Paberirullid, 13 tolli laiad, ulatudes 60 jalga pikkuseks, tõmbas Stefan Talke Rahvusarhiivi siseselt lauad, et lahti rullida prusside lehed, mis jälgisid enne kodusõda aset leidnud loodete tõusu ja langust. "See oli fantastiline, " mäletab ta. "Ma eeldasin, et need ülestähendused on kõik kadunud ja siin ma olen koos palee võtmetega."
Arhivaalid on võtmed mitte ainult mineviku mõistmiseks, vaid ka tuleviku ees seisvatele linnadele, nagu Wilmington, Põhja-Carolina; Jacksonville, Florida; Jamaica laht, New York ja muud sadamad kogu riigis. Nendest loodetest tulenevatel andmetel on Talke ja tema kolleegid loonud arvutimudelid, mis näitavad, kuidas kaubalaevade majutamiseks mõeldud kanalite süvendamine võib põhjustada tõusulaineid ja dramaatiliselt suurenenud üleujutusi tormimurgudest mõnes linnas.
Sellel päeval 2011. aastal toimunud dokumentide sirvimised olid Oregoni osariigis Astorias, Columbia jõe lähedal, kus Talke on Portlandi osariigi ülikooli keskkonnatehnika dotsent, kes uurib suudmealade, jõgede ja ookeanide hüdrodünaamikat. Järgneva paari aasta jooksul leidsid Talke ja tema kolleegid rohkem ammu kadunud loodete muinasjutte, mis hõlmasid New Yorki, Põhja-Carolina, Massachusettsi, Florida, Delawarei, Virginiat ja teisi rannikualasid. Iga kord pildistasid nad salvestisi ja naasid Portlandi osariiki, kus Talke õpilased kandsid vaevaga kogu teabe loodete mõõturite teabe digitaalsesse andmebaasi kogu 19. sajandi vältel. Varasemad andmed, mis pärinevad Bostonist 1820ndatel, on aastakümneid vanemad kui varem olemas olnud.
USA ranniku- ja geograafiliste uuringute kaart St. John Riverist, aastast 1899. Jacksonville on pildi vasakpoolses servas asuv väikelinn. Dame Pointi lähedal süvendati kanal 1894. aastal 18 jalga. (Talke jt) Talke ühendas selle vanaaegse rahuliku ja kõrgtehnoloogilise modelleerimisega, et uurida suudmealadel umbes 150 aastat tagasi alanud süvendamisega seotud suudmealade muutusi. Ta mõtles, kas ta leiab sarnaseid efekte sellega, mille ta paljastas järeldoktorantuuri käigus Saksamaa ja Hollandi piiril asuva Ems'i jõe suudmeala uurimisel. Euroopas püüdis ta selgitada, miks sette kontsentratsioon oli järsult suurenenud, mis tõi kaasa laialdase hapnikuvaeguse ja ökoloogilise katastroofi. Mida ta seal õppis, oli see, et loodete tõus oli aastakümnete jooksul peaaegu kahekordistunud. Miks? Laevakanali süvendamine, sujuvamaks muutmine ja laiendamine aja jooksul oli põhjustanud dramaatilisi muutusi suudmeala hüdrodünaamikas.
Mõned USA ranniku äärsed sadamalinnad näitavad sarnaseid tulemusi Ems Riveri suudmealaga, ehkki Talke hoiatab, et iga suudmeala on erinev. Mõnes kohas on tema sõnul kanali süvendamine leevendanud üleujutuse ohtu. Teistes riikides on enam kui sajandi jooksul toimunud muutused olnud dramaatilised, kahekordistades eeldatava tormi kiirenemise kõrguse, mis on kaugelt üle merepinna tõusu, suurenenud tormi intensiivsus ja muud tegurid. Näib, et mõju on kõige kahjulikum ülesvoolu ja rannikutest eemal - kohtades, kus inimesed arvavad, et neil on vähem riske.
Nende leidude võtmeks on ajaloolised andmed, mille Talke paljastas. Need on võimaldanud teadlastel visandada arvutimudelite tavapärasele rollile - ennustades tulevikku - ja reisida ajas tagasi, et uurida, kuidas suudmed ja jõed käitusid enne kanali süvenemist. Kui nende mudelid kordavad ajaloolisi loodeid, mille Talke meeskond paberkandjal leidis, annab see neile kindluse, et mudelid on õiged.
"See on arhiivikirjete korrektne kasutamine, mis võimaldab lahendada olulisi probleeme, mis on märkamata jäänud, ning annab ka ülevaate sellest, kui tundlik on suudmealade süsteem muutuvate tingimuste suhtes, " räägib Talke. "Rohkem kui sajandi jooksul oleme oma sadamate ja suudmealade veealust topograafiat oluliselt muutnud. Oleme sõna otseses mõttes teisaldanud mustuse mägesid, plahvatanud merepõhja, sirgendanud orusid ja loonud ülikiiresti suurte laevade jaoks kiirteed. Need muudatused meie sadamad on kõikjal maailmas levinud, mõjudega, mida me pole paljudel juhtudel täielikult kaalunud või isegi kaardistanud. "
Üks nendest kohtadest on Wilmington, Põhja-Carolina, kus on riigis üks päikesepaisteliste päevade üleujutuse esinemissagedusi - viimasel ajal on see olnud enam kui 80 päeva aastas. Luke, mille Talke leidis 1877. aastast, näitab, et loodete ulatus on Wilmingtonis viimase 130 aasta jooksul kahekordistunud, muutes märkimisväärselt niinimetatud ebameeldivuste üleujutuse sagedust.
Ranniku lähedal on looded tõusnud vaid pisut - märk sellest, et muutusi põhjustavad jõe kunstlikud muutused. Arvutimudelit kasutades leidsid Talke ja õpilane Ramin Familkhalili, et 5. kategooria orkaanist oodatav halvim tormi tõus on 19. sajandil tõusnud 18 jalani, ulatudes 12 jalast 19. sajandil, kui Wilmingtoni ümbritsevad kanalid olid tänapäeva sügavusest poole väiksemad. .
Konteinerlaev möödub neljapäeval, 8. augustil 2013, Bald Headi saare lähedal, NC, Wilmingtoni sadamasse. (AP Photo / Harry Hamburg) Orkaan Firenze ujutas linna septembris. "Ma arvan, et võite öelda, et osa üleujutusest tekkis tõenäoliselt süsteemi muutustest, " ütleb Talke. Ta märgib, et Wilmington sai kasu orkaanist, kui tuuled puhusid avamerel, summutades tormijooksu. Ta lisab, et teadlaste täielikuks mõistmiseks tuleks teha täismõõduline mudel, mis hõlmab vihmasadusid ja tuulevälja.
Kuna konteinerlaevad on kasvanud üha suuremaks, mida õhutab Panama kanali süvenemine, on kogu maailma sadamad süvendanud kanalid veelgi sügavamale - kuni 50 jalga New Yorgi, Baltimore'i, Norfolki, Charlestoni ja Miami sadamatesse. Nende projektide teostatavusuuringutes, sealhulgas armeeinseneride korpuse analüüsides, uuritakse majanduslikke väljavaateid ja mõnda keskkonnamõju, kuid on välistatud kanalite süvendamise mõju loodete muutustele, üleujutustele ja tormide suurenemisele. Kogu maailmas on süvendamisprojektid Elbe jõe ja Saksamaa suurima sadama Hamburgi sadama ehitustöödel; Rotterdam, Euroopa suurim sadam; ja Korea Busani sadam.
Mõnes kohas on see kutsunud ookeani üles ja paljastanud kümneid miile ülesvoolu asuvaid linnu äärmiste loodete ja üleujutustega. Kuid kuidas saab kanalite süvendamine suurendada loodete ulatust ja seetõttu tormi tõusu ja üleujutusi? On kaks peamist tegurit.
Süvendamine tasandab kanali põhja, eemaldades voolu takistavad looduslikud takistused nagu luited, kivid, rohud ja austrite kasvupinnad, muutes selle ebatasaselt maastikurajalt libedaks NASCARi võidusõidurajaks. Ilma selle veevooluta väheneb energia kadu, suurendades loodete ja tormi tugevust. Kanalite süvendamine vähendab ka turbulentsi mõju. Põhjas aeglaselt liikuv vesi ei segune nii palju pinna lähedal liikuva kiiremini liikuva veega (mõelge vana ütlusele, et veelised veed jooksevad sügavale), seega ujuvad pinnaveed põhimõtteliselt ilma, et neid oleks peaaegu aeglustatud.
Talke ja tema kolleegid leidsid ka, et kanali süvendamise tagasikäik võib olla tõsi. 2015. aasta paberlehes modelleerisid nad New Yorgi Jamaica lahe madaliku mõju ja avastasid, et kanali taastamine looduslikesse, ajaloolistesse sügavustesse vähendab loodete ulatust ja tormi suurenemist.
"Otsesed tehnilised sekkumised ja muudatused meie rannajoontes ning jõesuudmetes ja sadamates võivad avaldada suurt mõju, " ütleb Talke. "Võib-olla muudame tegelikult süsteemi füüsikat."
Geopotes 14, tagantjäetav imemispunkri süvendaja, tõstab oma poomi Hollandi kanalist välja. Laev võib süvendada 33, 8 meetri sügavusele ja pikendusega veelgi sügavamale. (Wikimedia Commons / CC 3.0) Vaatamata üldistele suundumustele on iga asukoht erinev. Iga torm on erinev. Kanali süvendamine vähendab näiteks tuulte mõju, mis juhivad vett suudmealale. Kanalite süvendamine mõnes kohas ei pruugi mõju avaldada ega isegi leevendada tormihoogu ja üleujutusi, mis teadlaste sõnul näib olevat nii Portlandis Oregonis kui ka Albany'is New Yorgis. Nendes kohtades avaldas kanali süvendamisest tingitud jõgede kalde vähenemine suuremat mõju kui kanali süvendamine.
Jacksonville'is on aga kalanduskanali sügavuse suurendamine 47 jalani pärast 2017. aasta 1. kategooria tormi orkaan Irma ajal aset leidnud üleujutusi, mis saavutasid 1. kategooria tormi ajal ajaloolise tõusu taseme, hoolimata sellest, et need toimusid mõõna ajal. Süvendustööde lõpetamiseks on kohtusse pöördunud kohalik keskkonnarühm St. Johns Riverkeeper. Viimase 120 aasta jooksul on Püha Johni jõe kanal, mis kitseneb läbi ookeani 26 miili kaugusel kesklinnast, süvendatud 18 jalast 41-meetrisesse sügavusse. Nagu Wilmington, on jõe süvendamine ja sujuvamaks muutmine kanalil Talke sõnul Jacksonville'i ümbruse loodete ulatuse peaaegu kahekordistunud.
William & Mary kolledži kuuluva Virginia mereteaduse instituudi füüsiliste teaduste osakonna juhataja Carl Friedrichsi sõnul on Talke olnud liider, kes kasutab ajaloolisi loodete andmeid rannikualade süsteemide muutuste uurimiseks. "Mulle on tehtud töö väga avaldanud muljet, " sõnab Friedrichs. "Üks tema teemasid, mis on tõeliselt kena, on see, et ta kirjeldab ootamatuid mittelineaarseid tagasisideid, kus arvate, et üks asi juhtub, aga juhtub ka kaskaadi muid asju."
Näiteks kanalite süvendamine viib setete liikumiseni ootamatutesse kohtadesse, muutes veed sõna otseses mõttes ja suurendab ka soolase vee sissetungimist magevee jõgedesse, millel on järkjärguline mõju. Delaware'i ülikooli ranniku okeanograaf ja geoloog Christopher Sommerfield on avaldanud ajalehed Talke ja teistega Newarki lahes ja Delaware'i lahes. Sommerfieldi sõnul on Delaware'i suudmealal kanali süvendamine suurendanud soolsust ülespoole lähemale Philadelphiale ja Trentonile. Kuna soolajoon juhib ülesvoolu, ei muuda see mitte ainult mereelu, vaid ohustab nii Philadelphia (Delaware'i jõgi) kui ka vett kasutavate tööstusharude mageveevarustust (soolane vesi on kulusöövitav). Lisaks eemaldab Sommerfield hoolduse süvendamise teel setted, mis kunagi tekitasid jõe ääres muda ja sood - olulised omadused laineenergia summutamisel.
Talke ja tema kaasautorid väidavad hiljutises artiklis, et haavatavad rannikualade kogukonnad võivad tormi loodete, laine tugevuse, märgalade kadu ja merepinna tõusu muutuste koosmõju alahinnata. "Arvan, et inimesed hakkavad mõtlema tõsiasjale, et teil pole lihtsalt mõõna ja teil pole iseenesest tormihoogu või kui merepinna tase tõuseb iseenesest, " ütleb ta. "Te ei saa neid kõiki iseseisvalt kohelda, kõik kokku liita ja riskimuutust saada. Peate neid ühiselt arvestama."
Talke'i jaoks on küsimus nüüd selles, kuidas need mineviku eest varjatud vihjed saavad turvalisema tuleviku kujundada. "Teil on see muutuv mõju seal, kus on teatud mõttes võitjaid ja kaotajaid. On ka selliseid kohti, nagu Albany, mis näevad riski vähenemist, ja on kohti, kus risk suureneb, " ütleb ta. "Mulle teeb muret see, et me pole seda tegelikult täielikult uurinud, nii et me ei tea, milliseid piirkondi see mõjutab rohkem ja millised piirkonnad on natuke rohkem kaitstud.
"Minevikust õppides, " lisab Talke, "saame tulevikuks paremini valmistuda."
