Ученые рассказали, как природа сама защищает побережья

В открытом море вдоль Мексиканского залива и Атлантического океана расположено множество продолговатых песчаных полос суши. Они называются барьерными или порубежными островами и, как стена, защищают побережье от штормов и наводнений.

В США насчитывается около 400 таких островов, это больше, чем в любой другой стране мира. Более 1,4 миллиона американцев живут на барьерных островах, и еще миллионы посещают их во время летнего отдыха. Одни острова (Лонг-Бич в Нью-Джерси, Саус-Падре в Техасе и другие) славятся своими курортами, другие приобрели известность как парки и заповедники.

Однако главное предназначение островов – не организация отдыха туристов, а защита побережья от разрушительных штормов.

Барьерные острова Хорн и Петит Боис, защищающие часть северного побережья Мексиканского залива. Снято 15 сентября 2005 года. Почти тремя неделями ранее оба острова пострадали от урагана «Катрина»: были разрушены края островов. Фото с сайта nasa.gov

Ветер, волны и течения могут как образовывать, так и разрушать барьерные острова. Хотя такие острова существуют уже тысячи лет, сейчас существованию многих из них угрожает серьезная опасность. Барьерные острова выживают благодаря своей способности видоизменяться, подстраиваясь под изменение направления движения ветра и волн. Но сегодня человек построил на островах коммуникации, стоянки и здания, которые блокируют естественные перемещения песка, делая острова уязвимыми по отношению к угрозе с моря. К тому же изменения в течении береговых рек остановили процесс нанесения новых слоев песка на береговые линии.

С другой стороны, глобальное потепление ведет к росту уровня моря и появлению штормов еще более разрушительной силы. Это означает, что давление на барьерные острова растет с каждой волной.

Разрез типичного барьерного острова отражает ландшафт и типы растений от океанского побережья до материковой стороны острова. Фото с сайта nps.gov

К счастью, у человечества есть возможность исправить ситуацию и обезопасить острова и материки. Ученые, занимаясь исследованием барьерных островов, сделали вывод, что они даже способны сами залечивать свои раны.

Стена из барьерных островов отличается исключительной подвижностью. Океанские течения постоянно передвигают потоки песка вдоль береговой линии, перераспределяя их. Благодаря этому барьерные острова постоянно меняют свою форму. Если вы высадитесь на один из них со стороны открытого океана, то сначала попадете на плоский пляж. Далее, продвигаясь в глубину острова, вам придется забраться на песчаные дюны, еще далее – пройти сквозь гущу деревьев и кустарников, произрастающих в центре острова. И, наконец, пройдя остров насквозь, можно застрять в соленых болотах, а если вы удачно преодолеете и эту природную преграду – можно переплыть залив.

Благодаря такому экоразнообразию острова населяет множество представителей фауны. Морские птицы разыскивают на пляжах моллюсков, выуживая их из песка. Кролики и олени кормятся на промежутках, где есть деревья и кустарники. Икра рыб, детеныши крабов и креветок находят здесь убежище до своего взросления. Раз в год морские черепахи выходят на берег, чтобы отложить яйца. 

Наиболее сильно форма и внешний вид таких островов изменяются во время шторма, когда бушующие волны перемещают песок на дальнюю сторону острова, размывают пляж и заставляют остров как бы переворачиваться, медленно перемещаясь вглубь. 

Один остров – две судьбы

Изменения, происходящие с барьерными островами, позволяют почувствовать мощь геологических сил, правящих здесь. Например, остров Ассатиг, располагающийся неподалеку от Мэриленда и Вирджинии, знаменит своими стадами диких лошадей. На данный момент его длина составляет 60 километров, а ранее остров простирался еще на 16 километров севернее. Ураган, обрушившийся на берега Ассатига в 1933 году, разрезал остров на две части, отделив от основной суши популярный пляжный курорт Оушен-Сити. Глядя на карту, вы бы даже не подумали, что Ассатиг и Оушен-Сити когда-то были одним целым.

В 2011 году ураган «Ирен» разрушил пляж в Кейп-Лукаут, Северная Каролина. Фото с сайта nps.gov

Местные и федеральные власти взяли остров под охрану: сейчас на нем нет ни ресторанов, ни магазинов и очень мало дорог. А вот Оушен-Сити сегодня представляет собой оживленный курортный городок с высотными отелями и шопинг-центрами. Почти все его пляжи сопровождаются обустроенными набережными. 

По мнению ученых, постепенно двигающийся к западу Ассатиг когда-нибудь станет частью суши. Находясь к северу от Ассатига, Оушен-Сити также принимает на себя удары штормов. Каждый из них приносит песок с пляжей прямо на улицы, поэтому город вынужден заниматься чисткой, чтобы песок не мешал движению.

Ураган 1933 года обрушился на Восточное побережье Соединенных Штатов. В результате остров Ассатиг был разделен на две части. Новообразованный канал отделил Оушен-Сити. Фото с сайта usgs.gov

Последствия штормов ликвидирует Армейский инженерный корпус – правительственная организация, специализирующаяся на масштабных строительных проектах. Его работники при помощи огромных всасывающих устройств перемещают песок с океанического дна на берега, где бульдозеры придают им форму новых дюн. Работа по насыщению пляжей песком осуществляется раз в четыре года или чаще, после больших штормов.

В 2012 году из-за урагана «Сэнди» пляжи Оушен-Сити сильно пострадали. Чтобы возместить ущерб, нанесенный ураганом, инженеры планировали выкачать 765 000 квадратных метров песка. Этого достаточно, чтобы заполнить более 300 бассейнов олимпийских размеров. Работа должна обойтись городу в 10-25 миллионов долларов. Местные власти уверены, что это хорошее вложение, поскольку город живет за счет туризма. Однако специалисты считают, что заново обустраивать пляжи бессмысленно, потому что их вскоре снова может разрушить шторм. 

После урагана «Сэнди» многие ученые пытались найти возможность уменьшить ущерб, нанесенный стихией. Используя лазерное приспособление LIDAR, основанное на световой детекции, они смогли создать карту изменений контуров острова. 

Благодаря предусмотрительному планированию ученым удалось зафиксировать контуры острова за два дня до удара урагана. После урагана побережья еще раз были просканированы при помощи LIDAR. Сравнив полученные до и после урагана данные, ученые выяснили, что на некоторых островах песчаный покров был смыт на 3 метра и отложился у центра острова и в областях возле материка. 

Соединив результаты своих исследований с компьютерными моделированиями, ученые смогут предсказывать штормы и их воздействие на береговую линию барьерных островов. Это поможет правительству быстро и четко распределять средства для восстановления берегов, так как финансовый аспект сегодня является особенно актуальным. На некоторых островах просто не хватает песка, чтобы восстановить береговую линию. Например, в Мексиканском заливе море вымывает берега Луизианы, но в болотах материка нет такого количества песка, чтобы каждый раз ликвидировать последствия наводнений. Поэтому люди строят высокие стены, чтобы защититься от разливающейся Миссисипи. 

Река, выходя из берегов, ежегодно уносит миллионы тонн ила к центрально-западным фермерским угодьям, Луизианским болотам. Чтобы избежать наводнений в городах, инженеры строят дамбы. Но это заставляет реку относить ил мимо побережья – в Мексиканский залив. В результате обедняются барьерные острова и Луизианские болота. 

Луизианские барьерные острова не только защищают побережья от штормов, но также являются местом гнездования многих видов птиц и нереста рыб. Они настолько важны для экологии местности, что государство вложило около 320 миллионов долларов, полученных от нефтяной компании BP в качестве возмещения ущерба за обширную утечку нефти в Мексиканском заливе в 2010 году, чтобы восстановить барьерные острова.

Длинноклювый кроншнеп. Падре-Айленд, южное побережье штата Техас, США. Остров Падре – дом многих уникальных видов птиц и животных. Фото с сайта usgs.gov

Исследователь Кэти Аркема из Стэнфордского университета называет такие острова, как Ассатиг, Аутер Бэнкс, Падр Айлендс, своеобразными линиями обороны. К примеру, Файр Айленд в штате Нью-Йорк был покрыт 1,7 метра воды после урагана «Сэнди». Благодаря острову меньше пострадали города на материке, закрытые им: их затопило лишь на один метр.

Чем больше ученые будут знать об изменениях барьерных островов, тем больше шагов смогут предпринять власти, чтобы сохранить эти защитные барьеры.