Küstenwellen entstehen aufgrund komplexer Wechselwirkungen zwischen den Bedingungen des Offshore-Meeres und der lokalen Küstenlandschaft sowie den Auswirkungen von Strömungen, Gezeiten und Stürmen. Es handelt sich um einen wichtigen Prozess, der den Transport von Sedimenten zur Küste und von dort weg, einschließlich der Strände, beeinflusst.
Sedimente schweben im Ozean durch Flussabflüsse ins Meer sowie durch Wellen, die den Meeresboden aufwühlen, und werden daher erheblich durch starke Regenfälle und Sturmereignisse beeinträchtigt. In tropischen und subtropischen Gebieten wirkt sich die Bildung von Riffen auch stark auf die Wellenenergie aus, die die Küste erreicht, und bietet einen gewissen Schutz vor Erosionswirkung, indem sie die Höhe, den Abstand und die Richtung der Wellen ändert.
Dr. Dylan Cowley und Dr. Daniel Harris von der University of Queensland, Australien, untersuchten die Auswirkung des Great Barrier Reef auf den Sedimenttransport zur Nordostküste Australiens durch einen Prozess, der als Longshore-Drift bekannt ist. Dabei bringen Wellen Sedimente in einem Winkel zur Küste, aber wenn das Wasser zurückweicht, transportiert die Rückspülung sie direkt in einem 90-Grad-Winkel von der Küste weg, wodurch sich das Material in einem Zick-Zack-Muster entlang der Küste bewegt. Wenn es nicht ausreichend wieder aufgefüllt wird, kann dies zu einer Erosion der Küstenlinie im „stromaufwärts“ gelegenen Bereich und zu einer Ansammlung von Sedimenten weiter „flussabwärts“ führen.
Modellierungsforschung veröffentlicht in Meeresgeologie fanden heraus, dass das Great Barrier Reef die Offshore-Wellenenergie verringert, wenn es sich nördlich der Küste entlang bewegt. Die Wissenschaftler ermittelten, dass über 500.000 m3 Sediment durch Wellen im Süden von Queensland an die Küste transportiert werden könnten, während dieser Wert auf weniger als 50.000 m3 sinkt, wenn man sich entlang der Küste nach Norden nach Fraser Island bewegt.
Cowley und Dr. Harris nutzten eine Kombination aus Computermodellen und realen Messungen an Bojen entlang der Küste, um eine mittlere Wellenhöhe zu schätzen, die die Küste im Norden des Untersuchungsgebiets auf 1 bis 2 m erreicht und auf weniger als 0,5 m abnimmt rund um Fraser Island. Ebenso verringerte sich die Wellenperiode (die Zeit, die zwei aufeinanderfolgende Wellenberge benötigen, um denselben Punkt zu passieren) von acht bis zehn Sekunden auf drei bis fünf Sekunden, was einer Energieverschiebung zu niedrigeren Wellengängen entspricht. Es wurde auch eine Änderung der vorherrschenden Wellenrichtung von Ost-Südost nach Ost-Nordost festgestellt.
Dies führte zu Schätzungen der Sedimenttransportmengen, die entlang der Küste erheblich schwankten, von 1.800.000 m3/Jahr im Süden von Queensland über 400.000 m3/Jahr im Capricorn-Kanal vor dem Great Barrier Reef bis hin zu weniger als 40.000 m3/Jahr in der Lagune dahinter Riff.
Der Einfluss der Offshore-Wellenrichtung ist ein wesentlicher Faktor für die Richtung der Longshore-Drift, wobei die von Süden gerichteten Wellen zu einem stärkeren Sedimenttransport nach Norden entlang der Südküste von Queensland bis nach Fraser Island führen. Aufgrund der örtlichen Küstenlinie sind die Auswirkungen jedoch nach Norden hin zum Capricorn-Kanal und zur Lagune des Great Barrier Reef unterschiedlicher, wobei in Letzterer sogar ein gewisser südwärts gerichteter Transport vorherrscht.
Bei Nordwinden kehrt sich das beschriebene Szenario um, wenn die Küstenlinie von einer vorherrschenden Nord-Süd-Ausrichtung zu einer Nordwest-Südost-Ausrichtung wechselt. Die offenere Natur der Küste südlich von Fraser Island und ein steiler, schmaler Schelf machen sie anfälliger für die Energie der Offshore-Wellen, höhere Wellen und damit den Transport von mehr Sedimenten zur Küste.
Insgesamt ist an der Küste von Queensland ein positiver Nettoanstieg der dorthin transportierten Sedimente zu verzeichnen, der durch südöstliche Passatwinde (Winde, die in der Nähe des Äquators von Osten nach Westen wehen) sowie durch extreme wellenerzeugende Ereignisse wie tropische Wirbelstürme und El Niño verstärkt werden kann ( ein alle zwei bis sieben Jahre auftretendes Klimasystem, bei dem der tropische Ozean im Ostpazifik wärmer wird). Letzteres kann aufgrund der vorherrschenden Winde und der Intensität der Wellen, die sich aus der Gesamtenergie im Atmosphäre-Ozean-System während dieser Ereignisse ergibt, die Wellenrichtung nach Süden und Südosten ändern.
In den dazwischenliegenden La-Niña-Phasen (das Gegenteil von El Niño mit kühleren Temperaturen im tropischen Pazifik) bringen vermehrte Niederschläge mehr Sedimente aus dem Landabfluss an die Küste, sodass mehr für den Transport zur Verfügung steht. Die Forscher weisen auf die Bedeutung dieses Ergebnisses hin, insbesondere da solche extremen Wetterereignisse in den kommenden Jahrzehnten voraussichtlich an Häufigkeit und Ausmaß zunehmen und sich daher auf den Sedimenttransport auswirken werden.
Mit dem anhaltenden Rückgang des Great Barrier Reef wird sein Potenzial, einen Teil der einfallenden Wellenenergie abzuleiten, wahrscheinlich abnehmen, da Wellen mit größerer Energie, die die Küste erreichen, eine doppelte erosive und mobilisierende Wirkung haben. Das Verständnis der Veränderungen der Wellenenergie beim Sedimenttransport ist wichtig, da die Bevölkerung an Küstenstandorten zunimmt und die Wirtschaft von ihnen abhängig ist.
Da in den kommenden Jahrzehnten aufgrund des Klimawandels mit erheblichen Veränderungen der Küstenregime zu rechnen ist, ist die Kraft der Ozeane, unsere Landschaften zu verändern, eine Erinnerung daran, wie wir Wege finden müssen, um dem Planeten durch seine natürlichen Prozesse zu helfen, zu gedeihen diejenigen, die durch die Aktivitäten der Menschheit verstärkt wurden.
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Dylan Cowley et al., Wellengetriebenes Sedimenttransportpotenzial an einer tropischen Küste: Auswirkungen auf den Sedimenthaushalt im Nordosten Australiens, Meeresgeologie (2023). DOI: 10.1016/j.margeo.2023.107104
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