Przegląd
Erozja wybrzeża odgrywa znaczącą rolę w cofaniu się linii brzegowej Nowego Jorku. Zwiększa również podatność miasta na sztormy przybrzeżne, narażając miasto na większe ryzyko wyczerpania zasobów naturalnych, uszkodzenia infrastruktury, szkód fizycznych i psychicznych oraz trudności gospodarczych. Niestety, przyszłe wskaźniki erozji wybrzeża są trudne do przewidzenia, co podkreśla potrzebę gromadzenia bardziej wiarygodnych danych bazowych ze stacji monitorujących wzdłuż wybrzeża w celu określenia rocznych zmian linii brzegowej.
Jakie jest zagrożenie?
Erozja przybrzeżna to utrata lub przemieszczanie się lądu wzdłuż linii brzegowej w wyniku interakcji oceanów, fal i plaż, często w połączeniu z wpływem działalności człowieka. Erozja przybrzeżna występuje, gdy wiatr, fale, prądy przybrzeżne, pływy, spływ wód powierzchniowych lub przesiąkanie wód gruntowych przemieszczają piasek i osady z lokalizacji linii brzegowej. Ten przemieszczony piasek i osad przemieszczają się z miejsca na miejsce i nie znikają z całego systemu, chyba że działalność człowieka, taka jak pogłębianie, trwale je usunie.1E. Bird,Coastal Geomorphology - An Introduction (Chichester, UK, Wiley & Sons, Ltd., 2008). W Nowym Jorku na erozję mogą wpływać wzorce sezonowe. Zimy są zazwyczaj bardziej erozyjne, podczas gdy lata zazwyczaj przynoszą osady z powrotem do linii brzegowej.
Chociaż erozja wybrzeża jest procesem naturalnym, działalność człowieka może ją pogorszyć poprzez niewłaściwe metody użytkowania gruntów. Na przykład konstrukcje budowlane, które nie uwzględniają cykli erozji wybrzeża lub hydrodynamiki, mogą zwiększać erozję lub przenosić osady na pobliskie obszary. Niektóre struktury kontroli wybrzeża wzdłuż wybrzeża są budowane w celu zapobiegania erozji w określonej lokalizacji; jednak jeśli nie są one budowane ostrożnie, struktury te mogą w rzeczywistości zwiększyć erozję na sąsiednich obszarach.
Erozja wybrzeża stanowi wiele wyzwań dla społeczności przybrzeżnych - utrata cennych nieruchomości i mienia osobistego, a także utrata terenów rekreacyjnych, siedlisk dzikiej przyrody i istotnej naturalnej ochrony przeciwpowodziowej. Społeczności przybrzeżne wymagają najlepszych metod kontrolowania erozji plaż i przywracania terenu.
Istotność
Erozja wybrzeża może przebiegać szybko lub stopniowo. Jednak pomiar stopniowej (lub długoterminowej) erozji jest często trudny, ponieważ zakres naturalnej erozji w określonej linii brzegowej zmienia się znacznie z roku na rok. Jeśli podejmowane są decyzje dotyczące pogłębiania lub odżywiania plaż wzdłuż określonych części wybrzeża, może być trudno określić, ile plaży jest traconych lub zyskiwanych w wyniku procesów naturalnych, a ile w wyniku działalności człowieka.
Erozja może również wystąpić szybko (napędzana zdarzeniem); duże odcinki plaż, wydm lub urwisk mogą zostać utracone w ciągu kilku dni lub nawet godzin. Na przykład, według Korpusu Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych (USACE), siła huraganu Sandy doprowadziła do utraty 3,5 miliona jardów sześciennych piasku na półwyspie Rockaway i 679 000 jardów sześciennych piasku na Coney Island.2Korpus Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych, "Near-Term Coastal Restoration - FCCE", Korpus Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych.
Geolodzy mierzą nasilenie erozji na dwa sposoby - jako tempo liniowego cofania się (stopy cofania się linii brzegowej na rok) i straty objętościowe (jardy sześcienne erodowanego osadu na stopę liniową frontu linii brzegowej na rok).
W raporcie National Assessment of Shoreline Change (Krajowa ocena zmian linii brzegowej), opublikowanym w 2012 r. przez U.S. Geological Survey (USGS), oszacowano, że średnie roczne tempo erozji (krótkoterminowa ocena dla okresu od 25 do 30 lat, uwzględniająca zarówno szybką, jak i stopniową erozję) na obszarze Nowej Anglii wynosi 0,3 metra rocznie. Zgodnie z tym raportem USGS, niepewność dla tych wskaźników erozji wynosi od 0,06 do 0,1 metra rocznie, w zależności od źródeł danych wykorzystanych do obliczeń wskaźnika.3Cheryl J. Hapke, et al., National Assessment of Shoreline Change: Historical Shoreline Change in New England and the Mid-Atlantic Coast, U.S. Geological Survey, 2011.
Wskaźniki erozji również różnią się znacznie w zależności od lokalizacji, jak omówiono poniżej.
Prawdopodobieństwo
Stopniowa erozja wybrzeża jest zasadniczo oczywista, ponieważ jest to ciągły naturalny proces, który wpływa na linie brzegowe w Nowym Jorku i na całym świecie. Szybka erozja wybrzeża jest prawdopodobna, ale jej zakres jest trudny do przewidzenia, ponieważ zależy od kilku czynników, w tym nieznanego prawdopodobieństwa wystąpienia sztormów przybrzeżnych, jak opisano w profilu zagrożenia dotyczącym sztormów przybrzeżnych.
Lokalizacja
Wzdłuż 520 mil linii brzegowej Nowego Jorku długoterminowe wskaźniki erozji różnią się znacznie ze względu na geologię i fizyczny charakter różnych lokalizacji wzdłuż linii brzegowej. Na przykład erozja linii brzegowej u podstawy skalistych klifów ma inny przebieg niż erozja na piaszczystym brzegu oceanu.
Obszary wzdłuż południowego wybrzeża Nowego Jorku są najbardziej zagrożone, ponieważ są narażone na działanie fal Oceanu Atlantyckiego i wód wielu zatok, w tym Lower New York, Gravesend, Raritan i Jamaica Bay.
Intensywność działania fal zależy od prędkości wiatru, czasu trwania wiatru i zasięgu - odległości, na jaką wiatr wieje nad wodą w jednym kierunku. Skala erozji jest różna, ponieważ różne lokalizacje mogą mieć ustabilizowane wloty lub inne konstrukcje inżynieryjne, które zakłócają naturalny ruch piasku i osadów. Erozja przybrzeżna podlega wahaniom sezonowym, a także ilości i rodzajowi działalności człowieka w danej lokalizacji. Stopień, w jakim piasek porusza się i przesuwa, różni się w zależności od roku i miejsca.
Korpus Inżynieryjny Armii Stanów Zjednoczonych (USACE) Rockaway Coastal Storm Protection
USACE Rockaway Coastal Storm Protection Obszar przybrzeżny Nowego Jorku między East Rockaway Inlet i Rockaway Inlet, obejmujący zatokę Jamaica Bay i część Brooklynu na Coney Island, aktywnie ulepsza swoje środki zarządzania ryzykiem sztormowym, aby chronić ponad 850 000 mieszkańców i krytyczną infrastrukturę przed powodzią. Kluczowe inicjatywy obejmują budowę złożonego falochronu wzdłuż półwyspu Rockaway, obejmującego co najmniej 18-metrową wysokość wydmy i 60-metrową krawędź projektową, a budowa ostróg jest obecnie w toku. Ostrogi to konstrukcje brzegowe zaprojektowane w celu zatrzymywania osadów poprzez zapobieganie ich przemieszczaniu się wzdłuż brzegu i pomaganie w utrzymaniu szerokich plaż poprzez minimalizowanie lub spowalnianie erozji.4JoAnne Castagna, "Preserving an Iconic Beach for Future Generations", Korpus Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych, 2 czerwca 2023 r.
Budowa wzmocnionego systemu wydm rozpoczęła się 5 lipca 2022 roku. Ponadto trwają prace nad barierą przeciwsztormową dla Zatoki Jamaica, a jej ostateczny projekt jest przedmiotem trwającego publicznego i technicznego przeglądu. Te kompleksowe działania mają kluczowe znaczenie dla wzmocnienia odporności obszaru na sztormy przybrzeżne.5Korpus Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych, Dystrykt Nowy Jork, "Arkusz informacyjny: Atlantic Coast of New York City, East Rockaway Inlet to Rockaway Inlet (Rockaway Beach) and Jamaica Bay, NY", Korpus Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych, 16 listopada 2023 r.
Aby chronić przed skutkami erozji wybrzeża, Departament Ochrony Środowiska Stanu Nowy Jork (NYS DEC) opracował program pozwoleń na budowę Coastal Erosion Hazard Area (CEHA) i wyznaczył granice obszaru zagrożenia na mapach CEHA.
Prawo ochrony środowiska stanu Nowy Jork reguluje nieruchomości w ramach CEHA w celu ograniczenia rozwoju wybrzeża, aby chronić środowisko na obszarach wrażliwych na erozję. Przepisy dotyczące zarządzania erozją przybrzeżną (6 NYCRR Part 505) określają program pozwoleń dla wszystkich proponowanych konstrukcji w CEHA. Wiele działań jest regulowanych i wymaga zezwolenia NYS DEC na zarządzanie erozją przybrzeżną. Obejmują one między innymi budowę lub umieszczanie konstrukcji na terenach przybrzeżnych; zmiany stanu terenów przybrzeżnych, takie jak stopniowanie, wykopy, zrzuty, wydobycie, pogłębianie i napełnianie; lub wszelkie inne działania, które naruszają glebę.
Istnieją dwie odrębne kategorie, które składają się na CEHA. Są one następujące.
- Obszary naturalnych cech ochronnych, takie jak obszary przybrzeżne, plaże, urwiska i wydmy, tworzą naturalne cechy Nowego Jorku, które chronią przed erozją. Zmiany w tych obszarach mogą zmniejszyć lub wyeliminować ich zdolności ochronne i zmniejszyć rezerwy piasku lub innych naturalnych materiałów, które w naturalny sposób uzupełniają brzegi po sztormach. Granice obszaru naturalnych cech ochronnych od strony lądu wyznaczono na mapach CEHA.
- Obszary zagrożenia strukturalnego to obszary regulowane od strony lądu w stosunku do obszarów naturalnych cech ochronnych. Są one wyznaczane tylko wzdłuż linii brzegowych, które cofają się średnio o jedną stopę lub więcej rocznie. Jeśli ma to zastosowanie, granice Obszaru Zagrożenia Strukturalnego od strony lądu są wyznaczone na Mapach Obszaru Zagrożenia Erozją Przybrzeżną.
Gdzie linie brzegowe są najbardziej zagrożone
NYS DEC zidentyfikował trzy różne CEHA dla miasta Nowy Jork.6NYS Department of Environmental Conservation, "CEHA Map Revision Process", stan Nowy Jork, dostęp 5 kwietnia 2018 r. Łącznie obejmują one około 1428 akrów i stanowią 0,7% powierzchni Nowego Jorku:
USACE monitoruje wskaźniki erozji wybrzeża dla każdego z CEHA w Nowym Jorku, a dane pokazują zarówno akumulację linii brzegowej, jak i erozję na różnych obszarach.
Ponadto National Park Service (NPS) monitoruje położenie linii brzegowej za pośrednictwem programu Northeast Coastal and Barrier Inventory and Monitoring Network (NCBN) dla różnych segmentów linii brzegowej, które znajdują się w Gateway National Recreation Area.7Northeast Coastal and Barrier Inventory & Monitoring Network, "Inventory & Monitoring at Gateway National Recreation Area", National Park Service. Segmenty te obejmują Plumb Beach na Brooklynie, Breezy Point w Queens oraz Great Kills, Miller Field i Fort Wadsworth na Staten Island.
Ogólnie rzecz biorąc, Coney Island ma najwyższy wskaźnik zmian linii brzegowej w Nowym Jorku, następny jest Półwysep Rockaway, a najniższy Staten Island. Coney Island odnotowało wzrost w niektórych obszarach, podczas gdy Półwysep Rockaway i Staten Island odnotowały straty.
Plumb Beach i Coney Island (Brooklyn)
Plaża Plumb: Plaża Plumb to piaszczysta linia brzegowa wyspy Plumb, która jest półwyspem barierowym graniczącym z zatoką Sheepshead, Shell Bank Creek i Gerritsen Creek. Plaża Plumb chroni plażę Gerritsen przed bezpośrednim działaniem fal w dolnej zatoce. Belt Parkway przecina wyspę Plumb Island, wlot Gerritsen Inlet i biegnie dalej na wschód wzdłuż linii brzegowej Jamaica Bay.
Erozja wzdłuż plaży Plumb jest szczególnie niepokojąca ze względu na bliskość Belt Parkway do zatoki. W latach 2012-2017 linia brzegowa poszerzyła się w najwęższym miejscu, gdzie jezdnia znajduje się około 150 stóp od zatoki. Jednak według raportu NPS z 2023 r. dotyczącego Narodowego Obszaru Rekreacyjnego Gateway, w latach 2017-2022 linia brzegowa Plumb Beach zwęziła się, doświadczając średniego przesunięcia w głąb lądu o 3,83 metra.8N. Psuty, A. Habeck i C. Menke, Shoreline Position and Coastal Topographical Change Monitoring at Gateway National Recreation Area: 2017-2022 and 2007-2022 Trend Report, National Park Service, U.S. Department of the Interior, 2023.
W 2012 roku USACE przeprowadziła prace związane z umocnieniem plaży w Plumb Beach (Jamaica Bay, Brooklyn) w celu ustabilizowania linii brzegowej, jednocześnie badając reakcje podkowców amerykańskich(Limulus polyphemus) na umocnienie plaży. Wyniki sugerują, że odżywianie plaży przyniosło stopniowy wzrost gęstości tarła podkowców po kilku sezonach. Subtelne różnice w geomorfologii plaż na stosunkowo krótkich dystansach mogą być wykrywane przez podkowce i wpływać na ich wybór miejsc gniazdowania.9Mark L. Button, et al., "Effects of a Beach Nourishment Project in Jamaica Bay, New York, on Horseshoe Crab (Limulus polyphemus) Spawning Activity and Egg Deposition", Estuaries and Coasts, vol. 41, nr 1, (2017): 1-14.
Coney Island: Wzdłuż brzegu oceanu na Coney Island tempo erozji wynosiło 1,3 stopy rocznie. Dane zebrane na Coney Island w latach 1836-1966 pokazują, że tempo erozji wzdłuż tego brzegu było w przeszłości znacznie wyższe - około 2,5 stopy rocznie.10Storymaps, "NYC Shoreline Change: 1924 to 2018", Storymaps.
W odpowiedzi na trwającą erozję plaży Coney Island, USACE rozpoczęło projekt ochrony linii brzegowej Coney Island. Projekt ten miał na celu odbudowę plaży i ochronę zagrożonej społeczności przybrzeżnej. W ramach tego projektu USACE umieściła około 580 000 jardów sześciennych piasku na plaży Coney Island, aby zastąpić piasek utracony podczas huraganu Sandy i przywrócić plażę do jej pierwotnego profilu projektowego z czasów, gdy projekt ograniczenia ryzyka sztormów przybrzeżnych został po raz pierwszy zbudowany w latach 90-tych.11FEMA, "Nowy Jork: New York City Coney Island Creek Shoreline Protection Project", FEMA.
Aby spowolnić przyszłą erozję plaży, USACE umieściło 600 ton kamienia i około 35 000 jardów sześciennych piasku w sąsiedztwie ostrogi znajdującej się w zachodniej części półwyspu Coney Island w Sea Gate.
Półwysep Rockaway (Queens)
Półwysep Rockaway jest narażony na historyczne ryzyko erozji wybrzeża i był nieustannie poddawany dynamicznym siłom przybrzeżnym. W latach trzydziestych XIX wieku East Rockaway Inlet znajdował się w pobliżu Long Beach, a Rockaway Point znajdował się w pobliżu wschodniej granicy parku Jacoba Riisa. Od 1927 roku linia brzegowa w dużej mierze utrzymuje swoją obecną pozycję. Począwszy od 1965 r. USACE przeprowadzało okresowe uzupełnianie tej linii brzegowej. Linia brzegowa została ostatnio uzupełniona w 2022 r. i została powiększona zarówno o falochron (wysokość korony 17 stóp North American Vertical Datum z 1988 r. [NAVD 88]), jak i wysokość wydmy (18 stóp NAVD 88).12U.S. Army Corps of Engineers, New York District, Integrated Hurricane Sandy General Reevaluation Report and Environmental Impact Statement Atlantic Coast of New York East Rockaway Inlet to Rockaway Inlet and Jamaica Bay, U.S. Army Corps of Engineers, lipiec 2019 r.
Aby spojrzeć na to z innej perspektywy, podczas huraganu Sandy zalanie sztormowe osiągnęło nawet 10 stóp nad ziemią w niektórych częściach badanego obszaru. Sugeruje to, że wysokość falochronu i wydmy wynosząca odpowiednio 17 stóp i 18 stóp NAVD 88 jest znacznie wyższa niż poziom fali sztormowej doświadczonej podczas huraganu Sandy, zapewniając znaczny poziom ochrony przed podobnymi zdarzeniami w przyszłości.13U.S. Army Corps of Engineers, New York District, Draft Integrated Hurricane Sandy General Reevaluation Report and Environmental Impact Statement Atlantic Coast of New York East Rockaway Inlet to Rockaway Inlet and Jamaica Bay, U.S. Army Corps of Engineers, sierpień 2016.
Według raportu USACE z 2016 r., w latach 1975-2010 (najnowsze dostępne wartości) wschodnie i zachodnie krańce półwyspu Rockaway miały największe tempo wzrostu linii brzegowej. Było to w dużej mierze spowodowane migracją osadów z bardziej wschodnich części półwyspu. Wskaźniki na wschodnim i zachodnim krańcu miały wartości sięgające nawet 15 stóp dodatkowej linii brzegowej rocznie.14U.S. Army Corps of Engineers, Atlantic Coast of New York East Rockaway Inlet to Rockaway Inlet and Jamaica Bay Reevaluation Study, Załącznik A1, U.S. Army Corps of Engineers. Z kolei środkowa część półwyspu Rockaway doświadczyła erozji, z utratą linii brzegowej do pięciu stóp brzegu rocznie. W najnowszym przeglądzie linii brzegowej półwyspu Rockaway USACE stwierdziło, że bez interwencji może dochodzić do utraty nawet 17 stóp linii brzegowej rocznie między plażą 109th Street a plażą 86th Street.15U.S. Army Corps of Engineers, New York District, Integrated Hurricane Sandy General Reevaluation Report, U.S. Army Corps of Engineers, 2019.
Breezy Point: Breezy Point, tak jak jest znany dzisiaj, uformował się, gdy osad przesunął się na zachód od reszty półwyspu Rockaway. Chociaż ten segment półwyspu historycznie się rozrósł, części Breezy Point uległy erozji. Linia brzegowa w pobliżu Breezy Point Fire Control Tower wzdłuż Rockaway Inlet (między Beach 218th Street i Beach 216th Street wzdłuż Palmer Drive) uległa znacznej erozji w latach 2012-2017. W latach 2017-2022 w części Breezy Point zwróconej w stronę oceanu nastąpiła średnia zmiana linii brzegowej o 38,19 stóp, ale ogólnie zyskała ona 95,70 stóp w latach 2006-2022.16N. Psuty, A. Habeck i C. Menke, Shoreline Position and Coastal Topographical Change Monitoring at Gateway National Recreation Area: 2017-2022 and 2007-2022 Trend Report, National Park Service, U.S. Department of the Interior, 2023.
South Shore (Staten Island)
Wzdłuż południowego wybrzeża Staten Island linia brzegowa jest ogólnie stabilna z kilkoma wyjątkami - linie brzegowe Oakwood Beach i Annadale doświadczają erozji. Ta mapa satelitarna pokazuje, że część linii brzegowej Annadale cofnęła się aż o 125 stóp w latach 1924-2018.
Fort Wadsworth: Linia brzegowa Fortu Wadsworth bezpośrednio na południe od mostu Verrazzano-Narrows była przedmiotem wysiłków stabilizacyjnych podejmowanych przez NPS ze względu na cofanie się wysokich urwisk spowodowane działaniem fal generowanych przez sztormy.17National Park Service, "Slope Stabilization at Fort Wadsworth", National Park Service. Według najnowszych danych NPS, linia brzegowa Fortu Wadsworth zyskała netto 3,76 metra w latach 2017-2022.
Mapy CEHA
Poniższa mapa przedstawia CEHA w Brooklynie, Queens i Staten Island. Obszary zaznaczone czerwonym krzyżykiem wskazują naturalne obszary ochronne w najbardziej narażonym obszarze przybrzeżnym w każdej z tych dzielnic.
Obszary zagrożone erozją wybrzeża NYC
Źródło: NYCEM GIS
Dane bazowe wykorzystane do wygenerowania tych obrazów pochodzą z map CEHA, które NYS DEC Coastal Erosion Management Unit dostarczył do New York City Emergency Management (NYCEM) 14 stycznia 2008 roku. Mapy, które były dostępne tylko w formie papierowej, pochodziły z 1988 roku z legendą zaktualizowaną w 1991 roku.18Division of Water, Coastal Erosion Management Unit, Coastal Erosion Hazard Area Maps, Richmond, Kings and Queens Counties, New York City, New York, NYS Department of Environmental Conservation, 1988.
Na potrzeby Planu Łagodzenia Zagrożeń w Nowym Jorku (HMP) NYCEM przetłumaczył mapy CEHA z oryginalnego formatu papierowego na cyfrowy format GIS, co ułatwiło przeglądanie map, udostępnianie danych i szacowanie zasobów w ramach CEHA każdej gminy. Obrazy te zostały przetłumaczone i stworzone wyłącznie do celów analitycznych i nie powinny być postrzegane jako oficjalne cyfrowe reprezentacje granic CEHA w Nowym Jorku.
Granice CEHA pokazane na tych mapach są narysowane wyłącznie w miejscu obszarów naturalnych cech ochronnych i nie wyznaczają obszarów zagrożeń strukturalnych.
Warto zauważyć, że miasto Nowy Jork opublikowało dane LiDAR (Light Detection and Ranging) z 2017 r., które obejmują nową warstwę linii brzegowej i cyfrowy model wysokości (DEM). Miasto przeprowadzi analizy tych produktów pochodzących z LiDAR, aby lepiej zrozumieć erozję i przesuwającą się linię brzegową od 2010 do 2017 roku. Plany te będą również uwzględniać planowane projekty USACE, które powodują zmiany w naturalnych elementach ochronnych.
Wystąpienia historyczne
Erozja wybrzeża jest ciągłym procesem naturalnym, często nasilanym przez działalność człowieka. Jednak w całej historii Nowego Jorku połączony wpływ silnych wiatrów i pływów sztormowych podczas znaczących sztormów przybrzeżnych, takich jak norweskie lub huragany, spowodował erozję na dużą skalę.
Jakie jest ryzyko?
Środowisko społeczne
Jak już wspomniano, erozja wybrzeża może zachodzić szybko lub stopniowo. Gdy erozja wybrzeża zachodzi szybko, w połączeniu z silnymi sztormami przybrzeżnymi, może powodować uszkodzenia strukturalne i straty finansowe.
Stopniowa erozja wybrzeża może również stanowić ryzyko finansowe. Jeśli firmy i mieszkańcy przeniosą się z nieruchomości nadbrzeżnych, niska dostępność i wysokie koszty mieszkań w Nowym Jorku mogą stanowić wyzwanie. Jeśli jednak mieszkańcy posiadający nieruchomości nadbrzeżne pozostaną w celu ochrony swojej własności, mogą być zobowiązani do wprowadzenia zmian strukturalnych lub budowy grodzi lub riprapów. Koszt tych interwencji może stanowić obciążenie finansowe dla mieszkańców o niższych lub średnich dochodach.
Osoby z niepełnosprawnościami oraz potrzebami w zakresie dostępu i funkcjonalności mogą również napotykać podobne problemy jak gospodarstwa domowe o niższych dochodach. Zmiana miejsca zamieszkania może być trudna ze względu na koszty i dostępność dostępnych mieszkań lub czas potrzebny na ich dostosowanie. Ulepszenia strukturalne mogą nie być możliwe, ponieważ mogą sprawić, że mieszkanie stanie się niedostępne.
Środowisko zbudowane
Wraz z postępującą erozją wybrzeża, budowane konstrukcje zbliżają się do brzegu wody, zwiększając tym samym ryzyko uszkodzenia mienia publicznego i prywatnego. Jeśli nie zostaną podjęte żadne wysiłki w celu złagodzenia erozji, ryzyko wzrośnie. Konstrukcje mogą zostać zalane wodą, uszkadzając lub niszcząc ich fundamenty, media i zawartość. W najgorszym przypadku sama konstrukcja może wpaść do wody. Ryzyko to zostanie również odzwierciedlone w kosztach ubezpieczenia bez dodatkowych interwencji łagodzących.
Ochrona linii brzegowej, regulowanie rozwoju w obszarach podatnych na zagrożenia i dbałość o budowanie struktur zapewniających maksymalną ochronę mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia, że Nowy Jork wytrzyma ciągłą siłę erozji wybrzeża. Korzystanie z konstrukcji inżynieryjnych - takich jak falochrony, riprap, zbrojenie i grodzie - może zmniejszyć ryzyko. Kluczowe znaczenie ma jednak zrozumienie, w jaki sposób struktury te wpływają na naturalne procesy przybrzeżne, aby nieumyślnie nie nasilać erozji.
W Nowym Jorku znajduje się 197 budynków, których powierzchnia przecina CEHA. Tabela wskazuje, że 106 budynków znajduje się całkowicie lub w większości w obszarze zagrożenia, podczas gdy kolejne 91 przynajmniej dotyka jego obwodu.19NYC Department of Buildings, "Coastal Erosion Hazard Map", miasto Nowy Jork.
Średnia i budynki na obszarach zagrożonych erozją wybrzeża według mapy NYC DEC
| Obszar zagrożony erozją brzegową (CEHA) | Odsłonięta powierzchnia | Odsłonięte ślady budynków | Odsłonięte centroidy budynków |
|---|---|---|---|
| Coney Island, Brooklyn | 305 | 56 | 27 |
| Półwysep Rockaway, Queens | 708 | 35 | 26 |
| South Shore, Staten Island | 415 | 106 | 53 |
| Ogółem | 1,428 | 197 | 106 |
Budynki, które mają tylko jedną krawędź dotykającą CEHA, mogą nie mieć wysokiego stopnia fizycznego zagrożenia erozją wybrzeża, ale są liczone jako "odsłonięte ślady budynków" w tym zbiorze danych. Z drugiej strony, jeśli środek ciężkości budynku - większość powierzchni budynku - znajduje się w obrębie CEHA, jest on znacznie bardziej narażony na ryzyko erozji wybrzeża.
Analiza GIS, która znajduje odzwierciedlenie w tej tabeli, pokazuje, że 106 budynków w Nowym Jorku jest sklasyfikowanych jako "narażone centroidy budynków" i dlatego są uważane za podatne na zagrożenia. Na szczęście większość z tych 106 budynków, z wyjątkiem jednego kompleksu hotelowego na półwyspie Rockaway, nie jest stale zamieszkana i są to budynki o niskiej wartości, takie jak publiczne łazienki i stoiska koncesyjne na plaży.
Naturalne bufory i obszary rekreacyjne Nowego Jorku, takie jak tereny podmokłe, wydmy, plaże, urwiska, piaszczyste łachy i wyspy barierowe lub mierzeje, są narażone na ryzyko erozji wybrzeża. Jeśli granice CEHA przesuną się w głąb lądu, dodatkowe struktury mogą być narażone na zwiększone ryzyko.
Środowisko naturalne i otwarta przestrzeń
Erozja może powodować rozległe szkody w przybrzeżnych zasobach naturalnych i otwartej przestrzeni. (Uwaga: chociaż środowisko naturalne i otwarta przestrzeń różnią się od siebie, na potrzeby tego profilu zostały one uwzględnione razem). W warunkach naturalnych plaże (zwłaszcza wyspy barierowe lub mierzeje, takie jak półwysep Rockaway) są dynamicznymi elementami krajobrazu. Kształt i położenie linii brzegowej Nowego Jorku zmienia się w czasie z powodu erozji wybrzeża i innych procesów. Pozostawione w stanie naturalnym, niektóre plaże i obszary przybrzeżne ulegają erozji, podczas gdy inne powiększają się. Ogólnie jednak procesy te są zrównoważone.
Działalność człowieka, taka jak niezrównoważony rozwój, może przyczyniać się do erozji poprzez uszkadzanie lub niszczenie naturalnych elementów ochronnych wybrzeża, takich jak tereny podmokłe, wydmy, plaże, piaszczyste łachy i wyspy barierowe lub mierzeje. Gdy działalność człowieka przyspiesza tempo erozji wybrzeża, istnieje ryzyko, że naturalne siedliska również zostaną utracone, co doprowadzi do utraty różnorodności biologicznej, braku równowagi w ekosystemach przybrzeżnych i zakłócenia szlaków migracyjnych dla morskich i lądowych gatunków zwierząt. Zwiększona erozja wybrzeża występująca w obrębie zasobów naturalnych i otwartych przestrzeni ogranicza również dostęp społeczności do wysokiej jakości obszarów rekreacyjnych i wypoczynkowych.20U.S. Geological Survey, "Coastal Change", U.S. Geological Survey. Utrata ta jest szczególnie niepokojąca w Nowym Jorku, gdzie takich obszarów jest już niewiele, ale zapewniają one korzyści ponad 8,8 milionom mieszkańców.
Chociaż działalność człowieka może potencjalnie nasilać erozję wybrzeża, zbudowana infrastruktura może również pomóc w jej złagodzeniu. Na przykład struktury stabilizujące linię brzegową utrzymują plaże i linie brzegowe w stanie nienaruszonym do użytku publicznego. Konstrukcje te mogą zapobiegać dryfowi przybrzeżnemu (gdy fale zbliżają się do linii brzegowej w taki sposób, że osad jest przemieszczany na północ wzdłuż plaży ruchem zygzakowatym) i pomagają chronić obiekty użyteczności publicznej i zasoby rekreacyjne.
Z drugiej strony, budowa falochronów, pomostów, ostróg i innych utwardzonych konstrukcji wzdłuż wybrzeża zmniejsza naturalne siedliska i różnorodność biologiczną oraz może stanowić zagrożenie, jeśli przyspieszają erozję poprzez hamowanie migracji naturalnych osadów plażowych, powodując brak równowagi w cyklu naturalnej erozji i akrecji. W odpowiedzi na to, wdrażanie i zarządzanie środkami ochrony opartymi na przyrodzie na obszarach przybrzeżnych, takimi jak przywracanie terenów podmokłych lub rozwój żywych linii brzegowych, może zwiększyć stabilizację linii brzegowej i współpracować z naturalnymi procesami przybrzeżnymi, aby zmniejszyć ich wpływ.
Środowisko przyszłości
Raport NPCC4 przewiduje, że wzrost poziomu morza w Nowym Jorku przyspieszy w następnym stuleciu i utrzyma się powyżej średniej światowej. Raport przewiduje wzrost poziomu morza o 14 do 19 cali do 2050 roku i o 25 do 39 cali do 2080 roku. Ten wzrost poziomu morza zaostrzy erozję wybrzeża, zwłaszcza podczas sztormów przybrzeżnych, które mogą uderzyć w Nowy Jork ze zwiększoną częstotliwością i gwałtownością.
NPCC przewidział stopień wzrostu poziomu morza w trzydziestoletnich przedziałach. Wykres zatytułowany Prognozy wzrostu poziomu morza w Nowym Jorku w latach 2030-2150 (1995-2014 linia bazowa) podsumowuje ich ustalenia dla czterech przedziałów czasowych.
Prognozy dotyczące wzrostu poziomu morza w Nowym Jorku w latach 2030-2150 (linia bazowa 1995-2014)
| 10. percentyl | 25. percentyl | 75. percentyl | 90. percentyl | |
|---|---|---|---|---|
| 2030s | 6 cali. | 7 cali. | 11 cali. | 13 cali. |
| 2050s | 12 cali. | 14 cali. | 19 cali. | 23 cale. |
| 2080s | 21 in. | 25 in. | 39 cali. | 45 in. |
| 2100 | 25 in. | 30 cali. | 50 in. | 65 in. |
| 2150 | 38 in. | 47 in. | 89 in. | 177 in. |
Nie jest jednak jasne, w jakim stopniu erozja jest bezpośrednio związana ze wzrostem poziomu morza. Patrząc z perspektywy okresów od 30 do 50 lat, wpływ wzrostu poziomu morza jest mniej znaczący niż innych czynników przyczyniających się do zmian linii brzegowej.
Przyszłe wskaźniki erozji są trudne do przewidzenia, co podkreśla potrzebę zwiększenia gromadzenia danych bazowych i budowy stacji monitorujących wzdłuż wybrzeża w celu oceny rocznych zmian linii brzegowej.
Jak zarządzać ryzykiem?
Zarządzanie ryzykiem erozji wybrzeża w Nowym Jorku obejmuje zintegrowane podejście - połączenie głównych kontroli strukturalnych, kontroli środowiskowych oraz kontroli regulacyjnych i politycznych.
Kontrole strukturalne
Aby chronić środowisko miejskie, miasto Nowy Jork zbudowało solidne struktury kontrolujące erozję w pięciu dzielnicach. Konstrukcje inżynieryjne na brzegu lub w wodzie, które są odpowiednio rozmieszczone i zwymiarowane zgodnie z przepisami budowlanymi, odgrywają kluczową rolę w łagodzeniu erozji wybrzeża. Przestrzeganie norm Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Budownictwa (ASCE), takich jak ASCE 7, ma kluczowe znaczenie w tym kontekście, ponieważ zawiera kompleksowe wytyczne dotyczące projektowania konstrukcji odpornych na różne obciążenia środowiskowe. Obejmuje to siły spowodowane klęskami żywiołowymi, takimi jak powodzie i tsunami, zapewniając, że konstrukcje te skutecznie przeciwdziałają wpływowi erozji wybrzeża i utrzymują integralność linii brzegowej.21American Society of Civil Engineers, "Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures (ACSE/SCI 7-11)", Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Budownictwa.
Konstrukcje grodzi i umocnień są rozmieszczone wzdłuż dróg wodnych w pięciu dzielnicach Nowego Jorku, jak pokazano na tej mapie.
Konstrukcje grodziowe i umocnienia NYC
Źródło: NYCEM GIS
Wybór najskuteczniejszej struktury kontroli erozji zależy od specyficznych cech lokalizacji przybrzeżnej:
- Ściany morskie, które można również uznać za rodzaj grodzi, to masywne kamienne, skalne lub betonowe konstrukcje zbudowane równolegle do linii brzegowej i zaprojektowane tak, aby opierać się sile fal, które mogą powodować erozję, utrzymując linię brzegową w miejscu.
- Obwałowania to pochyłe konstrukcje, zwykle wykonane z kamiennych lub betonowych bloków, zbudowane w celu ochrony gleby przed erozją i zminimalizowania energii fal. Odłamki i gabiony są powszechnymi materiałami stosowanymi w umocnieniach.
- Grodzie to pionowe ściany oporowe, zazwyczaj wykonane z drewna lub blachy stalowej, zaprojektowane w celu utrzymania gruntu na miejscu i stabilizacji linii brzegowej.
- Ostrogi to konstrukcje, które rozciągają się prostopadle od brzegu do wody, aby zatrzymywać piasek, zapobiegać erozji i rozbijać fale. Ostrogi są budowane przy użyciu trwałych materiałów, takich jak skała, beton, drewno lub stal. Materiały te są wybierane ze względu na ich wytrzymałość i odporność na ciągłe uderzenia fal oraz zdolność do wytrzymywania trudnych warunków morskich, zapewniając skuteczność ostróg w ochronie wybrzeża i zatrzymywaniu piasku.
- Ostrogi, które są zwykle większe niż ostrogi, są zaprojektowane głównie do zarządzania osadami i są zwykle zlokalizowane u ujścia rzeki.
- Falochrony to morskie konstrukcje skalne usytuowane równolegle do linii brzegowej, które rozbijają fale w celu ograniczenia erozji linii brzegowej.
- Sztuczne rafy to całkowicie lub częściowo zanurzone struktury zbudowane ze skał, betonu lub innych materiałów w celu rozbicia fal, zmniejszenia sił erozyjnych na linii brzegowej i zapewnienia siedlisk morskich.
Wiele z inżynieryjnych struktur kontroli erozji wzdłuż naszego wybrzeża zostało zbudowanych we współpracy między miastem Nowy Jork, USACE i NYS DEC.
Obecnie te trzy podmioty rządowe współpracują nad ogólnym raportem z oceny huraganu Sandy, w tym nad przeprojektowanym ostrogą w pobliżu półwyspu Rockaway. Przeprojektowana ostroga zminimalizuje erozję wybrzeża spowodowaną dryfem przybrzeżnym.
Strona internetowa USACE zawiera dodatkowe szczegóły dotyczące projektu Rockaway Reformulation i innych projektów erozji wybrzeża w całym regionie, stanie Nowy Jork (NYS) i reszcie kraju.22U.S. Army Corps of Engineers, New York District, "Fact Sheet: Atlantic Coast of New York City, East Rockaway Inlet to Rockaway Inlet (Rockaway Beach) and Jamaica Bay, NY", Korpus Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych, 16 listopada 2023 r.
Łagodzenie skutków w oparciu o naturę
Umieszczenie naturalnych i opartych na przyrodzie buforów i elementów ochronnych na brzegu lub w wodzie może pomóc w utrzymaniu linii brzegowej na miejscu. Środki kontroli środowiskowej obejmują następujące elementy:
- Odżywianie plaż to proces umieszczania piasku (zazwyczaj wydobywanego z pobliskiego dna oceanu) na plażach w celu zwiększenia wysokości i odległości między obszarami wyżynnymi a linią brzegową. Tworzy to bufor, który rozprasza energię sztormów i fal przed ich uderzeniem, zmniejszając ryzyko powodzi i erozji wydm.
- Roślinność jest często sadzona na plażach, wydmach i niestabilnych liniach brzegowych w celu zakotwiczenia piasku i/lub gleby na miejscu.
- Żywe linie brzegowe składają się z roślin z piaskiem lub glebą, często w połączeniu z twardymi strukturami, składającymi się z kamienia, riprapu lub ekologicznie bezpiecznych betonowych bloków, w celu stabilizacji linii brzegowej, zapobiegania erozji i utrzymania dzikiej przyrody i siedlisk morskich.
- Skonstruowane tereny podmokłe to nowe lub odrestaurowane pływowe tereny podmokłe wykorzystujące rośliny do zakotwiczenia gleby w miejscu, zapobiegania erozji i tworzenia siedlisk dzikiej przyrody.23R. K. Swadek, et al., Wetlands Management Framework for New York City (Nowy Jork, NY: Natural Areas Conservancy and NYC Parks, 2021).
- Wyspy porośnięte roślinnością to stałe lub pływające struktury przybrzeżne, takie jak zakotwiczone maty lub wyspy wypełniające, które zapewniają korzyści ekologiczne i mogą zminimalizować erozję powodowaną przez załamujące się fale.
Rozwój Nowego Jorku jako dużego portu morskiego i nadmorskiego miasta, słynącego z rozległego nabrzeża, ma głębokie korzenie historyczne sięgające daleko przed początek XX wieku. Ten kwitnący ośrodek handlu i aktywności zawdzięcza swoje początki czasom poprzedzającym osadnictwo kolonialne, a pierwotnymi mieszkańcami tego regionu był lud Lenape.24Narodowe Muzeum Indian Amerykańskich, Manahatta to Manhattan: Native Americans in Lower Manhattan (Smithsonian Institution, 2010). Ich obecność i interakcja z zasobami naturalnymi tego obszaru położyła podwaliny pod to, co stało się jednym z najbardziej dynamicznych i znaczących miejskich nabrzeży na świecie.
Obecnie około 30 procent linii brzegowej miasta znajduje się pod jurysdykcją Wydziału Parków i Rekreacji miasta Nowy Jork (NYC Parks), w tym ponad 14 mil plaż, które miasto Nowy Jork chroni i zarządza nimi w celu publicznego użytku i przyjemności, a także różnorodnych siedlisk roślin i zwierząt.25NYC Parks, "About the New York City Department of Parks & Recreation", Wydział Parków i Rekreacji miasta Nowy Jork. Od 1975 r. miasto Nowy Jork ułatwiło umieszczenie około 20 milionów jardów sześciennych piasku na popularnych plażach półwyspu Rockaway. Od momentu powstania Grupy ds. Zasobów Naturalnych w 1984 r., NYC Parks przywrócił akry lasów i terenów podmokłych na swoich nieruchomościach. New York City Department of Environmental Protection (DEP), NYS DEC, NPS i New York State Office of Parks, Recreation and Historic Preservation (NYS Parks) również znacząco przyczyniły się do przywrócenia przybrzeżnych obszarów naturalnych.
Miasto Nowy Jork współpracuje ze swoimi partnerami stanowymi i federalnymi w celu realizacji projektów ochrony wybrzeża, które zmniejszają długoterminowe ryzyko szkód i utraty życia w wyniku sztormów i podnoszenia się poziomu morza. Od 2015 r. miasto współpracowało przy wielu projektach mających na celu wdrożenie twardych (np. wałów przeciwpowodziowych, falochronów, ostróg) i miękkich (tj. naturalnych i opartych na przyrodzie) zabezpieczeń przed erozją wybrzeża, które przeszły od wstępnej fazy studium wykonalności, poprzez projekt koncepcyjny, aż do ostatecznego projektu i budowy.26Biuro Burmistrza Nowego Jorku ds. Klimatu i Sprawiedliwości Środowiskowej, "Infrastruktura przybrzeżna", miasto Nowy Jork.
Stan Nowy Jork współpracuje również z NYC Parks i New York City Mayor's Office of Climate and Environmental Justice (MOCEJ) nad projektem, w ramach którego w zatoce Raritan Bay zastosowane zostaną ekologicznie wzmocnione falochrony.27Homes and Community Renewal, "Resilient Homes and Communities Programs", stan Nowy Jork. Projekt ten ma na celu zmniejszenie lub odwrócenie erozji i szkód spowodowanych przez fale sztormowe, poprawę stanu ekosystemu zatoki Raritan i zwiększenie doświadczenia ludzi z południową linią brzegową Staten Island (patrz także Profil zagrożenia powodziowego).
Kontrole regulacyjne i polityczne
Ograniczenie rozwoju w CEHA i inne ochronne metody użytkowania gruntów mogą zmniejszyć ryzyko erozji wybrzeża. Nowojorski program rewitalizacji nabrzeży (WRP), nadzorowany przez nowojorski Departament Planowania Miasta (DCP), tworzy zasady planowania, ochrony i rozwoju nabrzeży w mieście i zapewnia ich konsekwentne wdrażanie w perspektywie długoterminowej.
WRP jest autoryzowany przez ustawę stanu Nowy Jork o rewitalizacji obszarów przybrzeżnych i śródlądowych dróg wodnych, która została uchwalona w odpowiedzi na federalną ustawę o zarządzaniu strefą przybrzeżną. Ustawa o rewitalizacji nabrzeży stanu Nowy Jork umożliwia każdej gminie uczestnictwo w stanowym programie zarządzania obszarami przybrzeżnymi poprzez przygotowanie i przyjęcie własnego lokalnego wkładu w WRP.
Departament Ochrony Środowiska Stanu Nowy Jork (NYS DEC) egzekwuje przepisy we wszystkich wyznaczonych przez stan obszarach CEHA, jak opisano wcześniej. Stanowa ustawa o ochronie środowiska, która ogranicza rozwój wybrzeża w celu ochrony obszarów wrażliwych na ryzyko erozji, reguluje nieruchomości we wszystkich CEHA.28Zarządzanie obszarami przybrzeżnymi, "Rozwój obszarów przybrzeżnych: Ochrona linii brzegowych Nowego Jorku", stan Nowy Jork.
Ponadto ustawa o rozwoju zasobów wodnych (WRDA) z 2022 r. wprowadziła kilka przepisów, które mają na celu poprawę zarządzania erozją wybrzeża i zwiększenie odporności linii brzegowej w Nowym Jorku. Sekcja 8106 zapewnia ramy prawne dla kompleksowego zarządzania erozją wybrzeży w Nowym Jorku. Pozwala na rozszerzenie studiów wykonalności w celu zbadania różnych zagrożeń, w tym erozji wybrzeża, i wprowadza środki na rzecz odbudowy linii brzegowej, zmniejszenia ryzyka powodziowego oraz wykorzystania zaawansowanych narzędzi mapowania do skutecznego zarządzania wybrzeżem.29Nicole T. Carter i Anna E. Normand, "Ustawa o rozwoju zasobów wodnych z 2022 r.", Congressional Research Service, 2022.
Inne rodzaje środków regulacyjnych obejmują
- Pozwolenia na budowę, które są często wymagane do budowy lub modyfikacji istniejących konstrukcji, obejmują przepisy dotyczące zarządzania erozją wybrzeża, aby zapewnić, że każdy rodzaj działalności budowlanej nie przyspieszy erozji linii brzegowej.
- Odstępy lub bufory określają minimalną odległość wymaganą od obszaru zagrożonego erozją dla niektórych rodzajów użytkowania gruntów lub nowego zagospodarowania. Odstępy regulacyjne, które są określone na stanowych mapach CEHA, są zaznaczone tylko na obszarach o długoterminowym średnim tempie erozji wynoszącym jedną stopę lub więcej rocznie.
- Ograniczenia rozwoju zmieniają rodzaje zagospodarowania przestrzennego dozwolone na obszarach przybrzeżnych lub ograniczają rodzaje dozwolonych wydatków. Przykładowo, ustawa Coastal Barrier Resource Act (CBRA) stworzyła federalne przepisy mające zastosowanie do różnych kategorii prywatnych i publicznych jednostek gruntowych wzdłuż wybrzeża.30U.S. Fish and Wildlife Service. "Coastal Barrier Resources Act", U.S. Fish and Wildlife Service. Przepisy CBRA ograniczają wykorzystanie wydatków federalnych, takich jak federalne ubezpieczenie przeciwpowodziowe, które w przeciwnym razie mogłyby zachęcać do rozwoju w zagrożonych środowiskach przybrzeżnych. Obszary w obrębie prywatnych jednostek gruntowych mogą być zagospodarowane, pod warunkiem, że prywatni deweloperzy lub inne podmioty niefederalne poniosą pełne koszty.