Table of Contents

Введение: Динамическая прибрежная зона

Береговые линии являются одними из самых динамичных сред на Земле, сформированных неустанным взаимодействием волн, течений, приливов и ветра с геологией. Прибрежные рельефы - от возвышающихся морских скал до обширных песчаных пляжей - являются ощутимыми результатами этих процессов, действующих в течение временных рамок от минут до тысячелетий. Понимание того, как эти особенности формируются, развиваются и реагируют на природные силы и вмешательства человека, имеет важное значение не только для географов и геологов, но и для прибрежных менеджеров, экологов и всех, кто занимается устойчивым развитием вдоль наших берегов. В этой статье исследуются фундаментальные процессы волнового действия, эрозии, осаждения и дрифта на берегу, которые создают и изменяют прибрежные рельефы, исследуются основные типы особенностей, обнаруженных во всем мире, и изучается растущее влияние человеческой деятельности на эти хрупкие системы.

Основные процессы, которые строят и разрушают берега

Все прибрежные формы рельефа являются результатом баланса или конфликта между силами, которые изнашивают землю, и силами, которые ее накапливают. Четыре основных процесса - волновое действие, эрозия, осаждение и дрейф на длинных берегах. Каждый действует в согласии с приливами, течениями и природой местной породы или осадка.

Волновое действие: двигатель изменений

Волны генерируются ветром, передающим энергию на поверхность моря. Размер, частота и мощность волн зависят от скорости ветра, продолжительности и притяжения — расстояния, на которое дует ветер. Две широкие категории волн имеют решающее значение: конструктивные волны (низкая энергия, длинная длина волны, нежные разливные выключатели), которые имеют тенденцию откладывать осадочные породы и строить пляжи; и разрушительные волны (высокая энергия, короткая длина волны, погружение выключателей), которые разрушают берег и транспортный материал на шельфе. Преломление волн — изгиб волн по мере приближения к нерегулярным береговым линиям — концентрирует энергию волн на наголовьях и рассеивает ее в заливах, непосредственно контролируя, где происходят эрозия и осаждение. Набухание от отдаленных штормов также может доставлять значительную энергию к побережьям вдали от их происхождения, влияя на эволюцию рельефа в глобальном масштабе.

Эрозия: Сила скульптуры

Прибрежная эрозия — это не единичный процесс, а набор механизмов. Гидравлическое действие происходит, когда волны сжимают воздух, захваченный расщелинами пород, заставляя трещины расширяться. Абразия (или коррозия) включает волны, бросающие песок, гальку и валуны на скалы, измельчая их, как естественную наждачную бумагу. Атриция — это изнашивание самих фрагментов породы, когда они сталкиваются друг с другом, постепенно округляя и уменьшая их размер. [«Коррозия»] растворяет растворимые породы, такие как известняк и мел, химический процесс, который травит полости и увеличивает трещины. Скорость эрозии зависит от прочности породы, плоскостей постельного белья, соединения, энергии волн и подачи абразивного осадка. Мягкие скал

Строить: строить новую землю

Когда волны теряют энергию — из-за уменьшения глубины воды, трения с морским дном или укрытия наголовьем или морским рифом — они сбрасывают свою нагрузку на осадки. Этот процесс строит пляжи, песчаные отмели, косы и барьерные острова. Размер отложенного материала отражает энергию волн: высокоэнергетические пляжи часто булыжники или грязи; низкоэнергетические пляжи — мелкий песок или грязь. Приливные течения и дрифт на берегу затем перераспределяют эти отложения, создавая сложные осадочные архитектуры прибрежных равнин и дельт. Опускание может также происходить, когда реки поставляют обильные осадки, как видно вдоль дельт Миссисипи или Нила, где прибрежные формы рельефа в значительной степени конструктивны.

Дрифт и литоральный транспорт Longshore

Дрифт Лонгшор - это движение песка и гальки вдоль пляжа в направлении преобладающего волнового подхода. Промывка несет материал вверх по пляжу под углом; обратная промывка возвращает его прямо вниз по склону под действием силы тяжести. Это зигзагообразное движение в сочетании с действием длинношорных течений, генерируемых волнами, разбивающимися наклонно, перемещает осадок вдоль побережья - иногда километры в год. Дрифт Лонгшор отвечает за строительство кос, томболов и барьерных островов, и это основной процесс, с помощью которого осадок обходит входы и наголовья. Человеческие структуры, такие как горные породы и причалы, прерывают этот естественный конвейерный пояс, часто вызывая эрозию нисходящего потока.

Приливы и их вклад

Приливы, ежедневный подъем и падение уровня моря, порождаемые гравитационными силами от Луны и Солнца, расширяют вертикальную зону, над которой действуют волновое и текущее действие.В макроприливных областях (приливный диапазон > 4 м) развиваются обширные приливные плоскости, соляные болота и приливные каналы; в микроприливных областях (< 2 м) береговая линия более узкая и преобладают волновые процессы. Приливные течения могут быть достаточно сильными в узких каналах для разрушения породы и переноса осадка, формирования приливных дельт и влияния на форму устьев.

Основные виды прибрежных форм рельефа

Хотя список прибрежных рельефов длинный, большинство из них можно сгруппировать в эрозионные особенности, осаждения и те, которые построены биологической активностью. Ниже приведены наиболее распространенные и геоморфологически значимые типы.

Клиффы, Хедлендс и Бэйс

Утесы — крутые или вертикальные грани, разрезанные на скале волновой эрозией. Их форма зависит от типа породы: твердые, устойчивые породы (гранит, базальт, кварцит) производят крутые, часто вертикальные скалы с подрезанием у основания (вырезы волн). Мягкие породы (молоко, известняк, песчаник) могут образовывать наклонные скалы с активными оползнями и обломками. Где чередующиеся полосы твердых и мягких пород лежат перпендикулярно берегу, дифференциальная эрозия создает гряды (проекции твердых пород) и гряды (внутренности в мягкой породе). Эта классическая диссонантная береговая линия видна вдоль побережья Дорсета Англии (Бух

Морские пещеры, арки, стеки и пни

Волновая эрозия преимущественно использует разломы, суставы и плоскости постельного белья в мысах, раскапывая морские пещеры . Если пещера полностью прорезает узкий мыс, она образует морскую арку . Продолжающаяся эрозия разрушает свод арки, оставляя изолированный столб скалы, называемый морской стек . Дальнейшее волновое действие уменьшает стек до низкого пня , часто видимый только при отливе. Известные примеры включают Двенадцать апостолов (Австралия) и Дверь Дурдла (Англия).

Платформы Wave-Cut

За отступающей скалой часто остается плоская, мягко наклоненная к морю поверхность скалы — волновая платформа (также называемая истиранием). Эта особенность создается абразивным действием волн у основания скалы. Платформы могут простираться на сотни метров к морю и при воздействии прилива обеспечивают важную среду обитания для приливных организмов. Их ширина отражает время, в течение которого скала отступает.

Пляжи и пляжные профили

Пляжи представляют собой скопления неконсолидированных осадков (песок, гравий, булыжники) вдоль берега. Их профиль — поперечная форма от дюны до отлива — является прямым ответом на энергию волн. Стиговые, грубозерные пляжи указывают на высокоэнергетические, разрушительные волны; нежные, мелкопесчаные пляжи указывают на низкоэнергетические, конструктивные условия. Пляжные осадки могут быть терригенными (производными от земли) или биогенными (оболочка и фрагменты кораллов). Сезонные сдвиги распространены: зимние штормы удаляют песок с берега, строя бар, в то время как нежные летние волны восстанавливают пляж.

Песчаные дюны

Там, где песок поставляет в изобилии и на суше преобладают ветры, дюны образуются за линией прилива. Эмбриональные дюны колонизированы пионерскими растениями, такими как маррамовая трава, которые захватывают песок и строят высоту. Желтые (мобильные) дюны не имеют растительного покрова и могут мигрировать внутри страны. Серые (фиксированные) дюны стабилизируются более толстым растительным и почвенным покровом. Системы дюн защищают внутренние районы от штормовых нагонов, обеспечивают пресноводные линзы и поддерживают уникальное биоразнообразие. Человеческое попирание и строительство могут дестабилизировать их, что приводит к выбросам.

Шпионы, Томболос и Барьерные острова

Шпионы представляют собой линейные хребты песка или черепицы, простирающиеся от мыса через устье или залив, образованные дрифтом на берегу. Их дистальный конец часто зацепляется к берегу из-за вторичного преломления волн.Томболос представляют собой косы, которые соединяют остров с материком (например, остров Сент-Ниниан в Шетландии).Барьерные острова представляют собой вытянутые песчаные тела, лежащие параллельно побережью, отделённые от материка лагуной или звуком. Они распространены на пассивных континентальных окраинах (побережья Атлантического океана и Мексиканского залива) и чрезвычайно динамичны, мигрируют наземно с повышением уровня моря.

Убежища и лагуны

Устья представляют собой полузакрытые прибрежные тела, где пресная вода из рек смешивается с морской водой. Они формируются как плавными, так и приливными процессами, с осадочными породами, как правило, мелкозернистыми. Соленые болота и мангровые леса колонизируют свои приливные плоскости, захватывая осадочные породы и возвышение зданий. Лагуны похожи, но имеют более ограниченную связь с открытым морем, часто за барьерными островами. Обе среды являются одними из самых продуктивных на Земле, но очень уязвимы для загрязнения, дноуглубительных работ и повышения уровня моря.

Коралловые рифы и береговые линии карбоната

В тропических и субтропических водах коралловые рифы — построенные колониями коралловых полипов, выделяющих карбонат кальция — создают массивные волноустойчивые структуры. Окаймляющие рифы растут непосредственно от берега; Барьерные рифы обрамляют центральную лагуну; атоллы защищают береговые линии, рассеивая энергию волн и являясь источником карбонатного песка. Однако они чувствительны к повышению температуры (отбеливанию), подкислению океана и перелову. Побережья мангровых зарослей, встречающиеся в тропических устьях, аналогично буферной эрозии и ловушке осадка своими корневыми системами.

Человеческая деятельность и ее влияние на прибрежные формы рельефа

Прибрежные рельефы, хотя и являются естественными, в настоящее время в значительной степени зависят от действий человека. Понимание этих последствий имеет решающее значение для устойчивого управления.

Развитие побережья и жесткая инженерия

Морские стены, ограждения, угри и волнорезы построены для защиты собственности от эрозии и наводнений. Тем не менее, эти структуры часто усугубляют проблемы в других местах: пахотный песок на их восходящей стороне, но морят голодом внизу пляж, ускоряя эрозию. Морские стены отражают энергию волны, прочесывая пляж впереди и иногда подрывая саму стену. Питание пляжей — импорт песка для восстановления пляжа — является более мягкой альтернативой, но требует повторных применений и может изменить размер осадочного зерна и экологию. Прибрежная урбанизация также заменяет естественные дюны и водно-болотные угодья непроницаемыми поверхностями, снижая естественную устойчивость.

Изменение климата и повышение уровня моря

Глобальное потепление ускоряет повышение уровня моря за счет теплового расширения и таяния ледников и ледяных щитов. Более высокие уровни моря позволяют волнам достигать дальше вглубь страны, увеличивая скорость эрозии и затопляя низменные формы суши, такие как барьерные острова, соляные болота и мангровые заросли. Интенсивность и частота штормов также, по прогнозам, будут увеличиваться, обеспечивая более разрушительную энергию волн. Многие побережья уже испытывают процесс «прибрежного сжатия», когда миграция на суше блокируется развитием, что приводит к потере приливных сред обитания. Прогнозы МГЭИК предполагают, что без адаптации 70-90% существующих коралловых рифов могут исчезнуть даже при потеплении на 1,5 ° C.

Загрязнение и голод осадков

Плоды и отводы рек улавливают осадочные породы, которые в противном случае могли бы строить дельты и пополнять пляжи. Например, Асуанская плотина вызвала серьезную эрозию дельты Нила. Сток питательных веществ из сельского хозяйства вызывает эвтрофикацию в устьях, убивая морские водоросли и способствуя цветению водорослей, которые душит рифы. Пластиковое загрязнение накапливается на пляжах и в дюнах, ухудшая среду обитания и нанося вред дикой природе. Разливы нефти могут душить приливные сообщества на протяжении десятилетий.

Сохранение и устойчивое управление прибрежными формами земель

Защита прибрежных ландшафтов и экосистем, которые они поддерживают, требует комплексного подхода, который работает с естественными процессами, а не против них.

Комплексное управление прибрежными зонами (ICZM)

ICZM - это межсекторальная структура, которая уравновешивает экологические, экономические и социальные цели. Она включает в себя картирование ячеек осадочных пород, установление линий отступления для развития, сохранение природных буферов (дюны, водно-болотные угодья, рифы) и координацию землепользования и управления водными ресурсами в масштабах от водосбора до побережья. Рекомендация Европейского союза ICZM и программы управления прибрежными районами Австралии являются примерами этого подхода в действии.

Мягкая инженерия и живые береговые линии

Мягкая инженерия использует природные материалы и процессы для контроля эрозии. Питание на пляже и восстановление дюн являются распространенными методами. Живые береговые линии включают местную растительность, устричные рифы и бревна для стабилизации побережья при сохранении связи с средой обитания. Эти методы адаптируются к повышению уровня моря более устойчиво, чем твердые структуры, и часто обеспечивают сопутствующие преимущества, такие как фильтрация воды, хранение углерода и отдых. Охрана природы поддерживает живые проекты береговой линии по всей территории США.

Морские охраняемые районы (МОР)

Хорошо управляемые МПА могут защитить критические прибрежные формы рельефа, такие как коралловые рифы, морские травы и мангровые заросли от прямых человеческих нарушений, таких как дноуглубительные работы, траление и прибрежное строительство. Они также помогают поддерживать здоровые популяции рыб и повышать устойчивость экосистем. Программа ООН по окружающей среде сообщает, что МПА в настоящее время охватывают около 8% мирового океана, хотя цель составляет 30% к 2030 году.

Восстановление деградированных форм рельефа

В настоящее время осуществляются крупномасштабные проекты по восстановлению утраченных прибрежных районов. Нидерландский "Песчаный двигатель" представляет собой массивный пляжный источник питания, предназначенный для питания соседних побережий в течение десятилетий с помощью естественных процессов. В дельте реки Миссисипи для восстановления водно-болотных угодий используются отводы осадков. Проекты по восстановлению мангровых лесов и соляных болот во всем мире демонстрируют успех в улавливании углерода и снижении эрозии. Мониторинг и адаптивное управление необходимы для обеспечения долгосрочной эффективности.

Заключение

Прибрежные рельефы являются продуктом мощных природных сил, действующих в течение огромных временных масштабов, но они остаются чрезвычайно чувствительными к краткосрочным изменениям в волновом климате, осадочных породах и уровне моря. Те же процессы, которые высекают скалы и строят острова, также делают прибрежные зоны по своей природе уязвимыми - особенно под давлением человеческого развития и изменения климата. Углубляя наше понимание волнового действия, эрозии, осаждения и дрейфа на длинных берегах, и признавая сложные обратные связи между рельефами и экосистемами, мы можем разработать стратегии управления, которые сохраняют функцию и красоту этих динамических ландшафтов. Защита прибрежных рельефов является не просто эстетической целью; это важно для поддержания биоразнообразия, буферизации штормовых воздействий и обеспечения средств к существованию миллиардов людей, которые живут вблизи побережья. Благодаря сочетанию научных исследований, устойчивого планирования и участия сообщества, мы можем обеспечить, чтобы будущие поколения продолжали наследовать берега, которые являются устойчивыми и богатыми природным наследием.

Внешние ресурсы:USGS Прибрежная и морская геология |NOAA Прибрежные системыБританика: Прибрежная форма сушиПрибрежная вики: Геоморфология