Článek
Dvojí úder pro pobřeží: Když pevnina klesá a moře stoupá
Moderní civilizace se odjakživa soustředí kolem vodních cest. Řeky, jezera a zejména mořské pobřeží lákaly lidi pro své zdroje potravy, dopravní cesty a mírnější klima. Dnes jsou pobřežní oblasti domovem pro obrovskou část světové populace a nachází se zde mnoho největších a ekonomicky nejvýznamnějších měst. Toto umístění však s sebou nese inherentní rizika, která se v posledních letech stávají stále zřetelnějšími v důsledku klimatických změn a s nimi spojeného stoupání globální hladiny moří. Nová studie však ukazuje, že pro mnohá pobřežní města v Spojených státech amerických se riziko záplav a dalších negativních dopadů stoupajících moří násobí další, méně viditelnou hrozbou: samotná pevnina, na které města stojí, klesá.
Klesání země do moře
Stoupání hladiny moří: Vědecký fakt s rostoucími dopady
Globální stoupání hladiny moří (SLR) je jedním z nejjasnějších a nejlépe zdokumentovaných důsledků klimatických změn způsobených lidskou činností. Je primárně poháněno dvěma hlavními faktory:
- Tepelná roztažnost vody: Jak se světový oceán otepluje v důsledku pohlcování tepla z atmosféry, objem vody se zvětšuje.
- Tání ledovců a ledových štítů: Rozsáhlé masy ledu v Grónsku, Antarktidě a v horských ledovcích tají a voda odtéká do oceánů, čímž se zvyšuje jejich celkový objem.
Rychlost stoupání hladiny moří se v posledních desetiletích zrychluje a očekává se, že tento trend bude pokračovat i v budoucnu, s potenciálně katastrofálními dopady na nízko položené pobřežní oblasti po celém světě.
Usedání půdy (Subsidence): Tichá hrozba pod nohama
Zatímco globální stoupání mořské hladiny je jev, který postihuje celý světový oceán, místní riziko záplav je ovlivněno také tím, co se děje se samotnou pevninou. Pokud pevnina stoupá, částečně kompenzuje globální stoupání moří. Pokud však pevnina klesá, neboli dochází k jevu zvanému usedání půdy (subsidence), místní vzestup hladiny moře je zesílen. Relativní změna hladiny moře v daném místě je součtem globálního stoupání moře a místního poklesu (nebo vzestupu) pevniny. Relativnıˊ vzestup hladiny morˇe=Globaˊlnıˊ vzestup hladiny morˇe+Pokles pevniny.
Usedání půdy může být způsobeno řadou faktorů, a to jak přírodních, tak vyvolaných lidskou činností:
- Přirozené geologické procesy: Usedání může být způsobeno přirozeným zpevňováním mladých, nezpevněných sedimentů pod vlastní vahou v průběhu geologického času. V oblastech říčních delt a pobřežních nížin, kde se hromadí velké vrstvy jemných sedimentů, je toto přirozené usedání běžné. Tektonické procesy, jako je pomalý pohyb zemských desek nebo poklesávání v důsledku dávného zatížení ledovci (tzv. postglaciální izostatický zdvih a pokles), mohou také hrát roli, ale u mnoha moderních měst jsou dominantní jiné faktory.
- Čerpání podzemní vody: Toto je jeden z hlavních a nejvýznamnějších faktorů usedání v mnoha urbanizovaných oblastech. Podzemní voda se nachází v mezerách mezi zrny půdy a hornin (v tzv. pórech a puklinách) a vytváří tlak, který pomáhá nést váhu svrchních vrstev. Když se ve velkém množství čerpá podzemní voda z vodonosných vrstev (akviferů), tlak vody klesá. To vede ke stlačení (kompakci) sedimentárních vrstev nad akviferem, protože zrna sedimentu se k sobě přiblíží. Tato kompakce se projeví poklesem zemského povrchu nad čerpanou oblastí.
- Zatížení stavbami: Hmotnost budov, silnic, mostů a další infrastruktury vybudované na měkkých, stlačitelných sedimentech pobřežních oblastí může také způsobit postupné zpevňování a usedání podkladu v důsledku dodatečného zatížení.
- Těžba nerostných surovin: Těžba ropy, zemního plynu nebo jiných tekutin z podzemí může rovněž vést k poklesu tlaku v podloží a následnému usedání povrchu.
- Drenáž a odvodňování: Odvodňování bažin a mokřadů pro účely výstavby nebo zemědělství může vést k oxidaci organických materiálů v půdě a jejímu smršťování a usedání.
Satelity na pomoc: Měření usedání s nevídanou přesností
Přesné měření usedání půdy na velkých plochách a v průběhu dlouhého času bylo v minulosti obtížné. Tradiční pozemní metody (např. nivelace) poskytují data pouze z jednotlivých bodů. V posledních letech se však stal neocenitelným nástrojem pro monitorování pohybu zemského povrchu dálkový průzkum Země pomocí satelitů, zejména technika zvaná Interferometrický syntetický aperturový radar (InSAR).
Technika InSAR, kterou jsme již zmiňovali v souvislosti s monitorováním sopek, je ideální i pro sledování deformací v urbanizovaných oblastech. Satelity vybavené radarem vysílají mikrovlnné signály k zemskému povrchu a zaznamenávají odražený signál. Porovnáním fáze radarových signálů odražených ze stejného místa na zemském povrchu v různých časech dokáže InSAR detekovat i velmi malé změny ve vzdálenosti mezi satelitem a povrchem – pohyby v řádu milimetrů až centimetrů.
Analýzou dat z mnoha přeletů satelitu nad danou oblastí lze vytvořit mapy deformace zemského povrchu, které ukazují, kde a jak rychle pevnina klesá nebo stoupá. Tato technika má tu obrovskou výhodu, že dokáže pokrýt rozsáhlé území s vysokým prostorovým rozlišením a detekovat postupné, nenápadné pohyby, které by jinak zůstaly nepovšimnuty. Pro města postavená na měkkých sedimentech, kde může docházet k plošnému usedání, je InSAR mimořádně cenným nástrojem.
Znepokojivá zjištění: Klesající metropole USA
Nová studie, o které informuje článek, využila právě tuto pokročilou satelitní techniku k systematickému průzkumu nejlidnatějších pobřežních měst Spojených států. Vědci analyzovali satelitní data pro 28 nejlidnatějších pobřežních měst v USA a zjištění jsou podle všeho znepokojivá: všechna zkoumaná města vykazují známky usedání půdy.
Studie pravděpodobně identifikovala různé rychlosti poklesu v jednotlivých městech a dokonce i v rámci různých částí jednoho města. V některých oblastech se pevnina může propadat jen o několik milimetrů ročně, zatímco v jiných, zvláště zranitelných lokalitách, mohou rychlosti dosahovat i několika centimetrů za rok. Rychlost usedání se také může měnit v průběhu času v závislosti na faktorech, jako je množství čerpané podzemní vody.
Ačkoliv článek nemusí vyjmenovat všech 28 měst, pravděpodobně zmiňuje některé z nejvíce postižených, jako jsou například města na pobřeží Mexického zálivu (kde jsou pobřežní nížiny a delty náchylné k usedání a čerpání podzemní vody je běžné) nebo města na východním pobřeží. Metropole jako New York, Miami, New Orleans, Houston, ale i další velká města na pacifickém pobřeží jsou pravděpodobně zahrnuty ve studii.
Složená hrozba: Usedání + Stoupání moří
Hlavním a nejzávažnějším důsledkem zjištěného usedání je, že přímo zhoršuje riziko spojené se stoupáním globální hladiny moří. Město, které klesá o 1 centimetr ročně, zatímco globální hladina moře stoupá o 0.3 centimetru ročně, zažívá efektivní (relativní) stoupání mořské hladiny o 1.3 centimetru ročně. Tento rozdíl se v průběhu desetiletí sčítá a znamená, že oblasti v těchto městech, které jsou dnes zranitelné vůči záplavám, budou v budoucnu zaplavovány častěji, déle a hlouběji, a to i při nižším globálním stoupání moří, než se původně předpokládalo při zanedbání usedání.
Oblasti, které jsou zvláště ohroženy, jsou nízko položené pobřežní čtvrti, přístavní zařízení, letiště vybudovaná na pobřeží a klíčová infrastruktura umístěná v blízkosti mořské hladiny.
Důsledky pro města: Od záplav po zničenou infrastrukturu
Kombinace usedání a stoupání mořské hladiny má pro pobřežní města celou řadu vážných důsledků:
- Častější a vážnější záplavy: Již dnes mnohá pobřežní města čelí tzv. "otravným záplavám" (nuisance flooding) při vysokých přílivech nebo menších bouřích. Usedání způsobí, že se tyto záplavy budou vyskytovat častěji a zasáhnou větší oblasti s větší hloubkou. Během silnějších bouří a hurikánů budou následky katastrofálnější, protože vzedmutá hladina moře dosáhne výše na již tak pokleslou pevninu.
- Poškození infrastruktury: Usedání a častější záplavy poškozují kritickou infrastrukturu. Základy budov se mohou stát nestabilními, silnice a mosty se mohou propadat nebo praskat, podzemní inženýrské sítě (vodovody, kanalizace, elektrické a komunikační kabely) jsou zranitelnější. Letiště a přístavy, klíčové pro obchod a dopravu, jsou často umístěny na nízko položených pobřežních pozemcích a jsou tak zvlášť ohroženy.
- Zasolení sladké vody: Jak mořská hladina stoupá relativně k pevnině, slaná voda může pronikat dále do ústí řek, pobřežních mokřadů a podzemních vodonosných vrstev. To může ohrozit zdroje pitné vody pro pobřežní města, poškodit zemědělskou půdu a narušit ekosystémy sladkovodních mokřadů.
- Eroze pobřeží: Vyšší hladina moře zrychluje erozi pobřežních linií a může vést ke ztrátě cenných pobřežních pozemků a přírodních bariér, jako jsou pláže a duny.
- Ekonomické a sociální dopady: Škody způsobené záplavami a poškozením infrastruktury vyžadují obrovské náklady na opravy a obnovu. Může dojít k poklesu hodnoty nemovitostí v ohrožených oblastech. Časté záplavy narušují běžný život obyvatel a mohou vést k vysídlení komunit. Zvýšení nákladů na pojištění se stává dalším problémem.
Hledání řešení: Od kontroly čerpání po adaptaci
Zjištění, že rozsáhlé oblasti pobřežních měst v USA klesají, podtrhuje naléhavost přijetí opatření ke zmírnění usedání a adaptaci na kombinovanou hrozbu s stoupáním mořské hladiny. Mezi možná řešení, o kterých se pravděpodobně mluví v článku nebo která vyplývají z podobných studií, patří:
- Regulace čerpání podzemní vody: Města, kde je čerpání podzemní vody hlavním viníkem usedání, musí zavést přísnější regulace, podporovat snižování spotřeby vody a hledat alternativní zdroje vody (např. recyklace vody, odsolování mořské vody). V některých případech by mohla pomoci umělá dotace akviferů.
- Adaptace infrastruktury: To zahrnuje obrovské investice do zvýšení odolnosti měst vůči záplavám. Patří sem výstavba nebo posilování mořských hrází, zdí a záplavových bariér, zvýšení úrovně klíčové infrastruktury (silnic, železnic, elektrických rozvoden), instalace účinnějších čerpacích systémů pro odvodnění a úpravy budov (např. zvýšení základů).
- Řešení založená na přírodě: Obnova a ochrana pobřežních ekosystémů, jako jsou mokřady, mangrovy a korálové útesy, které mohou sloužit jako přírodní bariéry proti vlnám a absorbovat energii bouří. Obnova pláží a dun.
- Plánování využití území: Omezení nebo zákaz výstavby v oblastech s vysokou mírou usedání a rizikem záplav. Přesun kritické infrastruktury mimo nejohroženější zóny.
- Pokračující monitorování: Nepřetržité a přesné monitorování jak stoupání mořské hladiny (pomocí mareografů a satelitní altimetrie), tak usedání pevniny (pomocí InSAR a pozemních měření) je klíčové pro pochopení vývoje situace a informované rozhodování.
Globální problém s lokálními specifiky
Problém usedání půdy zhoršující riziko stoupání mořské hladiny není zdaleka omezen pouze na Spojené státy. Mnoho velkých pobřežních měst po celém světě, zejména těch postavených na nestabilních sedimentech říčních delt nebo pobřežních nížin, čelí podobným problémům. Mezi notoricky známé příklady patří Jakarta v Indonésii, která je jedním z nejrychleji klesajících velkých měst na světě, dále Bangkok, Benátky, Ho Či Minovo Město a mnoho dalších. Studium situace v USA pomocí jednotné metodiky poskytuje cenné srovnání a zdůrazňuje celosvětový charakter této hrozby.
Reakce na tuto složenou hrozbu vyžaduje koordinované úsilí na místní, regionální i národní úrovni, kombinující vědecké poznatky, inženýrská řešení, politická rozhodnutí a zapojení veřejnosti. Je nutné investovat do monitorování, plánování a adaptace, aby se minimalizovaly budoucí škody a chránily zranitelné komunity.
Detailnější pohled na příčiny a procesy
Abychom si plně uvědomili složitost usedání v urbanizovaných oblastech, je užitečné se podrobněji zamyslet nad mechanismy, zejména čerpáním podzemní vody a zatížením.
Když se čerpá podzemní voda z akviferu, tlak vody v pórech sedimentu (pórový tlak) klesá. Tím se zvýší efektivní napětí nesené zrny sedimentu. Pokud jsou sedimenty (např. jíly nebo prachy) stlačitelné, zvýšené efektivní napětí způsobí jejich zpevňování – zrna sedimentu se přeskupí do hustšího uspořádání a objem sedimentární vrstvy se zmenší. Tento proces, zvaný konsolidace, může trvat roky nebo desetiletí a vede k postupnému poklesu povrchu. Efekt je často nevratný, tj. i kdyby se čerpání zastavilo a tlak vody se obnovil, ke zpevnění již došlo a povrch se nevrátí na původní úroveň.
Zatížení novými budovami a infrastrukturu na měkkých sedimentech funguje podobně. Dodatečná váha zvyšuje napětí v podloží, což vede ke konsolidaci a usedání. Tento typ usedání je často nejvýraznější v prvních letech po výstavbě, ale může pokračovat pomaleji po dlouhou dobu.
Použití InSAR umožňuje rozlišit mezi těmito procesy a identifikovat oblasti, kde je usedání nejrychlejší, a často i odvodit pravděpodobnou příčinu na základě prostorového vzoru usedání (např. pokles kolem studní naznačuje čerpání podzemní vody, pokles pod novými, těžkými stavbami naznačuje zatížení).
Závěr
Nová studie, která pomocí satelitního monitorování odhalila, že všech 28 nejlidnatějších pobřežních měst v USA klesá, představuje zásadní zjištění pro plánování budoucnosti těchto měst a pro naše pochopení rostoucí zranitelnosti pobřežních oblastí v éře klimatických změn. Ukazuje, že hrozba záplav způsobená stoupáním globální hladiny moří je v mnoha případech významně zhoršena místním usedáním pevniny, často způsobeným lidskou činností, jako je čerpání podzemní vody a zatížení stavbami.
Kombinace těchto dvou jevů – stoupání moře a klesání pevniny – znamená, že mnohá pobřežní města čelí ještě naléhavějšímu riziku záplav, poškození infrastruktury a dalších negativních dopadů, než se dříve předpokládalo. Reakce na tuto složenou hrozbu vyžaduje okamžité a koordinované úsilí, včetně lepšího monitorování, udržitelnějšího hospodaření s vodními zdroji, adaptace infrastruktury a zohlednění rizik při územním plánování.
Příběh klesajících amerických pobřežních měst je připomínkou toho, jak jsou lidská činnost a přírodní procesy vzájemně propojeny a jak neočekávané důsledky mohou mít naše zásahy do životního prostředí. Je to zároveň výzva k akci, k využití vědeckých poznatků a technologií, jako je satelitní InSAR, k pochopení rozsahu problému a k přijetí nezbytných opatření k ochraně našich pobřežních komunit před dvojím úderem klesající pevniny a stoupajícího moře.
