전 세계 해안 군집은 해수면 상승, 증가하는 폭풍우 및 토양 침하 등의 결과로 홍수 위험의 증가에 직면해있다. 밀물과 썰물에 의해 물이 잠기고 빠지는 습지인 염습지(salt marshes)는 폭풍우가 발생하는 동안 파도로부터 보호를 제공함으로써 자연적인 완충 지역으로 작용할 수 있다. 그러나 극심한 사건이 일어나는 동안 해수면이 최대이고 파도의 높이가 최대일 때, 해안선을 보호하는 데 있어서 염습지의 효과는 규명되지 않았다.

미국 케임브리지 대학(University of Cambridge) 소속의 연구진이 수행한 연구는 극심한 기상 조건을 겪는 해안 지역 보호에서 염습지의 효과를 정량화했다.

기후 변화의 가장 분명한 효과 중 하나는 2013년 겨울 남서 잉글랜드를 심하게 강타했던 일련의 폭풍우처럼 폭풍우의 빈도(frequency)와 강도(severity)가 증가하고 있다는 점이다. 기후가 지속적으로 온난화되고 있으며, 해수면이 상승하고 있기 때문에, 이러한 폭풍우의 효과는 대단히 파괴적이며, 이 지역과 전 세계 다른 해안 지역을 위험에 처하게 만들 수 있다.

해안 침식(coastal erosion)의 보호에서 염습지의 중요한 역할은 잘 알려져 있는 반면, 해수면이 최대에 이르고 파도가 최대일 때 극한 기후의 효과(effects of extreme weather)를 완화시키는 데 있어서 염습지의 효과는 이해되지 않았으며, 명확하게 정량화되지 않았다.

이 연구에서, 연구진은 300미터 길이의 조파 수조(wave tank)에서 폭풍우가 몰아치는 조건 하에서 파도 소산(wave dissipation, 파도의 흩어짐)을 평가했다. 연구진은 염습지 식생의 존재가 수면과 파도가 가장 높을 때조차, 상당한 파도 약화(wave attenuation)를 유발한다는 것을 발견했다. 식생(vegetation)이 없는 조건에서 실험을 비교함으로써, 연구진은 관찰된 파도 감소의 60 %까지 식생에 기인한다는 것으로 추정했다.

연구진은 이 현상을 조사하기 위하여 거대한 실험실 실험을 수행했으며, 40 미터 거리에 걸쳐 염습지가 18 %까지 깊은 해수에서 거대한 파도의 높이를 줄이고, 이러한 효과가 해안 침식과 범람(coastal erosion and flooding)의 위험을 줄이는 효과적인 방안을 만들 수 있다고 제안했다. 이러한 감축의 60%는 염습지 존재만으로 기인한다. 결과는 Nature Geoscience 저널에 발표됐다.

또 연구진은 비록 파도가 식생 줄기를 점진적으로 파괴하고 깨부순다고 하더라고, 따라서 파도 소산을 감소시킨다고 하더라도, 습지 기질(marsh substrate)이 안정적으로 남아 있어서, 모든 조건 하에서 표면 부식에 저항한다는 것을 발견했다. 폭풍우 파도 소산의 효과와 극심한 조건에서 감조 습지(tidal marshes)의 회복력이 염습지 생태계가 해안 보호 계획의 귀중한 구성 요소가 될 수 있다는 것을 제안했다.

즉, 거대한 조파 수조에서 염습지의 재현과 실제적인 폭풍우 조건에 염습지를 배치함으로써, 연구진은 파도를 상당히 완충하는 효과를 발견했다. 삼림을 통하여 바람이 부는 것과 유사하게, 파도가 식물 주변으로 드나들 때, 식물은 물의 에너지를 줄인다. 파도가 염습지 식생을 파괴하고 깨부술 때조차, 토양 표면 아래는 안정적으로 남아 있으며, 표면 부식에 저항한다.

염습지는 전 세계에서 발견되고, 특히 중위도에서 고위도에 걸쳐 분포되어 있다. 해안 침식을 보호하는 역할과 범람을 줄이는 것 이외에, 염습지는 수많은 해양 동물에 피난처와 안식처로 작용하고, 유출수를 여과함으로써 수질을 보호한다.

우리가 염습지와 모래 언덕 또는 개펄과 다른 자연적인 방어 체계가 해안선을 보호하는 데 도움을 줄 수 있다고 오랫동안 알려져 온 한편, 극한 조건에서 염습지와 자연적인 방어 체계의 효과에 대한 자료의 결여는 이러한 시스템이 홍수 위험 평가에 종종 포함되지 않았다는 것을 의미한다고 이 연구를 주도한 케임브리지 대학 지리학부 소속의 Iris Möller 박사는 밝혔다. 그러나 연구진은 극심한 조건에서조차 염습지가 해안선을 위한 필수적인 방어 시설이며, 보다 더 빈번한 폭풍우로부터 보호한다는 것을 보여 주었다고 Möller 박사는 밝혔다.

연구진은 독일 서북부에 위치한 자연적 습지를 잘라서 염습지의 많은 부분을 사용하였다. 이후 연구팀은 독일 하노버(Hannover)에 위치한 전 세계에서 가장 큰 조파 수조 중 하나에서 습지를 재건축하여, 이러한 염습지가 폭풍 해일 조건에서 전형적인 파도 유형과 물의 깊이에 지배받게 했다. 파도가 식물을 파괴한 후조차, 습지는 아직까지 부식에 대한 효과적인 방어벽이었으며, 홍수 방벽(flood walls)과 같이 제조된 방어 시스템과 나란히 배치되어 있는 자연적인 홍수 방어 시설(natural flood defences) 중요성을 증명했다.

2013년 겨울 잉글랜드 남서부를 강타했던 홍수는 거의 20년 만에 최악의 홍수였다. 12월과 2월 사이에 12개의 주요 폭풍우는 거대한 파도, 강력한 바람을 유발했으며, 콘월(Cornwall), 데번(Devon) 및 서남 지역 많은 부분을 조수가 강타했다. 이러한 사건은 수백 만 파운드 가치의 손해를 발생시켰다. 많은 가구와 사업이 여러 번 침수됐으며, 서머셋(Somerset)에서 주요 홍수는 많은 가구가 주택을 버리고, 많은 농부들은 가축을 버리고 피난하게 했다.

미래 폭풍우의 효과를 완화하기 위한 정부의 시도의 일환으로, 염습지는 영국 해안 주변의 몇몇 위치에서 재현됐다. 서머셋의 Steart 반도(Steart peninsula)에 대한 거대한 새로운 염습지가 최근에 완성됐으며, 몇 곳의 더 많은 염습지가 영국 전역의 위치에서 계획되고 있다.

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 10월 8일]

 

 

 

The effectiveness of salt marshes – wetlands which are flooded and drained by tides – in protecting coastal areas in times of severe weather has been quantified in a study by researchers from the University of Cambridge.

 

In the largest laboratory experiment ever constructed to investigate this phenomenon, the researchers have shown that over a distance of 40 metres, the salt marsh reduced the height of large waves in deep water by 18%, making them an effective tool for reducing the risk of coastal erosion and flooding. Sixty percent of this reduction is due to the presence of marsh plants alone. The results are published in the journal Nature Geoscience.

 

One of the most noticeable effects of climate change is the increasing frequency and severity of storms, such as the series of storms which battered parts of south west England last winter. As the climate continues to warm and sea levels continue to rise, the effects of these storms could be devastating, putting these and other coastal communities worldwide at risk.

 

While the important role of salt marshes in protecting against coastal erosion is well-known, their effectiveness in mitigating the effects of extreme weather, when water levels are at their maximum and waves are at their highest, had not been understood or definitively quantified.

 

Recreating a salt marsh in a large wave tank and subjecting it to realistic storm conditions, the researchers found that it significantly 'buffered' the effects of the waves. Similar to wind blowing through a forest, the plants reduce the energy of the water as it flows through and around them. Even when the waves flattened and broke the marsh's vegetation, the soil surface beneath remained stable and resistant to surface erosion.

Salt marshes are found throughout the world, particularly at middle to high latitudes. In addition to their role in protecting against coastal erosion and reducing flooding, they also act as nurseries and refuges for many species of marine animals, and protect water quality by filtering runoff.

 

Given increased rates of global sea level rise, there are concerns about losing salt marsh on many coasts, particularly where there is insufficient sediment and space to allow marshes to build upwards and landwards.

"While we have long known that salt marshes and other natural defences such as sand dunes or mudflats can help protect our coastlines, a lack of data on their effectiveness in extreme conditions has meant that they often are not included in flood risk assessments," said Dr Iris Möller of Cambridge's Department of Geography (Cambridge Coastal Research Unit), who led the research. "But we've shown that even in extreme conditions, salt marshes are a vital defence for our coastlines and protect against more frequent storms."

 

The researchers used large sections of salt marsh, cut from a natural marsh in northwestern Germany. The team then rebuilt the marsh in one of the world's largest wave tanks, located in Hannover, and subjected it to water depths and types of waves that are typical in storm surge conditions. Even after the waves flattened the plants, the marsh was still an effective barrier against erosion, demonstrating the importance of natural flood defences alongside manufactured defences such as flood walls.

 

The flooding which hit south west England last winter was the worst in nearly 20 years. A series of 12 major storms between December and February caused huge waves, strong winds and hide tides to pummel large parts of Cornwall, Devon and the southwest, causing millions of pounds worth of damage. Many homes and businesses were flooded multiple times, and major flooding in the Somerset Levels forced many families to evacuate their homes and many farmers to evacuate their livestock.

As part of the government's attempts to mitigate the effects of future storms, salt marshes have been re-created in several locations around the UK coast: a large new salt marsh on the Somerset's Steart peninsula was recently completed, and several more are planned for locations throughout the UK.

[원문출처 : http://phys.org/news/2014-10-salt-marsh-key-coastal-erosion.html]