Als je de Outer Banks of andere barrière-eilanden hebt bezocht, je hebt waarschijnlijk hun gespleten persoonlijkheden ervaren - plaatsen waar hoge golven de zandige oceaankust kunnen beuken, terwijl reigers kalme zoutmoerassen besluipen die slechts een korte afstand landinwaarts sluipen.

Nieuw onderzoek door een team van William &Mary en het Virginia Institute of Marine Science toont aan dat deze schijnbaar ongelijksoortige ecosystemen in feite nauw met elkaar verbonden zijn, en dat snelle landwaartse migratie van barrière-eilandzand leidt tot grootschalig verlies van aangrenzende kwelders. Hun studie - onlangs online gepubliceerd in Geologie — richt zich op de ongerepte barrière-eilanden van de oostkust van Virginia, maar is waarschijnlijk van toepassing op vergelijkbare barrière-eilandsystemen wereldwijd.

Het onderzoek van het team toont aan dat de barrière-eilanden van Virginia met 3 tot 18 voet per jaar landwaarts eroderen of migreren. Ze schatten dat de landwaartse migratie jaarlijks ten minste 60 acres achterliggende kwelder verbruikt, en heeft er bijna 8 begraven, 000 acres van deze kwelders sinds 1870 - bijna 10 procent van Virginia's historische areaal van achterliggende kwelderhabitats. Verlies van moerassen is van groot belang voor het milieu, gezien hun gunstige rol als voedingsbodem voor watervogels, kraamkamers voor tal van mariene soorten, en het vermogen om koolstof te absorberen, verontreinigende stoffen, en golfenergie.

Hoofdauteur Charlie Deaton, die het onderzoek uitvoerde tijdens een undergraduate in W&M's Department of Geology, zegt dat het team tot hun resultaten is gekomen, "door het digitaliseren en analyseren van honderden kaarten en foto's die teruggaan tot 1851, en deze te vergelijken met LIDAR-gegevens die recente kustlijnposities tonen."

Studie co-auteur Chris Hein, een assistent-professor bij VIMS, schrijft de veranderende kusten van de eilanden toe aan de actie van kuststormen. "Orkanen en nor'easters veroorzaken zowel stranderosie als migratie van barrières, "zegt Hein. "Zeespiegelstijging en andere factoren spelen een bijdragende rol door de voorwaarden te scheppen voor stormvloed om de kustlijn te eroderen en barrière-eilandzand landinwaarts in het moeras te voeren."

De derde co-auteur van de studie, VIMS-assistent-professor Matt Kirwan, merkt op dat, "De barrière-eilanden van Virginia worden blootgesteld aan enkele van de hoogste percentages relatieve zeespiegelstijging langs de Amerikaanse Atlantische kust." Een VIMS-onderzoek uit 2015 stelt dat het stijgingspercentage bij Kiptopeke aan de oostkust van Virginia de afgelopen 50 jaar ongeveer 3,7 millimeter per jaar bedraagt. Dat is een tiende van een inch per jaar, of meer dan een halve voet zeespiegelstijging sinds het midden van de jaren zestig.

Observaties en modellering

De studie van het onderzoeksteam weerspiegelt een groeiende interesse in hoe kwelders met een achterbarrière barrière-eilanden kunnen stabiliseren of destabiliseren. zegt Hein, "Kustgeologen hebben historisch gezien de evolutie van kwelders en barrière-eilanden afzonderlijk behandeld, maar in het afgelopen decennium zijn we echt begonnen in te zien hoe veranderingen in de ene de andere kunnen beïnvloeden."

Een hypothese, gebaseerd op zowel computermodellen als veldwaarnemingen, is dat door storm aangedreven zandtransport over een barrière-eiland en in moerassen deze laatste helpt om verticaal gelijke tred te houden met stijgende zeeën, terwijl de aanwezigheid van moeras dicht achter het barrière-eiland het eiland stabiliseert en de landwaartse migratie vertraagt.

Een alternatief, conceptueel model suggereert dat stijgende zeeën achter-barrièremoerassen verdrinken. Onder dit scenario, omdat meer water kustbaaien kan vullen als het getij binnenstroomt, er moet meer water uit hen wegvloeien als het tij ebt. Dit vereist grotere cross-barrier kanalen om het verhoogde 'getijdenprisma' op te vangen; deze voeren op hun beurt barrièrezand naar overstromings- en eb-delta's - waardoor effectief de sedimenten worden verwijderd die de barrière-eilanden nodig hebben om te overleven. Uitgehongerd van zand, de kustlijn trekt zich terug, en het barrière-eiland wordt smaller, of nog sneller migreert.

De bevindingen van het huidige onderzoek spreken dit concept van een 'op hol geslagen overtreding' tegen. "We ontdekten dat op de barrière-eilanden van Virginia, verhoogde mate van terugtrekking van de kustlijn correleert feitelijk met een verminderd getijdenprisma, "zegt Hein. "Het getijdeprisma neemt gewoonlijk af omdat de barrière-eilanden zo snel migreren dat ze het gebied tussen hen en het vasteland verkleinen zodat het water bij vloed kan worden gevuld."

Dood, Hein, en Kirwan zegt dat de belangrijkste koppeling tussen Virginia's barrière-eilanden en back-barrier-omgevingen de snelle landwaartse migratie van de eilanden is. Ze schatten dat dit verantwoordelijk is voor meer dan de helft van de historische afname van het kweldergebied in de regio, en zeggen dat migratie-geïnduceerd kwelderverlies ook kan worden verwacht in vergelijkbare gemengde energiebarrièresystemen, zoals die in South Carolina en New Jersey, evenals in Duitsland en langs andere verre kusten.

De onderzoekers schrijven het resterende verlies aan kweldergebied toe aan verschillende achterbarrièreprocessen. Een belangrijke factor in grotere kustbaaien is erosie van de kwelderrand door windgedreven golven.

Het onderzoeksteam is zorgvuldig om landwaartse migratie van een barrière-eiland te onderscheiden van het terugtrekken van de kustlijn. "We ontdekken dat het grootschalige verlies van achterliggende kweldergebied specifiek is voor eilanden die landwaarts migreren, en niet alleen kusterosie, ", zegt Hein. "Een barrière-eiland dat landinwaarts trekt, kan nog steeds zijn breedte behouden; iemand die lijdt aan kusterosie zal steevast smaller worden, en uiteindelijk beginnen te migreren in een zeer smalle vorm."

De onderzoekers maken zich vooral zorgen over het verlies van kwelder in gebieden die worden ondersteund door kustkliffen of menselijke obstakels zoals schotten of dijken. zegt Hein, "Landwaartse migratie van barrière-eilanden overtreft ver de migratie van het moeras naar de hooglanden. Het verlies van moerassen is van bijzonder belang in gebieden waar steile hooglanden verhinderen dat het moeras naar de kusten van het vasteland migreert, omdat dit voorkomt dat het systeem de verliezen op de landwaartse migratie van het barrière-eiland compenseert."

"Ongeacht het vermogen van een moeras om gelijke tred te houden met de zeespiegelstijging door verticaal te groeien, " voegt Kirwan toe, "grootschalig moerasverlies kan onvermijdelijk zijn, aangezien barrièresystemen wereldwijd in evenwicht komen met zeespiegelstijging door landwaarts te migreren."