We leven, werk, en spelen aan de kust.

Ongeveer 40 procent van de wereldbevolking woont momenteel in de buurt van de kust. Een groot deel van de energie van de wereld, verdediging, en industriële infrastructuur ligt aan de kust, en de scheepvaart via kusthavens is goed voor meer dan 90 procent van de wereldhandel.

Maar kustlandschappen zijn ook kwetsbaar voor mondiale veranderingen. tegen 2100, meer dan twee keer zoveel mensen zouden kunnen leven in gebieden die gevoelig zijn voor overstromingen, gezien de stijging van de zeespiegel, stedelijke groei, immigratie, en scenario's voor hoge kooldioxide-emissies.

"De belangrijkste computermodellen voor het wereldwijde klimaat [computer] die onderzoekers momenteel gebruiken, beschrijven de kust als een pixel die in wezen half land en half oceaan is, " zei PNNL-biogeochemicus Nick Ward. "Het geeft gewoon het land door aan de zee."

In een recent overzichtsartikel, gepubliceerd op 18 mei in Natuurcommunicatie , een interdisciplinair team van onderzoekers onder leiding van Ward stelde een manier voor om de weergave van kustinterfaces te verfijnen in modellen van aardsystemen die worden gebruikt om het klimaat op aarde te voorspellen. Ze stellen voor om de functies van kustinterfaces op ecosysteemschaal te beschrijven, het classificeren van kustecosystemen in een paar functionele typen, met behulp van gedetailleerde modellen die op lokale schaal voor die categorieën bestaan, en vervolgens lessen uit lokale modellen toe te passen op vergelijkbare kustecosystemen over de hele wereld.

Definiëren van kustprocesgradiënten op ecosysteemschaal

Modellen van het aardsysteem beschrijven hoe ecosystemen over de hele wereld op elkaar inwerken door nutriënten- en energieoverdracht om het klimaat te beïnvloeden. Biologische en geochemische diversiteit vormen de basis van veel van die overdrachtscycli, en kustecosystemen herbergen enkele van de meest biologisch en geochemisch diverse systemen op aarde.

Echter, de meeste details over de functie van kustecosystemen ontbreken in de huidige modellen van het aardsysteem. Deze modellen vertegenwoordigen momenteel een kustinterface als een eenvoudige overgang tussen land en zee. In werkelijkheid, de interface is een geleidelijke verschuiving, grotendeels bepaald door de balans tussen getijstroom en zoetwaterafvoer vanaf land.

Geografie - steile of ondiepe kustlijnen - is een primaire factor die van invloed is op de interactie tussen zoet en zeewater op een kustinterface. Het effect van getijden reist verder landinwaarts door getijdenrivieren voor ondiepere kustlijnen dan wanneer rotsachtige kliffen de zee ontmoeten. Ook, het volgen van de waterstroom op een kustinterface onthult processen en gradiënten van de schaal van moleculen en microben tot bomen en sediment.

De mix van zoet en zout water aan een kustinterface genereert een zoutgradiënt die van invloed is op de soorten planten die in het binnenland groeien, evenals op de samenstelling van microbiële gemeenschappen die in de bodem en het sediment leven. De planten en microben in een kustgebied beïnvloeden de nutriënten- en koolstofcycli van een ecosysteem, en sediment dat van het land in rivieren en estuaria wordt gespoeld, beïnvloedt de beschikbaarheid van nutriënten.

"Deze factoren zijn bestudeerd in laboratoria en op verschillende locaties over de hele wereld, " zei Vanessa Bailey, bodemkundige bij PNNL. "Nu willen we iedereen die de interface tussen land en zee bestudeert samenbrengen om de verbonden processen die plaatsvinden in kustinterfaces op ecosysteemschaal beter te begrijpen."

Verstoring en veerkracht van kustprocessen beschrijven

Terwijl wetenschappers werken om beter te begrijpen hoe kustecosystemen functioneren, ze hebben ook een tweede taak:bestuderen hoe veerkrachtig deze ecosystemen zijn tegen globale veranderingen. Omdat kustecosystemen een interface zijn tussen land en zee, ook zij ondervinden effecten van verstoringen op beide gebieden. Droogte en veranderingen in landgebruik in het binnenland kunnen kustprocessen beïnvloeden, samen met de zeespiegelstijging in de oceaan.

Met zoveel onderling verbonden processen in kustecosystemen, wetenschappers worden geconfronteerd met veel vragen bij het maken van gedetailleerde voorspellende modellen van de functie en respons van kustinterfaces. Welke kustprocessen en welke landgebonden processen moeten worden meegenomen? Op welke geografische en tijdschalen? Weerspiegelen de modellen hoe kustecosystemen kunnen reageren op wereldwijde veranderingen?

Classificeren van kustprocessen en coördineren van toekomstig onderzoek

In hun artikel, het team van interdisciplinaire onderzoekers uit de academische wereld, nationale laboratoria, en federale agentschappen stellen een strategie voor om die vragen te beantwoorden. Een manier om kustinterfaces in het aardsysteemmodel weer te geven, is met een model van elk kustecosysteem ter wereld. Echter, met 372, 000 mijl kustlijn over de hele wereld, de onderzoekers erkennen dat de taak onhaalbaar is.

Ze bieden dus een andere optie:kustecosystemen indelen in een paar functionele typen, gedetailleerde modellen maken voor die categorieën, en pas die modellen vervolgens toe op andere kustecosystemen.

Functionele classificaties kunnen geografische kenmerken beschrijven, zoals ruige kustlijnen of zacht glooiende stranden. Ze zouden ecosystemen kunnen beschrijven op manieren die verschillende soorten estuariumsystemen verzamelen, Getijdenvlaktes, of kusten samen.

"Terwijl de wetenschappelijke gemeenschap deze modellen ontwikkelt, het zal ook hiaten aan het licht brengen waar meer observatiegegevens nodig zijn om de modellen te valideren, " zei Ward. Om die gegevens te verzamelen, hij en zijn collega's raden aan gebruik te maken van bestaande ecologische monitoringnetwerken voor de lange termijn en het onderzoek te richten op veelvoorkomende vragen.

De taak die voor ons ligt is iets dat niemand alleen kan doen, concludeerde het team. Ward was het ermee eens:"Het ontwikkelen van deze gedetailleerde modellen vereist coördinatie tussen instellingen, financieringsinstanties, en bestaande onderzoeksnetwerken op lange termijn om een ​​globaal begrip van kustinterfaces te ontwikkelen."