Salt marshes protect the coast – but not where it is needed most

~~ scroll naar beneden voor Nederlands ~~ for Dutch scroll down ~~

For three years, ecologist Beatriz Marin-Diaz always had one eye on the weather forecast during the storm season. ‘After a storm we had to visit our research area to assess the impact of the waves,’ she explains. The research area was situated along the Wadden Sea, a shallow zone between a range of barrier islands and the northern coast of the Netherlands consisting of tidal flats and wetlands. ‘Most of our knowledge about the protection these marshes provide is from models. However, little data is available on what is really happening in the open air.’

Observations

Along the coastline, Marin-Diaz has taken different measurements, such as elevation of the mud flats, the width of salt marshes, and the vegetation growing there. The impact of storms was assessed using wave loggers, but also by measuring the position of flood marks on the dikes. Next to the measurements she took herself, Marin-Diaz also received data on wind direction and strength from the Royal Dutch Meteorological Institute (KNMI). Moreover, she analysed charts dating back some twenty years to study changes in the size of salt marshes. The paper in the Journal of Applied Ecology is based on the observations and measurements during three storm seasons.

The results show that salt marshes indeed reduce the wave run-up on dikes. ‘The key message is that compared to bare tidal flats, marshes were more effective in reducing run-up on the dikes,’ explains Marin-Diaz. ‘This finding is not dependent on the wind direction of the storm, the exposure relative to the barrier islands, the grazing state of the marsh, or the vegetation type.’ The main drivers appeared to be the foreshore elevation and marsh width: higher foreshores and wider marshes provide more protection.

Moderating influence

Furthermore, Marin-Diaz observed that in areas where the mud flat elevation is relatively low, salt marshes are absent. Her long-term analysis showed that marshes expanded in areas where the adjacent tidal flats where higher (more than 0.5m above the average local sea level), while salt marshes retreated mainly where the mudflats in front of them were affected by erosion. ‘The areas where marshes are not developing are in turn the ones that would need more protection. Our conclusion is therefore that in some locations, we will still depend on hard engineering solutions because these nature-based defences are not effective enough.’

This is an important conclusion for the local water authority. ‘The study provides data that allow us to estimate the reduction of wave height and run-up depending on the presence and characteristics of the salt marshes in front,’ comment Kornelis de Jong and Jan-Willem Nieuwenhuis, two co-authors from the water authority. ‘We can now distinguish between protective requirements of dike stretches with and without salt marshes. This will have a moderating influence on future reinforcement works and their costs along these stretches.’   

Wading birds

In areas where marshes do not naturally occur, human interventions can help with their establishment. Marin-Diaz: ‘Building sedimentation fields or adding sediment to stimulate the growth of new salt marshes could be one solution, although creating new marshes may have drawbacks as well. It would be at the expense of tidal flats, which are important to wading birds. Furthermore, in some locations, marshes are simply not able to grow, even with human interventions. In that case, strengthening the dikes may be required.’

Kwelders beschermen de kust – maar niet waar dat het meest nodig is

Kwelders zijn ecosystemen met verschillende nuttige functies. Een daarvan is het beschermen van de kust tegen hoog water, wat in laag gelegen landen zoals Nederland extra belangrijk is. Wetenschappers van de RUG en het NIOZ hebben, samen met het waterschap Noorderzijlvest, drie jaar lang gemeten hoe hoog het water tegen de dijk komt tijdens stormen. De resultaten, die zijn gepubliceerd in het Journal of Applied Ecology op 10 mei, kunnen het waterschap helpen om het beschermende effect van kwelders nauwkeurig in te schatten.

Drie jaar lang had ecoloog Beatriz Marin-Diaz tijdens het stormseizoen altijd wel één oog op de weersverwachting gericht. ‘Na een storm moesten we snel naar ons onderzoeksgebied om de impact van de golven vast te stellen’, vertelt zij. Dat onderzoeksgebied lag langs de Waddenkust, waar zich achter de Waddeneilanden ondiep water met getijdeplaten en kwelders bevindt. ‘Onze kennis over de bescherming die de kwelders bieden is vooral afkomstig van modellen. Maar er waren vrij weinig echte meetgegevens over wat er in die gebieden gebeurt.’

Stormseizoenen

Langs de kustlijn deed Marin-Diaz verschillende metingen. Zij bepaalde bijvoorbeeld de hoogte van de wadplaten, hoe breed de kwelders waren en welke planten er groeiden. Het effect van stormen is bepaald met behulp van dataloggers die de golfhoogte meten, maar ook door na een storm de vloedlijn op dijken te meten. Naast de metingen die ze zelf deed gebruikte Marin-Diaz ook gegevens over de richting en kracht van de wind afkomstig van het KNMI. Verder analyseerde zij twintig jaar oude kaarten waarop de kwelders zijn gemarkeerd om verandering in de grootte te bepalen. Het artikel in het Journal of Applied Ecology is gebaseerd op deze observaties en de metingen uit drie stormseizoenen.

De resultaten laten zien dat kwelders zorgen voor minder hoge golven tegen de dijk. ‘Onze belangrijkste boodschap is dat in vergelijking met kale wadplaten de begroeide kwelders veel effectiever zijn in het dempen van de golfhoogte tegen de dijk’, legt Marin-Diaz uit. ‘Die bevinding geldt bij alle windrichtingen tijdens de storm, en is onafhankelijk van de plek langs de dijk in verhouding tot de Waddeneilanden, de begrazing van de kwelder of de vegetatie die er groeit.’ De grootste invloed vond zij voor de hoogte van de wadplaten en de breedte van de kwelder: die zorgen voor meer bescherming.

Kosten

Verder zag Marin-Diaz dat in gebieden waar de wadplaten niet zo hoog waren er doorgaans geen kwelders waren ontstaan. Haar lange-termijn analyse liet zien dat kwelders aangroeiden in gebieden waar de wadplaten ervoor relatief hoog waren (meer dan een halve meter boven NAP), terwijl kwelders juist kleiner werden waar de wadplaten afkalfden door erosie. ‘De gebieden waar kwelders zich niet ontwikkelen zijn juist de gebieden die de meeste bescherming nodig hebben. Onze conclusie is dat we op sommige plekken nog steeds moeten ingrijpen door dijken te versterken, omdat de natuurlijke bescherming tegen stormen er onvoldoende is.’

Dat is een belangrijke conclusie voor het waterschap. ‘Dit onderzoek voorziet ons van meetgegevens waarmee het mogelijk is de golfhoogte en de waterstand tegen de dijk te schatten, gebaseerd op de aanwezigheid en de karakteristieken van de kwelders die er voor liggen’, is de reactie van Kornelis de Jong en Jan-Willem Nieuwenhuis van Noorderzijlvest, beiden medeauteurs van het artikel. ‘We kunnen nu inschatten wat er aan beschermende maatregelen nodig is op plekken van de dijk met en zonder kwelders. Dat zal de mate van versterking en daarmee de kosten bepalen.’

Versterking

In gebieden waar de kwelders niet van nature voorkomen zouden mensen het ontstaan ervan kunnen stimuleren. Marin-Diaz: ‘Dat kan door sedimentatievelden te bouwen, of door sediment aan te vullen waarmee nieuwe kwelders groeien. Maar het scheppen van nieuwe kwelders kan wel negatieve gevolgen hebben voor bijvoorbeeld vogels die afhankelijk zijn van de wadplaten. Bovendien zal het op sommige locaties onmogelijk zijn kwelders te laten ontstaan. In zijn geval lijkt een versterking van de dijken noodzakelijk.’