Обзор
Береговая эрозия играет значительную роль в отступлении береговой линии Нью-Йорка. Она также усиливает уязвимость города перед прибрежными штормами, увеличивая риск истощения природных ресурсов, повреждения инфраструктуры, физического и психического ущерба, а также экономических трудностей. К сожалению, будущие темпы береговой эрозии трудно предсказать, что подчеркивает необходимость сбора более надежных исходных данных со станций мониторинга вдоль побережья для определения ежегодных изменений береговой линии.
В чем заключается опасность?
Береговая эрозия - это потеря или смещение земли вдоль береговой линии в результате взаимодействия океанов, волн и пляжей, часто в сочетании с воздействием человеческой деятельности. Прибрежная эрозия возникает, когда ветер, волны, вдольбереговые течения, приливы, сток поверхностных вод или просачивание грунтовых вод перемещают песок и осадочные породы с береговой линии. Эти перемещенные песок и осадки перемещаются с места на место и не исчезают из общей системы, пока человеческая деятельность, например, дноуглубительные работы, не удалит их окончательно.1E. Bird,Coastal Geomorphology - An Introduction (Chichester, UK, Wiley & Sons, Ltd., 2008). В Нью-Йорке на эрозию могут влиять сезонные особенности. Зимы, как правило, более эрозийны, в то время как летом осадки обычно возвращаются на береговую линию.
Хотя береговая эрозия - это естественный процесс, человеческая деятельность может усугубить его за счет неправильных методов землепользования. Например, построенные сооружения, не учитывающие циклы береговой эрозии или гидродинамику, могут усилить эрозию или перенести осадки на близлежащие территории. Некоторые берегоукрепительные сооружения вдоль побережья строятся для предотвращения эрозии в определенном месте; однако, если они построены небрежно, эти сооружения могут фактически усилить эрозию в прилегающих районах.
Береговая эрозия создает множество проблем для прибрежных сообществ - потеря ценной недвижимости и личного имущества, а также потеря зон отдыха, мест обитания диких животных и жизненно важной естественной защиты от наводнений. Прибрежные сообщества нуждаются в лучших методах борьбы с эрозией пляжей и восстановления земель.
Тяжесть
Береговая эрозия может быть быстрой или происходить постепенно. Однако измерение постепенной (или долгосрочной) эрозии часто затруднено, поскольку степень естественной эрозии на конкретной береговой линии значительно меняется из года в год. Если принимаются решения о выемке грунта или питании пляжей на определенных участках побережья, может быть трудно определить, сколько пляжа теряется или приобретается в результате естественных процессов, а сколько - в результате деятельности человека.
Эрозия также может происходить быстро (под воздействием событий); большие участки пляжей, дюн или обрывов могут быть потеряны в течение нескольких дней или даже часов. Например, по данным Инженерного корпуса армии США (USACE), сила урагана "Сэнди" привела к потере 3,5 миллионов кубических ярдов песка на полуострове Рокавей и 679 000 кубических ярдов песка на Кони-Айленде.2Инженерный корпус армии США, "Ближайшие сроки восстановления прибрежной зоны - FCCE", Инженерный корпус армии США.
Геологи измеряют интенсивность эрозии двумя способами - как скорость линейного отступления (футы отступания береговой линии в год) и объемные потери (кубические ярды размытых отложений на линейный фут береговой линии в год).
В Национальной оценке изменений береговой линии, открытом файловом отчете Геологической службы США (USGS) за 2012 г., оценивается, что среднегодовая скорость эрозии (краткосрочная оценка за 25-30-летний период с учетом быстрой и постепенной эрозии) в районе Новой Англии составляет 0,3 метра в год. Согласно этому отчету USGS, неопределенность для этих скоростей эрозии составляет от 0,06 до 0,1 метра в год, в зависимости от источников данных, использованных при расчетах скорости.3Шерил Дж. Хапке, и др., Национальная оценка изменения береговой линии: Исторические изменения береговой линии в Новой Англии и на среднеатлантическом побережье, Геологическая служба США, 2011 г.
Скорость эрозии также значительно зависит от места, как показано ниже.
Вероятность
Постепенная береговая эрозия - это, по сути, данность, поскольку это непрерывный природный процесс, который затрагивает береговые линии в Нью-Йорке и по всему миру. Быстрая береговая эрозия, скорее всего, произойдет, но ее масштабы трудно предсказать, поскольку они зависят от нескольких факторов, в том числе от неизвестной вероятности прибрежных штормов, как описано в профиле опасности " Прибрежные штормы".
Расположение
Вдоль 520 миль береговой линии Нью-Йорка скорость долгосрочной эрозии значительно варьируется из-за геологии и физической природы различных участков береговой линии. Например, эрозия береговой линии у основания скалистых утесов имеет иной характер, чем эрозия песчаного берега на берегу океана.
Районы вдоль южного побережья Нью-Йорка подвергаются наибольшему риску, поскольку они подвержены воздействию волн со стороны Атлантического океана и вод многих заливов, включая Нижний Нью-Йорк, Грейвсенд, Раритан и залив Ямайка.
На интенсивность волнового воздействия влияют скорость ветра, его продолжительность и фетч - расстояние, на которое ветер дует над водой в одном направлении. Величина эрозии варьируется, поскольку в разных местах могут быть стабилизированные водозаборы или другие инженерные сооружения, которые нарушают естественное движение песка и осадочных пород. Прибрежная эрозия зависит от сезонных колебаний, а также от количества и типа человеческой деятельности в том или ином месте. Степень перемещения и смещения песка варьируется от года к году и от места к месту.
Инженерный корпус армии США (USACE) Защита от штормов в прибрежной зоне Рокавэй
USACE Rockaway Coastal Storm Protection При брежная зона Нью-Йорка между Восточным Рокавейским заливом и Рокавейским заливом, охватывающая залив Ямайка и часть Кони-Айленда в Бруклине, активно совершенствует меры по управлению рисками, связанными со штормами, чтобы защитить от наводнений более 850 000 жителей и важнейшие объекты инфраструктуры. Среди ключевых инициатив - строительство композитной морской стены вдоль полуострова Рокавей, с высотой дюн 18 футов и более и проектной бермой шириной 60 футов, а также строительство канав, которое продолжается в настоящее время. Канавы - это береговые сооружения, предназначенные для удержания осадочных пород, не позволяя им перемещаться вдоль берега, и для поддержания широких пляжей путем минимизации или замедления эрозии.4ДжоАнна Кастанья, "Сохранение легендарного пляжа для будущих поколений", Инженерный корпус армии США, 2 июня 2023 г.
Строительство укрепленной системы дюн началось 5 июля 2022 года. Кроме того, в настоящее время ведется разработка барьера от штормовых нагонов для залива Ямайка, окончательный проект которого должен пройти общественную и техническую экспертизу. Эти комплексные усилия жизненно важны для повышения устойчивости района к прибрежным штормам.5Инженерный корпус армии США, Нью-Йоркский округ, "Информационный бюллетень: Атлантическое побережье Нью-Йорка, от Восточного Рокавейского залива до Рокавейского залива (Рокавейский пляж) и залива Ямайка, Нью-Йорк", Инженерный корпус армии США, 16 ноября 2023 г.
Для защиты от последствий прибрежной эрозии Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк (NYS DEC) разработал программу выдачи разрешений на строительство в зонах опасности прибрежной эрозии (Coastal Erosion Hazard Area, CEHA) и обозначил границы опасных зон на картах CEHA.
Закон штата Нью-Йорк о сохранении окружающей среды регулирует объекты недвижимости в пределах CEHA, ограничивая застройку прибрежной зоны, чтобы защитить окружающую среду в районах, чувствительных к эрозии. Правила управления прибрежной эрозией (6 NYCRR Part 505) определяют программу выдачи разрешений на все предполагаемые строительные работы в CEHAs. Многие виды деятельности регулируются и требуют разрешения на управление прибрежной эрозией от NYS DEC. К ним относятся, в частности, строительство или размещение сооружения на прибрежной территории; изменение состояния прибрежной территории, например, грейдирование, выемка грунта, сброс грунта, добыча полезных ископаемых, выемка грунта и заполнение; или любая другая деятельность, нарушающая почву.
Есть две отдельные категории, которые составляют CEHA. Они представлены следующим образом.
- Природные защитные зоны, такие как прибрежные зоны, пляжи, отвесные скалы и дюны, являются природными объектами Нью-Йорка, которые защищают от эрозии. Изменения на этих территориях могут снизить или уничтожить их защитные свойства и уменьшить запасы песка или других природных материалов, которые естественным образом пополняют берега после штормов. Границы зоны естественных защитных свойств с суши обозначены на картах CEHA.
- Зоны структурной опасности - это регулируемые территории, расположенные на суше по отношению к зонам естественных защитных свойств. Они выделяются только вдоль береговых линий, которые отступают со средней скоростью один фут или более в год. Если применимо, границы зоны структурной опасности с суши обозначены на картах зон опасности прибрежной эрозии.
Где береговые линии наиболее уязвимы
NYS DEC определил три отдельных CEHA для Нью-Йорка.6Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк, "Процесс пересмотра карты CEHA", штат Нью-Йорк, дата обращения: 5 апреля 2018 г. Вместе они составляют примерно 1 428 акров и представляют собой 0,7 процента территории Нью-Йорка:
USACE отслеживает темпы береговой эрозии для каждого из CEHA в Нью-Йорке, и данные показывают как нарастание, или накопление, береговой линии, так и ее эрозию в разных районах.
Кроме того, Служба национальных парков (NPS) отслеживает положение береговой линии с помощью программы Northeast Coastal and Barrier Inventory and Monitoring Network (NCBN) для различных участков береговой линии, которые находятся на территории Национальной зоны отдыха Gateway.7Northeast Coastal and Barrier Inventory & Monitoring Network, "Inventory & Monitoring at Gateway National Recreation Area", National Park Service. К этим сегментам относятся Пламб-Бич в Бруклине, Бризи-Пойнт в Квинсе, а также Грейт-Киллс, Миллер-Филд и Форт-Вадсуорт на Стейтен-Айленде.
В целом, Кони-Айленд имеет самый высокий показатель изменения береговой линии в Нью-Йорке, за ним следует полуостров Рокавей, а самый низкий - Статен-Айленд. В некоторых районах Кони-Айленда произошел прирост, в то время как на полуострове Рокавей и Статен-Айленде произошли потери.
Плюм-Бич и Кони-Айленд (Бруклин)
Пляж Пламб: Пляж Пламб - это песчаная береговая линия острова Пламб, который представляет собой барьерный полуостров, граничащий с заливом Шипсхед, ручьем Шелл-Бэнк и ручьем Герритсен. Пляж Пламб защищает пляж Герритсен от прямого воздействия волн в Нижнем заливе. Belt Parkway пересекает остров Пламб, пересекает Герритсен Инлет и продолжается на восток вдоль береговой линии залива Ямайка.
Эрозия вдоль пляжа Пламб вызывает особую озабоченность из-за близости шоссе Белт-Парквей к заливу. В период с 2012 по 2017 год береговая линия расширилась в самом узком месте, где проезжая часть находится примерно в 150 футах от залива. Однако, согласно отчету NPS за 2023 год о Национальной зоне отдыха Гейтвей, в период с 2017 по 2022 год береговая линия пляжа Пламб сузилась, сместившись вглубь на 3,83 метра.8N. Psuty, A. Habeck, and 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.
В 2012 г. USACE провела работы по укреплению пляжа Пламб-Бич (залив Ямайка, Бруклин), чтобы стабилизировать береговую линию, а также изучила реакцию американских крабов-подков(Limulus polyphemus) на укрепление пляжа. Результаты показали, что укрепление пляжа привело к постепенному увеличению плотности нереста крабов-подков через несколько сезонов. Тонкие различия в геоморфологии пляжа на относительно коротких расстояниях могут быть обнаружены крабами-подковами и повлиять на выбор ими мест для гнездования.9Марк Л. Баттон и др., "Влияние проекта по укреплению пляжей в заливе Ямайка, Нью-Йорк, на нерестовую активность краба-подковы (Limulus polyphemus) и отложение яиц", Эстуарии и побережья, том 41, № 1, (2017): 1-14.
Кони-Айленд: Вдоль океанского берега Кони-Айленда скорость эрозии составила 1,3 фута в год. Данные, собранные на Кони-Айленде в период между 1836 и 1966 годами, показывают, что скорость эрозии вдоль этого берега в прошлом была гораздо выше - около 2,5 футов в год.10Storymaps, "Изменение береговой линии Нью-Йорка: 1924-2018 гг.", Storymaps.
В ответ на продолжающуюся эрозию пляжа Кони-Айленд USACE начала проект по защите береговой линии Кони-Айленда. Этот проект был направлен на восстановление пляжа и защиту прибрежного сообщества, находящегося в зоне риска. В рамках этого проекта USACE разместила около 580 000 кубических ярдов песка на пляже Кони-Айленд, чтобы заменить песок, потерянный во время урагана Сэнди, и восстановить пляж до его первоначального проектного профиля, который был создан в 1990-х годах, когда проект по снижению риска прибрежных штормов только начинался.11FEMA, "Нью-Йорк: Проект защиты береговой линии Кони-Айленд-Крик в Нью-Йорке", FEMA.
Чтобы замедлить будущую эрозию пляжа, USACE поместила 600 тонн камня и около 35 000 кубических ярдов песка рядом с канавкой, расположенной на западной части полуострова Кони-Айленд в Си Гейт.
Полуостров Рокавей (Квинс)
Полуостров Рокавей исторически подвержен риску береговой эрозии и постоянно подвергается динамичному воздействию береговых сил. В 1830-х годах Ист-Рокэвейский залив находился рядом с Лонг-Бич, а Рокэвей-Пойнт располагался у восточной границы парка Джейкоба Рийса. С 1927 года береговая линия в основном сохраняет свое нынешнее положение. Начиная с 1965 года, USACE периодически проводила работы по пополнению береговой линии. Последний раз береговая линия была обновлена в 2022 году и была дополнена как морским валом (высота гребня 17 футов по Североамериканской вертикальной системе отсчета 1988 года [NAVD 88]), так и дюной (на уровне 18 футов по NAVD 88).12Инженерный корпус армии США, Нью-Йоркский округ, Комплексный отчет об общей переоценке последствий урагана "Сэнди" и Заявление о воздействии на окружающую среду Атлантическое побережье Нью-Йорка от Восточного залива Рокавей до залива Рокавей и залива Ямайка, Инженерный корпус армии США, июль 2019 г.
В перспективе, во время урагана "Сэнди" уровень штормового нагона в некоторых частях территории исследования достигал 10 футов над уровнем земли. Это говорит о том, что высота морских стен и дюн, составляющая 17 и 18 футов по шкале NAVD 88 соответственно, значительно превышает уровень штормового нагона во время урагана Сэнди, обеспечивая существенный уровень защиты от подобных будущих событий.13Инженерный корпус армии США, Нью-Йоркский округ, Проект комплексного отчета об общей переоценке последствий урагана "Сэнди" и Заявление о воздействии на окружающую среду Атлантическое побережье Нью-Йорка от Восточного залива Рокавей до залива Рокавей и залива Ямайка, Инженерный корпус армии США, август 2016 г.
Согласно отчету USACE за 2016 г., в период с 1975 по 2010 г. (самые последние имеющиеся данные) восточная и западная части полуострова Рокавей имели наибольшие темпы увеличения береговой линии. Это произошло в основном за счет миграции осадочных пород из более восточных частей полуострова. Темпы на восточной и западной оконечности достигали 15 футов дополнительной береговой линии в год.14Инженерный корпус армии США, Атлантическое побережье Нью-Йорка от Восточного Рокавейского залива до Рокавейского залива и залив Ямайка, Исследование переоценки, Приложение A1, Инженерный корпус армии США. Напротив, средняя часть полуострова Рокавей подверглась эрозии, причем потери береговой линии достигали пяти футов в год. В последнем обзоре береговой линии полуострова Рокавей USACE обнаружила, что без вмешательства потеря береговой линии между Пляжем 109-й улицы и Пляжем 86-й улицы может достигать 17 футов в год.15Инженерный корпус армии США, Нью-Йоркский округ, Комплексный отчет об общей переоценке последствий урагана "Сэнди", Инженерный корпус армии США, 2019 г.
Бризи-Пойнт: Бризи-Пойнт, как он известен сегодня, сформировался в результате перемещения осадочных пород на запад от остальной части полуострова Рокавей. Хотя этот участок полуострова исторически рос, некоторые части Бризи-Пойнт подверглись эрозии. Береговая линия в районе башни пожарной охраны Бризи-Пойнт вдоль Рокавейского залива (между Пляжем 218-й улицы и Пляжем 216-й улицы вдоль Палмер Драйв) значительно размылась в период с 2012 по 2017 год. В период с 2017 по 2022 гг. береговая линия в части Бризи-Пойнт, обращенной к океану, изменилась в среднем на 38,19 футов, но в целом за период с 2006 по 2022 гг. она увеличилась на 95,70 футов.16N. Psuty, A. Habeck, and 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.
Южный берег (Стейтен-Айленд)
Вдоль южного побережья Статен-Айленда береговая линия в целом стабильна, за некоторыми исключениями - береговые линии Оуквуд-Бич и Аннадейл подвергаются эрозии. На этой спутниковой карте показано, что часть береговой линии Аннадейла отступила на 125 футов в период с 1924 по 2018 год.
Форт Уодсворт: Береговая линия форта Уодсворт, расположенная непосредственно к югу от моста Верраццано-Нарроуз, стала объектом внимания NPS в связи с тем, что высокие отвесные скалы опустились под воздействием волн, вызванных штормом.17Служба национальных парков, "Стабилизация склона в форте Уодсворт", Служба национальных парков. Согласно последним данным NPS, в период с 2017 по 2022 год береговая линия Форта Уодсворт увеличилась на 3,76 метра.
Карты CEHA
На следующей карте показаны CEHA в Бруклине, Квинсе и Стейтен-Айленде. Красным крестом отмечены зоны природных защитных свойств в наиболее уязвимой прибрежной зоне в каждом из этих районов.
Зоны опасности прибрежной эрозии в Нью-Йорке
Источник: ГИС NYCEM
Исходные данные, использованные для создания этих изображений, взяты из карт CEHA, которые отдел управления прибрежной эрозией NYS DEC предоставил Управлению по чрезвычайным ситуациям г. Нью-Йорка (NYCEM) 14 января 2008 г. Карты, которые были доступны только в печатном виде, датированы 1988 годом с обновлениями легенды в 1991 году.18Отдел водных ресурсов, Отдел по управлению прибрежной эрозией, Карты зон опасности прибрежной эрозии, округа Ричмонд, Кингс и Квинс, Нью-Йорк, Нью-Йорк, Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк, 1988 г.
Для целей Плана снижения рисков (ПСП) NYCEM перевел карты CEHA из оригинального бумажного формата в цифровой формат ГИС, что облегчило просмотр карт, обмен данными и оценку активов в пределах CEHA каждого района. Эти изображения были переведены и созданы исключительно в аналитических целях и не должны рассматриваться как официальное цифровое отображение границ CEHA Нью-Йорка.
Границы CEHA, показанные на этих картах, проведены только в местах расположения зон природных защитных свойств и не обозначают зоны структурной опасности.
Не стоит забывать, что городские власти Нью-Йорка выпустили данные светового обнаружения и дальнометрии (LiDAR) за 2017 год, которые включают новый слой береговой линии и цифровую модель рельефа (DEM). Город будет проводить анализ этих продуктов, полученных с помощью LiDAR, чтобы лучше понять эрозию и смещение береговой линии с 2010 по 2017 год. В этих планах также будут учтены запланированные проекты USACE, которые приведут к изменению естественных защитных свойств.
Исторические случаи
Эрозия берегов - это постоянный природный процесс, часто усугубляемый деятельностью человека. Однако на протяжении всей истории Нью-Йорка совместное воздействие сильных ветров и штормовых приливов во время значительных прибрежных штормов, таких как бури или ураганы, вызывало масштабную эрозию, обусловленную событиями.
В чем заключается риск?
Социальная среда
Как уже говорилось, береговая эрозия может происходить быстро или постепенно. Когда береговая эрозия происходит быстро, в связи с сильными прибрежными штормами, она может привести к структурным повреждениям и финансовым потерям.
Постепенная береговая эрозия также может представлять собой финансовый риск. Если предприятия и жители переедут с прибрежной территории, то низкая доступность и высокая стоимость жилья в Нью-Йорке могут стать проблемой. Однако если жители, владеющие прибрежной недвижимостью, останутся, чтобы защитить свою собственность, от них могут потребовать внести структурные изменения или построить переборки или рипперы. Стоимость этих мероприятий может стать финансовым стрессом для жителей с низким или средним уровнем дохода.
Люди с ограниченными возможностями и потребностями в доступе и функциональности также могут столкнуться с теми же проблемами, что и домохозяйства с низким уровнем дохода. Переезд может быть затруднен из-за расходов и наличия доступного жилья, или времени, необходимого для того, чтобы сделать жилье доступным. Структурные улучшения могут быть невозможны, поскольку это может сделать жилье недоступным.
Построенная окружающая среда
По мере того, как продолжается эрозия береговой линии, построенные сооружения становятся все ближе к кромке воды, тем самым увеличивая риск повреждения государственной и частной собственности. Если не предпринимать никаких усилий для уменьшения эрозии, риски возрастают. Строения могут оказаться затопленными водой, что приведет к повреждению или уничтожению их фундамента, коммуникаций и содержимого. В худшем случае само строение может упасть в воду. Эти риски также отразятся на стоимости страхования без дополнительных мер по снижению риска.
Защита береговой линии, регулирование застройки в уязвимых зонах и забота о строительстве сооружений, обеспечивающих максимальную защиту, имеют решающее значение для того, чтобы Нью-Йорк мог противостоять продолжающейся эрозии береговой линии. Использование инженерных сооружений - таких, как морские стены, риппрайп, армирование и переборки - может снизить риск. Однако очень важно понимать, как эти сооружения влияют на естественные прибрежные процессы, чтобы ненароком не усугубить эрозию.
В Нью-Йорке насчитывается 197 зданий, площадь которых пересекается с CEHA. В таблице показано, что 106 зданий полностью или в основном находятся в опасной зоне, а еще 91 здание хотя бы касается ее периметра.19NYC Department of Buildings, "Coastal Erosion Hazard Map," City of New York.
Средняя площадь и здания в зонах опасности прибрежной эрозии, обозначенных DEC Нью-Йорка
| Зона опасности прибрежной эрозии (CEHA) | Площадь, открытая | Открытые фундаменты зданий | Центроиды открытых зданий |
|---|---|---|---|
| Кони-Айленд, Бруклин | 305 | 56 | 27 |
| Полуостров Рокавей, Квинс | 708 | 35 | 26 |
| Южный берег, Стейтен-Айленд | 415 | 106 | 53 |
| Всего | 1,428 | 197 | 106 |
Здания, у которых только один край касается CEHA, могут не иметь высокой степени физического риска от береговой эрозии, но в этом наборе данных они учитываются как "незащищенные участки здания". В отличие от этого, если центроид здания - большая часть его площади - находится в пределах CEHA, оно подвергается гораздо большему риску береговой эрозии.
Анализ ГИС, отраженный в этой таблице, показывает, что 106 зданий Нью-Йорка относятся к категории "центральные части зданий, подверженные опасности" и поэтому считаются уязвимым строительным фондом. К счастью, большинство из этих 106 зданий, за исключением одного гостиничного комплекса на полуострове Рокавей, не заняты на постоянной основе и представляют собой малоценные сооружения, такие как общественные туалеты и пляжные концессионные киоски.
Природные буферы и рекреационные зоны Нью-Йорка, такие как водно-болотные угодья, дюны, пляжи, обрывы, песчаные бары и барьерные острова или косы, подвержены опасности береговой эрозии. Если границы CEHA мигрируют вглубь территории, дополнительные сооружения могут подвергнуться повышенному риску.
Природная среда и открытое пространство
Эрозия может нанести значительный ущерб прибрежным природным ресурсам и открытому пространству. (Примечание: хотя природная среда и открытое пространство различаются, для целей данного профиля они включены вместе). В естественных условиях пляжи (особенно барьерные острова или косы, как на полуострове Рокавей) являются динамичными элементами ландшафта. Форма и расположение береговой линии Нью-Йорка меняются со временем под воздействием береговой эрозии и других процессов. В естественном состоянии одни пляжи и участки береговой линии размываются, а другие увеличиваются. Однако в целом эти процессы сбалансированы.
Деятельность человека, например, неустойчивое развитие, может способствовать эрозии, повреждая или уничтожая естественные защитные прибрежные объекты, такие как водно-болотные угодья, дюны, пляжи, песчаные полосы, а также барьерные острова или косы. Когда деятельность человека ускоряет темпы береговой эрозии, существует риск, что естественная среда обитания также будет утрачена, что приведет к потере биоразнообразия, нарушению баланса в прибрежных экосистемах и нарушению путей миграции морских и наземных видов животных. Усиление прибрежной эрозии, происходящее в пределах природных ресурсов и открытых пространств, также ограничивает доступ населения к качественным местам для отдыха и передышки.20U.S. Geological Survey, "Coastal Change", Геологическая служба США. Эта потеря вызывает особую озабоченность в Нью-Йорке, где таких территорий и так мало, но они приносят пользу более чем 8,8 миллионам жителей.
Хотя деятельность человека может потенциально усугубить эрозию берегов, созданная инфраструктура также может помочь смягчить ее последствия. Например, берегоукрепительные сооружения сохраняют пляжи и береговые линии нетронутыми для общественного использования. Эти сооружения могут предотвратить вдольбереговой дрейф (когда волны приближаются к береговой линии таким образом, что осадочные породы перемещаются на север вдоль пляжа зигзагообразным движением) и помочь защитить общественные удобства и рекреационные активы.
С другой стороны, строительство морских стен, причалов, канав и других жестких конструкций вдоль побережья сокращает естественную среду обитания и биоразнообразие и может представлять опасность, если они ускоряют эрозию, препятствуя миграции естественных пляжных отложений, вызывая дисбаланс в цикле естественной эрозии и аккреции. В ответ на это внедрение и управление природоохранными мерами в прибрежных районах, такими как восстановление болотистой местности или создание живых береговых линий, может усилить стабилизацию береговой линии и работать с естественными прибрежными процессами, чтобы уменьшить их воздействие.
Окружающая среда будущего
В отчете NPCC4 прогнозируется, что в следующем столетии повышение уровня моря в Нью-Йорке ускорится и останется выше среднемировых темпов. В отчете прогнозируется повышение уровня моря на 14-19 дюймов к 2050-м годам и на 25-39 дюймов к 2080-м годам. Такое повышение уровня моря усилит эрозию берегов, особенно во время прибрежных штормов, которые могут обрушиться на Нью-Йорк с большей частотой и силой.
NPCC спрогнозировал степень повышения уровня моря в тридцатилетних интервалах. На диаграмме под названием "Прогнозы повышения уровня моря в Нью-Йорке на 2030-2150 гг. (базовый уровень 1995-2014 гг.)" представлены результаты для четырех интервалов.
Прогнозы повышения уровня моря в Нью-Йорке на период с 2030 по 2150 год (базовый уровень 1995-2014 гг.)
| 10-й процентиль | 25-й процентиль | 75-й процентиль | 90-й процентиль | |
|---|---|---|---|---|
| 2030s | 6 дюймов. | 7 дюймов. | 11 дюймов. | 13 дюймов. |
| 2050s | 12 дюймов. | 14 дюймов. | 19 дюймов. | 23 дюйма. |
| 2080s | 21 дюйм. | 25 дюймов. | 39 дюймов. | 45 дюймов. |
| 2100 | 25 дюймов. | 30 дюймов. | 50 дюймов. | 65 дюймов. |
| 2150 | 38 дюймов. | 47 дюймов. | 89 in. | 177 in. |
Однако, сколько именно эрозии напрямую связано с повышением уровня моря, неясно. Если рассматривать 30-50-летние периоды, то эффект от повышения уровня моря менее значителен, чем от других факторов, способствующих изменению береговой линии.
Будущие темпы эрозии трудно предсказать, что подчеркивает необходимость расширения сбора исходных данных и строительства станций мониторинга вдоль побережья для оценки ежегодных изменений береговой линии.
Как управлять риском?
Управление рисками береговой эрозии в Нью-Йорке предполагает комплексный подход - сочетание основных структурных мер контроля, мер экологического контроля, а также мер нормативного и политического контроля.
Структурные элементы управления
Чтобы защитить городскую среду, Нью-Йорк построил надежные противоэрозионные сооружения по всей территории пяти районов. Инженерные сооружения на берегу или в воде, которые правильно расположены и имеют размеры в соответствии со строительными нормами и правилами, играют решающую роль в смягчении последствий береговой эрозии. Соблюдение стандартов Американского общества инженеров-строителей (ASCE), таких как ASCE 7, очень важно в этом контексте, поскольку они содержат исчерпывающие рекомендации по проектированию сооружений, способных выдерживать различные нагрузки окружающей среды. Сюда входят и нагрузки, вызванные стихийными бедствиями, такими как наводнения и цунами, гарантируя, что эти конструкции будут эффективно противостоять воздействию береговой эрозии и сохранять целостность береговой линии.21Американское общество инженеров-строителей, "Минимальные расчетные нагрузки и связанные с ними критерии для зданий и других сооружений (ACSE/SCI 7-11)", Американское общество инженеров-строителей.
Насыпные конструкции и укрепительные сооружения расположены вдоль водных путей в пяти районах Нью-Йорка, как показано на этой карте.
Насыпные сооружения и рифты NYC
Источник: ГИС NYCEM
Выбор наиболее эффективной конструкции для борьбы с эрозией зависит от особенностей прибрежной зоны:
- Морские стенки, которые также можно считать разновидностью перемычек, представляют собой массивные каменные, скальные или бетонные конструкции, построенные параллельно береговой линии и предназначенные для противостояния силе волн, которые могут вызвать эрозию, удерживая береговую линию на месте.
- Укрепления - это наклонные сооружения, обычно сделанные из камня или бетонных блоков, которые строятся для защиты почвы от эрозии и минимизации энергии волн. Риппрап и габионы - обычные материалы, используемые для изготовления укрепительных сооружений.
- Насыпные стенки - это вертикальные подпорные стенки, обычно сделанные из дерева или листовой стали, предназначенные для удержания грунта и стабилизации береговой линии.
- Гроты - это сооружения, которые уходят перпендикулярно от берега в воду, чтобы задерживать песок, предотвращать эрозию и разбивать волны. Для строительства желобов используются такие прочные материалы, как камень, бетон, дерево или сталь. Эти материалы выбирают за их прочность и устойчивость к постоянным ударам волн, а также за их способность противостоять суровой морской среде, что обеспечивает эффективность грота в защите побережья и удержании песка.
- Причалы, которые, как правило, больше, чем канавки, предназначены в основном для борьбы с отложениями и обычно располагаются в устье реки.
- Волнорезы - это морские скальные сооружения, расположенные параллельно береговой линии и разбивающие волны, чтобы уменьшить эрозию береговой линии.
- Искусственные рифы - это полностью или частично погруженные в воду сооружения, построенные из камней, бетона или других материалов, которые разбивают волны, уменьшают эрозионные силы на береговой линии и обеспечивают морскую среду обитания.
Многие из инженерных сооружений для борьбы с эрозией вдоль нашего побережья построены в сотрудничестве между Нью-Йорком, USACE и NYS DEC.
В настоящее время эти три правительственные организации сотрудничают в подготовке общего отчета о переоценке последствий урагана "Сэнди", включая перепланированное поле для канав в районе полуострова Рокавей. Перепроектированное поле для канав позволит свести к минимуму береговую эрозию, вызванную вдольбереговым течением.
На сайте USACE можно найти дополнительную информацию о проекте переформирования Рокавея и других проектах по борьбе с береговой эрозией в регионе, штате Нью-Йорк (NYS) и в других странах.22Инженерный корпус армии США, Нью-Йоркский округ, "Информационный бюллетень: Атлантическое побережье Нью-Йорка, от Восточного залива Рокавей до залива Рокавей (пляж Рокавей) и залива Ямайка, Нью-Йорк", Инженерный корпус армии США, 16 ноября 2023 г.
Смягчение последствий, основанное на природе
Размещение естественных и природных буферов и защитных элементов на берегу или в воде может помочь сохранить береговую линию на месте. Меры экологического контроля включают следующее:
- Укрепление пляжей - это процесс размещения песка (обычно добываемого со дна близлежащих океанов) на пляжах, чтобы увеличить высоту и расстояние между возвышенностями и береговой линией. Это создает буфер, который отводит энергию шторма и волн до их удара, снижая риск наводнений и эрозии дюн.
- Растительность часто высаживают на пляжах, дюнах и нестабильных береговых линиях, чтобы закрепить песок и/или почву на месте.
- Живые береговые линии состоят из растений с песком или почвой, часто в сочетании с жесткими конструкциями, состоящими из камня, риппа или экологически безопасных бетонных блоков, для стабилизации береговой линии, предотвращения эрозии и поддержания дикой природы и морской среды обитания.
- Обустроенные водно-болотные угодья - это новые или восстановленные приливные водно-болотные угодья с использованием растений для закрепления почвы на месте, предотвращения эрозии и создания среды обитания диких животных.23R. K. Swadek, et al., Wetlands Management Framework for New York City (New York, NY: Natural Areas Conservancy and NYC Parks, 2021).
- Растительные острова - это стационарные или плавучие морские сооружения, такие как якорные маты или насыпные острова, которые обеспечивают экологические преимущества и могут минимизировать эрозию, вызываемую набегающими волнами.
Превращение Нью-Йорка в крупный морской порт и прибрежный город, славящийся своей обширной набережной, имеет глубокие исторические корни, уходящие в прошлое задолго до начала XX века. Этот процветающий центр торговли и активности обязан своим происхождением временам, еще предшествовавшим колониальному заселению: коренными жителями этого региона был народ ленапе.24Национальный музей американских индейцев, "От Манахатты до Манхэттена: Коренные американцы в Нижнем Манхэттене (Смитсоновский институт, 2010). Их присутствие и взаимодействие с природными ресурсами района заложили основу для того, что стало одним из самых динамичных и значимых городских водных фронтов в мире.
Сегодня около 30 процентов береговой линии города находится под юрисдикцией Департамента парков и отдыха Нью-Йорка (NYC Parks), включая более 14 миль пляжей, которые Нью-Йорк охраняет и управляет ими для общественного пользования и удовольствия, а также как разнообразные места обитания растений и животных.25NYC Parks, "About the New York City Department of Parks & Recreation," New York City Department of Parks and Recreation. С 1975 года Нью-Йорк способствовал размещению примерно 20 миллионов кубических ярдов песка на популярных пляжах полуострова Рокавей. С момента создания Группы природных ресурсов в 1984 году NYC Parks восстановил акры лесов и водно-болотных угодий на своих территориях. Департамент охраны окружающей среды города Нью-Йорка (DEP), NYS DEC, NPS и Управление парков, рекреации и сохранения исторических памятников штата Нью-Йорк (NYS Parks) также внесли значительный вклад в восстановление прибрежных природных территорий.
Нью-Йорк работает со своими партнерами из штата и федеральных властей над продвижением проектов по защите побережья, которые снижают долгосрочный риск ущерба и гибели людей от штормов и повышения уровня моря. С 2015 года город сотрудничает со многими проектами по созданию жестких (например, дамб, морских валов, канав) и мягких (т.е. естественных и природных) средств защиты от береговой эрозии, которые прошли стадию первоначального технико-экономического обоснования, концептуального проектирования, а затем окончательного проектирования и строительства.26NYC Mayor's Office of Climate & Environmental Justice, "Coastal Infrastructure," City of New York.
Штат Нью-Йорк также работает в партнерстве с NYC Parks и Управлением мэра Нью-Йорка по вопросам климата и экологической справедливости (MOCEJ) над проектом, в котором будут использованы экологически усовершенствованные волнорезы в заливе Раритан.27Homes and Community Renewal, "Программы жизнестойких домов и сообществ", штат Нью-Йорк. Этот проект призван уменьшить или обратить вспять эрозию и ущерб от штормовых волн, оздоровить экосистему залива Раритан и улучшить впечатления людей от береговой линии южной части Статен-Айленда (также см. Профиль опасности наводнений).
Регулятивные и политические меры контроля
Ограничение застройки в CEHAs и другие методы защитного землепользования могут снизить риск береговой эрозии. Программа возрождения набережных Нью-Йорка (WRP), которую курирует Департамент городского планирования Нью-Йорка (DCP), разрабатывает политику планирования, сохранения и развития набережных в городе и обеспечивает ее последовательную реализацию в долгосрочной перспективе.
Программа WRP санкционирована Законом штата Нью-Йорк о возрождении прибрежных районов и внутренних водных путей, который был принят в ответ на Федеральный закон об управлении прибрежными зонами. Закон о возрождении прибрежных территорий штата Нью-Йорк позволяет каждому муниципалитету участвовать в Программе управления прибрежными районами штата, подготовив и приняв свой собственный местный вклад в ПРП.
Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк (NYS DEC) обеспечивает соблюдение правил во всех CEHA, определенных штатом, как описано ранее. Закон штата об охране окружающей среды, который ограничивает развитие прибрежной зоны, чтобы защитить территории, чувствительные к эрозии и подверженные риску, регулирует недвижимость во всех CEHA.28Coastal Management, "Coastal Development: Защита береговых линий Нью-Йорка", штат Нью-Йорк.
Кроме того, в Закон о развитии водных ресурсов (WRDA) от 2022 года было включено несколько положений, направленных на улучшение управления береговой эрозией и повышение устойчивости береговой линии в Нью-Йорке. Раздел 8106 обеспечивает законодательную базу для комплексного управления береговой эрозией в Нью-Йорке. Он позволяет расширить технико-экономические обоснования для изучения различных рисков, включая береговую эрозию, и вводит меры по восстановлению береговой линии, снижению риска наводнений и использованию современных картографических инструментов для эффективного управления прибрежными районами.29Николь Т. Картер и Анна Е. Норманд, "Закон о развитии водных ресурсов от 2022 года", Исследовательская служба Конгресса, 2022 год.
К другим видам регуляторных мер относятся следующие:
- Разрешения на строительство, которые часто требуются для возведения или изменения существующих сооружений, включают в себя правила управления береговой эрозией, чтобы гарантировать, что любой вид строительной деятельности не ускорит эрозию береговой линии.
- Отступы или буферы определяют минимальное расстояние, необходимое от эрозионноопасной зоны для определенных типов землепользования или нового строительства. Нормативные отступы, обозначенные на картах штата CEHA, отмечаются только на участках, где средняя многолетняя скорость эрозии составляет один фут в год или больше.
- Ограничения на развитие изменяют типы зонирования, разрешенные в прибрежных районах, или ограничивают виды разрешенных расходов. Например, Закон о ресурсах прибрежных барьеров (CBRA) создал федеральные правила, применимые к различным категориям частных и государственных земельных единиц вдоль берега.30Служба рыбы и дикой природы США. "Coastal Barrier Resources Act", Служба рыбы и дикой природы США. Положения CBRA ограничивают использование федеральных расходов, таких как федеральное страхование от наводнений, которые в противном случае могли бы стимулировать развитие в зонах береговой линии, подверженных риску. Территории в пределах частных земельных единиц могут быть застроены при условии, что частные застройщики или другие нефедеральные стороны возьмут на себя все расходы.