Έχουν μνήμη οι ακτές;

Γνωρίζατε ότι το σχήμα των ακτών καθορίζεται από τη γωνία με την οποία τα κύματα προσκρούουν στην ακτογραμμή. Από καιρό πιστεύεται ότι οι διακυμάνσεις στη γωνία πρόσπτωσης των κυμάτων γίνονται γρήγορα αισθητές από τις ακτές, οι οποίες αλλάζουν τα σχήματα των ακτών τους γρήγορα ως απόκριση στα μεταβαλλόμενα μοτίβα κυμάτων.

Τα σχήματα των ακτών

Ερευνητές του Βρετανικού Γεωλογικού Ινστιτούτου, του Πανεπιστημίου Duke (ΗΠΑ) και του Ωκεανογραφικού Ινστιτούτου Woods Hole στη Μασαχουσέτη, πραγματοποίησαν πειράματα που δείχνουν ότι  τα ακρωτήρια κρατούν «μια ανάμνηση» των προηγούμενων σχημάτων και των προηγούμενων κυμάτων τους, επηρεάζοντας την τωρινή τους γεωμορφολογία. Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο περιοδικό ανοιχτής πρόσβασης της EGU Earth Surface Dynamics .

Οι κλίσεις στην κατανομή των ιζημάτων εντός των κυματικών ρευμάτων και του βάθους της ακτής διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση των ακτογραμμών. Αλλά η γωνία μεταξύ μιας υπεράκτιας κορυφής κυμάτων και της ακτογραμμής είναι η κύρια μεταξύ των παραμέτρων που διαμορφώνουν τις ακτές παγκοσμίως.

Τα κύματα χαμηλής γωνίας – αυτά που προσεγγίζουν την ακτή με γωνία 45° ή μικρότερη – έχουν εξομαλυντική επίδραση στην ακτογραμμή και διατηρούν το σχήμα της σχετικά σταθερό. Από την άλλη πλευρά, τα κύματα υψηλής γωνίας - εκείνα με κύματα που χτυπούν την ακτή σε γωνία 45° ή μεγαλύτερη - εισάγουν αστάθεια και διαταραχές που διαμορφώνουν την ακτή.

Το σχήμα δείχνει την πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε στη μελέτη. Επίσης, απεικονίζει όμορφα πώς διαμορφώνονται οι ακτές από τη γωνία του εισερχόμενου κύματος. Τα βέλη υποδεικνύουν την κατεύθυνση της ροής του δικτύου κάτω από τα κύματα που εισέρχονται από τα αριστερά. Τα μήκη βέλους υποδεικνύουν ποιοτικά τη ροή. Η άμμος δεν μεταφέρεται μέσω κυψελών που βρίσκονται στη σκιά για ένα συγκεκριμένο κύμα. Από το CW Thomas et al., 2016.

Οι αλλαγές στα πρότυπα των ακτογραμμών προκαλούνται από ενισχυμένη διάβρωση και/ή εναπόθεση, που οφείλονται στις αλλαγές στο κυματικό κλίμα. Τελικά, η γεωμορφολογία των ακτών εξελίσσεται ανάλογα με τον σχετικό βαθμό των κυμάτων υψηλής και χαμηλής γωνίας στο κυματικό κλίμα, καθώς και τον βαθμό ανωμαλίας στην κατανομή της γωνίας κύματος.

Η κλιματική αλλαγή θα αλλάξει το κλίμα των κυμάτων, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια καταιγίδων, επομένως μπορούμε να περιμένουμε ότι οι ακτές θα μετατοπιστούν παγκοσμίως. Η πρόβλεψη του τρόπου προσαρμογής των ακτών στις μεταβαλλόμενες κλιματικές συνθήκες είναι δύσκολη, αλλά περισσότερο εάν οι ακτές διατηρούν μια ανάμνηση των προηγούμενων σχημάτων τους όταν ανταποκρίνονται σε μεταβαλλόμενα καθεστώτα κυμάτων.

Οι ιπτάμενες μορφές που μοιάζουν με δάχτυλα που προεξέχουν προς τη θάλασσα από σχετικά ευθεία ακτογραμμή και τα ακρωτήρια (μια τριγωνικού σχήματος συσσώρευση άμμου που αναπτύσσεται προς τη θάλασσα) είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στην κλιματική αλλαγή. Σχηματίζονται όταν κύματα υψηλής γωνίας πλησιάζουν την ακτή με κλίση. Οι κοινότητες ζώων που ζουν σε εύθραυστα θαλάσσια και εκβολικά οικοσυστήματα εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την προστασία που προσφέρουν. Έχουν επίσης κοινωνικοοικονομική σημασία καθώς πολλές παράκτιες υποδομές καταφύγιο. Η κατανόηση του πώς θα επηρεαστούν από ένα μεταβαλλόμενο κλίμα είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη καλά ενημερωμένων πολιτικών διαχείρισης των ακτών.

Για να κατανοήσουν πώς το μεταβαλλόμενο κλίμα των κυμάτων επηρεάζει την εξέλιξη των ιπτάμενων spits και των ακρωτηρίων , η ομάδα ερευνητών επινόησε πειράματα που έγιναν σε μια προσομοίωση υπολογιστή.

Δημιούργησαν μια αρχικά ευθεία ακτογραμμή και έθεσαν τις συνθήκες των κυμάτων για τα επόμενα 250 χρόνια (που είναι ο χρόνος που χρειάζεται στη φύση) για να επιτρέψουν το σχηματισμό spits και ακρωτηρίων.

Σπιτ-spit στη γεωλογία,  είναι ένας στενός παράκτιος σχηματισμός γης που είναι συνδεμένος με την ακτή στο ένα άκρο. Συχνά σχηματίζονται  όπου η ακτή αλλάζει απότομα κατεύθυνση και συχνά εμφανίζονται κατά μήκος των εκβολών, μπορεί να αναπτυχθούν από κάθε ακρωτήρι στις εκβολές του λιμανιού

Για να ελέγξουν εάν οι προϋπάρχουσες παράκτιες μορφολογίες έπαιξαν ρόλο στη διαμόρφωση των ακτογραμμών υπό μεταβαλλόμενα κυματικά κλίματα, σε μια περίοδο 100 ετών (που είναι χαλαρά ο ρυθμός με τον οποίο πιστεύεται ότι συμβαίνει η κλιματική αλλαγή υπό ανθρωπογενείς επιρροές), οι επιστήμονες άλλαξαν σταδιακά το γωνία με την οποία τα κύματα πλησίαζαν την ακτή. Μετά την περίοδο των 100 ετών, η προσομοίωση αφέθηκε να εκτελεστεί για άλλα 650 χρόνια υπό τις συνθήκες του νέου κύματος.

Η έρευνα αποκάλυψε ότι όταν υποβάλλονται σε σταδιακές αλλαγές στη γωνία με την οποία τα κύματα πλησιάζουν την ακτογραμμή, τα ακρωτήρια χρειάζονται περίπου 100 χρόνια για να αρχίσουν να εμφανίζουν μια νέα μορφολογία. Οι άκρες των ακρωτηρίων διαβρώνονται και έτσι αρχίζουν σιγά σιγά να συρρικνώνονται.

Οι γεωμορφές spits προσαρμόζονται για να αλλάζουν πολύ πιο αργά. Ακόμη και μετά από 750 χρόνια οι πειραματικές ακτές διατηρούν σημαντικούς κυματισμούς, υποδηλώνοντας ότι οι αμμώδεις σούβλες διατηρούν μια μακροπρόθεσμη μνήμη του προηγούμενου σχήματός τους.

Στιγμιότυπα προσομοιωμένων μορφολογιών ακτών που εξελίχθηκαν υπό το μεταβαλλόμενο κυματικό κλίμα. U είναι το κλάσμα των κυμάτων που πλησιάζουν την ακτογραμμή σε 45 μοίρες ή υψηλότερα. Οι ακτές εξελίχθηκαν για 250 χρόνια υπό αρχικές συνθήκες. (aii, bii)> Οι τιμές U του μεταβαλλόμενου κυματολογικού κλίματος δείχνουν ότι οι μορφολογίες της ακτογραμμής εξελίχθηκαν 200 και 500 χρόνια μετά την αλλαγή του κυματικού κλίματος στα 250 χρόνια και οι μορφολογίες εξελίχθηκαν πάνω από 1000 χρόνια κάτω από κλίματα στατικών κυμάτων με το ίδιο U. Από CW Thomas et al., 2016 . 

Οι επιπτώσεις των αποτελεσμάτων είναι εκτεταμένες

Πολλές μελέτες της παράκτιας γεωμορφολογίας υποθέτουν ότι το σημερινό σχήμα των ακτών είναι αποκλειστικά αποτέλεσμα του σημερινού κυματικού κλίματος. Η νέα μελέτη δείχνει ότι ακόμη και με συνθήκες σταθερού κυματισμού επί του παρόντος, τα σχήματα των ακτών θα μπορούσαν να ανταποκρίνονται σε μια προηγούμενη αλλαγή στο κυματικό κλίμα.

Οι ανακατασκευές αρχαίων παράκτιων γεωγραφιών και κλιματικών παλαιοκυμάτων θα μπορούσαν επίσης να προσεγγιστούν διαφορετικά από εδώ και στο εξής. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι καθώς τα spits προσαρμόζονται στο μεταβαλλόμενο κλίμα των κυμάτων, μπορούν να αφήσουν πίσω τους μια σύνθετη σειρά λιμνοθαλασσών που συνδέονται με γέφυρες στην παραλία. Αν και υπάρχει μια σειρά από διαδικασίες που μπορούν να οδηγήσουν στον σχηματισμό αυτών των παράκτιων χαρακτηριστικών, οι ερευνητές πρέπει επίσης να εξετάσουν τις αλλαγές των ακτών ως απάντηση στο μεταβαλλόμενο κυματικό κλίμα από εδώ και στο εξής.

Τα ευρήματα της μελέτης μπορούν να εφαρμοστούν και στη διαχείριση αμμωδών ακτών.

Επί του παρόντος, οι προβλέψεις για μελλοντική διάβρωση της ακτογραμμής και εναπόθεση ιζημάτων γίνονται με βάση παρατηρήσεις για το πώς έχουν αλλάξει οι ακτές τις τελευταίες δεκαετίες. Η νέα μελέτη υπογραμμίζει ότι αυτά τα σύντομα χρονικά διαστήματα παρατήρησης μπορεί να μην είναι αρκετά για να εκτιμηθεί πλήρως πώς οι παραλίες και οι ακτές μας θα μπορούσαν να αναδιαμορφωθούν στο μέλλον.

Αυτό ισχύει ιδιαίτερα όταν πρόκειται για τον μετριασμό της κλιματικής αλλαγής. Οι αποφάσεις για τον καλύτερο τρόπο προστασίας των ακτών του κόσμου με βάση την περιβαλλοντική και κοινωνικοοικονομική σημασία τους θα ωφεληθούν σε μεγάλο βαθμό από τη μακροπρόθεσμη παρακολούθηση της παράκτιας γεωμορφολογίας.

Χρειάζεται όμως και περισσότερη δουλειά. Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν από την ομάδα εξετάζουν μόνο δύο τύπους μορφολογίας της ακτογραμμής (spits και ακρωτήρια) και μόνο δύο τύπους κυματικού κλίματος. Ενώ τα πειράματα παρέχουν μια χρονική κλίμακα κατά την οποία αναμένεται να αλλάξουν, άλλοι παράγοντες που δεν λαμβάνονται υπόψη στη μελέτη (ύψος κύματος, βάθος ακτής, κ.λπ.) θα αλλάξουν τα προβλεπόμενα χρονοδιαγράμματα. Οι χρονικές κλίμακες που δίνονται από τη μελέτη θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο ως κατευθυντήρια γραμμή και να τονίζουν την ανάγκη για περισσότερη έρευνα σε αυτόν τον τομέα.

Γεωδίφης με πληροφορίες από blogs.egu.eu

Thomas, C. W., Murray, A. B., Ashton, A. D., Hurst, M. D., Barkwith, A. K. A. P., and Ellis, M. A.: Complex coastlines responding to climate change: do shoreline shapes reflect present forcing or “remember” the distant past?, Earth Surf. Dynam., 4, 871-884, doi:10.5194/esurf-4-871-2016, 2016.

https://blogs.egu.eu/geolog/2017/01/06/geosciences-column-do-coastlines-have-memories/