W niektórych częściach kultowych górskich wybrzeży Kalifornii zapierające dech w piersiach piękno jest przerywane przez szorstkie znaki ostrzegające widzów, aby trzymali się z dala od niestabilnych klifów. Niebezpieczeństwa związane z erozją wybrzeża są aż nazbyt dobrze znane współczesnym mieszkańcom tych społeczności. Teraz, dzięki nowemu narzędziu, badacze wnoszą perspektywę historyczną do gorącej debaty na temat zarządzania tymi znikającymi liniami brzegowymi.
Korzystając z modelu, który obejmuje pomiary czasu, przez jaki klify przybrzeżne i ich pozostałości były odsłonięte na powierzchni Ziemi, naukowcy ze Stanford odkryli, że tempo erozji klifów w ciągu ostatnich 100 lat jest podobne do tempa erozji klifów w ciągu ostatnich 2000 lat. Dowód koncepcji, opublikowany 17 kwietnia w Journal of Geophysical Research: Earth Surface, otwiera możliwość zastosowania tego nowego podejścia do zrozumienia długoterminowej historii erozji klifów przybrzeżnych lub cofania się w innych częściach stanu. Prace prowadzono w Del Mar w Kalifornii, nadmorskim miasteczku w hrabstwie San Diego z infrastrukturą na szczycie nadmorskich urwisk.
„W tym konkretnym miejscu tempo erozji klifów było takie samo od tysięcy lat, więc nie powinniśmy oczekiwać, że spadnie” – powiedziała starsza autorka badań Jane Willenbring, profesor nadzwyczajny nauk o Ziemi i planetach w Stanford Doerr Szkoła Zrównoważonego Rozwoju. „Jeśli już, to powinniśmy spodziewać się, że w przyszłości będą wyższe”.
Del Mar to jedno z miejsc, które są niezwykle ważne dla zrozumienia cofania się klifów. Domy znajdują się do 70 stóp nad plażą, oprócz infrastruktury publicznej. Główna linia kolejowa między Los Angeles i San Diego biegnie na szczycie nadmorskich urwisk, gdzie awarie klifów spowodowały kilka wykolejeń we współczesnej historii, a także wypadki skalne, które doprowadziły do zamknięć w ostatnich latach.
„Myślę, że to badanie wzmacnia myślenie, że powinniśmy zrobić coś w sprawie cofania się klifów raczej wcześniej niż później” – powiedział główny autor badania Travis Clow, PhD ’22.
Naturalne laboratorium
Obszar badań był idealny dla metodologii naukowców, ponieważ plaża Del Mar ma wąską platformę brzegową, podłoże skalne, w którym zwykle znajdują się baseny pływowe. Korzystając z dziewięciu próbek podłoża skalnego, współautorzy zmierzyli stężenia chemicznego izotopu berylu-10, który śledzi ekspozycję ukształtowania terenu na promieniowanie kosmiczne z kosmosu. Dane porównano z tempem cofania się klifów z ostatnich badań opartych na zdjęciach lotniczych, pokazując, że tempo erozji wybrzeża pozostawało względnie stałe w ciągu ostatnich dwóch tysiącleci – około 2 do 5 cali rocznie.
„Jedną z zalet tej techniki jest to, że dostarcza ona informacji w skalach czasowych, które są istotne dla czynników takich jak wzrost poziomu mórz” – powiedział Willenbring. „Nasze narzędzie szacuje cofanie się w okresach, które obejmują wiele dużych burz lub rzek atmosferycznych, które nie zdarzają się zbyt często, ale mają kluczowe znaczenie w kształtowaniu linii brzegowej”.
Podejście naukowców bada wpływ różnych czynników, w tym uderzeń fal i wietrzenia, które występują na platformie brzegowej i styku klifu.
“To coś więcej niż tylko wypluwanie współczynnika odwrotu” – powiedział Clow, który przetwarzał próbki w laboratorium Willenbringa i mierzył je w Centrum Spektrometrii Masowej Akceleratora w Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). „Pozwala nam to również na względną ocenę tego, co może powodować cofanie się klifów w dłuższych okresach czasu”.
Kiedy skała staje się powietrzem
Na piaszczystych wybrzeżach, takich jak te rozciągające się na większości wschodnich Stanów Zjednoczonych, plaże są kształtowane przez fale, które wyciągają piasek do oceanu, a następnie ponownie osadzają go na lądzie wraz z przypływami i odpływami. Ale przy skalistych wybrzeżach, takich jak te wzdłuż Kalifornii, gdy klif zeroduje się do oceanu, nie można go zastąpić, powiedział Willenbring. Zamiast tego jest tak, jakby skała stała się powietrzem.
Willenbring był zaskoczony, gdy dowiedział się dzięki tym badaniom, że ponad połowa wszystkich linii brzegowych na Ziemi ulega erozji, podobnie jak kalifornijska. Skala problemu, który pogłębi się wraz z podnoszeniem się poziomu mórz w następnym stuleciu, stwarza szansę na wykorzystanie tej nowej techniki na innych obszarach.
“Istnieje wiele innych miejsc w Kalifornii i północno-zachodnim Pacyfiku, gdzie ma miejsce aktywna erozja przybrzeżnych skalistych klifów i mamy nadzieję, że wykorzystamy tę technikę w wielu różnych środowiskach” – powiedział Clow.
Według Willenbring wiedza o cofaniu się klifów w USA jest o około 50 lat opóźniona w badaniach nad wpływem erozji i burz na piaszczyste plaże – i to sprawia, że jest podekscytowana wkładem w naukę podstawową w tej dziedzinie.
„Nikt nawet nie sprawdził, jak szerokość plaży koreluje z tempem cofania się klifów w Kalifornii” – powiedział Willenbring. „Istnieje wiele otwartych pytań na temat tego, co napędza erozję wybrzeża, a teraz mamy nowe narzędzie, które pozwala odpowiedzieć na niektóre z nich”.
Dodatkowi współautorzy badania pochodzą z Scripps Institution of Oceanography na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego; Centrum Akceleratorowej Spektrometrii Mas w LLNL; i Imperial College w Londynie. Badania były wspierane przez LLNL, Kalifornijski Departament Parków i Rekreacji oraz Korpus Inżynieryjny Armii Stanów Zjednoczonych.