屏障岛保护海岸线,但它们也很脆弱

Storm clouds gather above the small huts and tower on Bikeman islet, located off South Tarawa in the central Pacific island nation of Kiribati May 25, 2013. The tower used to mark the centre of the islet, but shifting sand over the years has pushed the tower further into the lagoon. Kiribati consists of a chain of 33 atolls and islands that stand just metres above sea level, spread over a huge expanse of otherwise empty ocean. With surrounding sea levels rising, Kiribati President Anote Tong has predicted his country will likely become uninhabitable in 30-60 years because of inundation and contamination of its freshwater supplies. Picture taken May 25, 2013. REUTERS/David Gray (KIRIBATI - Tags: ENVIRONMENT POLITICS SOCIETY TPX IMAGES OF THE DAY)ATTENTION EDITORS: PICTURE 35 OF 42 FOR PACKAGE 'KIRIBATI - GONE IN 60 YEARS'. SEARCH 'KIRIBATI' FOR ALL IMAGES - LM2E96A14FH01
Barrier islands protect about 10 percent of coastlines worldwide.Image: REUTERS/David Gray
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飓风(如弗洛伦斯)登陆时,最先遭受冲击的往往是屏障岛——那些沿美国大西洋和墨西哥湾海岸线延伸的细长沙带。很难想象这些狭窄的沙带如何能抵御如此强大的力量,但事实上,其中许多沙岛已经守护我们的海岸数百年之久。

屏障岛保护着全球约10%的海岸线。飓风和风暴登陆时,这些沙带会吸收大部分力量,减弱波浪能量,保护内陆地区。

屏障岛还为其后方形成河口和沼泽提供了避风的环境。这些区域具有许多重要的生态功能,例如减缓海岸侵蚀、净化水质,并为鱼类和鸟类提供栖息地。

许多屏障岛已被开发为热门旅游目的地,包括北卡罗来纳州的外滩(Outer Banks)以及南卡罗来纳州的希尔顿黑德岛(Hilton Head)和凯瓦岛(Kiawah)。保持原始状态的岛屿能够随风暴移动,其形状会随时间变化。但许多人类活动干扰了这些自然移动,使岛屿变得更加脆弱。

美国马里兰州的大洋城(Ocean City)建在大西洋屏障岛费恩维克岛(Fenwick Island)上。USACE

移动中的岛屿

屏障岛由易受侵蚀的沙质土壤构成,并承受高能量的波浪作用。它们是动态系统,不断形成并重塑。但这并不一定意味着岛屿正在消失。相反,它们会自然迁移,在某些区域堆积沙子,同时在其他区域遭受侵蚀。

新的岛屿可能在海洋中形成,原因可能是当地海平面下降,或构造运动或沉积物沉积抬高了海底。此外,沿岸流将沉积物从岛屿一端搬运到另一端,岛屿也可能沿海岸线横向移动。在美国东海岸,屏障岛通常由北向南移动,因为沿岸流朝同一方向输送沙子。

Image: USGS

随着时间推移,许多屏障岛会向陆地方向、朝海岸移动。这通常是因为当地海平面上升,风暴期间波浪会越过岛屿,将沙子从海洋一侧搬运到内陆一侧。

建立在流动沙地上

在屏障岛上修建住房、道路和酒店等硬性基础设施,会阻断其横向迁移。不言而喻,海滩社区希望沙丘保持原位,因此人们通常的应对方式是修建控制结构,例如海堤和防波堤。

这种做法保护了建筑物和道路,但也干扰了自然的沙子输送。阻断上游侵蚀意味着下游不再有沉积物输送,导致这些区域缺乏沉积物并易受侵蚀。

东海岸许多以沙滩为特色的旅游海滨城镇也采用海滩补沙——即从近海抽取大量沙子——来替代因侵蚀而流失的沙子。这种方法不会阻断自然的沙子输送,但代价非常高昂,且只是暂时的解决方案。

例如,自20世纪40年代以来,佛罗里达州在海滩补沙项目上已投入超过13亿美元,北卡罗来纳州则投入了超过7亿美元。这些新增的沙子最终会被冲走,很可能是在飓风弗洛伦斯或下一场袭击海岸的飓风期间,之后又需要重新补充。

需要何种保护?

然而,在某些情况下,任由屏障岛自然演变可能会给人们带来问题。一些城市和城镇,例如迈阿密和比洛克西(Biloxi),位于屏障岛后方,并依赖这些岛屿作为抵御风暴的第一道防线。

而且,许多社区依赖屏障岛后方的河口和湿地所提供的自然资源。例如,帕姆利科海湾(Pamlico Sound)——即北卡罗来纳州外滩后方的受保护水域——是丰富的栖息地,为蓝蟹以及红鼓鱼等受欢迎的垂钓鱼类提供了生存环境。

Image: NASA

如果缺乏管理,其中一些岛屿可能不会按照我们期望的方式移动。例如,屏障岛上的风暴缺口若出现在保护城市的岛屿上,将使该城市更加脆弱。

在密西西比州,一串无人居住的屏障岛位于我们海岸外侧,将密西西比湾与墨西哥湾分隔开来。岛屿后方是高产的河口、重要的湿地,以及比洛克西和格尔夫波特等城市。由于密西西比河经过疏浚并被堤坝围合以防止溢出河岸,该地区已不再接收河流过去在墨西哥湾这一区域沉积的沉积物。因此,这些岛屿正在遭受侵蚀并逐渐消失。

为减缓这一进程,州和联邦机构正在人工补给这些岛屿,以使其保持原位,并保护其后方的城市、生计和生态栖息地。该项目将填补一处重大缺口,该缺口是1969年飓风卡米尔(Camille)在其中一座岛屿上造成的,此举将使该岛屿成为州海岸更有效的风暴缓冲区。

何时撤退?

从地质角度看,屏障岛并非设计为永久固定在一处。但岛上的开发项目是为了长期使用,尽管批评者认为,气候变化和海平面上升将不可避免地迫使人们从海岸撤离。

要在人类对海洋的热爱与地球科学的严酷现实之间取得平衡并不容易。人们总会被海岸吸引,而禁止开发在政治上并不可行。不过,有一些方法可以在保留旅游活动区域的同时,帮助保护屏障岛。

首先,联邦、州和地方法律可以通过让业主而非政府承担风暴后重建的负担,减少在屏障岛上建设的激励。许多批评者认为,国家洪水保险计划鼓励房主在屏障岛及其他沿海地区重建家园,即便他们在多次风暴中已经遭受了反复损失。

其次,在屏障岛上的建设应保持沙丘和植被不受扰动。这有助于保持其沙子输送系统的完整。当紧邻海滩的道路和房屋受到风暴破坏时,应要求业主向后退至海岸线,以便在任何新建建筑与海岸线之间形成天然缓冲带。

第三,在屏障岛上划定更多保护区,将有助于维持部分自然的沉积物输送过程和屏障岛迁移过程。而且,这些保护区是受欢迎的自然生态旅游景点。受保护的屏障岛包括阿萨提格岛(Assateague)、帕德雷岛(Padre)以及科德角国家海滨公园(Cape Cod National Seashore),它们是美国国家公园系统中的热门目的地。

最后,屏障岛上的开发应以变化为前提,并优先考虑临时性或可移动的基础设施。岛屿本身具有出人意料的适应能力,但在这些动态环境中建造的任何设施,迟早很可能会被冲走。

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