Der Royal Hawaiian Beach in Waikīkī ist laut einer Studie aus dem Jahr 2016 ein beliebter Strand im Zentrum von Hawaiis Tourismuszentrum mit einem Wert von 2,2 Milliarden US-Dollar. Zwei kürzlich veröffentlichte Studien von Forschern der University of Hawai’i (UH) von Mānoas Climate Resilience Collaborative (CRC) liefern ein neues Verständnis dafür, wie und warum dieser ikonische Strand chronisch erodiert, und ermöglichen es Küstenmanagern und politischen Entscheidungsträgern, die Küste effektiver zu verwalten.
Während einer zweijährigen lernen Von 2018 bis 2020, die wöchentliche Umfragen umfassten, stellte ein Forschungsteam unter der Leitung der CRC-Geodatenanalystin Anna Mikkelsen fest, dass der Strand hauptsächlich vom Longshore-Transport dominiert wird, was bedeutet, dass Sand von einem Ende des Strandes zum anderen bewegt wird. Dies steht im Gegensatz zu standardmäßigen Strandmodellen, die einen küstennahen Transport vorhersagen, bei dem Sand von der nahen Küste zu einem küstenfernen Abschnitt des Strandes bewegt wird.
„Ein weiteres überraschendes Ergebnis war, dass wir kein klares saisonales Signal gefunden haben“, sagte Mikkelsen. „Anstatt große Sandmengen im Sommer und geringe Mengen im Winter zu sehen, sahen wir in den ersten 12 Monaten der Studie ein stetig zunehmendes Strandvolumen und dann in den folgenden 10 Monaten eine Erosion des Strandes.“
Die Forscher entdeckten, dass die primären umweltbedingten Faktoren, die die vorhandene Sandmenge und die Breite des Strandes steuern, Wellenenergie von Süddünung und vom Passatwind erzeugten Wellen sowie der Wasserstand umfassen.
In einem anderen lernenUnter der Leitung von Kristian McDonald, einem Geodatenanalysten beim CRC, untersuchte das Team den Strand wöchentlich zwischen April und November 2018, einer Zeit, die die Hurrikansaison im Zentralpazifik und die Saison stärkerer südlicher Dünung umklammerte.
„Wir fanden eine klare Beziehung zwischen der Zunahme des Süd-Swells und der Strandakkretion, und auf der anderen Seite war ein erhöhter Trade-Swell mit der Stranderosion verbunden“, sagte McDonald. „Darüber hinaus hat die Hurrikanaktivität von 2018 im Allgemeinen die Oberfläche und das Volumen dieses Strandes aufgrund der damit verbundenen Zunahme der Wellenenergie der Süddünung vergrößert.“
Auge im Himmel spioniert wechselnde Küstenlinien aus
In jeder Studie setzten die Forscher kleine unbemannte Luftsysteme (sUAS) oder Drohnen für Verbraucher ein, um wöchentliche Vermessungen des Royal Hawaiian Beach durchzuführen. Mit photogrammetrischen Techniken erstellten sie dreidimensionale Rekonstruktionen des Strandes, aus denen sie Fläche, Volumen, Strandbreite und Strandneigung ableiten konnten. Das Team verglich diese Metriken dann mit Wasserstand, Wellenbedingungen, Wind und Anlauf, um herauszufinden, was bei der Bestimmung des Strandverhaltens am wichtigsten war und ob Passatwinde Wellen, Süddünung, Kona-Stürme, hohe Wasserstände oder andere erzeugten Bedingungen, bauen oder erodieren Sie jeden Abschnitt des Strandes.
„Zu den positiven Ergebnissen dieser Arbeit gehört, dass sie zeigt, dass handelsübliche Drohnen in Verbraucherqualität sich ändernde Strandbedingungen mit einer sehr hohen Auflösung erfassen können“, sagte McDonald. „Diese Erhebungsmethoden sind relativ kostengünstig und können überall eingesetzt werden – sogar an abgelegenen Küsten – um Gemeinden und Wissenschaftler über Küstendynamiken und -veränderungen zu informieren.“
„Neben Einblicken, wo und wie der Royal Hawaiian Beach seinen Sand bezieht, helfen uns diese Studien zu verstehen, wie der Strand durch den Anstieg des Meeresspiegels und Änderungen der Meeresbedingungen beeinflusst werden kann, und liefern Informationen, damit diese Ressource effektiv bewirtschaftet werden kann “, sagte Mikkelsen.
Zukünftige Schritte
Das CRC setzt die Küstenüberwachung der Strände auf O’ahu fort. Sie verwenden Drohnenvermessungstechniken, um jeden Strand auf Oʻahu zu dokumentieren, was eine hochauflösende Grundlinie des heutigen Zustands der Strände liefern wird. Zweitens, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie sich die Strände täglich oder wöchentlich verändern und wie sie sich historisch verändert haben, vergleichen sie Satellitenbilder bis etwa 1990 zurück.
„Zusammen werden diese beiden Studien dazu beitragen, die nächste Generation unserer Küstenlinienmodelle zu informieren und Einblicke in kurzfristige, saisonale und langfristige Veränderungen unserer Küstenlinien zu geben“, sagte Chip Fletcher, CRC-Direktor und Interimsdekan der UH Mānoa School of Ozean- und Erdwissenschaften und -technologie. „Um unsere Küste effektiv im Hinblick auf ökologische, gesellschaftliche und wirtschaftliche Nachhaltigkeit zu verwalten, brauchen wir dieses verbesserte Verständnis des Verhaltens unserer Strände und der Nearshore-Dynamik.“
Mehr Informationen:
Kristian K. McDonald et al., Weekly Small Uncrewed Aerial System Surveys, Structure from Motion, and Empirical Orthogonal Function Analysiss Reveal Unique Modes of Sediment Exchange Generated by Seasonal and Episodic Phenomena: Waikīkī, Hawaiʻi, Fernerkundung (2022). DOI: 10.3390/rs14205108