Несколько столетий назад устья рек по всему миру кишели птицами и бурлили косяками рыб, их болота и бесконечные участки каналов сливались с серо-голубым горизонтом.

Перенесемся в сегодняшний день: в таких устьях рек, как гавань Нью-Йорка, залив Сан-Франциско и залив Бискейн в Майами — районах, где реки впадают в море, — от 80% до 90% этой среды обитания застроено.

Результатом стал экологический коллапс среды обитания в устьях рек и потеря буферных зон, которые помогали защитить города от штормовых нагонов и повышения уровня моря. Но ущерб – это не только то, что видно на суше.

Ниже поверхности многих из оставшихся водных путей происходит другая форма урбанизации, которая постепенно увеличивает уязвимость береговых линий к экстремальным штормам и повышению уровня моря: масштабные дноуглубительные и инженерные проекты привели к более чем удвоению глубины судоходных каналов с 19-го века.

Некоторые из этих океанских магистралей позволяют огромным контейнеровозам с осадкой 50 футов ниже ватерлинии и длиной почти четверть мили заходить в ранее мелководные районы. Примером может служить залив Ньюарк в Нью-Джерси, глубина которого в 1840-х годах составляла всего 10 футов (3 метра), а сегодня составляет 50 футов (15 метров).

Последствием углубления глубоких каналов является то, что вода также легче входит и выходит из эстуариев с каждым приливом или штормом. В этих углубленных каналах естественное сопротивление потоку, создаваемое неровным и неглубоким дном канала, снижается. При меньшем трении это может привести к более сильным приливам и штормовым нагонам.

Как береговые инженеры и океанографы, мы изучаем физику прибрежного океана и штормовые нагоны. Есть решения проблем, которые вызывает «урбанизация устья», если люди готовы пойти на некоторые компромиссы.

Непреднамеренный побочный эффект выемки грунта

Как показывают наши исследования, последствия дноуглубительных работ наиболее заметны в ежедневных приливах, которые за последнее столетие усилились во многих эстуариях, а также усугубили неприятные наводнения во многих городах.

Диапазон приливов – средняя разница между приливом и отливом – увеличился вдвое во многих эстуариях и значительно изменился в других. В результате уровень приливов часто повышается быстрее, чем уровень моря, что ухудшает его последствия.

Наиболее распространенной причиной этих более крупных приливов является урбанизация устьев рек.

Например, в Майами, где диапазон приливов увеличился почти вдвое, основным фактором стало строительство и углубление входного канала в гавань глубиной почти 50 футов (15 метров) и шириной 500 футов (150 метров), начинающегося в начало 20 века.

Сегодня в некоторых районах Нью-Йорка на юге Квинса происходит 15 небольших приливных наводнений в год. Компьютерное моделирование показывает, что эти наводнения вызваны примерно в равной степени повышением уровня моря и изменениями ландшафта, включая проекты дноуглубительных работ и рекультивации водно-болотных угодий, которые заполняют водно-болотные угодья для строительства промышленных объектов, аэропортов и жилых кварталов.

Данные и компьютерное моделирование показывают, что любой ураганный штормовой нагон, затронувший некоторые части Нью-Йорка, Джексонвилля, Уилмингтона, Филадельфии, юго-восточной Флориды и юго-западной Луизианы, среди других мест, вероятно, приведет к повышению уровня воды из-за урбанизации устья устья, что потенциально может нанести больший ущерб незащищенным регионы.

Эти затраты остались практически незамеченными, поскольку изменения происходили постепенно в течение последних 150 лет. Но по мере того, как повышение уровня моря и усиленные штормы увеличивают частоту и силу наводнений, проблема становится все более заметной.

Решение проблемы наводнения

В ответ на повышение уровня моря другая форма урбанизации устья привлекает новое внимание как возможное решение.

Закрытые барьеры от штормовых нагонов или приливные ворота строятся в эстуариях или их заливах, чтобы их можно было закрыть во время штормовых нагонов. Некоторые примеры включают барьеры для Нового Орлеана; Лондон; Венеция, Италия; и Нидерланды. Такие барьеры все чаще предлагаются наряду с системами дамб для защиты урбанизированных береговых линий устья.

Инженерный корпус армии США недавно рекомендовал установить защитные барьеры для 11 дополнительных эстуариев, в том числе возле Майами, залива Ямайка в Квинсе и Галвестона, штат Техас.

Барьеры от волн не являются долгосрочным решением проблемы наводнений, вызванных повышением уровня моря, и их негативное воздействие остается плохо изученным.

Натуральные решения

Водно-болотные угодья и мангровые заросли также стали популярным природным решением.

Сообщества и государственное финансирование были сосредоточены на попытках восстановить или создать новые водно-болотные угодья в качестве буферных зон на береговой линии. Но это решение неэффективно для защиты от наводнений в большинстве портовых городов, таких как Нью-Йорк, из-за нехватки свободного места.

Штормовой нагон, пересекающий болото длиной в милю, может быть уменьшен на несколько дюймов, в зависимости от характеристик участка. Но на типичных городских набережных у устья есть всего несколько десятков футов открытого пространства для работы, если уж так много. В узком пространстве лучшее, что может сделать растительность, — это уменьшить воздействие волн, что зачастую не является самой острой проблемой для городов в устьях рек, которые обычно защищены от ветровых штормовых волн.

В результате искусственные водно-болотные угодья, хотя и привлекательны, могут оказаться неэффективными, особенно если тенденции изменения размеров судов и урбанизации устьев эстуариев сохранятся.

Лучшие способы вернуть природу к работе

Наше исследование открывает перед учеными, инженерами и обществом в целом возможность мыслить шире — рассмотреть вопрос о более комплексном изменении и восстановлении природных особенностей эстуариев, которые когда-то смягчали или поглощали наводнения.

Возможные решения включают прекращение дноуглубительных работ на недостаточно используемых судоходных каналах, постепенное отступление от уязвимых – а теперь часто затопленных – свалок промышленных объектов и кварталов, а также восстановление этих больших пространств под водно-болотные угодья.

Эти подходы могут резко уменьшить наводнения и обеспечить многолетнюю защиту от повышения уровня моря. Однако восстановлению исторической конфигурации русла и водно-болотных угодий редко уделяется серьезное внимание в исследованиях по управлению рисками прибрежных штормов из-за предполагаемых экономических затрат, а также потому, что кумулятивный эффект более глубоких глубин русла часто не учитывается.

Ренатурацию урбанизированных эстуариев таким образом можно было бы сочетать с программами выкупа, чтобы также восстановить пойму, снижая риск более устойчивыми способами. Или его можно объединить с дамбами, чтобы защитить существующие районы более экологически выгодным способом. Эти подходы следует рассматривать как альтернативу дальнейшей урбанизации немногих оставшихся природных территорий наших городов — их эстуариев.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.