建模研究表明，沼泽提供了具有成本效益的海岸保护

Josiah02

随着气候变化导致海平面上升和风暴越来越猛烈，沿海房屋因海岸线侵蚀和强大的风暴潮而被冲入大海的画面变得越来越常见。仅在美国，2022 年沿海风暴就造成了 1650 亿美元的损失。
现在，麻省理工学院的一项研究表明，保护和改善防护海堤前的盐沼可以显著地帮助保护一些海岸线，而且成本也使得这种方法实施起来合理。
该研究结果发表在《通讯地球与环境》杂志上，由麻省理工学院研究生 Ernie IH Lee 和土木与环境工程教授 Heidi Nepf 撰写。
内普夫表示，这项研究表明，恢复沿海沼泽“不仅是一件好事，而且实际上具有经济可行性。”研究人员发现，除其他因素外，盐沼的波浪衰减效应意味着其背后的海堤可以建得低得多，从而降低建设成本，同时仍能提供同样多的防风暴保护。
“这项研究真正揭示的另一个令人兴奋的事实是，”内普夫说，“你不需要一个巨大的沼泽就能获得良好的效果。一个相对较短的沼泽，只有几十米宽，就能给你带来好处。”
奈普夫说，这让她充满希望，这些信息可能适用于那些规划者认为不值得花费大笔资金拯救一小片沼泽的地方。“我们表明，这足以产生经济效益，”她说。
虽然其他研究之前已经证明了天然沼泽在减轻破坏性风暴方面的优势，但李说，这些研究“主要关注的是拥有数百米宽阔沼泽的景观。但我们想表明，它也适用于没有那么多沼泽地的城市环境，特别是因为这些地方现有的灰色基础设施（海堤）往往已经到位。”
该研究基于波浪在不同海岸剖面传播的计算机建模，使用各种盐沼植物的形态——植物的高度和硬度及其空间密度——而不是经验阻力系数。
“这是一个基于物理的植物-波浪相互作用模型，让我们能够观察植物种类的影响以及形态随季节的变化”，而不需要外出根据不同条件的现场测量来校准植被阻力系数，Nepf 说。
研究人员基于一个简单的指标进行成本效益分析：为了保护一段海岸线，如果沿岸有一定数量的沼泽，那么防波堤的高度可以降低多少？其他评估价值的方法，例如将可能因一定量的洪水而受损的房地产的价值也考虑在内，“如果发生洪水，则取决于你如何评估这些资产”，李说。
“我们使用更具体的值来量化盐沼的好处，即提供相同保护值所需的海堤等效高度。”
他们使用了多种植物模型，反映了不同季节植物高度和硬度的差异。他们发现，各种植物在减弱波浪方面的效果有两倍的差异，但都提供了有用的好处。
为了在现实世界的例子中展示细节并帮助验证模拟结果，Nepf 和 Lee 研究了马萨诸塞州塞勒姆的当地盐沼，那里已经开始实施恢复退化沼泽的项目。Nepf 说，包括具体示例在内的研究为其他人提供了一个模板。
在塞勒姆，他们的模型显示，健康的盐沼可以抵消额外 1.7 米（约 5.5 英尺）高海堤的需要，前提是满足为行人安全而设定的海浪越堤率。
然而，Nepf 表示，构建沼泽模型所需的真实数据（包括盐沼物种地图、植物高度和每床面积的嫩枝数量）“非常耗费人力”。Lee 目前正在开发一种使用无人机成像和机器学习来促进地图绘制的方法。
内普夫表示，这将使研究人员或规划人员能够评估特定面积的沼泽地，并说出“从其减少洪水的能力来看，这片沼泽值多少钱？”
内普夫解释说，白宫信息与监管事务办公室最近发布了在联邦项目规划中评估生态系统服务价值的指导方针。“但在许多情况下，它缺乏量化价值的具体方法，而这项研究满足了这一需求，”她说。
李指出，联邦紧急事务管理局也有一个成本效益分析 (BCA) 工具包。“他们有关于如何量化每项环境服务的指导方针，本文的创新之处之一就是量化沼泽的成本和保护价值。这是政策制定者可以考虑的量化沼泽环境服务价值的应用之一，”他说。
环境工程师可以应用于特定场地的软件已在 GitHub 上免费提供。“这是一个标准咨询公司可以访问的一维模型，”Nepf 说。
“本文提出了一种将沼泽的波浪衰减能力转化为经济价值的实用工具，这可以帮助决策者利用沼泽进行基于自然的海岸防御，”中国深圳大学教授张晓霞表示，但她没有参与这项研究。
“结果表明，盐沼不仅对环境有益，而且具有成本效益。”