Изображения прибрежных домов, уносимых в море из-за размывания береговых линий и мощных штормовых нагонов, становятся все более распространенными, поскольку изменение климата приводит к повышению уровня моря в сочетании с более мощными штормами. Только в США прибрежные штормы нанесли убытки на сумму 165 миллиардов долларов в 2022 году.
Исследование Массачусетского технологического института показывает, что защита и укрепление солончаков перед защитными морскими дамбами может существенно помочь защитить некоторые береговые линии, при этом затраты делают реализацию такого подхода разумной.
Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Earth & Environment в статье аспиранта Массачусетского технологического института Эрни И. Х. Ли и профессора кафедры гражданского и экологического строительства Хайди Непф.
По их словам, это исследование показывает, что восстановление прибрежных болот «не просто было бы приятно сделать, но и экономически оправдано». Исследователи обнаружили, что, помимо прочего, волногасящий эффект солончака означает, что морскую дамбу за ним можно построить значительно ниже, что снижает стоимость строительства, при этом обеспечивая ту же защиту от штормов.
«Одна из других интересных вещей, которую действительно проливает свет это исследование, — говорит Непф, — заключается в том, что для получения хорошего эффекта не обязательно огромное болото. Это может быть относительно короткое болото, шириной всего в десятки метров, которое может дать вам пользу».
Это вселяет в нее надежду, говорит Непф, что эта информация может быть применена в местах, где планировщики могли подумать, что сохранение небольшого болота не стоит затрат. «Мы показываем, что это может иметь достаточно большое значение, чтобы быть финансово жизнеспособным», — говорит Непф.
Хотя другие исследования ранее продемонстрировали преимущества естественных болот в смягчении разрушительных штормов, Ли говорит, что такие исследования «в основном сосредоточены на ландшафтах, где болота имеют ширину порядка сотен метров. Но мы хотим показать, что это также применимо и к городским условиям, где не так много болотистых земель, особенно с учетом того, что в этих местах существующая серая инфраструктура (морские дамбы), как правило, уже имеется».
Исследование было основано на компьютерном моделировании волн, распространяющихся по различным профилям берега, с использованием морфологии различных растений солончаков — высоты и жесткости растений, а также их пространственной плотности, — а не эмпирического коэффициента сопротивления.
«Это физически обоснованная модель взаимодействия растений и волн, которая позволила нам изучить влияние видов растений и изменения в морфологии в зависимости от сезона, без необходимости выходить на улицу и калибровать коэффициент сопротивления растительности с помощью полевых измерений для каждого отдельного условия», - говорит Непф.
Исследователи основывали свой анализ выгод и затрат на простой метрике: насколько можно было бы уменьшить высоту данной морской дамбы, если бы она сопровождалась данным количеством болота, чтобы защитить определенную длину береговой линии? Другие способы оценки стоимости, такие как включение стоимости недвижимости, которая может быть повреждена данным объемом наводнения, «сильно различаются в зависимости от того, как вы оцениваете активы, если произойдет наводнение», говорит Ли.
«Для количественной оценки преимуществ солончаков мы используем более конкретное значение, а именно эквивалентную высоту морской дамбы, которая необходима для обеспечения того же уровня защиты», - говорит Ли.
Они использовали модели различных растений, отражающие различия в высоте и жесткости в разные сезоны. Они обнаружили двукратное изменение эффективности различных растений в ослаблении волн, но все они обеспечивали полезное преимущество.
Чтобы продемонстрировать детали на реальном примере и помочь подтвердить моделирование, Непф и Ли изучили местные солончаки в Сейлеме, Массачусетс, где уже реализуются проекты по восстановлению деградировавших болот. Включение конкретного примера дало шаблон для других, говорит Непф.
В Сейлеме их модель показала, что здоровое солончаковое болото может компенсировать необходимость в дополнительной высоте морской дамбы в 1,7 метра с учетом скорости перехлеста волн, установленной для безопасности пешеходов.
Однако, по словам авторов исследования, реальные данные, необходимые для моделирования болота, включая карты видов солончаков, высоты растений и побегов на площадь грядки, «очень трудоемки» для сбора. Сейчас Ли разрабатывает метод использования изображений с дронов и машинного обучения для упрощения этого картографирования.
По словам представителей Непф, это позволит исследователям и планировщикам оценить определенную территорию болота и сказать: «Насколько ценно это болото с точки зрения его способности уменьшать наводнения?»
«В этой статье представлен практический инструмент для перевода возможностей болот по ослаблению волн в экономические ценности, который может помочь лицам, принимающим решения, в адаптации болот для защиты побережья на основе природных ресурсов», — говорит Сяося Чжан, профессор Университета Шэньчжэня в Китае, который не принимал участия в этой работе. «Результаты показывают, что солончаки не только экологически полезны, но и экономически эффективны».
