Ostküste der USA sinkt ab

In vielen Teilen der US-Ostküste ist der durch schmelzendes Eis und die thermische Ausdehnung des sich erwärmenden Wassers verursachte Anstieg des Meeresspiegels nur ein Teil der Bedrohung für die Küstengebiete. Auch das Land sinkt in weiten Küstenbereichen ab. Laut einem von der NASA finanzierten Team von Wissenschaftlern am Earth Observation and Innovation (EOI) Lab der Universität Virginia Tech vollzieht sich dieser geologische Doppelschritt schnell genug, um die Infrastruktur, das Ackerland und die Feuchtgebiete zu gefährden, auf die zig Millionen Menschen entlang der Küste angewiesen sind.

Die Forscher analysierten Satellitendaten und bodengestützte GPS-Sensoren, um die vertikale und horizontale Bewegung des Küstenlandes von Neuengland bis Florida zu kartieren. In einer in PNAS Nexus veröffentlichten Studie berichtete das Team, dass mehr als die Hälfte der Infrastruktur in Großstädten wie New York, Baltimore und Norfolk auf Land gebaut ist, das zwischen 2007 und 2020 um 1 bis 2 Millimeter pro Jahr abgesunken ist. In mehreren Counties in Delaware, Maryland, South Carolina und Georgia sanken die Flächen um das Doppelte oder Dreifache. Die Forscher stellten fest, dass mindestens 867.000 Grundstücke und kritische Infrastrukturen, darunter mehrere Autobahnen, Eisenbahnen, Flughäfen, Dämme und Deiche, absanken.

Die Ergebnisse folgen einer früheren Studie des EOI Lab, die in Nature Communications veröffentlicht wurde und die dieselben Daten verwendete, um zu zeigen, dass die meisten Sümpfe und Feuchtgebiete an der Ostküste – die für den Schutz vieler Städte vor Sturmfluten während Hurrikanen von entscheidender Bedeutung sind – mit einer Geschwindigkeit von mehr als 3 Millimeter pro Jahr sanken. Sie fanden heraus, dass mindestens 8 Prozent der Küstenwälder aufgrund von Bodensenkungen und Salzwassereinbrüchen verdrängt worden waren, was zu einer Ausbreitung von „Geisterwäldern“ führte.

„Absenkungen sind ein schädliches, stark lokalisiertes und im Vergleich zum globalen Meeresspiegelanstieg oft übersehenes Problem, aber sie sind ein wichtiger Faktor, der erklärt, warum der Wasserspiegel in vielen Teilen des Ostens der USA ansteigt“, sagte Leonard Ohenhen, Geophysiker an der Virginia Tech. Zu den Folgen für die an der Küste lebenden Menschen gehören mehr Flutüberschwemmungen bei „klarem Himmel“, mehr beschädigte Häuser und Infrastruktur sowie mehr Probleme mit Salzwasser, das in Ackerland und Süßwasservorräte eindringt.

„Die gute Nachricht ist, dass Senkungen ein Problem sind, das wir auf lokaler Ebene bis zu einem gewissen Grad verlangsamen können“, sagte Manoochehr Shirzaei, Co-Autor beider Studien und Direktor des EOI-Labors. Zu den wichtigen, vom Menschen verursachten Faktoren, die zum Absinken beitragen, gehören die Grundwasserentnahme, der Bau von Dämmen und anderen Infrastrukturen, die den natürlichen Sedimentfluss blockieren, der die Flussmündungen wieder auffüllt, sowie die Austrocknung und Verdichtung von Torfböden.

Die Karte oben verdeutlicht die Variabilität des Hebens und Senkens des Landes – oder der vertikalen Landbewegung – in weiten Teilen der Ostküste. Die blau dargestellten Bereiche sanken zwischen 2007 und 2020, wobei die dunkelblauen Bereiche am schnellsten sanken. Die dunkelrot dargestellten Bereiche stiegen am schnellsten. Die Satellitendaten in der Karte haben eine durchschnittliche räumliche Auflösung von 50 Metern pro Pixel, was besser ist als bei früheren Karten, die nur auf bodengestützten Sensoren basieren.

Die Karte wurde durch den Vergleich Tausender Radardaten erstellt, die zwischen 2007 und 2020 vom japanischen Advanced Land Observing Satellite (ALOS) und den europäischen Sentinel-1-Satelliten gesammelt wurden. Ohenhen und Kollegen suchten nach subtilen Veränderungen in den zu verschiedenen Zeitpunkten gesammelten Daten, um die Geschwindigkeit der Landbewegung mithilfe einer speziellen Verarbeitungstechnik zu berechnen. Um die Genauigkeit der Satellitenbeobachtungen zu überprüfen und zu verbessern, nutzten sie außerdem horizontale und vertikale Geschwindigkeitsdaten von bodengestützten Empfangsstationen im Global Navigation Satellite System (GNSS).

Ein Grund dafür, dass der Mittelatlantikraum schneller sinkt als der Nordosten der USA, liegt darin, dass der Rand des massiven Laurentide-Eisschildes, der auf dem Höhepunkt der jüngsten Eiszeit einen Großteil des nördlichen Nordamerikas bedeckte, durch Nord-Pennsylvania und New Jersey verlief. Eisfreies Land südlich dieser Linie, insbesondere am Mittelatlantik, wölbte sich nach oben, während eisbedecktes Land nördlich dieser Linie durch das Gewicht des Eises nach unten gedrückt wurde, erklärte Shirzaei. Als der Eisschild vor 12.000 Jahren seinen Rückzug startete, begann die mittelatlantische Region allmählich nach unten zu sinken – und tut dies auch heute noch –, während der Nordosten der USA und Kanadas im Rahmen eines Ausgleichsprozesses, der sogenannten glazialen isostatischen Anpassung, zu steigen begann.

Während der Rand des Laurentide-Eisschildes nie in die Nähe von Nordflorida gelangte, weist diese Region aufgrund eines anderen geologischen Prozesses – der allmählichen Auflösung und Aufhellung von Karstlandschaften aufgrund der Infiltration von Grundwasser – relativ hohe Hebungsraten auf.

Das schnelle Absinken in einigen Teilen der Ostküste von Maryland und Teilen von Virginia in der Nähe von Hebungsgebieten sei wahrscheinlich zum Teil auf Grundwasserentnahmen und das absichtliche Zurückpumpen von Wasser in Grundwasserleiter zurückzuführen, um die Auswirkungen des Eindringens von Salzwasser zu minimieren, erklärte Ohenhen. Ebenso werden die hohen Senkungsraten an den Küsten von Georgia, South Carolina und North Carolina wahrscheinlich durch das Vorhandensein von Dämmen beeinflusst, die Sedimente blockieren, die andernfalls mehrere wichtige Flüsse hinunterwandern und Küstengebiete auffüllen würden, sowie durch die Entwässerung und Verdichtung von Torfböden.

Charleston, South Carolina, gehört zu den Städten, die sich bemühen, auf Absenkungen und steigende Meeresspiegel zu reagieren. Diese Stadt mit 800.000 Einwohnern ist eine der am schnellsten sinkenden Städte (etwa 4 Millimeter pro Jahr) im Osten der USA, wobei ein Teil davon vermutlich auf menschliche Aktivitäten, einschließlich Grundwasserpumpen, zurückzuführen ist. Da ein Großteil der Innenstadt auf einer Höhe von weniger als 3 Metern (10 Fuß) über dem Meeresspiegel liegt, hat die Häufigkeit von Uberschwemmungen durch den Tidenhub (Ebbe und Flut) in den vergangenen Jahrzehnten stark zugenommen, und die Stadt erwägt den Bau eines 8 Meilen langen Damms um die Charleston-Halbinsel, um sie zu schützen. Die Innenstadt ist vor Sturmfluten geschützt.

Das Virginia Tech-Team beobachtete außerdem, dass Teile von Charleston innerhalb eines relativ kleinen Gebiets Unterschiede in der Senkungsrate aufwiesen, ein Phänomen, das als differenzielle Senkung bekannt ist. „Das ist ein Problem, weil es die Infrastruktur stärker belastet“, sagte Ohenhen. Weitere Gebiete mit hohen Raten unterschiedlicher Senkung befanden sich an der Ostküste von Maryland und Boston.

Diesem Versuch, die Atlantikküste zu kartieren, folgte ein ähnlicher Versuch desselben Labors, die vertikale Landbewegung entlang der kalifornischen Küste zu kartieren. „Absenkungen an der Atlantikküste sind tatsächlich schlimmer als an der Pazifikküste“, sagte Shirzaei. „Sie sind weiter verbreitet, schneller und wirkungsvoller, weil Gemeinden und Infrastruktur näher am Meeresspiegel liegen als an der Westküste.“

Das nächste Projekt des Labors ist die Kartierung der Golfküste. „Unser langfristiges Ziel ist es, mit dieser Technik alle Küstenlinien der Welt zu kartieren“, fügte Shirzaei hinzu. „Wir wissen, dass Planer in mehreren US-Städten unsere Daten bereits nutzen, um unsere Küsten widerstandsfähiger zu machen, und wir möchten, dass Städte auf der ganzen Welt in der Lage sind, dasselbe zu tun.“

Quelle der Bilder/Grafiken: NASA

Ausführliche Informationen zu Unwettern aller Art und anderen Naturgewalten gibt es auf meiner umfangreichen Internetseite: