神秘的岛屿沉没

想象你脚下的地球消失。这可能听起来像是恐怖电影,但它在世界上正在发生的事情湿地已被耗尽。在萨克拉门托-圣华金三角洲地区(称为“δ”),数十万英亩的农田前泥炭湿地和土壤上创建他们创建。泥炭土壤是土壤形成的层在水中的衰减的湿地植物。这些类型的土壤主要是由有机物质(最近生活),他们有大量的碳和养分,使它们适合耕种。

然而,农业在泥炭土壤拥有一个隐藏的风险:它可以引起沉降。沉降是土壤的消失,导致地面水平的降低。在三角洲地区的一些地方,沉降降低了土壤表面9米在过去的170年里1)(图1)!这意味着如果一个三层楼高的房子被放置在最深深平息部分三角洲,顶部的屋顶是正确的在水中跑步穿过附近的河流。怎么会发生这样的事?

在1800年代,欧洲殖民者来到加州,偷了从该地区原住民的土地。土地的殖民者开始发生变化。农场和城镇构成今天的三角洲主要是湿地,满是水的时间。农场这些潮湿的地区,人们建造堤坝(也称为堤坝)群岛和排干湿地。堤坝保持水和允许一个蓬勃发展的农业产业发展的区域(图2)。不知道这些早期的三角洲农民、排水三角洲湿地有严重的后果。排水的土地让氧气进入泥炭土壤,这“醒来”确定微生物,生物那么小你不能看到他们没有显微镜。微生物上班吃有机材料和打嗝二氧化碳(图3)。土壤失去其结构,缩小像干燥的海绵,很容易碎。起初,这种改变是逐步的,很难注意到,但是在上个世纪发展危机。的某些部分三角洲每年下沉到1.8厘米(2]!这将继续,除非现在措施应对沉降。

沉降问题是为什么呢?

那么为什么在三角洲沉降问题?首先,数十万英亩的农田和三角洲的许多小城镇现在受到堤坝的保护。这些堤坝不断阻碍河流蔓延至农场和社区,每天24小时,每年365天。土地下沉,对堤坝的压力就越大,风险越大的堤坝破坏和洪水人们的家园和农场。在三角洲地区的堤坝打破了在过去的70年里(87倍1]。一个堤坝打破了2004年,洪水数百英亩的农田,和花费超过9000万美元来修复2]!大约40%的加州排水雨水通过三角洲,在风暴中,水位可以如此之高,水流的堤坝。的沉降越深,就越难修复破碎的堤坝或泵水如果洪水。这使得成百上千英亩的农田,野生动物栖息地和社区灾难性洪水的危险。不幸的是,这只会增加风险,正如气候变化提出了水位和沉降仍在继续。

沉降是一个问题的另一个原因是,堤坝不仅保护他们周围的土地,他们也保护加州最宝贵的资源之一:淡水。国家水利工程和中央谷项目提供水2 3在洛杉矶的加州和其他城市,以及数百万英亩的农田在加州中央谷。这个重要的水流从大型在山区水库,必须通过三角洲水道。有时,三角洲水道可能有点咸,因为他们是连接到太平洋。满潮时碱度增加,当淡水流是有限的。三角洲的堤坝发挥关键作用的水新鲜:如果他们打破,盐水将遥远的三角洲。这可能危及加州最大来源的饮用水和大部分的生产我们享受。

沉降也是一个问题,因为平息土地不能被恢复潮汐湿地,这是三角洲的生态健康的关键。潮汐湿地生态系统中,植物生长的地区被水覆盖全部或部分的时间,因为他们是物理上连接到更大的水域。他们还提供关键栖息地鱼,鸟,和其他生物,其中许多是濒危和灭绝可能没有恢复。在过去的170年,超过95%的三角洲地区的潮汐湿地被毁。沉降大大限制了能力恢复该地区大部分的潮汐湿地,因为这些湿地只能存在如果高程位于海平面之下。许多平息领域已经沉入海平面以下,这意味着试图平息岛屿上创建潮汐湿地将创建一个西湖的栖息地。

沉降的负面影响不仅出现在三角洲region-subsidence也可以影响整个地球,导致气候变化。泥炭是暴露在空气中,微生物分解泥炭土壤吃有机材料(图3 b)。像汽车上运行的气体,这些微生物在泥炭和排放二氧化碳。这个过程会产生大量的二氧化碳,一种温室气体,导致气候变化,会逃逸到大气中3]。平息三角洲岛贡献了约每年200万立方吨的碳到大气中(2),大约相同数量的污染生产的300000辆汽车。

解决方案在三角洲沉降

你可能会发现自己问,“为什么我们不填满平息土壤将其恢复到安全的地区海拔?“不幸的是,这将需要大量的土壤。事实上,如果你让迪士尼乐园充满土壤1英尺深,您需要卡车在大约75000个迪士尼乐园将平息三角洲岛到海平面(4]。没有来源的土壤也可以工作!

怎么是科学家和土地管理者努力防止或逆转沉降?所有涉及返回条件的解决方案在三角洲岛接近以前是什么样子。第一步是覆盖在土壤与水。即使浅池塘停止subsidence-inducing, carbon-producing从蚕食古泥炭土壤微生物。在三角洲地区的一些农民已经开始种植水稻,需要淹没土壤的。水稻农业停止下沉的同时还能生产粮食。

有一个更强大的工具,不仅停止下沉,逆转!什么样的惊人的技术可以用来实现这一目标?答案是non-tidal湿地管理的人类。虽然不可能恢复潮汐湿地在平息岛屿,人类可以泵水,创造的广大地区non-tidal湿地低于海平面,堤坝的保护。一旦在水下,这些湿地可以创建和建立泥炭土壤,从而增加他们的海拔2]。

将需要许多年湿地在深深平息群岛到达海平面。同时,人造,non-tidal湿地可以压力堤坝和减少洪水的风险每厘米的新建的土壤。湿地也为野生动物提供栖息地像水獭,伟大的蓝鹭,白鹈鹕,和许多其他物种。土地管理者已经恢复了超过2000英亩的湿地non-tidal平息岛屿,和数千英亩的恢复计划。

回归水的另一个好处泥炭湿地土壤通过创建或稻田是它停止导致气候变化的二氧化碳排放量(图3一)。土地管理者和科学家共同努力监督新创建的non-tidal湿地温室气体排放。湿地不仅停止排放;他们实际上吸收在这一过程称为二氧化碳碳封存。即使在加州之外,公司和政府希望减少对气候变化的贡献往往会支付碳封存的状态。不仅如此,这些新创建的,non-tidal湿地产生新的栖息地,反向沉降,和固碳,但他们也可以赚钱。

我们必须考虑吧!

三角洲沉降的问题说明了人的过去的行为可以影响当前的环境条件。如果早期的三角洲地区的土地流转并没有发生,我们不需要处理沉降造成的困难。像许多大型环境挑战诸如气候变化或全球森林砍伐,问题开始在人活着还没出生。这些环境问题似乎势不可挡。虽然我们不能改变历史,我们可以预见。我们可以用科学来防止环境破坏和帮助识别当前问题的解决方案,为子孙后代造福人类和环境。

术语表

湿地:↑也被称为一个沼泽,水和植物覆盖的土地,通常可以处理水淹条件。

泥炭:↑自然形成的棕色物质在土壤分解死去的植物和其他有机物质。需要很长一段时间内必须创建形式和在水中了。

沉降:↑地面水平的降低,这可能是由于微生物分解有机物,风蚀,压实或地下水。

堤坝:↑也称为堤,阻止水进入土地的结构。堤坝通常长一堆泥土,水回来。

微生物:↑微小的生物不能被人眼,负责许多化学和物理环境的变化。

潮汐湿地:↑一种湿地和沼泽淹没,被从河口潮汐运动,海洋或海洋。

碳封存:↑消除大气中的二氧化碳并将其存储在很长一段时间。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

确认

感谢管理委员会和δ科学项目支持我们的工作。

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引用

[1]↑Deverel, s . J。多尔,S。Schmutte, c . 2020。美国加州三角洲的解决方案沉降,有机质土壤排水失败的一个极端的例子。Proc。IAHS。382:837-42。doi: 10.5194 / piahs - 382 - 837 - 2020

[2]↑Deverel, s . J。Ingrum, T。雷顿,d . 2016。今天的氧化有机土的沉降和缓解在萨克拉门托-圣华金三角洲地区,加州,美国。Hydrogeol。J。24:569 - 86。doi: 10.1007 / s10040 - 016 - 1391 - 1。

[3]↑诺克斯,s . H。Sturtevant C。matthe说道,j . H。Koteen, L。Verfaillie, J。Baldocchi, d . 2015。农业泥炭地恢复:土地利用变化对温室气体的影响(有限公司₂和CH₄在萨克拉门托-圣华金三角洲地区)通量。水珠。改变生物。21:750 - 65。doi: 10.1111 / gcb.12745。

[4]↑加州水资源部。脉冲激光雷达2017年。加州水资源部(2018)。网上:http://gisarchive.cnra.ca.gov/iso/ImageryBaseMapsLandCover/LIDAR/DeltaLIDAR2017/(September21访问,2020)。