Эрозия береговой линии: причины и последствия.

Введение

Перемещение земли вдоль береговой линии

Береговая эрозия – это потеря или перемещение земли, либо долгосрочное удаление осадочных пород и обломков вдоль береговой линии под воздействием волн, течений, приливов, ветра, водяного льда или других последствий штормов. Отступление береговой линии вглубь суши может быть измерено и описано в масштабе времени приливов, сезонов и других краткосрочных циклических процессов. Береговая эрозия может быть вызвана гидравлическим воздействием, абразией, ударом и коррозией, производимыми ветром и водой, а также другими естественными или антропогенными факторами. Эрозия часто происходит в районах с сильными ветрами, рыхлым песком и мягкими породами. Под воздействием миллионов острых песчинок возникает эффект пескоструйной обработки, который способствует эрозии, сглаживанию и полировке пород. Эрозия определяется как разрушение и износ поверхности горных пород в результате механического воздействия других частиц горных пород или песка. По данным МГЭИК, повышение уровня моря, вызванное изменением климата, усилит береговую эрозию во всем мире, значительно изменяя побережья и низменные прибрежные зоны.

Гидравлическое действие

Гидравлическое действие происходит, когда волны, ударяющиеся о скалу, сжимают воздух в трещинах в скальной породе. Это создает давление на окружающие горные породы, постепенно раскалывая и отрывая куски. Со временем трещины могут увеличиваться, иногда формируя пещеру. Отколовшиеся обломки падают на морское дно, где подвергаются дальнейшему воздействию волн.

Нарушение

Истощение (абразия) происходит, когда волны заставляют рыхлые обломки горных пород (осыпь) сталкиваться друг с другом, перетирая и откалывая частицы, постепенно уменьшаясь в размере, становясь более гладкими и округлыми. Осыпь также сталкивается с основанием скальной стены, откалывая небольшие фрагменты породы или оказывая абразивное воздействие, подобное шлифовке наждачной бумагой.

Решение

Растворение — это процесс, в котором кислоты, содержащиеся в морской воде, растворяют некоторые типы горных пород, такие как мел или известняк.

Стерение

Абразия, также известная как коррозия, происходит, когда волны разбиваются о скальные обрывы и постепенно разрушают их. Когда море обрушивается на обрывы, оно также использует обломки, образовавшиеся в результате действия других волн, чтобы ударять и отламывать куски породы с верхней части обрыва, которые затем могут быть использованы в этом же процессе и абразии.

Коррозия

Коррозия или растворение/химическое выветривание происходит, когда кислотность морской воды (pH ниже 7.0) разрушает горные породы на склоне обрыва. Известняковые обрывы, имеющие умеренно высокий pH, особенно подвержены такому воздействию. Волновое воздействие также ускоряет реакцию, удаляя продукты реакции.

Основные факторы

Способность волн вызывать эрозию скалистых склонов зависит от множества факторов. Твердость (или, наоборот, выветриваемость) горных пород, обращенных к морю, определяется прочностью пород и наличием трещин, разломов и слоев несвязных материалов, таких как ил и мелкий песок. Скорость удаления обломков со склона от береговой линии зависит от силы волн, набегающих на пляж. Эта энергия должна достичь критического уровня для удаления материала из конуса обломков. Конусы обломков могут быть очень устойчивыми и исчезать полностью на протяжении многих лет. Пляжи рассеивают энергию волн на береговой полосе и обеспечивают определенную защиту прилегающей территории. Стабильность береговой полосы, или ее сопротивление понижению. После стабилизации береговая полоса должна расширяться и становиться более эффективной в рассеивании энергии волн, так что меньше и менее мощных волн достигают ее. Поступление материала с наветренной стороны на береговую полосу под скалой способствует поддержанию стабильности пляжа. Прилегающая батиметрия, или конфигурация морского дна, контролирует энергию волн, достигающих побережья, и может оказывать значительное влияние на скорость эрозии скал. Мели и бары обеспечивают защиту от эрозии, вызывая обрушение штормовых волн и рассеивание их энергии до достижения берега. Учитывая динамичный характер морского дна, изменения в расположении мелей и баров могут приводить к изменению очага эрозии пляжа или скалы вдоль берега. На береговую эрозию во всем мире сильно повлиял рост уровня моря. На восточном побережье Соединенных Штатов наблюдается значительное увеличение береговой эрозии. Такие места, как Флорида, отмечают усиление береговой эрозии. В ответ на это Флорида и отдельные округа увеличили бюджеты на восстановление эродированных песков, привлекающих туристов во Флориду и поддерживающих ее многомиллиардную туристическую индустрию.

Методы контроля

Существует три распространенных метода защиты от береговой эрозии. К ним относятся: методы мягкой защиты, методы жесткой защиты и переселение.

Контроль жесткой эрозии

Твердые методы защиты от эрозии обеспечивают более надежное решение, чем мягкие методы. Морские стены и волнорезы служат полупостоянной инфраструктурой. Эти сооружения не защищены от естественного износа и требуют ремонта или реконструкции. По оценкам, средний срок службы морской стены составляет 50–100 лет, а волнореза – 30–40 лет. Ввиду их относительной долговечности, считается, что эти сооружения могут стать окончательным решением проблемы эрозии. Морские стены могут также ограничивать доступ общественности к пляжу и существенно изменять его естественное состояние. Волнорезы также значительно изменяют естественный облик пляжа. Некоторые утверждают, что волнорезы могут увеличить интервалы между проектами по пополнению пляжа, хотя они не рассматриваются как решение этой проблемы. Другая критика морских стен заключается в том, что они могут быть дорогостоящими, сложными в обслуживании и, при неправильном строительстве, способны нанести дополнительный ущерб пляжу. По мере накопления знаний о твердых методах защиты от эрозии, можно с уверенностью сказать, что эти конструктивные решения создают больше проблем, чем решают. Они нарушают естественные водные течения и препятствуют перемещению песка вдоль побережья, а также связаны с высокими затратами на установку и обслуживание, склонностью вызывать эрозию на соседних пляжах и дюнах, и непреднамеренным отводом ливневых стоков на другие участки. К естественным формам твердой защиты от эрозии относится посадка или поддержание местной растительности, такой как мангровые леса и коралловые рифы.

Контроль мягкой эрозии

Стратегии мягкой эрозии относятся к временным мерам по замедлению последствий эрозии. Эти варианты, включая мешковидные барьеры и насыщение пляжей, не предназначены для долгосрочных или постоянных решений. Одним из наиболее распространенных методов борьбы с мягкой эрозией являются проекты по насыщению пляжей. Эти проекты включают в себя дноуглубление и перенос песка на пляжи для восстановления песка, потерянного в результате эрозии. За годы насыщение пляжей стало весьма спорной мерой защиты береговой линии, поскольку оно может негативно повлиять на ряд природных ресурсов. Среди основных проблем, связанных с этими проектами, – необходимость соблюдения широкого спектра сложных законов и нормативных актов, а также высокие затраты на их реализацию. Простое добавление песка на пляж не гарантирует, что он там останется. Некоторые населенные пункты неоднократно наносят большие объемы песка, который затем смывается следующим сильным штормом. Несмотря на это, насыщение пляжей по-прежнему часто используется во многих населенных пунктах. В последнее время Инженерный корпус армии США подчеркнул необходимость рассмотрения целого ряда новых решений для борьбы с береговой эрозией, а не только структурных. К потенциальным решениям относятся использование местных видов растительности, защита и восстановление водно-болотных угодий, а также перемещение или удаление сооружений и мусора. Подход, сочетающий в себе управляемое отступление, был предложен как решение, учитывающее принципы экологической справедливости. Как правило, общественная поддержка идеи "отступления" была низкой. Однако, если сообщество решит переместить свои здания вдоль побережья, обычно землю превращают в общественное открытое пространство или передают в трасты для сохранения природы. Эти методы перемещения очень экономичны, они могут служить буфером против штормовых нагонов, защищать прибрежные дома и предприятия, снижать выбросы углерода и других загрязняющих веществ, создавать нерестилища для важных видов рыб, восстанавливать открытые пространства и дикую природу, а также возрождать культуру этих прибрежных сообществ. Данные дистанционного зондирования, такие как снимки Landsat, могут использоваться для масштабных и многолетних оценок береговой эрозии. Кроме того, геостатистические модели могут применяться для количественной оценки эффектов эрозии и естественной временной и пространственной эволюции отслеживаемых прибрежных профилей. Полученные результаты могут быть использованы для определения необходимых временных и пространственных интервалов между измеренными профилями для экономичного мониторинга.

Soft erosion strategies refer to temporary options of slowing the effects of erosion. These options, including Sandbag and beach nourishment, are not intended to be long term solutions or permanent solutions. One of the most common methods of soft erosion control is beach nourishment projects. These projects involve dredging sand and moving it to the beaches as a means of reestablishing the sand lost due to erosion. Over the years beach nourishment has become a very controversial shore protection measure: It has the potential to negatively impact several of the natural resources. Some large issues with these beach nourishment projects are that they must follow a wide range of complex laws and regulations, as well as the high expenses it takes to complete these projects. Just because sand is added to a beach does not mean it will stay there. Some communities will bring in large volumes of sand repeatedly only for it to be washed away with the next big storm. Despite these factors, beach nourishment is still used often in many communities. Lately, the U. S. Army Corps of Engineers emphasized the need to consider a whole new range of solutions to coastal erosion, not just structural solutions. Solutions that have potential include native vegetation, wetland protection and restoration, and relocation or removal of structures and debris. approach combined with managed retreat has been proposed as a solution that keeps in mind environmental justice. Typically, there has been low public support for "retreating". However, if a community does decide to relocate their buildings along the coast it is common that they will then turn the land into public open space or transfer it into land trusts in order to protect it. These relocation practices are very cost efficient, can buffer storm surges, safeguard coastal homes and businesses, lower carbon and other pollutants, create nursery habitats for important fish species, restore open space and wildlife, and bring back the culture of these coastal communities. Remote sensing data such as Landsat scenes can be used for large scale and multi year assessments of coastal erosion. Moreover, geostatistical models can be applied to quantify erosion effects and the natural temporal and spatial evolution of tracked coastal coastal profiles. The results can be used to determine the required temporal and spatial distances between the measured profiles for ecomic tracking.

Примеры

Место, где произошла эрозия скалистого побережья, находится в Уамберал в регионе Центрального побережья Нового Южного Уэльса, где дома, построенные на вершине скал, начали рушиться в море. Это связано с волнами, вызывающими эрозию преимущественно осадочного материала, на котором расположены фундаменты зданий. Данвич, столица средневековой торговли шерстью в Англии, исчезла в течение нескольких столетий из-за перераспределения отложений волнами. Вмешательство человека также может усиливать береговую эрозию: Холлсандс в Девоне, Англия, был прибрежной деревней, смытой в течение года, в 1917 году, непосредственно из-за предшествующей выемки гальки в заливе перед ним. На побережье Калифорнии, с его мягкими скалами из осадочных пород и высокой плотностью населения, регулярно происходят повреждения домов из-за эрозии скал. Девильс Слайд, Санта-Барбара, побережье к северу от Энсенады и Малибу регулярно подвергаются воздействию. Береговая линия Холдернесса на восточном побережье Англии, к северу от устья Хамбера, является одной из самых быстро разрушающихся в Европе из-за ее мягких глинистых скал и мощных волн. Волноломы и другие искусственные сооружения для сдерживания эрозии лишь ускорили этот процесс ниже по течению, поскольку вдоль берега происходит уменьшение поступления песка на пляжи, делая их более уязвимыми. Белые скалы Дувра также пострадали. Береговая линия Норт-Коув в штате Вашингтон разрушается со скоростью более 30 метров в год, что принесло этому району прозвище "Пляж, которого нет". Большая часть первоначального города обрушилась в океан. Считается, что этот район – самое быстро разрушающееся побережье на западном побережье Соединенных Штатов. В 2018 году были предприняты меры по замедлению эрозии, и было отмечено значительное снижение ее темпов. Форт Рикасоли, историческая крепость XVII века на Мальте, находится под угрозой береговой эрозии, поскольку он был построен на разломе в мысе, подверженном эрозии. Небольшая часть одной из бастионных стен уже обрушилась из-за разрушения земли под ней, а в других стенах также имеются трещины. В Эль-Кампелло, Испания, эрозия и разрушение римской рыбоводческой фермы, вырытой в скале в I веке до н.э., усугубились строительством близлежащего спортивного порта. Хэмптон-он-Си также страдает от этой проблемы. Хэмптон-он-Си расположен в Кенте, Англия. Когда-то он был очень популярен благодаря промыслу устриц и сильно зависел от моря. Хэмптон-он-Си подвергался воздействию береговой эрозии еще до 1800-х годов. Эрозия береговой линии Хэмптон-он-Си усилилась с увеличением глобального потепления и изменения климата. Глобальное потепление вызывает повышение уровня моря, более интенсивные и частые штормы, а также повышение температуры океана и уровня осадков. Другой причиной столь сильной эрозии в Хэмптон-он-Си было увеличение частоты и интенсивности штормов. Эти природные явления разрушили Хэмптонский пирс, сады Хернеклиффа, ряд вилл, несколько дорог и многие другие сооружения, которые когда-то располагались в Хэмптон-он-Си. После этого разрушения, в 1899 году, началось строительство морской стены для защиты оставшейся земли и зданий. Однако морская стена оказала мало помощи: эрозия продолжала воздействовать на здания. Затем пришел шторм, который разрушил морскую стену и затопил землю за ней. Эти события заставили многих инвесторов в землю отказаться от своих планов. В конечном итоге Хэмптон-он-Си пришлось покинуть, поскольку эрозия охватила большую часть суши. К 1916 году Хэмптон-он-Си был полностью заброшен. К 1920-м годам осталось лишь несколько строений. Именно тогда Хэмптон-он-Си, как говорят, окончательно ушел под воду. Сегодня сохранились лишь три достопримечательности, пережившие трагедию, постигшую Хэмптон-он-Си. К ним относятся "Хэмптон-Инн", "Хэмптон-Пир" и несколько дорог. Хотя Хэмптонский пирс и не имеет прежних размеров, он по-прежнему доступен для рыбалки.

A place where erosion of a cliffed coast has occurred is at Wamberal in the Central Coast region of New South Wales where houses built on top of the cliffs began to collapse into the sea. This is due to waves causing erosion of the primarily sedimentary material on which the buildings foundations sit. Dunwich, the capital of the English medieval wool trade, disappeared over the period of a few centuries due to redistribution of sediment by waves. Human interference can also increase coastal erosion: Hallsands in Devon, England, was a coastal village washed away over the course of a year, 1917, directly due to earlier dredging of shingle in the bay in front of it. The California coast, which has soft cliffs of sedimentary rock and is heavily populated, regularly has incidents of house damage as cliffs erodes. Devil's Slide, Santa Barbara, the coast just north of Ensenada, and Malibu are regularly affected. The Holderness coastline on the east coast of England, just north of the Humber Estuary, is one of the fastest eroding coastlines in Europe due to its soft clay cliffs and powerful waves. Groynes and other artificial measures to keep it under control has only accelerated the process further down the coast, because longshore drift starves the beaches of sand, leaving them more exposed. The white cliffs of Dover have also been affected. The coastline of North Cove, Washington has been eroding at a rate of over 100 feet per year, earning the area the nickname "Washaway Beach". Much of the original town has collapsed into the ocean. The area is said to be the fastest eroding shore of the United States' West Coast. Measures were finally taken to slow the erosion, with substantial slowing of the process noted in 2018. Fort Ricasoli, a historic 17th century fortress in Malta is being threatened by coastal erosion, as it was built on a fault in the headland which is prone to erosion. A small part of one of the bastion walls has already collapsed since the land under it has eroded, and there are cracks in other walls as well. In El Campello, Spain, the erosion and failure of a Roman fish farm excavated from rock during the first century B. C. was exacerbated by the construction of a close sport harbour. Hampton on Sea is suffering from this problem as well. Hampton on Sea is located in Kent, England. It was at one time very popular for its oyster fishing and was very reliant on the sea. Hampton on Sea has undergone the effects of coastal erosion since before the 1800s. Hampton on Sea's coastal erosion worsened with the increase in global warming and climate change. Global warming is causing a rise in sea level, more intense and frequent storms, and an increase in ocean temperature and precipitation levels. Another reason Hampton on Sea had such a horrific case of coastal erosion is due to an increase in the frequency and the intensity of storms it experienced. These natural events had destroyed the Hampton Pier, Hernecliffe Gardens, a set of villas, several roads, and many other structures that once lay on Hampton On Sea. After this destruction, in 1899 they started building a sea wall to protect the rest of the remaining land and buildings. However, the sea wall did not offer much help: buildings continued to be affected by the erosion. Then a storm came and broke the sea wall, it then flooded the land behind it. These events cause many land investors to back out. Eventually, Hampton on Sea had to be abandoned because the erosion overtook so much of the land. By 1916 Hampton on Sea had been completely abandoned. By the 1920s only a couple of structures still stood. It was at that point that Hampton on Sea was said to have been finally drowned. Today only three landmarks have survived the tragedy that Hampton on Sea had faced. These landmarks include The Hampton Inn, The Hampton Pier, and a few roads. Although The Hampton Pier is not the same size as the original it is still available for people to fish from.