Forscher in North Carolina haben ein Simulationsmodell erstellt, um zu analysieren, wie Küstenmanagementmaßnahmen zum Schutz von Barriereinseln vor dem Anstieg des Meeresspiegels die natürlichen Prozesse stören können, die Barriereinseln über Wasser halten.
„Küstenmanagementstrategien, die darauf abzielen, Menschen, Eigentum und Infrastruktur vor Sturmeinwirkungen zu schützen, können über Jahrzehnte die Anfälligkeit erhöhen und sogar zum Verlust von Barriereinseln führen, insbesondere wenn die Anstiegsraten des Meeresspiegels zunehmen“, sagte A. Brad Murray, Professor für Geomorphologie und Küstenprozesse an der Nicholas School of the Environment der Duke University.
Er und andere Forscher in North Carolina haben ein Computermodell erstellt, das die Dynamik von Barriereinselsystemen in den nächsten zwei Jahrhunderten simuliert und zeigt, wie sich natürliche Prozesse, die diese Systeme schaffen und erhalten, auf Gemeinschaften und Infrastruktur auswirken und wie menschliche Bemühungen zum Schutz von Gemeinschaften und Infrastruktur wirken wiederum diese natürlichen Prozesse beeinflussen. Sie veröffentlichten am 9. April 2024 zwei Studien zu der Arbeit Die Zukunft der Erde.
Barriereinseln sind schmale vorgelagerte Landformen, die parallel zur Küste des Festlandes verlaufen. Hierbei handelt es sich um dynamische Gebilde, die auf natürliche Weise an Höhe gewinnen und landwärts wandern, wenn der Meeresspiegel steigt oder die Sedimentversorgung abnimmt. Barriereinseln absorbieren Wellenenergie, bevor die Wellen das Festland erreichen, was Sturmfluten und Überschwemmungen an der Küste verringern kann. Die Vereinigten Staaten verfügen über die größten Barrieren weltweit und erstrecken sich über weite Teile des Südostens und des Golfs von Mexiko.
Küstengemeinden auf vorgelagerten Inseln, die seit langem mit Küstenerosion und Küstenstürmen zu kämpfen haben, sind nun aufgrund des Klimawandels mit einem erheblichen Anstieg des Meeresspiegels konfrontiert. Sie sind bereits einem erhöhten Risiko von Küstenüberschwemmungen und Bedrohungen kritischer Infrastruktur ausgesetzt.
Viele dieser Küstengemeinden sind auf staatlich subventionierte „Strandpflege“ – die künstliche Verbreiterung von Stränden mit Sand – oder technische Lösungen wie den Bau künstlich hoher Dünen angewiesen, um sich an veränderte Klimabedrohungen anzupassen.
Einige dieser Lösungen unterbrechen jedoch natürliche Prozesse, die Barrieren über dem Meeresspiegel gehalten haben.
Sand, der sich auf diesen Inseln ablagert, wenn Sturmwellen Dünen niederreißen, ist wichtig, um die Breite und Höhe der Barrieren aufrechtzuerhalten. Aber auf ausgebauten Barrieren stellen Sturmniederschläge – einschließlich überschwemmter Sand auf Straßen – eine Gefahr dar.
„Entgegen der Intuition gilt: Je erfolgreicher es den Menschen gelingt, Stürme zu verhindern, desto weniger widerstandsfähig wird das Barrierensystem auf lange Sicht“, sagte Co-Autorin Laura Moore, Professorin für Küstengeomorphologie an der University of North Carolina in Chapel Hill. „Schwierige Kompromisse werden unvermeidlich sein, wenn es darum geht, die Küste zu verwalten und darauf zu hoffen, das Leben an der Küste, wie wir es kennen, zu erhalten.“
Die Modellierung der Forscher zeigt, dass die Dauer der Bewohnbarkeit einer Barriere je nach Küstenmanagementstrategie und Klimaszenario unterschiedlich ist.
Das Modell zeigte beispielsweise, dass die Abkehr von der Praxis, Straßen mit hohen Dünen zu schützen und überschwemmten Sand von gepflasterten Flächen zu entfernen, dazu führen kann, dass Barrieren, die unbewohnbar geworden wären, zurückprallen und länger mit dem Anstieg des Meeresspiegels Schritt halten können.
Die Einführung von Managementstrategien, die eine natürliche Entwicklung eines Abschnitts der Küstenlinie ermöglichen – etwa der Bau einer langen Brücke als Ersatz für einen Teil einer Autobahn – kann die Widerstandsfähigkeit des Barrierensystems in diesem Bereich erhöhen. Allerdings wirken sich Bewirtschaftungsstrategien in einem Gebiet auf die Erosionsraten in angrenzenden Gebieten aus.
Die Erhöhung der langfristigen Widerstandsfähigkeit in einem Gebiet kann mit höheren Kosten für die Stabilisierung der Küstenlinie für benachbarte Gemeinden verbunden sein. Angesichts dieser Verbindungen entlang der Küste könnten Interessengruppen in benachbarten Küstengebieten von einer Zusammenarbeit profitieren, so die Autoren.
„Es gibt keine perfekte Lösung“, sagte die Hauptautorin der Studie, Katherine Anarde, Assistenzprofessorin für Küsteningenieurwesen an der North Carolina State University. „Für die Beurteilung der Nachhaltigkeit der Küstenentwicklung in den kommenden Jahrzehnten ist es von entscheidender Bedeutung, ein gesamtes Barrierensystem zu verstehen und zu verstehen, wie es auf verschiedene Entscheidungen des Küstenmanagements reagiert. Das Modell hilft uns, mehrere Faktoren beim Management von Küstengebieten zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass wir die Situation nicht unbeabsichtigt verschlimmern.“ auf lange Sicht und um die Kompromisse abzuwägen.
Mehr Informationen:
KA Anarde et al., Die Zukunft entwickelter Barrieresysteme: 1. Wege zur Unbewohnbarkeit, zum Ertrinken und zur Erholung, Die Zukunft der Erde (2024). DOI: 10.1029/2023EF003672
KA Anarde et al., Die Zukunft entwickelter Barrieresysteme: 2. Komplexitäten entlang der Küste und aufkommende Dynamiken des Klimawandels, Die Zukunft der Erde (2024). DOI: 10.1029/2023EF004200