퇴적예산

Sedimentary budget
연안 시스템의 침전물 발생 및 침식 도표. 검은 화살은 억양을, 흰 화살은 침식을 나타낸다.

퇴적물 예산은 해안의 다양한 침전물 투입물(원료)과 산출물(싱크)을 분석하고 기술하는데 사용되는 해안 관리 도구로, 시간이 지남에 따라 특정 해안선의 형태적 변화를 예측하는 데 사용된다. 해안 환경 내에서 침전물의 변화율은 시스템으로 유입되는 침전물의 양 대 시스템에서 나오는 침전물의 양에 따라 달라진다. 이러한 침전물의 입력과 출력은 시스템의 총 균형과 동일하며, 종종 해안의 형태학에 영향을 미치는 침식이나 첨가의 양을 반영한다.[1][2]

침전물 예산을 평가하기 위해 해안은 일반적으로 연골세포와 구획으로 알려진 두 개의 분리된 형태학으로 구분되어야 한다. 침전물 구획은 보통 어느 정도 누출되기는 하지만 해변의 끝을 표시하고 일정한 침전물 예산을 갖는 두 개의 암석 장벽으로 정의할 수 있다. 연골세포는 자유롭거나 고정될 수 있으며 개별적인 리피세포에서 전체 해변에 이르는 규모의 계층을 차지할 수 있다.[2][3][page needed]

해안 시스템에는 다양한 종류의 자연원과 싱크대가 있다. 침전물 공급원은 한 지역으로의 강 수송, 바다 절벽 침식 및 해안 표류를 포함할 수 있다. 침전물 싱크대에는 한 지역에서 멀리 떨어진 해안으로 침전물이 표류하고 하구로 침전물이 침전된다.

인공적인 활동은 퇴적물 예산에도 영향을 미칠 수 있다. 특히 강둑과 강바닥의 하천 자갈 채굴은 해안으로 가는 퇴적물을 감소시킬 수 있다. 대조적으로 해변의 영양분은 침전물의 근원을 증가시킬 수 있다.

1966년, 보웬과 인만은 연골 세포를 정의하고 긴 해안 표류와 산출물에 의한 침전물 투입을 분리했다.[4]

침전물 예산은 현재의 침전물 움직임을 보여주고 미래의 침전물 이동을 예측하기 위해 노력함으로써 해변 침식 관리를 돕는 데 사용된다.[5]

피드백 메커니즘

해안 환경의 퇴적적 예산을 이해하기 위해서는 안정성이 있는지 여부를 결정할 수 있는 다양한 유형의 피드백을 아는 것이 중요하다. 해변 환경이 바람, 파도, 조력 에너지에 의해 영향을 받을 때, 그것은 시스템의 균형과 평형을 결정하는 긍정적이거나 부정적인 피드백으로 반응한다.

부정적인 피드백은 해안 형태학의 변화에 반대하고 평형을 확립하기 위해 작용하는 안정화 메커니즘이다. 평형상태의 해안 환경은 침전물 입력이나 출력의 발생 없이 유입되는 에너지를 소멸시키거나 반사할 수 있으며 형태학으로 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 폭풍우 중에 평형 해변이 침식될 때, 그것은 해안 바를 형성하고, 그것은 다시 파도를 헤쳐나가도록 강요한다. 이렇게 함으로써 파도는 많은 에너지를 잃고 해안선에 도달하기 전에 소멸되어 추가적인 침식을 현저하게 감소시킨다. 폭풍이 잠잠해지면, 바는 다시 해변으로 옮겨진다.[2]

대조적으로 긍정적인 피드백은 다른 유형의 반응이 발생하는 임계치에 도달할 때까지 형태학을 수정하여 해안 시스템을 평형에서 멀어지게 한다. 예를 들어, 만약 폭풍우가 평형이 아닌 해변의 정문을 뚫는다면, 취약한 지역이 생성될 것이고, 이것은 식물의 부재를 이용하는 바람 때문에 블로아웃 형성에 취약해질 것이다.[2][3][page needed]

침전물 구획 및 연골세포

해안선의 구획화는 주요 장애물이나 물체가 있는 곳, 특히 깊은 해안의 헤드랜드가 있는 곳에서 발생한다. 가장 밀폐된 해변은 보통 포켓 해변으로 알려져 있다. 이러한 유형의 해변에서는 모래의 부피가 일정하게 유지되고 폐쇄된 구획이다. 연골세포는 이파류처럼 순환되는 해안 내의 침전물로 정의할 수 있다. 연골세포는 보통 해안에 발달하는데, 해안은 육지에 의해 방해를 받지 않으며, 해안에서는 긴 해류가 발달할 수 있다.

연골세포의 식별은 모래연안의 침전 예산을 결정하는 데 중요하다. 서남서호주에서는, 큰 정강지대와 암석지대가 연두 세포의 경계로 여겨진다. 연골세포의 경계는 침전물 이동 추적 연구, 지질학적 관찰 및 침전물 설명, 중광물 소싱, 해안가를 따라 흐르는 파동의 공간 분포 분석을 사용하여 정의되었다.[4]

연골세포는 보통 침전물의 부피 변화가 해안선의 변화에 직접 영향을 미치는 지역이며, 이상적으로는 다른 연골세포와 긴 연골 침전물 교환을 최소화하기 위해 정의된다. 예를 들어 암석 헤드랜드로 둘러싸인 포켓 해변(침전물을 배제한 것으로 추정됨) 등이 그것이다. 하위 셀은 일반적으로 다양한 응집과 침식 속도를 가진 해안의 침전물 예산을 더 잘 측정하기 위해 정의된다. 연돌 세포의 육지 경계는 대개 사구나 벼랑의 발이지만, 이곳의 퇴적물 수송의 메커니즘이 제대로 이해되지 않아 해상 경계는 정의하기 어렵다. 연골세포 사이에는 세 가지 종류의 경계가 있다: 해안, 육지, 그리고 바다 쪽이다; 이 경계를 가로질러 침전물이 연골세포로 들어가거나 다양한 과정에 의해 퇴적될 수 있다. 특정 연골세포에 어떤 프로세스가 작용하는지 식별하는 것이 중요하며 또한 침전원과 싱크대를 식별하는 것도 중요하다. 이러한 공급원과 싱크대에서 얻거나 잃어버린 침전물을 측정함으로써 침전물 예산을 결정할 수 있다.[5]

원천

리버스

뉴질랜드 캔터베리 연안의 와이마카리리 강은 페가수스만 연안에 공급되는 침전물의 77%를 생산한다.

강은 해안 퇴적물 예산에 침전물이 기여하는 주요 지점이며, 이는 특히 강물이 해안가에 침전물을 직접 버리는 가파른 경사로를 가진 해안에서 그러하다. 경사가 낮은 해안은 강 퇴적물을 강 하류로 잃을 수 있다.[5] 해안선에 침전물을 공급하는 것은 주로 홍수 중에 매우 간헐적으로 발생할 수 있으며 흐름의 증가는 일반적으로 해안에 공급되는 침전물의 증가를 야기한다. 어떤 강은 해안 환경에 영양을 공급하기 위해 많은 양의 침전물을 생산하기 때문에 '크기'라고 불린다. 예를 들어 뉴질랜드 캔터베리 해안가의 와이마카리리 강은 페가수스만 해안선에 공급되는 침전물의 77%를 생산한다.[6] 뉴질랜드 캔터베리 뱅크스 반도의 남쪽 라카이아 강과 같은 해안선이 침식되지 않도록 충분한 침전물을 공급하기 위해 고군분투하기 때문에 '작은 강'이라고 불리는 일부 강들이 항상 그렇지는 않다.[7]

홍수조절과 수력발전을 위한 하천댐 건설은 침전물 포획과 홍수피크 및 홍수강도의 감소로 인해 많은 해안선에 침전물 공급을 감소시킨다. 미국 남부 캘리포니아, 특히 산루이스 레이 강과 같은 곳에서는 강을 따라 흐르는 재산의 홍수를 통제하기 위해 댐이 건설된다. 역설적이게도, 그렇게 함으로써, 이것은 해변을 보호하기 위해 생산되는 침전물의 부족으로 인한 해안가의 특성 손상에 기여하고 있다.[8] 또 다른 예는 1964년 이집트의 나일강에 건설된 아스완 댐이다. 아스완 댐 건설에 앞서 나일강은 매년 6000만~1억8000만톤의 침전물과 물을 지중해에 전달했다. 침전물 공급은 현재 거의 0에 가깝고 해안 침전물 예산에 상당한 불균형을 초래하여 해안가를 따라 침식 및 침전물의 이동을 초래하고 있다.[9][10]

댐으로 인한 침전물 트랩의 영향은 하천 내 자갈 채굴과 같은 다른 활동과 결합할 때 악화될 수 있다. 강바닥에서 자갈을 굴착하는 것은 수로 프로파일 내에서 구덩이를 형성하는데, 이는 유입되는 침상 부하 퇴적물의 많은 부분을 가두어 해안선에 도달하는 것을 막거나 늦출 수 있다. 광산은 또한 수송에 이용 가능한 전체 침전물의 양을 줄일 수 있으며, 특히 댐에서 하천으로 흘러내리는 경우에 그러하다. 예를 들어, 남캘리포니아의 산루이스 레이 강에서 매년 약 30만 m의3 자갈을 추출하는데, 이는 댐이 건설된 후 침하물 침전물 산출량의 거의 50배에 달한다.[8] 따라서 더 많은 침전물을 제거하면 해안에서 사용할 수 있는 침전물 산출량이 감소한다.

경작과 토지 이용을 위한 자연식물의 제거는 토양의 침식을 증가시켜 강에서 해안으로 운반되는 퇴적물의 수확량을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 웨스트랜드 뉴질랜드에서는 강 퇴적물에서 나무가 뚜렷이 떨어져 나가면서 최대 8배까지 수확량이 증가하면서 누적된 효과를 가져왔다.[10]

바다 절벽 침식

바다 절벽 침식은 많은 해안 퇴적물 예산에 침전물의 큰 원천으로, 파도 공격, 강우량, 지하수 침출을 포함한 많은 다른 과정들에 의해 시작되었다. 절벽 침식은 해수면 상승에 의해 영향을 받을 수 있으며 폭풍의 파도 발생으로 확대된다.[11] 뉴질랜드 와이타키 강 북쪽에 위치한 캔터베리 비트의 길이에 걸쳐 있는 대형 플레스토세 충적 팬이 침식된 것이 절벽 침식의 한 예다. 높은 에너지 파동 환경으로 인해 이러한 절벽의 침식은 이들 해변에 공급되는 전체 자재의 70%에 기여한다.[12]

스톰스

비록 강 교통과 바다 절벽 침식보다 덜 자주 관측되지만, 폭풍은 해안 퇴적물 예산의 많은 부분을 차지할 수 있다. 2005년 허리케인 카트리나와 허리케인 리타에 이어 루이지애나 주와 동부 텍사스만 연안에 131 x 106 미터 톤의 침전물이 쌓였다. 서부 루이지애나 해안 습지에 대한 연구에 따르면 허리케인은 침전물이 그 위치에 침전되는 "과잉 통로"인 것으로 나타나 지역 하천 시스템이 침전된 양보다 훨씬 많은 침전물의 양을 차지한다.[13] 침전물 침전 규모에 대한 연간 추정치에 따르면, 허리케인은 이 해안 습지 지역에 강으로 옮겨진 침전물을 굶주린 습지 시스템으로 돌리려는 인공 강 변이보다 수백 배나 더 많은 침전물을 침전시키는 것으로 밝혀졌다. 특히 루이지애나 해안지역인 소금 습지의 경우 허리케인으로 인한 침전물 축적이 전체 무기 퇴적물 예산을 설명하기에 "충분하다"고 한다.[13]

싱크대

맹그로브는 그것의 공중 뿌리 구조로 침전물을 가둘 수 있다.

에스투아리아스

해조류는 조수 순환과 담수와 소금물의 혼합, 하천 침전물의 주입, 맹그로브의 존재에 기인할 수 있는 침전물을 가두려는 경향이 있다는 점에서 연안 침전소의 예다. 조수가 오르락내리락하면서 하구로 침전물이 퍼진다. 소금물과 침전물 입자가 담수보다 무거워 침전물이 바닥으로 가라앉을 때까지 바닥을 운반해 하구에 갇히는 경향이 있다. 모래와 해양 자재가 하구로 이동하는 것은 일반적으로 해안 표류 방향과 대륙붕을 가로지르는 바닥 물의 이동에 달려 있다. 강에 공급되는 거친 침상 침전물을 강에 많이 가두어 해안가에 도달하기 전에 차단하는 경우가 많다.[14] 뉴질랜드의 북섬은 맹그로브의 존재로 인해 강화된 침전물이 하구에 가라앉는 것을 자주 경험한다. 맹그로브는 침전물이 굶주려 있고, 복잡한 항공 뿌리 구조로 많은 부유 퇴적물을 가두어 육지 건설자 역할을 한다.[15]

아이올리언 수송

내륙의 바람을 타고 불어 모래언덕을 형성하는 모래는 보통 바람이 적당하게 강하게 부는 해안선에서 발달한다. 이것은 해안선의 침전물 예산에 대한 주요한 침전물이 될 수 있다.

롱쇼어 드리프트

롱쇼어 드리프트를 보여 주는 다이어그램
주요 기사: 근해 표류

해안 침전물의 해안 표류는 해안을 따라 침전물을 분배하는 데 중요하며, 가장 중요한 메커니즘 중 하나로 간주된다.[5] 해안 침전물의 해안 표류는 어떤 경우에는 해안선에 침전물을 추가할 수 있지만 다른 경우에는 해안선에서 떨어진 침전물을 운반할 수 있기 때문에 원천과 싱크대 둘 다로 간주될 수 있다. 두 가지 극단의 긴 해안 표류의 예는 뱅크스 반도 양쪽에 있는 뉴질랜드의 캔터베리 해안선에서 찾을 수 있다. 북쪽의 와이마카리리 강과 뱅크스 반도 남쪽의 캔터베리 비트는 각각 많은 양의 침전물을 제공한다. 차이점은 웨이마카리리 강이 공급하는 침전물이 침전물을 남쪽으로 운반하는 남류의 역류로 인해 해안가 뉴브라이튼 침전물의 공급원이라는 점이다.[12] 이와는 대조적으로 캔터베리 비트는 높은 에너지 환경과 강한 남방 긴 해류의 조합으로 많은 양의 침전물을 북쪽으로 운반하고 있는데, 이것은 싱크대로 분류될 수 있어 해안 퇴적물 예산에 적자를 낼 수 있다.[7] 그 결과 캔터베리 비트와 균형 잡힌 뉴 브라이튼 스피트가 침식되고 있다.

모델은 정확한 시간 척도에 걸쳐 통합될 경우 퇴적물 예산을 결정하는 데 도움이 될 수 있는 해안 표류량을 측정하기 위해 개발되었다.[5]

침전물 예산은 시스템 내에서 침전물과 싱크대를 고려한다.[16] 이 침전물은 다음과 같이 구성된 선원과 싱크대의 예와 함께 모든 선원에서 발생할 수 있다.

  • 리버스
  • 라건스
  • 지하자원을 침식
  • 인공 소스(예: 영양)
  • 인공 싱크(예: 채굴/추출)
  • 해상운송
  • 해안 침전물 퇴적

그리고 나서 이 침전물은 해안 계통에 들어가 해안 표류로 운반된다. 해안 시스템에서 침전물 예산과 근해 표류물이 함께 작용하는 좋은 예는 긴 해안 수송에 의해 운반된 모래를 저장한 흡입구 썰물 모래다.[16][17] 모래를 저장할 뿐만 아니라 이러한 시스템은 모래를 다른 해변 시스템으로 옮기거나 모래를 통과시킬 수도 있기 때문에 유입구 썰물 모래 시스템은 침전물 예산에 좋은 공급원과 싱크대를 제공한다.[16][17]

육지 횡단 운동

파도와 조류는 측정이 어렵지만 침전물 예산에 큰 영향을 미칠 수 있다. 스와시는 모래 질감과 개별적인 파동 그 자체와 같은 많은 요인에 따라 에로스 작용이나 응고 작용이 될 수 있다. 비록 날씨가 화창할 때는 모래사장의 영향이 미미하지만, 폭풍우가 몰아칠 때 해수면이 사구와 절벽이 침식될 정도로 높게 상승하여 많은 양의 침전물을 연골세포에 버릴 수 있는데, 이는 애올리언 수송에 의해서만 사구에 돌려줄 수 있다. 폭풍우로 인해 연골세포에서 육지에 침전물이 침전되는 경우, 그들은 허리 지지대를 형성하거나 연골세포에서 침전물을 운반하는 새로운 조수구를 열 수 있다.[5]

관리

연안양식

해안 환경이 침전물 부족에 있을 때, 인공적인 침전물 자양분은 균형 잡힌 침전물 예산을 유지할 수 있는 한 방법이다. 이러한 종류의 해안침식관리는 보존과 보호를 위해 전 세계적으로 채택되었다. 그 예로 뉴질랜드 북섬 마웅가누이 해변에서 침식을 겪으며 해안사구 퇴로가 거의 20m에 이르는 곳이 있다. 타우랑가 항구의 입구에서 진행 중인 준설작업이 시작되자, 제거된 침전물을 만가누이 해변 재양식에 사용하기로 결정했다. 그 침전물은 근해 지역에 퇴적되어 해변의 침전을 촉진했다. 결과는 근해 지역에 추가된 8만 m의3 침전물 대부분이 해변을 재양식하고 과거의 침전물 적자도 제거하기 위해 해안으로 이동했다는 것을 보여준다.[18] 해안의 영양분은 퇴적물 부족을 되돌릴 수 있는 빠른 해결책으로 간주될 수 있지만, 퇴적물 예산의 균형을 유지하기 위해서는 영양분이 계속 진행되고 있는 것이 중요하다.

해안보호

해안선을 보호할 때 적절한 해안 보호 기법을 시행할 때 퇴적재 예산이 어떻게 영향을 받을 수 있는지 이해하는 것이 중요하다. 종종 해안 침식에 대한 관리 계획들은 '경직된' 공학적 구조를 불황으로부터 해안선을 보호하기 위한 수단으로 보아왔다. 특히 해변을 종종 빼앗기는 침전물의 해안 표류를 막는 데 사용되는 그루네. 그로인즈는 해안 침전물 예산을 변경할 수 있는 능력을 가지고 있어 표류 해변을 증가시키지만 동시에 표류 해변을 굶주리게 한다.[19] 해안 역학에 대한 현대적 지식이 '부드러움'의 이용을 촉진하고, 영양 공급과 사구와 같은 자연계의 보존과 같은 자연적 접근방식으로 오늘날 이러한 관리 접근방식은 그리 많이 이용되지 않는다.

해안계획

특히 인구의 대다수가 해안 가까이에 살고 재산을 소유하고 있는 오늘날 세계에서 퇴적 예산을 해안 관리 계획에 통합할 수 있는 것이 중요해지고 있다. 침전물 예산에서 도출되는 필수 요소 중 하나는 특히 해수면 상승과 같은 주요 환경 변화와 관련된 계획을 세울 때 시간이 지남에 따라 해안선에 발생할 가능성이 높은 형태적 변화를 예측할 수 있는 것이다. 해안 계획에 침전물 예산을 포함하는 것은 위험 구역, 해변 재산 보호 및 해안 침식과 관련된 정보를 찾고 현재 관리 전략의 성공 여부를 평가하기 위해 호크만 뉴질랜드에서 매우 중요한 것으로 인식되었다.[20] 관리에 침전물 예산을 사용하는 것과 아마도 침전물 예산과 관련하여 가장 중요한 문제는 그 복잡성이다.

참조

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추가 읽기

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  • Cowell, P. J., Stive, M.J.F., Niedoroda, A.W., Swift, D.J.P., de Vriend, H.J., Buijsman, M.C., Nicholls, R.J., Roy, P.S., Kaminsky, G.M., Cleveringa, J., Reed, C.W. and de Boer, P.L., 2003b. 연안 트랙트(2부): 저차 해안 변경의 통합 모델링 적용. 해안 연구 저널, 19, 828-848.
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  • 샌더슨, P. G. 그리고 엘리어트, I. 1999. 호주 남서쪽 해안을 따라 비치페이스 퇴적물의 구획화. 해양 지질학 162, 145-164
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