Щоб зрозуміти, як наші узбережжя витримують екстремальні умови, потрібні надзвичайні наукові експерименти.
Вчені з Нідерландів підняли планку, продемонструвавши фізичну силу солончака під час масивних штормових хвиль.
Інженер водних ресурсів Пім Віллемсен та його колеги викопали 306 квадратних метрів справжнього солончака з узбережжя Вадденського моря і пересадили його у найбільшу хвильову машину світу, Delta Flume.
Потім вони піддавали «солончак» безжальним штормовим хвилям протягом 21 години.
«Ми обрали цей досить незвичайний метод, тому що умови, які ми хотіли протестувати, і для яких спроектовані дамби в Нідерландах, просто не відбуваються в природі [часто]», - розповів Віллемсен.
«Дамби спроектовані для витримування шторму, який статистично відбувається раз на тисячі років. Ми не можемо чекати, поки це станеться в природі, тому ми мали принести солончак до шторму».
Результати опубліковані сьогодні в Nature.
Налаштування цього грандіозного експерименту було нелегким завданням.
Дослідники доклали великих зусиль, щоб забезпечити, щоб блоки солончака були в більш-менш однаковому стані, коли вони досягли хвильової машини.
Блоки були викопані з природного резервуару Peazemerlannen у вересні та жовтні 2023 року. Кожен блок важив від 3000 до 6000 кілограмів, включаючи 0,4 до 0,7 метра глибини ґрунту, а також рослинність, що в ньому росте.
Команда транспортувала ці блоки в закритому вантажівці, щоб запобігти їх розриву вітром під час ~250-кілометрової подорожі до Delta Flume в Делфті.
Все це підкреслює, наскільки серйозно Нідерланди ставляться до контролю за повенями.
З чвертю країни нижче рівня моря, Нідерланди завжди піддаються ризику затоплення, особливо під час штормових хвиль. Багато з цього ризику зменшується завдяки системі дамб, морських стін і гребель, відомих як Delta Works.
Ці «сірі» заходи захисту від повеней працювали відносно добре протягом історії, але обставини змінюються.
Люди продовжують спалювати викопне паливо, викидаючи парникові гази в атмосферу. Ці гази затримують величезні обсяги тепла, що суттєво змінює кліматичні системи Землі.
Стає спекотніше, вітряніше і штормовіше. Штормові хвилі підвищують рівень води набагато вище, ніж більшість інфраструктури спроектована, і очікується, що це погіршиться в наступні десятиліття.
«Жорсткі інженерні структури є статичними і не адаптуються до змінюваного середовища», - пише Віллемсен та його команда.
Солончаки, з іншого боку, є трохи більш гнучкими, як демонструє експеримент Delta Flume. Вони мають потенціал розсіювати енергію хвиль, перш ніж вона досягне побудованого середовища – якщо ми збережемо їх у цілості.
«Солончак у флюмі піддавався зростаючим висотам хвиль від 0,75 метра до 2 метрів», - розповів Віллемсен.
«В залежності від місця розташування та місцевих умов, це рівні води та потенційні умови хвиль, які відбуваються раз на сто до тисячі років».
Віллемсен очікував, що солончак допоможе поглинути частину енергії хвиль.
Проте він був здивований, що після 21 години постійного удару хвиль, солончак втратив лише 7 міліметрів осаду.
Після першого циклу хвиль 33 відсотки надземної біомаси рослинності було втрачено, а пошкодження зростало в міру прогресування впливу хвиль.
Після 21 години залишалося близько 20-25 відсотків початкової надземної біомаси. Довжина стебел зменшилася на 47 відсотків.
Рослинність зазнає пошкоджень, але на відміну від бетонної дамби, вона може відновитися після шторму.
«Це показує, що рослинність може сприяти зменшенню хвиль за широкого спектра умов», - сказав Віллемсен.
«Солончак навіть сильніший, ніж ми очікували».
Але є межі того, що ми можемо від них очікувати.
Солончак був найефективнішим у системах з низькою енергією, з хвилями до 1 метра, зменшуючи енергію хвиль до 50 відсотків. У системах з високою енергією, з висотою хвиль понад 1 метр, зменшення не перевищувало 10 відсотків.
У Нідерландах відновлення та збереження солончака можуть використовуватися разом з дамбами і навіть допомогти зекономити кошти, зменшуючи потребу в перебудові або підвищенні побудованої інфраструктури для захисту від повеней.
«Глобально це показує, що існує великий потенціал включення солончака з його рослинністю в схеми захисту узбережжя як гібридний захист узбережжя, де дамби та морські стіни поєднуються з екосистемою узбережжя», - сказав Віллемсен.