Neuer Ansatz schätzt den langfristigen Verlust von Küstenklippen

In Teilen der ikonischen Bergküste Kaliforniens wird die atemberaubende Schönheit von schroffen Schildern unterbrochen, die die Zuschauer warnen, sich von instabilen Klippen fernzuhalten. Die Gefahren der Küstenerosion sind für die modernen Bewohner dieser Gemeinden eine allzu vertraute Realität. Mit einem neuen Tool bringen Forscher jetzt eine historische Perspektive in das heiß diskutierte Thema, wie diese verschwindenden Küsten zu verwalten sind.

Unter Verwendung eines Modells, das Messungen der Zeitspanne beinhaltet, die Küstenklippen und ihre Restablagerungen an der Erdoberfläche freigelegt waren, fanden Stanford-Forscher heraus, dass die Rate der Klippenerosion in den letzten 100 Jahren ähnlich der der letzten 2.000 Jahre ist.

Der Proof-of-Concept, veröffentlicht im Journal of Geophysical Research: Erdoberfläche am 17. April eröffnet die Möglichkeit, diesen neuen Ansatz zu nutzen, um die langfristige Geschichte der Erosion oder des Rückzugs von Küstenklippen in anderen Teilen des Bundesstaates zu verstehen. Die Arbeiten wurden in Del Mar, Kalifornien, durchgeführt, einer Küstenstadt im San Diego County mit Infrastruktur auf den Küstenklippen.

„An diesem speziellen Ort sind diese Klippenerosionsraten seit Tausenden von Jahren gleich, daher sollten wir nicht erwarten, dass sie niedriger werden“, sagte die leitende Studienautorin Jane Willenbring, außerordentliche Professorin für Erd- und Planetenwissenschaften am Stanford Doerr Schule für Nachhaltigkeit. „Wenn überhaupt, sollten wir damit rechnen, dass sie in Zukunft höher sein werden.“

Del Mar gehört zu den Orten, die für das Verständnis des Klippenrückzugs von entscheidender Bedeutung sind. Neben der öffentlichen Infrastruktur befinden sich die Häuser bis zu 70 Fuß über dem Strand. Eine große Eisenbahnstrecke zwischen Los Angeles und San Diego verläuft auf den Küstenklippen, wo Klippenbrüche zu mehreren Entgleisungen in der modernen Geschichte sowie zu Steinschlagereignissen geführt haben, die in den letzten Jahren zu Schließungen geführt haben.

„Ich denke, diese Studie stärkt den Gedanken, dass wir eher früher als später etwas gegen den Klippenrückzug unternehmen sollten“, sagte der Hauptautor der Studie, Travis Clow, Ph.D. ’22.

Ein natürliches Labor

Das Untersuchungsgebiet war ideal für die Methodik der Forscher, da der Strand von Del Mar eine schmale Uferplattform aufweist, das Grundgestein, auf dem sich normalerweise Gezeitentümpel befinden. Unter Verwendung von neun Grundgesteinsproben maßen die Co-Autoren die Konzentrationen des chemischen Isotops Beryllium-10, das die Exposition von Landformen gegenüber kosmischer Strahlung aus dem Weltraum verfolgt. Die Daten wurden mit Klippenrückzugsraten aus neueren Studien auf der Grundlage von Luftaufnahmen verglichen, die zeigen, dass die Küstenerosionsraten in den letzten zwei Jahrtausenden relativ konstant geblieben sind – bei etwa 2 bis 5 Zoll pro Jahr.

„Einer der Vorteile dieser Technik ist, dass sie Informationen auf Zeitskalen liefert, die für Faktoren wie den Anstieg des Meeresspiegels relevant sind“, sagte Willenbring. „Unser Tool schätzt den Rückzug über Zeiträume, die mehrere große Stürme oder atmosphärische Flüsse umfassen, die nicht sehr oft vorkommen, aber für die Bildung der Küste von entscheidender Bedeutung sind.“

Der Ansatz der Forscher untersucht den Einfluss verschiedener Faktoren, darunter Welleneinwirkungen und Verwitterung, die an der Uferplattform und der Klippenschnittstelle auftreten.

„Er spuckt mehr als nur eine Rückzugsrate aus“, sagte Clow, der die Proben in Willenbrings Labor verarbeitete und am Center for Accelerator Mass Spectrometry am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) vermaß. „Es ermöglicht uns auch eine relative Einschätzung dessen, was den Rückzug der Klippen über längere Zeiträume antreiben könnte.“

Wenn aus Stein Luft wird

An sandigen Küsten, wie denen, die sich über einen Großteil des Ostens der USA erstrecken, werden Strände von Wellen geformt, die Sand ins Meer ziehen und ihn dann mit dem Kommen und Gehen der Gezeiten wieder an Land ablagern. Aber mit felsigen Küsten wie denen entlang Kaliforniens, wenn eine Klippe in den Ozean erodiert, kann sie nicht ersetzt werden, sagte Willenbring. Stattdessen ist es, als ob der Fels zu Luft wird.

Willenbring war überrascht, als er durch diese Forschung erfuhr, dass mehr als die Hälfte aller Küstenlinien der Erde wie die kalifornische erodieren. Das Ausmaß des Problems, das sich durch den Anstieg des Meeresspiegels im nächsten Jahrhundert verschärfen wird, bietet eine Gelegenheit, diese neue Technik in anderen Bereichen einzusetzen.

„Es gibt viele andere Orte in Kalifornien und im pazifischen Nordwesten, wo eine aktive Erosion von felsigen Küstenklippen stattfindet, und wir hoffen, diese Technik in einer Vielzahl von Umgebungen einsetzen zu können“, sagte Clow.

Das Wissen über den Rückzug von Klippen in den USA liegt laut Willenbring etwa 50 Jahre hinter der Forschung über die Auswirkungen von Erosion und Stürmen auf Sandstrände zurück – und das macht sie aufgeregt, einen Beitrag zur Grundlagenforschung auf diesem Gebiet zu leisten.

„Niemand hat sich auch nur angesehen, wie die Strandbreite mit der Rückzugsrate der Klippen in Kalifornien korreliert“, sagte Willenbring. „Es gibt viele offene Fragen darüber, was die Küstenerosion antreibt, und jetzt haben wir ein neues Tool, um einige davon angehen zu können.“