rise caused by climate change will increase coastal erosion worldwide, significantly changing the coasts and low lying coastal areas.
Гидравликалық әрекет
Гидравликалық әрекет – толқындар жартасқа шапқанда, жартастағы жарықтардағы ауа қысымға ұшырағанда пайда болады. Бұл қоршаған тау жынысына қысым түсіріп, оны біртіндеп үңкейтіп, бөліктерін жұлып алып кетеді. Уақыт өте келе жарықтар кеңейіп, кейде үңгірлер қалыптасады. Жұлып алынған тау жыныстары теңіз түбіне түсіп, толқындардың әсеріне ұшырай береді.
Қалқыма
Атриция – толқындардың шала тау жыныстарының (скрип) бір-бірімен соқтығысып, ұсақталып, сынып, осы процесте көлемдері азайып, беттері тегістеліп, дөңгелене түсуімен жүзеге асады. Скрип жартастың негізімен де соқтығысып, жартастан кішкентай тау жыныстарын қашап алады немесе абразия (тоздыру) әсерін тигізеді, бұл құм қағазымен сырғылағанға ұқсас.
Шешім
Ерітілу – теңіз суындағы қышқылдардың бор, әктас сияқты кейбір тау жыныстарын еріту процесі.
Қию
Абразия, сондай-ақ коррозия деп те аталады, толқындар жартас бетіне соғылып, оны баяу эрозиялайтын кезде пайда болады. Теңіз жартасқа соққы беретін кезінде, бұрынғы толқындардың әсерінен түзілген қиыршық тастарды да пайдаланып, жартастың жоғары бөлігінен тас-қиыршықтарды сындырып, жарып алады. Бұл тас-қиыршықтар да сол толқындардың әсеріне және ұсатуға (абразияға) қатысады.
Тотығу
Тотығу немесе ерітілу/химиялық тозу теңіздің pH көрсеткіші 7.0-ден төмен болғанда, жартастың бетіндегі тау жыныстарын бұзады. Орташа жоғары pH көрсеткішіне ие әктас жартастар осыған ерекше сезімтал. Толқындардың әсері реакцияға түскен материалды кетіріп, реакция жылдамдығын арттырады.
Негізгі факторлар
Толқындардың жартастың эрозиясын тудыру қабілеті көптеген факторларға байланысты. Теңізге қарап жатқан тау жыныстарының қаттылығы (немесе керісінше, эрозияға ұшырау деңгейі) тау жыныстарының беріктігімен, жарықтардың, сынықтардың және балшық, ұсақ құм сияқты байланыссыз материалдардың қабаттарының болуымен анықталады. Жағадан құлаған қиыршықтардың алыстауы, жағаны кезіп өтетін толқындардың күшіне байланысты. Бұл энергия қиыршықтар жиынтығынан материалды алып тастау үшін белгілі бір деңгейге жетуі керек. Қиыршықтар жиынтығы өте тұрақты болуы мүмкін және толық жойылуына ондаған жылдар қажет болуы мүмкін. Жағажайлар жағалаудағы толқын энергиясын таратып, жақын жерді қорғауға көмектеседі. Жағалаудың тұрақтылығы, немесе төмендеуге қарсы тұру қабілеті. Тұрақты болғаннан кейін, жағалау кеңейіп, толқын энергиясын тиімдірек таратуға тиіс, нәтижесінде одан аз және әлсіз толқындар өтеді. Жардың астындағы жағалауға келіп толығатын материал жағажайдың тұрақты болуына көмектеседі. Жақын орналасқан батиметрия, яғни теңіз түбінің пішіні, жағалауға келетін толқын энергиясын бақылап, жартастың эрозиясына маңызды әсер етеді. Құрлыққа жеткенге дейін дауылдық толқындардың бұзылуы және энергиясын таратуы жағалау эрозиясынан қорғайды. Теңіз түбінің өзгеру шамасы, саздар мен батпақтардың орналасуындағы өзгерістер жағажай немесе жар эрозиясының орнын жағалау бойында өзгертуі мүмкін. Жағалау эрозиясы жаһандық деңгейде теңіз деңгейінің көтерілуінен күрт күшейді. АҚШ-тың шығыс жағалауында жағалау эрозиясының ұлғаюы байқалды. Флорида сияқты аймақтарда жағалау эрозиясының күшеюі анық көрініс тапты. Осыған жауап ретінде Флорида және оның округтері Флоридаға келушілерді қызықтыратын және миллиардтаған долларлық туризм индустриясын қолдауға көмектесетін эрозияға ұшыраған құмды қайта толтыруға арналған бюджетін арттырды.
Бақылау әдістері
Жағалау эрозиясын бақылаудың үш негізгі әдісі бар. Олар: жұмсақ эрозияны тоқтату, қатты эрозияны тоқтату және қоныстануды өзгерту.
Қатты эрозияға қарсы бақылау
Қатты эрозияны бақылау әдістері жұмсақ эрозияны бақылау әдістеріне қарағанда тұрақтырақ шешім береді. Теңіз қабырғалары мен жағажайлар жартылай тұрақты инфрақұрылым болып табылады. Бұл құрылыстар қалыпты тозудан зардап шегеді және оларды жөндеу немесе қайта құру қажет болады. Теңіз қабырғасының орташа қызмет ету мерзімі 50–100 жыл, ал жағажайдың орташа қызмет ету мерзімі 30–40 жыл деп есептеледі. Олардың салыстырмалы тұрақтылығына байланысты, бұл құрылыстар эрозия мәселесіне соңғы шешім бола алады деп есептеледі. Бірақ теңіз қабырғалары жағажайға қоғамның қол жеткізуін шектеуі және жағажайдың табиғи жағдайын күрт өзгертуі мүмкін. Жағажайлар да жағалаудың табиғи жағдайын күрт өзгертеді. Кейбір мамандар жағажайлар жағажайды толықтыру жобалары арасындағы уақытты қысқарта алады деп санайды, бірақ олар жағажайды толықтырудың шешімі ретінде қарастырылмайды. Теңіз қабырғаларына қатысты тағы бір сын – олардың қымбатқа түсуі, күтіп ұстау қиындығы және дұрыс салынбаған жағдайда жағажайға қосымша зиян келтіру мүмкіндігі. Қатты эрозияны бақылау туралы біліміміз арта келе, осы құрылымдық шешімдер мәселенің өзінен де көп проблема тудыратынын айтуға болады. Олар табиғи су ағымдарына кедергі келтіреді, құмның жағалау бойымен жылжуына тосқауыл қояды, сонымен қатар орнату мен күтіп ұстаудың жоғары құны, жақын орналасқан жағажайлар мен құмды қоршауларды эрозияға ұшырату қаупі және жаңбыр суларын басқа жаққа бұру сияқты мәселелерге себеп болады. Табиғи қатты эрозияны бақылау формаларына мангр ормандары мен маржан рифтері сияқты жергілікті өсімдіктерді отырғызу және күтіп бағу жатады.
Жұмсақ эрозияға қарсы бақылау
Жұмсақ эрозия стратегиялары эрозияның әсерін уақытша баяулатуға бағытталған шараларды білдіреді. Осы шаралар, құм қаптары және жағажайды құммен толықтыру сияқты, ұзақ мерзімді немесе тұрақты шешімдер емес. Жағажай эрозиясын бақылаудың ең көп таралған әдістерінің бірі – жағажайды құммен толықтыру жобалары. Бұл жобалар құмды қазу және оны эрозия салдарынан жоғалған құмды қалпына келтіру үшін жағажайларға тасымалдауды қамтиды. Жылдар бойы жағажайды құммен толықтыру жағалауды қорғаудың өте күрес тудыратын шарасы болып табылады: ол бірнеше табиғи ресурстарға теріс әсер етуі мүмкін. Осы жағажайды құммен толықтыру жобаларының маңызды мәселелерінің бірі – олардың көптеген күрделі заңдар мен ережелерді сақтауы және жобаны аяқтау үшін қажетті жоғары шығындар. Жағажайға құм қосылғаннан кейін ол сол жерде қалады деп кепілдік беруге болмайды. Кейбір қауымдастықтар үлкен көлемде құмды қайта-қайта әкеледі, бірақ оны келесі үлкен дауыл шайып кетеді. Осы факторларға қарамастан, жағажайды құммен толықтыру әлі де көптеген қауымдастықтарда жиі қолданылады. Соңғы уақыттарда АҚШ Армиясының Инженерлік корпусы жағалау эрозиясына қатысты жаңа шешімдерді қарастыру қажеттігін баса көрсетті, ғана емес құрылымдық шешімдерді. Ықтимал шешімдерге жергілікті өсімдіктер, батпақты жерлерді қорғау және қалпына келтіру, құрылыстар мен қоқыстарды көшіру немесе алып тастау жатады. Осы тәсілмен үйлесімде басқарылатын кері шегіну экологиялық әділеттілікті ескеретін шешім ретінде ұсынылған. Көбінесе "кері шегінуге" халықтың қолдауы төмен болады. Алайда, егер қауымдастық жағалау бойындағы ғимараттарын көшіруге шешім қабылдаса, олар осы жерді қоғамдық ашық кеңістікке айналдыруы немесе оны қорғау үшін жер сенімді қорына беруі мүмкін. Бұл көшіру тәжірибелері өте тиімді, дауыл толқындарын жұмсартады, жағалаудағы үйлер мен бизнесті қорғайды, көміртегі және басқа да ластағыштарды азайтады, маңызды балық түрлері үшін өсіру ортасын жасайды, ашық кеңістік пен жабайы табиғатты қалпына келтіреді және осы жағалау қауымдастықтарының мәдениетін қайта жаңғыртады. Landsat суреттері сияқты қашықтан зондтау деректері жағалау эрозиясын кең ауқымды және көп жылдық бағалау үшін қолданылуы мүмкін. Сонымен қатар, геостатистикалық модельдер эрозияның әсерін және жағалау профильдерінің табиғи уақыт және кеңістіктегі эволюциясын анықтау үшін қолданылуы мүмкін. Алынған нәтижелер өлшенген профильдер арасындағы қажетті уақыт және кеңістік аралықтарын анықтау үшін қолданылуы мүмкін.
Мысалдар
Жағалаудағы жартастардың эрозиясы орын алған жер – Жаңа Оңтүстік Уэльстің Орталық жағалауындағы Уамберл қаласы. Онда жартастардың үстіне салынған үйлер теңізге құлап бастады. Бұл, негізінен, ғимараттардың іргетастары орналасқан шөгінді материалдың эрозиясына себеп болатын толқындардың салдарынан туындады. Англияның ортағасырлық жүн саудасының астанасы болған Дунвич, бірнеше ғасырдың ішінде толқындардың шөгінділерді қайта таратуынан жоғалып кетті. Адамның араласуы да жағалау эрозиясын күшейте алады. Мысалы, Англияның Девон қаласындағы Холлсандс ауылы 1917 жылы бір жылдың ішінде, оның алдындағы шығанақтағы шелдің бұрынғы қазбаларынан туындаған су астында қалды. Калифорния жағалауы, жұмсақ жартастардан және көп халықтан тұратындықтан, жартастар эрозияға ұшырағанда үйлерге зақым келтіру жиі кездеседі. Devil's Slide, Santa Barbara, Энсенаданың солтүстік жағалауы және Малибу аймақтарында бұл жиі орын алады. Англияның шығыс жағалауындағы Холдернесс жағалауы, Хамбер сағасының солтүстігінде, жұмсақ саз жартастары мен күшті толқындарының әсерінен Еуропадағы ең жылдам эрозияға ұшыраған жағалаулардың бірі болып табылады. Гройндерлер және басқа да жасанды шаралар оны бақылауға бағытталғанмен, процесті жағалау бойында одан әрі жылдамдатты, себебі жағалаудағы ағыс құмды жағажайларды қырып, оларды жалаңаш қалдырды. Довердің ақ жартастары да зардап шекті. Солтүстік Ков (Вашингтон) жағалауы жылына 100 футтан астам жылдамдықпен эрозияға ұшырап, "Washaway Beach" деген лақап атын алды. Алғашқы қаланың көп бөлігі теңізге құлап кетті. Бұл аймақ АҚШ-тың батыс жағалауындағы ең жылдам эрозияға ұшыраған жер болып саналады. Эрозияны баяулату үшін шаралар қабылданды және 2018 жылы процестің айтарлықтай баяулауы байқалды. 17 ғасырлық Мальтадағы Рикасоли бекінісі жағалау эрозиясының қаупіне тап болып отыр, себебі ол эрозияға бейім жартастың бір бөлігіне салынған. Бастион қабырғасының бір бөлігі құлап кетті, өйткені оның астындағы жер эрозияға ұшырады, ал басқа қабырғаларда да жарықтар пайда болды. Испанияның Эль-Кампелло қаласында б.з.б. бірінші ғасырда жартастан қазылған римдік балық шаруашылығының эрозиясы мен құлауына жақын жердегі спорттық порттың салынуы себеп болды. Hampton on Sea да осы мәселеге тап болды. Hampton on Sea Англияның Кент қаласында орналасқан. Бұрын бұл аймақ ұстрица балық аулауымен танымал болған және теңізге тәуелді болған. Hampton on Sea 1800 жылдардан бері жағалау эрозиясының әсеріне ұшырап келеді. Hampton on Sea жағалауындағы эрозия жаһандық жылыну мен климаттың өзгеруіне байланысты нашарлады. Жердің жылынуы теңіз деңгейінің көтерілуіне, дауылдардың жиілеуіне және күшеюіне, сондай-ақ мұхит температурасының және жауын-шашын мөлшерінің артуына әкеліп соқты. Hampton on Sea-дегі жағалау эрозиясының осындай ауыр салдарына себеп болған тағы бір фактор – дауылдардың жиілігі мен қарқындылығының артуы. Бұл табиғи құбылыстар Hampton Pier, Hernecliffe Gardens, виллалар жиынтығы, бірнеше жол және Hampton on Sea-де бұрын болған көптеген құрылыстарды қиратты. Бұл қиратудан кейін 1899 жылы қалған жер мен ғимараттарды қорғау үшін теңіз қабырғасын салу жұмыстары басталды. Алайда, теңіз қабырғасы көп көмек бермеді: ғимараттар эрозиядан зардап көруін жалғастырды. Содан кейін дауыл келіп, теңіз қабырғасын бұзып, оның артындағы жерді су басты. Бұл оқиғалар көптеген жер инвесторларын кері шегінуге мәжбүр етті. Ақырында, Hampton on Sea-ді тастап кетуге тура келді, өйткені эрозия жердің көп бөлігін басып алды. 1916 жылға қарай Hampton on Sea толығымен тасталып кетті. 1920 жылдары бірнеше ғимарат ғана тұрды. Сол кезде Hampton on Sea толығымен суға батқан деп есептелді. Бүгінде Hampton on Sea-дегі апаттан үш ескерткіш ғана аман қалды. Бұл ескерткіштерге Hampton Inn, Hampton Pier және бірнеше жолдар кіреді. Hampton Pier түпнұсқасымен бірдей болмаса да, ол әлі де балық аулауға қолжетімді.