我记得我还是个孩子的时候，我和哥哥在退潮的时候拼命地搭起一座沙堡，这样我们就可以在涨潮开始破坏我们年轻时的工程尝试之前尽情享受。孩提时代，我们就对海洋的力量怀有敬意。我们知道我们的沙堡是一种暂时的乐趣，但我不确定我们对海堤或其他沿着沙子、砾石或鹅卵石海岸线建造的结构有同样的想法。飓风桑迪提醒我们，海洋是多么强大，而我们置于其范围内的几乎任何建筑都是多么脆弱。随着它的影响力不断扩大，我们能做些什么呢?
对波浪能的尊重
这篇文章是关于飓风桑迪:面对气候变化的现实。
在我们进入海堤之前，让我们看看波浪功率，它与波长成正比，波高的平方和水的重量。研究工程师威拉德·巴斯科姆在他的经典作品"海浪和海滩说明了海浪的力量。他比较了三种高度不同但波长相同的波。它们都具有相同的10秒波周期(即波峰穿过等于一个波长的距离所需的时间，以秒为单位)。浪高在4英尺高、8英尺高和12英尺高之间变化，对应的是每英尺波峰的能量分别为65,600英尺磅、262,000英尺磅和590,000英尺磅!英尺磅在工程应用中用来描述一磅力移动一英尺距离所传递的能量单位。请记住，59万磅相当于将7个满载的货物堆叠在一起法定重量限制卡车。所以，任何用来抵御海洋力量的建筑都需要能够承受这种反复的冲击。
图1:19 38年飓风期间，海浪冲击着马萨诸塞州伍兹霍尔的海堤。图片来源:NOAA中央图书馆历史馆藏。
几年来，我研究了一段8公里(约5英里)长的海滩，在反复测量海滩轮廓时，我亲身体会到了海浪的力量。这些实地测量，以及我帮助其他研究生在从新泽西到马萨诸塞州的沿海实地研究项目中收集的数据，教会了我尊重海洋的力量。每个月，我都会沿着几个剖面从沙丘到最低点进行测量，以捕捉一场巨大风暴冲击海滩并形成一个新入口后的恢复情况。
冬季海滩剖面的差异，典型的波浪能量要高得多，而夏季海滩剖面告诉我，当涉及到海洋和陆地之间的关键边界时，没有什么是永久的。事实上，如果他们在1月份去，可能会认不出他们最喜欢的夏日海滩。当这个界面包含松散的鹅卵石、沙子、贝壳或珊瑚时，波浪和风可以将沉积物塑造成最适合处理该季节沿海岸线发生的波浪能量的形式。这是发生在自然海岸线上的相互让步。沿海的许多地方都发生了海岸侵蚀美国海岸线．维护或恢复自然防御被证明是有效的在大多数情况下，这是一种保护沿海社区的有力方式。
努力跟上海平面上升的步伐
在研究过程中，我还了解到一些风暴非常强大，它们可以重塑堰洲岛。这种沉积物的重新分配可以让那些屏障岛，尤其是美国东海岸的那些屏障岛，有机会跟上海平面上升的步伐。为了了解它是如何工作的，请看图2，它显示了一场大风暴如何从堰洲岛的海滩上刮起沙子，并将其沉积在后海湾。随着时间的推移，海岸线向内陆和高地移动。然而，如果沉积物的自然再分配被中断，堰洲岛就会陷入海平面上升的困境，缺乏沉积物。
图2。国家公园管理局的图片和说明:鹞岛动态和迁移的概括总结(垂直尺度夸张)。阶段1是一个假设的堰洲岛，有一个发育良好的沙丘线，或一系列沙丘，后面是森林。在第二阶段，海平面略有上升，风暴将沙丘屏障撞回林地。到了第三阶段，大部分堰洲岛已经被冲毁沙丘被推回。沼泽已经垂直生长，并受到了一定程度的侵蚀，由于海平面上升，一些以前的高地现在变成了盐沼。在第四阶段，势垒从原来的位置大幅后退。沙丘和冲蚀沙已经完全覆盖了古老的森林，现在暴露在海洋一侧。岛屿内部附近的沼泽也被覆盖。进一步的后退使沙子完全覆盖原有的沼泽表面，进入后面的泻湖，在那里形成新的沼泽。 At stage 6 an inlet has opened and a typical tidal delta has appeared behind it. The temporary inlet has closed in stage 7, and the tidal delta now supports salt marsh and low dunes. Overwashes have tied the marsh islands to the main barrier and have filled in the old channels in stage 8. The salt marshes are now well developed on the old tidal delta, woods have grown upon the low dunes on these marsh islands, the salt marsh fringe behind the barrier is expanding, and on the barrier itself new dune lines and woodlands have formed where only a time ago there was water.
例如，这种沉积物再分配的中断发生在我调查的停车场或建筑结构的轮廓上，这些轮廓原来是沙丘。这些建筑物的损坏和自然保护地貌的丧失加速了，使建筑环境更容易受到下一次风暴的影响。
飓风桑迪沿途的许多社区也吸取了这些教训，他们选择在沙丘后面建造新建筑，或者在房屋、建筑物和道路前建造新沙丘。挑战仍然存在，因为许多建筑物是在这些自然防御方案被充分认识之前建造的。昂贵的海滩补充工程——每英里超过100万美元——是世界上许多地方的沿海生活成本，包括北美。特别是对于大多数人居住的海岸线，海岸线阻止了向高地和内陆迁移。这使得在气候变化加速海平面上升的情况下，如何最好地保护生命和财产的选择更加困难，而海平面上升反过来又会增加风暴潮的高度。
最重要的是，我们做出的许多有关沿海建设的决定，都是在我们完全认识到这些海岸在风暴面前的脆弱性之前做出的。由于这些选择，今天我们的选择更加有限而且因为海平面加速上升。这意味着我们必须大步向前，建立能够抵御下个世纪风暴的沿海社区。
许多社区都依赖于海堤。但它们会给人一种虚假的安全感。当我想到10秒内12英尺高的海浪，每英尺波峰可以产生约59万英尺磅的能量时，海堤开始看起来更像我小时候建造的沙堡。可以随着海洋及其波浪移动的自然屏障(而不是硬化的结构)有时是更好地保护内陆地区的人员和财产。我们都喜欢住在海岸附近或参观海岸，我们都有责任找出保护财产和生命的最佳方式。