مشاهدات میدانی و شبیهسازیهای عددی نشان میدهد که جنگل حرا با پهنای ۶ تا ۳۰ کیلومتر در امتداد ساحل خلیج فلوریدا جنوبی به طور مؤثر موجهای طوفان ناشی از طوفان رده ۳ به نام ویلما را کاهش دادند. با کاهش مساحت ۱۸۰۰ کیلومتر مربع از تالاب داخلی بوسیلهی محدود کردن غرقاب در داخل منطقهی حرا محافظت کرد.
موج با سرعت ۵۰/۴۰ سانتیمتر بر کیلومتر در سراسر جنگل حرا و با نرخ ۲۰ سانتیمتر بر کیلومتر در سراسر مناطق با مخلوطی از جزایر حرا با آب باز کاهش مییابد. در مقابل، دامنه موجهای طوفان در جلوی منطقه حرا حدود ۱۰ در ۳۰ درصد افزایش مییابد، زیرا به دلیل «انسداد» جنگلهای حرا در برابر موج آب است، که میتواند باعث ایجاد ساختارهای ضربهای بیشتر در جلوی حرا نسبت به حالت بدون پوشش جنگل حرا شود.
جنگل حرا همچنین میتواند از تالابهای پشت منطقه حرا در برابر طوفان شدید ناشی از طوفان رده ۵ با سرعت ۱۱.۲ متر بر ثانیه (۲۵ مایل در ساعت) محافظت کند. با این حال، جنگل نمیتواند به طور کامل طوفانهای رده ۵ را با سرعت آهسته ۲.۲ متر بر ثانیه (۵ مایل در ساعت) کاهش دهد و کاهش موجها میتواند همچنان بر تالابهای پشت منطقه حرا تأثیر بگذارد. اثرات عرض مناطق حرا بر کاهش دامنه موج غیرخطی با نرخهای کاهش زیاد برای افزایش عرض اولیه و نرخهای کوچک (<۵%) برای افزایش عرض بعدی است.
یکی از خدمات اکولوژیکی ارائه شده توسط جنگلهای حرا، مهار اثرات امواج، طوفانها و سونامیها بر داراییها و زیرساختهای ساحلی با اتلاف انرژی امواج ورودی است. نقش مانگروها در تضعیف انرژی موج کوتاه دوره به خوبی توسط تحلیل نظری و مشاهدات میدانی ثبت شده است. با این حال، نتیجه گیری در مورد اثرات حرا بر امواج بلند، از جمله طوفان و سونامی، بحث برانگیز است.
مطالعات قبلی در مورد عملکرد حفاظتی جنگلهای حرا در برابر طوفان و سونامی عمدتاً مبتنی بر تجزیه و تحلیل آماری رابطه بین مکانها و اندازههای جنگلهای حرا و آسیب به سازههای ساخته شده از طریق بررسیهای پس از رویداد است. با این حال، قابلیت اطمینان تجزیه و تحلیل آماری به دلیل دشواری جداسازی متغیرهای متعدد، همبسته و متفاوت از نظر مکانی، از جمله نمای سطح آب طغیان، ارتفاعات توپوگرافی، فاصله تا خط ساحلی، و اندازه جنگلهای حرا محدود میشود. شبیهسازی عددی طغیان سونامی فقط برای مناطق ساحلی با مناطق کوچک جنگلهای حرا انجام میشود و قابلیت اطمینان آنها به دلیل نداشتن دادههای توپوگرافی و عمق سنجی با کیفیت بالا زیر سوال است. بحث در مورد عملکرد حفاظتی حرا این است که هیچ اندازه گیری میدانی سیستماتیک موج طوفان و سونامی در جنگلهای حرا به جز یک مطالعه اخیر در دسترس نبوده (Krauss et al., 2009; Feagin et al., 2010). در این مطالعه اخیر، کراوس و همکاران دادههای سطح آب ثبت شده در داخل منطقه حرا در ساحل خلیج فلوریدا جنوبی را در طول طوفان چارلی (۲۰۰۴) و ویلما (۲۰۰۵) تجزیه و تحلیل کردند تا نشان دهند که حرا میتواند ارتفاع موج طوفان را تا ۹.۴ سانتیمتر در کیلومتر کاهش دهد. با این حال، اندازه گیری موج در جبهه اقیانوسی منطقه حرا در مجموعه دادههای کراوس و همکاران نادیده گرفته شده است. بنابراین، تجزیه و تحلیل آنها از کیفیت موج بیش از جنگل حرا ناقص است.
علاوه بر این، مطالعات قبلی پاسخهایی به سؤالات زیر ارائه کردهاند که برای تعیین نقش جنگلهای حرا به عنوان سپرهای زیستی در برابر موج های طوفان ضروری هستند:
- تفاوت در روند طغیان با و بدون جنگل حرا چیست؟
- چگونه دامنه موج در یک منطقه حرا فروپاشی می کند؟
- تغییر طغیان موج در کنار ساحل در سراسر مناطق حرا چیست؟
- اندازه آستانه جنگلهای حرا که فراتر از آن ارتفاعات به طور قابل توجهی برای دسته خاصی از طوفان کاهش مییابد چقدر است؟
با تجزیه و تحلیل اندازه گیریهای میدانی فراوان موج طوفان از طوفان ویلما و انجام شبیهسازیهای عددی بر اساس توپوگرافی بسیار دقیق به این سؤالات می پردازیم. دادههای حاصل از اندازهگیریهای تشخیص و محدوده نور در هوا. ساختار باقیمانده این مقاله به شرح زیر است:
بررسی این فرضیه که آیا مانگروها به طور قابل توجهی موجهای طوفان را کاهش می دهند نیاز به یک منطقه ساحلی کم ارتفاع دارد که توسط مناطق وسیع حرا و موج های طوفان زیاد مشخص میشود. ساحل خلیج فلوریدا جنوبی از جزیره سانیبل تا کی وست یک منطقه مطالعاتی است که این الزامات را برآورده می کند . خط ساحلی قیفی شکل و منطقه وسیعی از آبهای کم عمق، اغلب هنگامی که یک طوفان در ساحل فوقانی خلیج فارس در منطقه مورد مطالعه فرود میآید، منجر به طوفان شدید میشود. بعلاوه، فلوریدا جنوبی یکی از آسیب پذیرترین مناطق جهان در برابر سیل ناشی از طوفان ناشی از توپوگرافی با شیب ملایم آن با مناطق وسیعی است که تنها چند متر بالاتر از سطح دریای فعلی است. جنگل حرا در فلوریدا جنوبی، که بزرگترین در ایالات متحده است، عمدتا در امتداد سواحل جنوب غربی فلوریدا در کنار خلیج مکزیک و ساحل جنوبی در مجاورت خلیج فلوریدا، که خط ساحلی ۲۰۰ کیلومتر و مساحت ۲۸۰۰ کیلومتر مربع را پوشش میدهد، توزیع شده است. پهنای منطقه حرا از ۶ تا ۳۰ کیلومتر در طول ساحل متفاوت است، بسته به توپوگرافی، دامنه سیلابها و مقدار آب شیرین از Everglades. درختان مانگرو بلند با ارتفاع ۱۸۴ متر و قطر ساقه ۶۰۵ سانتی متر ساحل خلیج فارس و بخش غربی ساحل خلیج فلوریدا شمالی را اشغال میکنند، در حالی که درختان مانگرو با ارتفاع کمتر از ۴ متر بیشتر در داخل خشکی پراکنده شده اند. گونه غالب از جنگل Rhizophora mangle، Lagun-cularia racemosa و Avicennia germinans هستند. توپوگرافی در منطقه حرا تقریباً مسطح با ارتفاعات نزدیک به صفر متر است که به NAVD88 اشاره شده است. جنگل حرا به دلیل حفاظت از پارک ملی Everglades به طور مستقیم تحت تأثیر شهرنشینی جدید قرار نگرفته است. جنگلهای حرا غالباً تحت تأثیر طوفانها و بادهای تند ناشی از طوفانها قرار میگیرند، زیرا فلوریدا جنوبی در معرض طوفانهای استوایی از اقیانوس اطلس و خلیج مکزیک است، اما بیشتر جنگلهای حرا از طریق بازسازی پیشرفته یا نهال بهبود مییابند. قبل از سال ۲۰۰۵، آخرین طوفانی که به طور فاجعه آمیزی بر منطقه حرا در فلوریدا جنوبی تأثیر گذاشت، اندرو در سال ۱۹۹۲ بود، و اثرات موج و باد در جنگل حرا با بهبود بیش از ده سال به حداقل رسیده است.
نکاتی که در مورد جنگلهای حرا باید بدانیم:
- مانگروها در برابر بارانهای موسمی و طوفانهای ساحلی در سریلانکا خوب عمل میکنند.
- حرا با قطع نیروی امواج، باران و بادهای شدید از فرسایش دریا جلوگیری میکند.
- سریلانکا برنامهای را در سراسر جزیره برای کاشت یا احیای حرا راه اندازی کرده است.
- حرا یک مکانیسم متمایز برای به دام انداختن رسوبات و تسریع فرآیندهای زمینسازی در محیطهای ساحلی و رودخانهای تحت سلطه جزر و مد ارائه میکند.
- شرایط پیچیده هیدرودینامیکی و شوری، نرخ تجمع رسوبات آلی و معدنی، ارتفاع سطح اولیه و دوره هیدرولیکی بر مکانیسم حفظ رسوب در اکوسیستمهای حرا تأثیر می گذارد.
- ذخایر فراوان رسوب خاکزا میتواند بانکهای گلی پویا را تشکیل دهد و سیستم ریشه هوایی پیچیده حرا ممکن است با تضعیف سرعت جزر و مد منجر به تجمع رسوب شود.
- چنین مکانیسمهایی اغلب توسط لخته سازی آلی تقویت میشوند.
- کارایی رسوب گیری توسط حرا به گونهای خاص است. سازگاری و انعطاف پذیری مانگروها آنها را قادر می سازد تا با نرخ متوسط تا زیاد افزایش سطح دریا کنار بیایند. با این حال، حرکات زیرسطحی و فرونشست عمیق ناشی از تراکم خودکار ممکن است اثرات افزایش نسبی سطح دریا را افزایش دهد.
- افزایش فشار جمعیت و فعالیتهای اقتصادی مبتنی بر جنگل باعث کاهش جهانی پوشش حرا شده است که فرآیندهای رسوب گذاری را به چالش میکشد.
- تکنیکهای افق نشانگر و آزمونهای جدول ارتفاع سطح (SET) ارزیابی تنوع فضایی در الگوهای تجمع رسوب و ارتفاع سطح را در مکانهای ساحلی مختلف از گونههای متنوع جنوب شرقی آسیا، به ویژه ساحلی مالزی و تایلند تسهیل کردهاند.
- جنگل های حرا در سواحل شرقی هند شاهد احتباس رسوب بوده اند که با رژیم بارندگی فصلی ارتباط دارد.
