海滩侵蚀：卫星揭示气候周期如何影响海岸线

澳大利亚东南海岸的海滩在长时间的拉尼娜现象期间变窄，而在厄尔尼诺现象期间则变宽或增厚。图片来源：水研究实验室。
悉尼新南威尔士大学的研究人员分析了数百万张卫星照片，以观察整个太平洋海滩的变化。今天（2 月 10 日）发表在《自然地球科学》 (Nature Geoscience)上的研究结果首次揭示了海岸线如何响应厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO) 周期的不同阶段。
ENSO 是一种自然气候现象，会导致太平洋海面温度发生变化。称为厄尔尼诺的变暖阶段和称为拉尼娜的冷却阶段会根据周期影响不同海岸线的 天气模式。

在这些时期，海岸侵蚀也会加剧，将沙子从海滩上移走，并威胁到海滨房屋和栖息地。但科学家们无法使用传统的海岸监测技术对此进行广泛研究，这些技术仅限于在几个海滩上进行实地观察。

“几十年来，科学家们都知道海滩对 ENSO 循环有反应，但我们只能从几个零星的海滩监测点描绘出这方面的一小部分情况，”新南威尔士大学水资源研究的合著者 Mitchell Harley 博士说。土木与环境工程学院研究实验室。“对于这项研究，我们能够从一个完全不同的角度来全面了解气候周期如何影响整个太平洋沿岸。”

从宇宙观察海岸变化
近四十年来，绕地球运行的卫星定期拍摄世界海岸线的图像。研究人员开发了一种名为 CoastSat 的新型开源工具，它结合了图像处理和机器学习算法，可以从太平洋沿岸 数千个沙滩的每个像素中提取信息。

“该工具会自动绘制沙子和水之间界面的位置。在多个图像和海滩上执行此操作，并根据潮汐进行校正，我们可以发现海岸线在大时间和空间尺度上的变化，以及这与 ENSO 的相关性循环，”水研究实验室这项研究的主要作者 Kilian Vos 博士说。
使用该工具，研究人员处理了 38 年的 Landsat 卫星照片，以发现海滩宽度与厄尔尼诺和拉尼娜周期之间的相关性，跨越 8000 多公里的沙质海岸线，从澳大利亚东海岸到加利福尼亚西海岸，再到智利.

他们发现，澳大利亚东南海岸的海滩在长期的拉尼娜现象期间变窄，而在厄尔尼诺现象期间变宽或增厚。但太平洋另一边的海滩经历了相反的影响——在厄尔尼诺期间受到侵蚀，在拉尼娜期间恢复。

“虽然我们的研究正在研究与 ENSO 循环相关的沙滩的平均行为，但这与我们观察到的情况一致，例如，最近在澳大利亚发生的三次倾角拉尼娜现象，连续的沿海风暴一直在剥离来自新南威尔士州和昆士兰州海岸线海滩的沙子，”Vos 博士说。
预测海岸侵蚀风险
研究人员表示，了解 ENSO 循环对太平洋不同海岸的影响可以帮助海岸管理者和居民预测海岸侵蚀风险，并为海滩营养等保护措施做好准备。 该研究可以帮助沿海管理者和居民预测海岸侵蚀风险。图片来源：水研究实验室
“沙质海岸是地球上最具活力和人口最多的环境之一。在某些情况下，它们可以在一夜之间完全消失，并需要数年时间才能恢复，”Vos 博士说。

“我们必须通过这样的研究继续监测它们，这有助于告知我们如何管理我们的海滩，这些海滩在海浪和周围的高价值基础设施之间提供缓冲。

“如果你是一名希望在海滩上度假的游客，那么可能值得看看 ENSO 预报，因为它可能会让你知道哪里会有宽阔的沙滩。”

Harley 博士还领导 CoastSnap 公民科学项目，社区成员在该项目中分享他们的海岸线照片，以对海滩如何应对不断变化的条件产生新的见解。

研究人员计划进一步分析这两个项目的数据，以尽可能接近实时地揭示 海滩如何响应海浪、海平面和气候变化的见解。

“一些研究表明，气候变化将改变 ENSO 模式，这可能会影响海岸线如何进一步变化，在这些侵蚀和增生效应的强化方面，或者它们发生的地方发生变化，”Harley 博士说。

“利用来自太空和社区的所有这些令人难以置信的数据源，我们可以继续加深对我们的海岸线现在和未来如何变化的理解。”