環境與生態

比海堤更好的選擇

牡蠣防洪:研究人員在美國北卡羅來納州博福特(Beaufort)附近的海岸建置牡蠣基床,並測試該結構對海岸線的保護效果。強化濕地比興築高牆更能保護海岸線。

撰文/賈可布森(Rowan Jacobsen)
翻譯/林慧珍

環境與生態

比海堤更好的選擇

牡蠣防洪:研究人員在美國北卡羅來納州博福特(Beaufort)附近的海岸建置牡蠣基床,並測試該結構對海岸線的保護效果。強化濕地比興築高牆更能保護海岸線。

撰文/賈可布森(Rowan Jacobsen)
翻譯/林慧珍


2011年8月27日,艾琳颶風(Hurricane Irene)重擊美國北卡羅來納州,掏空外灘區,傾瀉的暴雨淹及小腿肚,狂風捲起三公尺高巨浪,奔騰衝向陸地前方的堰洲島,摧毀多處道路及1100棟房屋。


颶風過後,當時在北卡羅來納大學教堂山分校任職的年輕生態學家吉特曼(Rachel K. Gittman)決定進行災區研究。吉特曼曾在美國海軍擔任穩固海岸線計畫環境顧問,對於海岸韌性(coastal resilience)相關資訊的極度缺乏感到相當驚訝,她解釋:「研究做得越深,我就益發意識到我們對此並不了解,在制定這麼多的政策及管理措施時,竟沒有任何科學依據。」她決定投身海岸線研究,並專攻此領域。


吉特曼的發現令人大開眼界。沿著受到重創的美國海岸線,有3/4的防水牆(bulkhead)損壞。這些兩公尺高的堤防通常以混凝土建造,是美國沿海地區許多屋主用來抵擋海浪的標準設施。然而,所有天然沼澤構成的海岸線都沒有受損,這些沼澤地從海岸向陸地延伸10~40公尺,完全沒有因為艾琳颶風的侵襲而流失沉積物或降低高度。雖然颶風過境導致植被密度減少至少1/3,但一年過後,綠色植物又恢復生機,許多區域的植被厚度一如往常。


吉特曼的研究證實了許多專家早先的猜測:混凝土防水牆雖然幫海岸線「穿上盔甲」,但面對巨型暴風雨時,它的保護效果並不如想像的那麼強。這些防水牆會反射而非分散海浪的能量,導致本身的基部磨損,使防水牆逐漸傾倒。雖然防水牆在一般暴風雨中仍能發揮功效,一旦來襲的暴潮高過它們時,反而遭受海水從後方衝擊,導致碎裂或坍塌,整座後院流入海中。


在後續的一項研究中,吉特曼和其他研究人員查訪689名沿海的屋主,發現93%的災害損失集中在37%以防水牆保護的住宅,這些防水牆住宅每年的維護成本是採用自然保護措施住宅的四倍。而天然鹽沼(saltmarsh)雖然變了樣,卻沒被沖垮。


近年來,越來越多科學家及政策制定者相信,「生態海岸線」——紅樹林、牡蠣礁、海灘和珊瑚礁等天然鹽沼群落——能發揮出人意表的效果,讓沿海居民贏回失守多年的海岸線。由於海平面上升、超強風暴以及海岸開發失控,造成大規模土地侵蝕及洪水危害,美國海岸線正在逐漸瓦解。美國每天有89公頃的國土遭波浪吞噬,每年造成五億美元的財產損失。整體而言,美國有40%的海岸線持續遭受侵蝕,某些地方的流失速度令人吃驚。只要利用Google Earth的縮時影像功能,就可以看見沙克福爾海岸(Shackleford Banks)宛如炎炎夏日被丟在人行道上的冰淇淋,不斷消融。


過去,幾乎所有保護海岸的資金都花在「灰色」的基礎設施上:防波堤、防水牆、堤防和岩石護岸。現在,情況開始改變,研究人員越來越能夠精確評估「綠色」海岸防禦技術的長期影響,保險公司和政府也開始關注生態防洪(living defense)並跟上這股潮流。


濕地勝過堤防


艾琳颶風肆虐美國東海岸時,貝克(Michael W. Beck)正與保險公司展開一項可能會改變海岸保護方式的合作計畫,他當時是美國自然保育協會(Nature Conservancy)的首席海洋科學家,現在是加州大學聖克魯茲分校的研究教授。貝克在聖克魯茲的辦公室告訴我:「很多人都說生態系統有助於防洪,但證據薄弱。」事實上,生態防洪的物理機制相當明確:牡蠣礁和珊瑚礁可做為天然防波堤(離岸海堤),它們的波紋表面能分散波浪的能量,把侵蝕及洪水的破壞力降到最低。鹽沼和紅樹林能形成泥土堤岸,並靠著密佈的植物莖稈產生阻力,在15公尺的距離內削減一半以上的暴潮能量。


儘管科學家了解生態防洪的物理學原理,卻沒有人將其轉化為易於政策制定者參考的型式。貝克開始嘗試解決這個問題,他解釋:「如果我想改變做法,不能直接把我的生態系統模型直接提供給美國聯邦緊急災難處理署(Federal Emergency Management Agency, FEMA)或美國陸軍工兵團使用,必須依照他們的風險模型,將生態系統納入其中。」


貝克和同事開始與英國倫敦勞合社(Lloyd's of London)、瑞士再保公司(Swiss Re)等保險公司合作,這些公司擁有最好的資產風險數據及模型。貝克把沿海生態系統的數據輸入他們的風險模型當中,結果相當明顯:「生態海岸線」是絕佳的防洪措施。他還指出:「我告訴工兵團、FEMA和開發銀行,這些數據都是來自保險公司,受到信賴的程度立刻提高。」


第一項研究鎖定2012年桑迪超級風暴(Superstorm Sandy)肆虐紐約和紐澤西州所帶來的損害,這群科學家與大型保險公司「風險管理解決」(Risk Management Solutions)合作,發現濕地能遏阻風暴水災的損失高達6億2500萬美元,尤其該地區海岸的保護性濕地在過去已經流失60~90%,這樣的結果實在令人驚訝。這些碩果僅存的濕地在淹水地區平均降低了11%的洪水災害,同時具有一般的洪水緩衝能力。在一項當地研究中,發現有沼澤做為緩衝的房產,每年遭受的洪水損失比沒有沼澤緩衝的房產少16%。貝克指出:「這樣的幅度足以讓屋主減少預期支付的保費。」......