沙丘恢复可以提高南加州城市海滩对海平面上升的适应能力

在过去的几年里，洛杉矶边缘的沿海城市圣莫尼卡（Santa Monica）的居民看到了他们、他们的父母甚至祖父母以前从未见过的东西：一个三英尺高的沙丘系统从世界上最著名的城市海滩之一的平坦、整洁的广阔土地上缓缓升起。这是沙子，风和植被之间的六年联盟，根据加州大学圣巴巴拉分校的研究人员的说法，这是利用自然来帮助保护海岸免受气候变化影响的一种方式。

“这个项目实际上是为了评估我们是否可以在一个高度城市化，机械倾斜的海滩上自然种植沙丘，这种海滩已经有70多年的历史了，”UCSB海洋科学研究所（MSI）和布伦环境科学与管理学院的博士生Karina Johnston说，他是海洋科学前沿论文的主要作者。“能行吗？它能否为自然解决方案提供信息，以帮助保护我们的海岸线免受海平面上升的影响？简短的回答：很有可能。

海平面上升的威胁已成为世界各地所有沿海城市面临的一个问题，因为它们正在努力应对海洋变暖，更强烈的风暴和洪水事件。对于人口稠密的海岸地区，如洛杉矶的圣莫尼卡海滩，这个问题尤其微妙：城市规划者必须在保护海岸和每年接待数百万游客之间走在这条线上。

“在项目开始时，考虑因素集中在平衡生态，海滩通道以及当地居民和企业的需求上，”圣莫尼卡市首席可持续发展官Shannon Parry说。“鉴于圣莫尼卡海滩的受欢迎程度，该项目需要具有互动性和可访问性。

海滩美容（或耙）是几代人以前采取的一项沿海管理措施，用于捡拾垃圾，清除海藻并使海滩对游客更具吸引力。

“这些管理活动已经在城市海滩上存在了几十年，因此它创造了一个制度化的海滩应该是什么样子的结构，”约翰斯顿说。

虽然用心良苦，但每周几次重度耙顶部几英寸的沙子并捡起海带残骸的做法确实使海滩没有碎片，但它也使自然植被维系在一起的风吹沙丘的自然景观变平，影响生物多样性并减少野生动物的栖息地。这些不自然的宽阔沙滩已成为南加州海滩的标志性外观，沿海城市每年花费数百万美元来维护它。

但随着气候变化和海平面上升的威胁越来越大，研究和管理加州城市海滩的人们正在重新审视海滩美容。约翰斯顿和MSI研究人员戴夫·哈伯德（Dave Hubbard）和珍妮弗·杜根（Jenifer Dugan）与圣莫尼卡市和海湾基金会以及其他合作伙伴合作，于2016年开始了一项长期实验，用沙围栏将1.2公顷（约3英亩）的圣莫尼卡海滩的三面切开，并播种本地沙丘植物种子（红沙马鞭草， 海滩布尔，海滩盐灌木和海滩月见草）。然后他们等待。

并等待。

并等待，在整个研究期间进行科学调查，并求助于加州大学洛杉矶分校的博士后研究员凯尔·埃默里（Kyle Emery），通过无人机调查记录长期结果。

无人机镜头揭示了该项目的规模以及海滩自然和修饰部分之间的对比。学分：凯尔·埃默里

“该项目的成功在地面上是显而易见的，但无人机的鸟瞰图提供了一个完全不同的视角，其中修复地点像一个整洁景观中的岛屿一样脱颖而出，”埃默里说。“我们通过无人机调查收集的数据使我们能够建立数字高程模型，并估计修复地点相对于相邻海滩的沙子堆积和高程增加。”开始六年后，他们的试点研究区域的总体海拔增加了约0.3米（约1英尺），包括一个更高的前沙丘山脊，最大海拔为0.9米，沿周边有1米的沙丘。 沙子堆积成沙丘形式得到了原生植被的帮助，这些植被在沙子吹入该地区时会捕获沙子，形成丘陵和沙丘。

人类并不是唯一注意到新地貌的人;滨鸟，尤其是受威胁的西部雪鸻，已经开始利用新的沙丘景观栖息。

等待自然和进行科学研究可能是更容易的工作。合作者同时针对当地海滩社区开展了大规模的宣传活动，解释了该项目的目的以及他们可以期待什么。

“圣莫尼卡市是一个很棒的合作伙伴，”约翰斯顿说。“他们对气候变化非常有前瞻性。市政工作人员投入时间和精力发送邮件，建立网站，生成博客和利用社交媒体。他们还在现场添加了信息标志，以解释沿海复原力的重要性，并安排会议，以便研究人员可以直接回答公众的任何问题。

根据研究人员的说法，重要的是要记住，人类的参与也是愿景的一部分。“我们真正想做的是让人们与网站互动，不影响娱乐机会，”约翰斯顿说。因此，虽然该区域被标有要求尽量减少干扰的标志，但该地块的海洋一侧没有围栏，以开放娱乐。

根据研究人员的说法，公众的反应“非常积极”，这在很大程度上是由于为娱乐提供了通道，以及穿过实验地块的人行道。它变得如此受欢迎，以至于人们在前往水边的路上会不遗余力地穿过场地的中间，拍照或观鸟。

并不是每个人都从一开始就对这个项目充满热情。一位长期居民在一次公众意见征询会开始时直言不讳地反对该项目。

“我们开始介绍这个项目发生的原因和我们的目标，我们开始展示海滩上有沙丘和植被的其他地方的照片，她在演讲中间站起来。我愣住了：她要说什么？约翰斯顿回忆道。

“她转向圣莫尼卡市，盯着他们说，’为什么这个项目不大？她成为我们最坚定的支持者之一，我们认识到社区在整个过程中投入的重要价值。

帕里指出：“圣莫尼卡海滩试点项目是可扩展、负担得起的沿海适应解决方案的成功概念证明，这些解决方案可以应对气候变化和沿海海平面上升带来的风险。“通过专门的公众参与和深思熟虑的生态设计，该项目能够在允许敏感的自然过程发生和实现圣莫尼卡海滩游客和居民的可达性之间取得平衡。

然而，对于所有这些努力，新的沙丘会做每个人都希望他们能做的事情吗？

“沙丘建筑的速度比目前的海平面上升速度要快，”哈伯德说。“所以这真的很好。你甚至可能会受到干扰，它可以重建自己并再次赶上。

上一轮冬季风暴为这种弹性提供了一些证据，研究人员希望随着圣莫尼卡适应海岸侵蚀和气候变化，这将赢得时间。但时间，甚至更大的风暴和海浪行动将证明大自然能否应对保护城市海岸的挑战。

并非所有经过修饰的海滩都会对此类基于自然的干预措施做出反应。圣莫尼卡海滩是当地沿海细胞的一部分，自然接收由海浪和风循环的沙子。“这种方法将适用于某些领域，”哈伯德说。“这不适合其他较窄的区域。

然而，到目前为止，这项冒险的成功是科学家们希望能够激励其他沙滩研究人员和管理人员研究基于自然的沿海适应的可能性。理想情况下，现场实验和监测应该持续到测量沙丘可以变得多大，植被是否可以自我重新播种以及沙丘在重大干扰后是否可以自我修复等因素。这可能需要长达十年的时间。

“这项研究的亮点之一是，我们实际上从开始到六年多地跟踪了这个项目，”杜根说。他们在准备这个项目时遇到的大多数研究只做了几年的监测，因此对海滩野化部分的影响提供了不完整的知识。她怀疑，如果监测时间较长，其中一些短期项目本可以报告更高水平的反应。

“现在我们有了所有这些丰富的信息，”她说。“我们知道哪些植物真正建造了沙丘，以及在这个整齐的海滩上可能形成前沙丘的什么地方。所有这些发现都可以应用于其他沿海沙丘恢复项目。

目前，该合作将继续监测实验地点，特别是因为这种持续的厄尔尼诺天气周期带来了更高的海平面和更大的海浪。更多的信息意味着更多的适应选择。

“我们没有以规定的方式做这个项目，”哈伯德说。“我们正试图为南加州的海滩创造一个替代愿景，人们可以自己选择他们可以拥有什么样的海滩。

莫罗湾河口计划的Melodie Grubbs也对这项研究进行了研究。