Nieuw onderzoek werpt licht op hoe mechanisch geplaatst zand op de stranden van San Diego County beweegt en de mogelijke effecten ervan. De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Coastal Engineering, kan planners helpen bij het ontwikkelen van strandsuppletieprojecten die hun beoogde doelen zullen bereiken zonder onbedoelde problemen te veroorzaken. North San Diego County bijvoorbeeld plant een 50-jarige, reeksen strandsuppleties van 160 miljoen dollar bedoeld om overstromingen en erosie tegen te gaan, en recreatieruimte bieden aan toeristen.

De nieuwe studie, uitgevoerd door onderzoekers van de Scripps Institution of Oceanography aan de Universiteit van Californië, San Diego, en gedeeltelijk gefinancierd door California Sea Grant, analyseerde vier strandsuppletieprojecten in San Diego County om te zien hoe ze het deden in de jaren na de suppletie. Het geeft een beter inzicht in hoe suppletiezand beweegt als reactie op golven en stroming, die in de toekomst inzicht kunnen geven voor effectievere strandsuppletieprojecten.

"Er is veel dat niet bekend is over hoe zand beweegt, " zegt Scripps-postdoc Bonnie Ludka, die de studie leidde. "Als je zand op een strand legt, het blijft niet op één plek. De vraag is, hoe lang blijft het waar je het wilt hebben? En terwijl het beweegt, waar gaat het naartoe?"

Bijvoorbeeld, zand dat in 2001 op het strand van Torrey Pines ten noorden van San Diego werd geplaatst, spoelde weg in een enkele storm. Voedingszand kan ook leiden tot andere onbedoelde gevolgen, zoals gebeurde op Imperial Beach, de locatie van de grootste strandsuppletie in het onderzoek. Daar, In de herfst van 2012 werden 138 zwembaden van Olympische afmetingen aan het strand toegevoegd. Het zand verplaatste zich zowel naar het noorden als naar het zuiden langs de kust, en in 2016 bijgedragen aan de sluiting van de monding van de rivier de Tijuana. De rivier verloor zijn verbinding met de oceaan, wat leidt tot extreem geconcentreerde vervuiling en hypoxie-verlies van zuurstof in het water dat kan leiden tot afsterven van vissen en andere waterdieren.

In de studie, Ludka en collega's bestudeerden de Torrey Pines- en 2012 Imperial Beach-projecten van 2001, evenals de strandsuppletieprojecten op de stranden van Cardiff en Solana, uitgevoerd in 2012. Met behulp van ATV's, jetski's, en ander gereedschap, het onderzoeksteam heeft meer dan tien jaar lang regelmatig onderzoek gedaan naar elk strand om hoogtekaarten te maken die tot op enkele centimeters nauwkeurig zijn. Met behulp van deze kaarten, onderzoekers konden beoordelen hoe het strand in de loop van de tijd veranderde. Met behulp van een netwerk van boeien gerund door Scripps-onderzoekers en een numeriek golfmodel hadden ze ook een multi-decadaal record van geschatte golfcondities langs de kust.

"Met deze gegevens konden we het gedrag van het gevoede strand vergelijken met hoe het strand zich gedroeg tijdens niet-voedende tijden onder vergelijkbare golfomstandigheden, ' zegt Ludka.

Ga met de stroom mee

Zoals opgemerkt in een eerdere studie van het team, de grootte van de zandkorrels maakte een groot verschil in hoe ver en snel het zand bewoog. Bij Torrey Pines, waar in 2001 zand vergelijkbaar met de oorspronkelijke korrelgrootte werd gebruikt voor een suppletieproject, al het toegevoegde zand spoelde voor de kust aan in slechts één storm, maanden na plaatsing. Grover zand dat in 2012 bij de andere drie projecten werd gebruikt, bleef grotendeels op het bovenstrand, zelfs tijdens de El Niño-winter van 2015-16, die uitzonderlijk energieke golven naar de kust brachten.

De onderzoekers identificeerden ook een patroon in zandbeweging dat de heersende oceaanstromingen in het gebied volgde - in de winter, de zandhopen strekten zich zuidwaarts uit, terwijl in de zomer, het zand verplaatste zich naar het noorden. Algemeen, de zuidelijke beweging won, en bij Imperial Beach bijgedragen aan de verstopping van het Tijuana-estuarium, een paar kilometer ten zuiden van het plaatsingsgebied.

Uit het onderzoek blijkt ook dat in sommige gevallen de totale hoeveelheid zand die van een strand is gestort of afgevoerd natuurlijk zelfs groter was dan de hoeveelheid zand die tijdens de suppletieprojecten is toegevoegd.

Ludka zegt:"We zijn nog lang niet in staat om te voorspellen of te modelleren hoe deze voedingen zullen evolueren." Maar de zorgvuldige observaties in deze studie geven een goede eerste indicatie van hoe toekomstige projecten zouden kunnen gaan.

Het zandbudget

Waarom zijn zandsuppleties in de eerste plaats nodig? Voor een ding, klimaatverandering zorgt voor een hogere zeespiegel, die stranden zouden kunnen verdrinken als ze zich niet landwaarts kunnen terugtrekken, hetzij vanwege een onvermogen van het strand om zich aan te passen of door bestaande infrastructuur. Natuurlijke of levende kustlijnprojecten die stranden en moerassen aanleggen of herstellen, krijgen aandacht als een manier om veerkracht op te bouwen in het licht van stijgende zeeën.

In aanvulling, zand is een beperkte hulpbron op de stranden van Californië. Ludka legt uit dat zand op stranden meestal van twee plaatsen komt:rivieren en eroderende kliffen. Dammen en klifstabilisatieprojecten hebben de zandbijdragen van beide bronnen onderdrukt. Ze legt uit, "Het zandbudget is als een bankrekening. De oceaan maakt altijd opnames. Als je geen zand terug in het systeem toevoegt, de stranden zullen verdwijnen."

De onderzoekers merken ook op dat Californië al tientallen jaren zand aan stranden toevoegt, en in veel gevallen zijn de brede zandstranden die we kennen kunstmatig gecreëerd door toevoeging van zand dat uit havens of andere bouwprojecten is gebaggerd. Ludka zegt, "In de toekomst, we misschien moeilijke beslissingen moeten nemen over waar we investeren in zandstranden, en waar andere stranden aan hun lot worden overgelaten dat wordt bepaald door stijgende zeeën en beperkte zandvoorraden."