海滩侵蚀：卫星揭示气候循环如何影响海岸线 _卫星

在长时间的拉尼娜现象期间，澳大利亚东南沿海的海滩会变窄，而在厄尔尼诺现象期间，海滩会变宽——或增大。Credit: Water Research Laboratory.
据美国物理学家组织网（by Ben Knight, University of New South Wales）：来自UNSW悉尼的研究人员分析了数百万张卫星照片，以观察太平洋海滩的变化。这些发现发表在今天(2月10日)的《自然地球科学》杂志上，首次揭示了海岸线如何对厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)周期的不同阶段做出反应。
ENSO是一种自然气候现象，会导致太平洋海面温度的变化。变暖阶段被称为厄尔尼诺，变冷阶段被称为拉尼娜，根据周期的不同，它们会影响不同海岸线的天气模式。
在此期间，海岸侵蚀也会加剧，将沙滩上的沙子带走，威胁到海滨住宅和栖息地。但是科学家们还不能使用传统的海岸监测技术对此进行广泛的研究，这些技术仅限于在几个海滩上进行地面观察。
“几十年来，科学家们已经知道海滩会对ENSO循环做出反应，但我们只能从一些零星的海滩监测点描绘出这种情况的一小部分，”来自土木与环境工程学院UNSW水研究实验室的研究报告的合著者Mitchell Harley博士说。“对于这项研究，我们能够从一个完全不同的角度来完成气候周期如何影响整个太平洋海岸的更大画面。”
从宇宙中观察海岸变化
近四十年来，环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新的开源工具，称为CoastSat ，它结合了图像处理和机器学习算法，从太平洋沿岸数千个沙滩的每个像素中提取信息。
“该工具可以自动绘制出沙子和水之间的界面位置。在多个图像和海滩上做这些，并对潮汐进行校正，我们可以发现海岸线在很大的时间和空间范围内的变化，以及这种变化如何与ENSO循环相关联，”水研究实验室研究的主要作者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，以寻找海滩宽度与厄尔尼诺和拉尼娜周期之间的相关性，这些海滩跨越了8000多公里的沙滩海岸线，从澳大利亚东海岸到加利福尼亚西海岸，一直到智利。
他们发现，澳大利亚东南海岸的海滩在长期拉尼娜期间变窄，而在厄尔尼诺期间变宽——或增大。但是太平洋另一边的海滩经历了相反的影响——在厄尔尼诺期间被侵蚀，在拉尼娜期间恢复。
沃斯博士说:“虽然我们的研究着眼于与ENSO循环相关的沙滩的平均行为，但这与我们观察到的情况是一致的，例如，最近澳大利亚的三次拉尼娜现象，连续的沿海风暴一直在剥离新南威尔士州和昆士兰州海岸线沿线的沙滩。”
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。

这项研究可以帮助海岸管理者和居民预测海岸侵蚀的风险。Credit: Water Research Laboratory
“沙质海岸是地球上最具活力和人口最多的环境之一。沃斯博士说:“在某些情况下，它们可能会在一夜之间完全消失，并需要数年时间才能恢复。
“我们有必要通过这样的研究继续监测它们，这有助于我们了解如何管理我们的海滩，海滩为海浪和它们周围的高价值基础设施提供了缓冲。
“如果你是一个想去海滩度假的游客，看一下ENSO的天气预报可能是值得的，因为它可能会告诉你哪里有宽阔的沙滩。”
哈雷博士还领导着CoastSnap公民科学项目，在该项目中，社区成员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对海浪、海平面和气候变化做出反应的见解。
“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的进一步变化，加剧这些侵蚀和增生效应，或者改变它们发生的地方，”哈雷博士说。
“利用所有这些来自太空和社区的令人难以置信的数据源，我们可以继续增加对我们海岸线现在和未来如何变化的了解。”