Die Klippen entlang der nördlichsten Küste Kaliforniens erodieren schneller als die dichter besiedelten Klippen Südkaliforniens – eine von vielen Schlussfolgerungen, die in einer neuen Karte und Studie hervorgehoben werden, die zum ersten Mal mit hochauflösenden Daten jede Klippe entlang der langen und vielfältigen Klippen des Staates analysiert Küstenlinie.
Die Studie, die von Forschern der Scripps Institution of Oceanography der UC San Diego durchgeführt wurde, identifizierte auch Hot Spots in Gebieten im Norden und Süden: Die Einsturzrate von Klippen betrug mehr als 16 Fuß pro Jahr an Orten wie der Halbinsel Palos Verdes, Big Sur, Point Arguello und Martins Beach südlich von San Francisco.
Insgesamt wurden die höchsten Erosionsraten in den Landkreisen Mendocino, Humboldt und Del Norte festgestellt. Hotspots dort sind Usal Beach, die King Range, Centerville Beach – die alle Teil einer Region sind, die als Lost Coast bekannt ist – und ein Gebiet etwa zwei Meilen nördlich des Klamath River.
Die Folgen der Klippenerosion auf Hauptstraßen, Eisenbahnen und anderen kritischen Infrastrukturen haben sich bereits als schwerwiegend erwiesen, und Küstenbeamte haben sich zunehmend an Wissenschaftler gewandt, um Hilfe zu erhalten. Ein kürzlicher Klippeneinsturz, bei dem drei Frauen ums Leben kamen, hat auch den Druck verstärkt, diese Gefahr, die über weite Teile der kalifornischen Küste droht, besser zu verstehen.
Wie bei der Hurrikanvorhersage ist die Vorhersage, wann und wie stark eine Klippe erodieren wird – insbesondere angesichts des Anstiegs des Meeresspiegels – sehr gefragt. Aber Küstenklippen sind berüchtigt schwer zu untersuchen, und die Daten, die Wissenschaftler in diese Vorhersagemodelle einspeisen müssen, sind rar gesät.
Mit dieser neuesten Studie, die in der Zeitschrift Geomorphology veröffentlicht und in eine durchsuchbare Website umgewandelt wurde, ist endlich ein detaillierteres Bild in den Fokus gerückt. Forscher und Küstenbeamte in ganz Kalifornien haben jetzt eine nuanciertere Einschätzung dieses entmutigenden Problems, das mehr als 530 Meilen der Küstenlinie des Staates betreffen könnte.
„Es ist ziemlich aufregend. … Wenn Sie beginnen, diese Art von Datensätzen zu entwickeln, die sehr detailliert sind – räumlich und letztendlich zeitlich –, können wir noch mehr darüber lernen, … wie sich Klippen über kurze Zeiträume verhalten“, sagte Patrick Barnard, der als Forschungsdirektor in den USA tätig ist Das Team für Klimaauswirkungen und Küstenprozesse von Geological Survey hat komplexe Modelle entwickelt, um die Klippenerosion in Kalifornien vorherzusagen. „Das ist es, was wir wissen müssen, um das Küstenmanagement zu unterstützen, Gefahrenrisiken zu reduzieren und Menschen aus der Gefahrenzone zu bringen.“
Barnard, der nicht an der Scripps-Studie beteiligt war, erklärte, dass Klippen besonders schwierig zu untersuchen seien. Die Klippenhöhe, die Stärke des Felsens, die Wellenbewegung, die Neigung des Strandes und die Neigung des Meeresbodens können alle die Stabilität einer Klippe beeinflussen. Auch das Eindringen von Regen und Grundwasser in Risse kann Druck aufbauen und zu Einstürzen führen.
Der menschliche Drang, sich bis an den Rand zu entwickeln – ob es sich um ein Haus auf einer Klippe, Landschaftsgestaltung oder die Küstenstraße handelt – wirkt sich auch auf die Erosion aus, indem er den Wasserabfluss verändert und der Klippe Gewicht verleiht.
Hinzu kommt der Anstieg des Meeresspiegels, wenn die Wellen mit jeder Flut und jedem Sturm gegen die bröckelnde Küste schlagen. Laut jüngsten Prognosen von Barnard und seinem Team könnten die Klippen allein entlang der südkalifornischen Küste bis zum Ende des Jahrhunderts mehr als 130 Fuß erodieren, wenn das Meer weiter ansteigt.
Es war jedoch eine Herausforderung, der Öffentlichkeit mitzuteilen, wie eine Klippe erodiert.
Wissenschaftler neigen dazu, in Durchschnittswerten zu denken, was Menschen zu einem falschen Sicherheitsgefühl verleiten kann. Über einen langen Zeitraum erstreckt sich eine durchschnittliche Erosionsrate – sagen wir, ein paar Zentimeter oder einen Fuß pro Jahr – mag nicht nach viel klingen.
Aber in Wirklichkeit neigen Klippen dazu, im Laufe der Zeit langsam zu bröckeln, unterbrochen von einem plötzlichen Einsturz (oft ohne Vorwarnung) durch einen Erdrutsch oder während eines großen Sturms. Eine Klippe mit durchschnittlich einem Fuß pro Jahr kann tatsächlich 20 Jahre lang nichts Dramatisches bewirken, und dann passiert plötzlich ein 20-Fuß-Einsturz auf einen Schlag.
Adam Young, ein Küstengeomorphologe bei Scripps, der die jüngste Studie beaufsichtigte, versuchte, ein umfassenderes Bild davon zu erstellen, wie sich die Klippen in Kalifornien im Laufe der Zeit verändert haben. Er sortierte alle verfügbaren historischen Daten (viele davon waren diskontinuierlich und deckten nicht die gesamte Küste ab) und analysierte alles mit neueren LiDAR-Daten – einer fortschrittlichen Laser-Imaging-Technologie – die in den Jahren 2009-2011 und 2016 von einem Flugzeug aus gesammelt worden waren von Landes- und Bundesbehörden.
Zusammen mit der Co-Autorin Zuzanna Swirad von der Polnischen Akademie der Wissenschaften in Warschau erstellte Young anspruchsvolle digitale Höhenmodelle und untersuchte sowohl den durchschnittlichen als auch den maximalen Einsturz in einem bestimmten Gebiet. Und anstatt nur zu studieren oben der Klippe, was die Standardmethode zur Messung der Klippenerosion war, betrachteten sie auch die gesamte Klippenwand. Auf diese Weise könnte ihre Analyse auch Erdrutsche berücksichtigen, die beginnen, wenn der Boden einer Klippe instabil wird.
Beim Studium der Daten begannen sich Muster abzuzeichnen. Erosion wurde während des untersuchten Zeitraums entlang von mehr als der Hälfte der Klippen des Bundesstaates festgestellt – mit den höchsten Raten nördlich von Bodega Bay und in Gebieten mit schwächeren Felsen.
Warum das so ist, ist noch nicht sicher, aber Young sagte, dass die nördlichsten Teile der Küste tendenziell stärkeren Regenfällen und intensiveren Wellen ausgesetzt sind. Die stärker urbanisierte Küste Südkaliforniens wird auch durch mehr Ufermauern und Klippenhärtungsvorrichtungen gepuffert, die die Erosion verlangsamen.
In einer kontraintuitiven Wendung fanden Young und Swirad auch heraus, dass Klippen mit Sandstränden doppelt so schnell erodieren wie Klippen ohne Strände. Dieser Befund war bemerkenswert, da Strände oft als zusätzlicher Puffer zwischen dem Meer und den Klippen angesehen werden.
„Die Wellen, wenn sie groß genug sind, können den Sand tatsächlich aufnehmen und ihn als Schleifmittel verwenden und an der Klippe reiben, ähnlich wie Sandpapier“, sagte Young.
In Zukunft könnten viel mehr Analysen von Jahr zu Jahr oder vielleicht sogar von Saison zu Saison durchgeführt werden. Mittlerweile gibt es die Technologie, um die Küste häufiger zu vermessen und zu überwachen, aber landesweite Erhebungen werden derzeit nur etwa alle fünf Jahre durchgeführt.
Young ist dabei, ein Kartierungsprogramm vorzuschlagen, bei dem ein LiDAR-Team jedes Jahr loszieht, um entlang der gesamten Küste neue Daten zu sammeln. Die Hoffnung ist, dass durch ein differenzierteres Verständnis der Muster vergangener Einstürze Prognosen darüber, wie eine Klippe in der Zukunft erodieren könnte, schärfer und verfeinerter sein werden.
Diese Prognosen könnten letztendlich dazu beitragen, die schwierigen Entscheidungen zu treffen, mit denen viele Gemeinden in den kommenden Jahren konfrontiert sein werden. Beamte könnten diese Daten beispielsweise nutzen, um festzustellen, wie weit sie etwas zurücksetzen müssen, wenn sie planen, auf einer Klippe zu bauen. Die Bewohner von Blufftop könnten ein klareres Gefühl dafür bekommen, wann es Zeit ist, sich zu bewegen, und Strandbesucher könnten gewarnt werden, wenn eine Klippe zu gefährlich wird.
„Indem wir besser verstehen, wie sich die Küste jetzt entwickelt“, sagte Young, „können wir bessere Vorhersagen für die Zukunft treffen.“