Kustnära ekosystem som skydd mot naturkatastrofer

Karlstads universitet 651 88 Karlstad Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60 Information@kau.se www.kau.se Fakulteten för Samhälls- och livsvetenskaper

Carl Bonander

Kustnära ekosystem som skydd mot naturkatastrofer

- en litteraturstudie från ett riskhanteringsperspektiv

Coastal Ecosystems as Protection against Natural Disasters

- a literature review from a risk management perspective

Magisteruppsats Samhällelig Riskhantering

Datum/Termin: VT-12 Handledare: Lars Nyberg Examinator: Ragnar Andersson

2

Abstract

Research suggests that society's vulnerability to natural disasters along coasts could increase as a result of climate change, which is likely to lead to elevated sea levels and possibly an increase in the occurance of meteorological phenomena such as storms and tropical cyclones. Following the Indian Ocean tsunami disaster in 2004 and Hurricane Katrina in 2005, both of which received considerable media attention, empirical data has indicated that coastal vegetation might be able to protect and reduce damages to coastal communities during tsunami events and tropical cyclones.

The aim of the essay has been to study the function of coastal ecosystems as protection against tsunami waves and storms from a risk management perspective, meaning that I have, through an overview of scientific articles, compiled current research on how coastal ecosystems can

attenuate storm surges and tsunami waves, and analysed how this knowledge can be put into practice in coastal communities from a risk management perspective, i.e. if coastal ecosystems are a viable risk reduction measure, are practically applicable, and if so, how they could be applied.

There is empirical evidence suggesting that coastal ecosystems, particularly mangroves, can reduce the strength of a tsunami wave, but full scientific consensus on this issue has not yet been reached. With regard to protection against storm surges, there is extensive scientific evidence that coastal vegetation can mitigate damages and reduce the height of a storm surge, although the wave has to traverse several kilometres inland through thick vegetation for the protection to be effective. A synthesis in the form of a figure regarding the many physical factors that influence wave development through coastal ecosystems has been created in an attempt to simplify and explain the phenomenon.

The conservation and restoration of coastal ecosystems can be justified from a risk management perspective, but planting new forest belts for the purpose of disaster mitigation is quite

unrealistic and can rarely be sustainable, since, for protection to be effective, the forest belt must extend several kilometres inland from the coast, and would thus likely prove difficult to

implement along coastal societies.

3

Sammanfattning

Forskning tyder på att samhällets sårbarhet mot naturkatastrofer längs kuster kan komma att öka till följd av klimatförändringar, som med stor sannolikhet kommer att leda till förhöjda

havsvattennivåer och möjligtvis även en ökning i meterologiska naturfenomen såsom stormar och tropiska cykloner. Efter tsunamikatastrofen i Indiska oceanen 2004 och orkanen Katrina 2005, som båda fick stor uppmärksamhet i media, har kustvegetation, med hjälp av empirisk data angående skador på bakomliggande samhällen, visats kunna reducera skador.

Syftet med uppsatsen har varit att undersöka kustnära ekosystems funktion som skydd mot tsunamivågor och stormar från ett riskhanteringsperspektiv, dvs ifall de teoretiskt sett kan fungera som riskreducerande medel och barriär mot de nämnda naturfenomenen, samt hur möjligheterna för praktisk implementering av kustnära ekosystem som skydd ser ut. Metoden som använts är en forskningsöversikt av vetenskapliga artiklar som är baserade på empirisk data, modelleringar och laboratoriestudier.

Det finns empirisk data som tyder på att kustnära ekosystem, särskilt mangroveträsk, kan reducera en tsunamivågs kraft, men fullständig konsensus råder inte. När det gäller skydd mot stormflod finns det bättre vetenskapligt underlag för att det kan minska skador och sänka stormflodens höjd över kilometerlånga sträckor land. En syntes i form av en figur gällande de många fysiska faktorer som påverkar en vågs utveckling genom ett kustnära ekosystem har gjorts i syfte att göra fenomenet mer påtagligt.

Från ett riskhanteringsperspektiv har bedömningen gjorts att bevarande och återställande av kustnära ekosystem kan motiveras, men plantering av nya och effektiva skogsbälten som skydd kan sällan vara hållbara, eftersom det skulle innebära att skogsbältet måste sträcka sig flera kilometer in mot land, och skulle därmed troligtvis vara svårt att implementera i kustsamhällen.

4

Innehåll

1. Inledning ... 5

1.1 Bakgrund ... 5

1.2. Problemformulering ... 6

1.3. Syfte ... 6

1.4. Teori ... 6

1.5. Metod ... 8

1.5.1. Sökning och urval ... 9

1.5.2. Avgränsningar ... 9

1.5.3. Analys ... 10

1.6. Tidigare forskning ... 10

1.7. Begrepp och förkortningar ... 10

2. Resultat ... 12

2.1. Genomgång av naturfenomen ... 12

2.1.1. Tsunami... 12

2.1.2. Storm ... 13

2.1.3. Sammanfattning av övriga värden ... 15

2.2. Faktorer som påverkar kustvegetationers effektivitet som skydd mot naturkatastrofer .... 15

2.3. Vegetationstyper ... 16

2.3.1. Mangroveskog... 16

2.3.2. Saltvattenträsk ... 19

2.3.3. Korallrev ... 21

2.4. Framtida klimatförändringars effekt på kustnära ekosystem ... 21

2.5. Antropogena anledningar till kustvegetationens degradering och skövling ... 23

2.6. Applicering från ett riskhanteringsperspektiv ... 24

2.6.1. Ekonomiskt värde ... 25

2.6.2. Syntes ... 26

3. Diskussion ... 27

3.1. Resultatdiskussion ... 27

3.2. Metoddiskussion ... 30

4. Slutsatser ... 32

Bilaga 1. Artikelöversikt...37

5

1. Inledning

Sedan tsunamikatastrofen i Indiska oceanen år 2004 och orkanen Katrina år 2005 har allt mer forskning riktats mot hur effektiv kustvegetation kan vara som en naturlig barriär mot

naturolyckor. Större delen av forskningen fokuserar på olika våtmarkstyper, såsom

mangroveskog och saltvattenträsk, medan andra undersöker korallrev och vass. Framsteg har även gjorts angående stormflodsmodellering, vilket innebär att datorbaserade uträkningar som tar hänsyn till lokala förhållanden kan göras för att bland annat undersöka vilken effekt vegetation kan ha på vågens utveckling när den når land.

1.1 Bakgrund

I dagsläget bor upp till 20 miljoner männskor i låglänta kustområden som ligger under normala högvattennivåer (högt tidvatten) och cirka 200 miljoner är sårbara mot översvämningsrisker vid stormtillfällen som producerar extrema vågor (Nicholls & Cazenave, 2010). Ännu fler förväntas bo nära havet i framtiden (Nicholls m.fl., 2007). Detta innebär att fler människor kan komma att bli utsatta för naturkatastrofer som tropiska cykloner, tsunamis och översvämningar. En höjning av havsnivån kommer troligtvis att öka denna sårbarhet ytterligare (IPCC, 2012), speciellt i utvecklingsländer, eftersom sämre ekonomi oftast innebär att man inte har samma möjlighet att skydda sig som i samhällen i utvecklade länder (Wisner m.fl., 2004).

En effekt av den globala uppvärmningen som anses mycket sannolik är en accelererad havsnivåhöjning, vilket beror på att vattnets densitet ökar med varmare temperaturer (Meehl m.fl., 2007) samt att inlandsisarna smälter i en allt högre takt (Grinsted m.fl., 2009). Beräkningar gjorda utifrån IPCC:s framtidsscenarier ger varierande reslutat, men en global havsnivåhöjning på 0,6-1,6 m är sannolik (Meehl m.fl., 2007; Grinstead m.fl., 2009), vilket är en kraftig skillnad jämfört med 1900-talet, då havsvattennivån steg med 17 cm (Nicholls, 2011).

Vilka uträkningar som visar sig ligga närmast den framtida havsnivåhöjningen återstår att se, hur som helst så finns oberoende av detta en konsensus angående följande: 1) en accelererad

havsnivåhöjdning kan förväntas och 2) temperaturer vid havsytan stiger, vilket innebär ökad sårbarhet mot översvämningar och andra naturkatastrofer för kustsamhällen i många delar av världen (Nicholls & Cazenave, 2010), samt en degradering av kustnära och marina ekosystem (Nicholls m.fl 2007; Alongi, 2008). Det sistnämnda kan komma att öka risken för översvämning ytterligare, då kustvegetation såsom mangroveskog och andra våtmarker fungerar som naturliga

6

skydd mot översvämning, stormar, tsunamis och erosion genom dämpning av vågor (Gedan m.fl., 2010).

1.2. Problemformulering

Med ett troligt framtidsscenario där risken för kustnära naturkatastrofer globalt sett förväntas öka till följd av ökad sårbarhet och klimatförändringar är det nödvändigt att alla möjliga alternativ för riskreducering undersöks, speciellt med fokus på hur effektivt skyddet i sig är samt hur effektivt det anses vara från ett ekonomiskt perspektiv. Ifall kustnära ekosystem bevisligen kan fungera som ett bra skydd mot naturkatastrofer så kan säkerhetsaspekten användas som en motivering till bevarande av hotade ekosystem, vilket utöver detta även skulle kunna ha positiva synergieffekter på lokal och global miljö.

1.3. Syfte

Att undersöka kustnära ekosystems funktion som skydd mot tsunamivågor och stormar från ett riskhanteringsperspektiv, dvs ifall de teoretiskt sett kan fungera som riskreducerande medel och barriär mot de nämnda naturfenomenen, samt hur möjligheterna för praktisk implementering av kustnära ekosystem som skydd ser ut.

1.4. Teori

Wisner m.fl. (2004) har formulerat en användbar teori om naturkatastrofer och samhällelig sårbarhet till dessa fenomen. De beskriver kortfattat risk med hjälp av följande ekvation:

Risk = hazard (fara) x vulnerability (sårbarhet)

Termen naturkatastrof har en tendens att tolkas som en katastrof vars orsaker är naturliga, men vad Wisner m.fl. (2004) menar är att det är själva fenomenet som är naturligt, inte katastrofen.

Katastrof är en term som är relativt öppen för tolkning och kan definieras på olika sätt; det kan handla om att en gräns sätts för ett visst antal dödsfall eller antal skadade och på annat sätt påverkade, eller vagare definitioner som beskriver en storskalig och skadlig händelse. UN/ISDR definierar termen katastrof så här:

“A disaster is a sudden, calamitous event that causes serious disruption of the functioning of a community or a society causing widespread human, material, economic and/or environmental losses which exceed the ability of the affected community or society to cope using its own level of resources." (UN/ISDR, 2004)

7

Även om den här definitionen kan kritiseras för att den är för snäv genom att den enbart inriktar sig på plötsliga händelser (katastrofer kan även uppstå långsamt; storskalig svält är ett exempel på detta), så tar den upp den aspekt som Wisner m.fl. (2004) menar är viktig: ett samhälles förmåga (eng. coping capacity) att hantera en händelse med sina egna tillgångar är avgörande för ifall det är en katastrof eller inte. Riskekvationen kan därmed utökas, och ser nu ut så här:

Risk = hazard x vulnerability/coping capacity

Tsunamivågor, översvämningar och jordskalv är inte i sin ensamhet en orsak till samhälleliga katastrofer, utan ett samhälles utveckling, sårbarhet och inte minst dess förmåga att hantera och minska sin sårbarhet är minst lika viktiga faktorer. En viktig skillnad mellan själva faran (dvs.

naturfenomenet) och sårbarheten är att sårbarheten går att minska genom att analysera och addressera vad som orsakar samhällets sårbarhet mot dessa fenomen. Detta skiljer sig från krishantering och räddningsinsatser i det akuta skedet, och innebär att ett samhälle proaktivt kan minska risken för skador till följd av naturfenomen.

En viktig faktor som påverkar ett samhälles hanteringsförmåga (coping capacity) är det utvecklingsstadium landet eller området befinner sig i. I grova drag kan detta ses utifrån tre sfärer: ekonomisk utveckling, social utveckling och ekologisk utveckling. Dessa tre perspektiv bör inte ses som separata, då en utveckling inom en sfär ofta påverkar utvecklingen inom de andra (Collins, 2009). Till exempel kopplas ofta hastig ekonomisk utveckling samman med större bidragande till klimatförändringar, men även låg ekonomisk och social utveckling kan påverka miljön negativt i form av en ohållbar överanvändning av lokala resurser, såsom nedhuggning av mangroveskog för bränsle och odlingsmarker. Collins (2009) menar även att fattigdom och miljöförstöring ofta är sammankopplade i en nedåtgående spiral, där fattigdom innebär miljöförstöring och miljöförstöring skapar ytterligare fattigdom.

Precis som utvecklingen kan påverka ett lands förmåga att hantera en katastrof, så kan naturkatastrofer även påverka ett lands utveckling negativt till följd av skador på ekonomi, sociala förhållanden och miljö (Collins, 2009). Detta innebär att ett ytterligare fokus på

8

riskhantering i utvecklingsländer är viktigt för att vända på en trend som annars kan leda till en ytterligare nedåtlutande spiral, där låg grad av utveckling innebär större sårbarhet och större sårbarhet innebär sämre utveckling.

En ytterligare teori som genomsyrar denna uppsats handlar om beslutsfattande och val av riskreducerande åtgärder. Mattson (2000) har delat upp ett antal beslutskriterier i tre olika kategorier: teknologibaserade kriterier, rättighetsbaserade kriterier och nyttobaserade kriterier.

De teknologibaserade kriterierna innefattar användandet av bästa möjliga teknik för reducering av risker. Inom ramen för kustnära naturkatastrofer skulle detta kunna innebära avancerade översvämningsskydd, system för tidiga varningar och kommunikation och översvämningssäkra byggnader. Från ett nyttobaserat perspektiv är detta dock inte alltid samhällsekonomiskt lönsamt, vilket innebär att nyttan (riskreduceringen) i ekonomiska termer inte överstiger kostnaden för implementering av tekniken. Ifall den ekonomiska aspekten är styrande för beslutsfattarna, så genomförs då inte den riskreducerande åtgärden eftersom den är för dyr i relation till dess förväntade nytta. Eftersom samhällets resurser är begränsade måste därför ibland alternativa lösningar sökas, exempelvis ifall kustvegetation kan fungera som ett alternativ till

människokonstruerade översvämningsskydd.

1.5. Metod

För att besvara syftet har en forskningsöversikt av tillgänglig litteratur angående kustnära

ekosystem som skydd mot naturkatastrofer och dess sårbarhet mot klimatförändringar utförts, då tillräckligt med litteratur ansågs finnas tillgänglig för att kunna genomföra detta. Enligt Forsberg och Wengström (2008) är syftet med en forskningsöversikt ofta att beskriva kunskapsläget inom ett visst område, vilket jag ansåg passade in på uppsatsens syfte. Ett problem med

forskningsöversikter, enligt samma författare, kan dock vara ett de ofta inte utförs på ett

systematiskt sätt. Av denna anledning lånade jag några kriterier för min metod från systematiska litteraturstudier, närmare bestämt att alla relevanta, kvalitetsbedömda studier ingår (svaga studier utesluts) och för analys kan syntes användas för att sammanställa resultat från mindre studier och dra en större slutsats utifrån det (Forsberg & Wengström, 2008).

9 1.5.1. Sökning och urval

Litteratursökningen genomfördes med hjälp av följande sökmotorer: SciVerse Scopus, Google Scholar och Google, och med följande sökord: coastal vegetation, mangrove, wetland, bioshield, sea level rise, climate change, risk management, inundation, wave attenuation, flood, storm surge, tsunami, natural disaster. Utifrån sökningen identiferades relevant litteratur, bland annat direkt från sökresultaten, men även utifrån källhänvisningar i de artiklar som kommer fram under sökningen, med hjälp av följande kriterier:

1. Artikeln ska vara publicerad i en vetenskaplig tidsskrift (refereegranskad).

2. Den ska vara relevant för syftet, det vill säga att författarna ska direkt ha undersökt

vågdämning vid stormar och tsunamivågor genom olika typer av kustvegetation genom empirisk data, modellering eller laboratoriestudier, eller indirekt genom litteraturstudier.

1.5.2. Avgränsningar

Kustvegetation kan bidra med ekosystemtjänster utöver vad som studeras i den här uppsatsen, men till följd av syftet fokuserades enbart på kustvegetationers funktion som

översvämningsskydd. Följande avgränsningar gjordes:

1. Arbetet avgränsades till kustvegetation och dess effekt på större naturkatastrofer som kan ske vid kuster (stormflod, stormvågor och tsunami). Andra funktioner som dessa ekosystem bidrar med, exempelvis skydd mot erosion genom dämpning av mindre vindvågor, ingår inte. Dessa ytterligare funktioner anses även också viktiga för att bedöma värdet av dessa ekosystem, men de ligger utanför arbetets syfte.

2. Eftersom uppsatsen är baserad på en litteraturstudie är den begränsad till vad som finns tillgängligt i form av vetenskapliga artiklar och annan vetenskaplig litteratur. Av detta skäl fokuserades arbetet på följande typer av kustvegetation: mangroveskog, saltvattenträsk och korallrev, eftersom det är vad som finns tillgängligt angående de två naturfenomen som nämns ovan. Ytterligare litteratur om dämpning av vindvågor finns tillgänglig för fler typer av

kustvegetation, till exempel vass, men detta har valts bort eftersom det ligger utanför det valda syftet. I uppsatsen gjordes en åtskiljning mellan dämpning av vindvågor och

stormflodsdämpning eftersom det handlar om två skilda fenomen (se avsnitt 2.1. för ytterligare föklaring av denna skillnad).

10 1.5.3. Analys

Efter att artiklarna valts ut (totalt 29 st, se Bilaga 1. för en översikt) analyserade jag dem utifrån vilken metod och data som använts (baserat på empirisk data, fysisk eller numerisk modellering osv), samt ifall författarna i sina slutsatser och resultat har redovisat att det finns en signifikant koppling mellan kustnära ekosystem och vågdämpning när det gäller tsunamivågor, stormflod eller stormvågor. 20 artiklar (av 29) uppfyllde avgränsningskraven, vilket innebär att det är dem som mina slutsatser är baserade på. Resterande artiklar användes bland annat som grund för att förklara de olika naturfenomenen eller de studerade ekosystemen i sig, utan någon direkt

koppling till varandra. Inga artiklar i urvalet valdes bort till följd av låg kvalitet. Resultaten av de artiklar som ingår i studien presenterades sedan narrativt (i resultatdelen) och diskuterades från ett riskhanteringsperspektiv i diskussionsdelen. Några (kvantitativa) numeriska uträkningar har ej gjorts.

1.6. Tidigare forskning

En artikel som har kommit till stor hjälp i mitt sökande av källor är en systematisk litteraturstudie som Gedan m.fl. (2011) utfört angående kustvegetation som skydd mot erosion, stormar och tsunamivågor. Syftet med deras studie var att motbevisa kritik mot kustvegetation och dess effektivitet som skydd mot naturkatastrofer som på senare år har framkommit (Feagin, 2009), och även om fullständig konsensus inte råder inom området så finner Gedan m.fl. (2011) att större delen av studier om kustvegetation som skydd mot naturkatastrofer pekar på att det kan fungera som skydd.

Det huvudsakliga bidrag till forskningen om kustvetegation som skydd mot naturkatastrofer som återfinns i denna uppsats är att problemet behandlas och diskuteras från riskhanteringsperspektiv, vilket innebär att den bygger på och tillför ett nytt perspektiv på de tankar och slutsatser som Gedan m.fl. (2011) kom fram till.

1.7. Begrepp och förkortningar

Förkortningar

IPCC - International Panel on Climate Change

IUCN - International Union for Conservation of Nature NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration

11

UN/ISDR - United Nations International Strategy for Disaster Reduction Begrepp

Batymetri - Undervattensterräng, motsvarighet till topografi på land. Handlar om vattendjup.

Stormflod - (eng. storm surge) En våg som produceras till följd av vind och lufttryck vid stormar och orkaner. Kan nå flera kilometer in mot land, liknar tidvatten.

Topografi - Landterrängens fysiska form, handlar vanligtvis om höjdskillnader.

12

2. Resultat

2.1. Genomgång av naturfenomen

Nedan följer en genomgång och förklaring av de naturfenomen som är relevanta för studien, i syfte att klargöra hur dessa fenomen uppstår och varför, för att sedan gå in djupare på hur de påverkas av olika meterologiska och geografiska förhållanden.

2.1.1. Tsunami

En tsunami uppstår relativt sällan, men när det väl händer så sker det plötsligt och oftast enbart med några timmars förvarning och kan leda till förödande konsekvenser om den når land.

Fenomenet uppstår vanligtvis till följd av jordbävningar nära havets botten, men kan även uppstå till följd av våldsamma vulkanutbrott eller betydligt ovanligare yttre faktorer, t.ex.

meteoritnedslag. Ute på djupt vatten kan en tsunamivåg vara upp till 100 meter lång. Våghöjden är dock betydligt lägre ute till havs, omkring 50 cm, och det är inte förrän den närmar sig

grundare vatten som höjden ökar kraftigt, vilket kan innebära våghöjder på runt 30 meter (Frampton m.fl., 2000). Eftersom jordskalv är den vanligaste orsaken till en tsunamivåg så klassas tsunamis som geofysiska naturkatastrofer, till skillnad från tropiska cykloner och andra stormar som klassas som klimatologiska. Detta innebär att framtida klimatförändringar inte kommer att ha någon effekt på hur ofta en tsunami uppstår (IPCC, 2012). Sårbarheten mot tsunamivågor kan dessvärre komma att öka i framtiden bland annat på grund av

populationsökning och att fler människor förväntas bosätta sig nära kusten (Nicholls m.fl., 2007).

Kaiser m.fl. (2011) skriver i en fallstudie från Phang Nga och Phuket i Thailand angående tsunamikatastrofen i Indiska oceanen 2004 att mangroveskog kan ha sänkt tsunamivågens styrka med upp till 50%, vilket kan ha hjälpt till att minska förstörelsen, men de kom även fram till att vegetationen inte hade en betydlig effekt på översvämningens omfattning. Detta stämmer överens med vad Gedan m.fl. (2011) finner: om vågens höjd överstiger vegetationen så förminskas dess effektivitet som översvämningsskydd, men det betyder inte att den görs helt oanvändbar då den fortfarande skapar friktion som kan reducera vågens energi. Empirisk data från Phang Nga samlad efter katastrofen tyder på att områden där mangroveskog hade skövlats för att skapa plats för räkodlingar skadades värre än där vegetationen hade bevarats (Srinivas &

Nakagawa, 2008).

13

Feagin m.fl (2009) kritiserar dock de studier som bedrivits efter tsunamikatastrofen med motiveringen att det saknas vetenskapligt verifierbara bevis tagna från verklig mätdäta under själva katastroftillfället. De menar att en tsunamivåg har för hög hastighet och att vegetation inte hinner dämpa den snabbt nog. Gedan m.fl (2010) besvarar detta med att det fortfarande finns tecken på att mangroveskog kan skydda mot mindre tsunamivågor, men håller med om att det i dagsläget är svårbevisat eftersom de modelleringar som gjorts inte ännu har verifierats i

verkligheten, och att många av de observationsstudier som bedrevs efter katastrofen 2004 inte fullt ut tagit hänsyn till andra faktorer som kan ha spelat roll för vågdämpningen (se del 2.2.).

Vissa senare studier har dock tagit hänsyn till dessa faktorer, se ovan (Kaiser m.fl., 2011).

2.1.2. Storm

Tropiska cykloner är den typ av storm som leder till flest dödsfall och stora ekonomiska

förluster. De är intensiva lågtryck som bildas ute till havs längs de tropiska breddgraderna, vilket beror på att det krävs en temperatur på minst 27 grader celsius vid havsytan för att de ska uppstå (Frampton m.fl., 2000). Vad som ibland kan vara förvirrande är att tropiska cykloner har olika benämningar beroende på var i världen de uppstår: 1) orkan: om den bildas över Atlanten, Karibiska havet samt östra Stilla havet, 2) cyklon: Indiska oceanen och södra Stilla havet, och 3) tyfon: västra Stilla havet. Det handlar dock om samma naturfenomen (tropisk cyklon). I USA graderas en tropisk cyklon i Saffir-Simpsons orkanskala (se tabell 1).

En rad faror kopplas till tropiska cykloner, exempelvis tornados, extrema vindhastigheter samt stormflod. En stormflod är en temporär höjning i vattenståndet som orsakas av kraftiga stormar och lågtryck, vilket kan leda till översvämningar flera kilometer in på land i låglänta områden.

Även om tornados och starka vindar kan orsaka stor skada, så är stormflod det som oftast orsakar flest dödsfall, vilket var fallet i New Orleans under orkanen Katrina 2005 (NOAA, 2012a).

Tabell 1. Saffir-Simpsons orkanskala (NOAA, 2012b).

Kategori Beskrivning Vindstyrka (m/s)

Kategori 1 Svag 33-42

Kategori 2 Medel 43-49

Kategori 3 Stark 50-58

Kategori 4 Väldigt stark 59-69 Kategori 5 Förödande 70 eller mer

14

Det finns bättre vetenskapligt belägg för att kustvegetation skyddar mot vindvågor och stormflod än vad det finns angående tsunamivågor. Detta beror på att fler fältstudier och modelleringar har bedrivits angående dessa fenomen (se bland annat Krauss m.fl., 2009; Mazda m.fl., 2006;

Wamsley m.fl. 2010; Quartel m.fl., 2007; Möller, 2006; Zhang m.fl., 2012). Det finns dock en fundamental skillnad mellan vindvågor och stormflod; vindvågor produceras av starka vindar, medan stormflod karaktäriseras av en hastigt (oftast över några timmar) stigande vattennivå till följd av en blandning av atmosfäriskt lågtryck och starka vindar som trycker upp vattnet mot land. Detta innebär att en stormflod beter sig mer som tidvatten än en vanlig våg (Feagin m.fl., 2009). För att klargöra, så är det stormflodsdämpning som ligger i fokus för detta arbete, då stormflod är det naturfenomen kopplat till stormar som leder till flest dödsfall. Det bör även tilläggas att kustvegetation inte har någon bromsande effekt på själva stormen eller dess vindar (NOAA).

Tidigare ingick standardiserade värden av hur mycket en storm förhöjer vattenståndet vid en viss vindhastighet (kategori) i Saffir-Simpsons orkanskala, men dessa togs nyligen bort på grund av dess oförmåga att korrekt förutsäga förhöjningen i vattenståndet (Irish & Resio, 2010). Detta beror bland annat på att lokala skillnader i vattendjup (batymetriska förhållanden) har en stor effekt på hur kraftig stormfloden kan bli. Orkanen Ike skulle ha orsakat mycket lägre stormflod, cirka 2,5 meter, om den hade nått land vid Floridas kust än vad den gjorde i verkligheten när den nådde Texas, där den orsakade en stormflod som var 6,1 meter hög. Detta beror på att vattnet är betydligt grundare utanför Texas, vilket förstärker stormfloden jämfört med det djupare havet utanför Floridas kust som förminskar vågorna (NOAA, 2010). Ytterligare variabler, utöver lokal batymetri, såsom topografi och kustvegetation spelar dock även roll, så denna bild är lite

simplifierad (Gedan m.fl., 2011; Zhang m.fl., 2012; Wamsley m.fl., 2010). En stormflod kan bli upp till 7,5 m hög i tropiska klimat, och upp till 5 m i subtropiska och tempererade regioner (Gönnert m.fl., 2001).

En storm är ett klimatologiskt naturfenomen, men bevis för att antalet tropiska cykloner kommer att öka i framtiden till följd av klimatförändringar är begränsade. I dagsläget sker ungefär 90 st per år globalt sett och detta förväntas inte förändras signifikant inom de närmaste 40 åren.

Dessvärre kan variationer i frekvens och färdväg komma att ske regionalt över de olika haven,

15

men dessa förändringar är svåra att prognostisera. Riskerna kopplade till stormflod kommer troligtvis att förvärras i takt med att havsnivån stiger (IPCC, 2012).

2.1.3. Sammanfattning av övriga värden

Utöver skydd mot naturkatastrofer så har kustnära och marina ekosystem andra direkta och indirekta värden, exempelvis ökad biologisk mångfald, turism, och habitat för arter (Barbier, 2012). Kustvegetation skyddar även kuster mot erosion genom vågdämpning (Gedan m.fl., 2011), men det behandlas inte i detta arbete med tanke på att syftet är att undersöka dess förmåga att skydda mot större naturkatastrofer (stormar och tsunami). En ytterligare tjänst som våtmarker, speciellt mangroveskog, bidrar med är dess förmåga att lagra koldioxid; mangroveskog är ett av de koldioxidrikaste ekosystemen i tropikerna (Donato m.fl., 2011), vilket innebär att ohållbar skövling av dessa kan förvärra växthuseffekten.

2.2. Faktorer som påverkar kustvegetationers effektivitet som skydd mot naturkatastrofer

Koch m.fl (2009) skriver att kustvegetation som vågdämpande översvämningsskydd är icke- linjär, dvs. att en rad olika faktorer i tid och rum påverkar dess effektivitet. Detta innebär att det inte går att betrakta en viss våtmarkstyp som statisk i sin förmåga att dämpa vågor, vilket även kritiseras av Wamsley m.fl (2010), som understryker att det är en grov förenkling att använda tumregler eller generella mått för vågdämpning utan att betrakta alla faktorer som påverkar en våg.

En kustlinjes vegetation och dess effektivitet som skydd mot naturkatastrofer bör studeras lokalt, eftersom den beror på en rad olika faktorer: vegetationstyp, dess densitet, area, hållfasthet och höjd samt lokala topografiska och batymetriska förhållanden (markterrängen och vattendjup vid stranden). Andra variabler som bör tas hänsyn till är naturfenomenets karaktär: en storms riktning, intensitet och vindhastighet, en tsunamivågs kraft, höjd, infallsvinkel samt var

epicentret av den geofysiska händelsen befinner sig i relation till kusten (Wamsley m.fl., 2010;

Kaiser m.fl., 2011). Angående stormflod kan även ytterligare faktorer utöver intensitet spela in, såsom stormens struktur och area (Irish & Resio, 2010). Hur snabbt lågtrycket rör sig över området kan även ha en stor betydelse för en stormflods magnitud (Wamsley m.fl., 2010). Allt detta tyder på stor komplexitet gällande variationer i skada på lokal nivå beroende på i vilket

16

område vegetationen befinner sig, samt variationer beroende på skillnader i stormens eller tsunamins karaktär.

För bäst effekt bör växtlighetens biomassa, densitet och höjd vara hög samtidigt som arean är stor. Ifall vegetationen ligger i ett område där vattendjupet är stort och markhöjden över havet är hög så är det även gynnsamt, då det innebär att vågen inte blir lika stor (Gedan m.fl. 2011;

NOAA, 2010; Wamsley m.fl., 2010).

Årstid har även en betydande roll för kustvegetationens effektivitet, speciellt i områden med tempererat klimat, då biomassan är minst under vintern och störst under sommaren. Därmed skapas ett bättre skydd under sommaren i dessa zoner (Koch m.fl., 2009). Även vattendjup vid tidvatten kan variera beroende på årstid, till exempel är vattendjupet vid saltvattenträsk på Englands östkust under högvatten större i september än i december (Möller m.fl., 2006).

Våtmarker kan skydda kustområden både direkt och indirekt. Direkt vågdämpning syftar på den fysiska barriäreffekt som växtligheten över marken skapar som sänker vågens hastighet genom att bilda en dragkraft i motsatt riktning, en funktion som fungerar bäst vid hög växtdensitet. Den stabiliserar även jorden under genom rotbildning (ökad biomassa) och sedimentering, vilket ger stränder ett ökat skydd mot erosion. Indirekt kan våtmarksväxter även bygga upp torv och därmed förändra lokala batymetriska förhållanden genom att skapa ytterligare friktion på botten, och döda växter förbättrar jordmånen genom naturlig nedbrytning av organiskt material, vilket över en längre tid (decennier till århundraden) kan höja marknivån med flera meter jämfört med ett område utan vegetation (Gedan m.fl., 2011).

2.3. Vegetationstyper

2.3.1. Mangroveskog

Mangroveskog kan överleva i tropiska och subtropiska klimat, och till viss del även i varma tempererade zoner. De ligger oftast nära kustlinjen och svämmas tidvis över till följd av variationer i tidvattennivån. Växtligheten består av träd och stora buskar. Det är ett av de ekosystem med högst biomassa globalt sett, men dessvärre är utbredningen liten jämfört med andra skogar (Spalding, 2010). Den största delen av bestånden finns i Asien (42%), följt av Afrika (20%), Central- och Nordamerika (15%), Oceanien (12%) och Sydamerika (11%) (Giri m.fl., 2011).

17

Zhang m.fl (2012) studerade USA:s största mangroveskog, som ligger vid Floridas kust och sträcker sig över 200 km längs kustlinjen och har en area på 2800 km². Dess bredd varierar från 6 km till 30 km, med träd som är mellan 4-18 m i höjd. Skogen är i god hälsa och skyddad mot urbanisering eftersom den ligger inom Everglades nationalpark. Baserat på fältstudier och simuleringar efter kategori 3-orkanen Wilma fann de att en stormflod kunde dämpas med 40-50 cm/km i täta delar av mangroveskogen och 20 cm/km i områden med en blandning av

mangroveskog och öppet vatten¹. De simulerade även två kategori 5-orkaner, och kom fram till slutsatsen att mangroveskogen i fråga kan dämpa en stormflod som produceras av en kategori 5- orkan helt om lågtrycket rör sig snabbt över området (11,2 m/s), men om det rör sig långsamt (2,2 m/s) riskerar även områden bakom mangroveskogen att översvämmas (notera att hur snabbt en orkan rör sig inte är synonymt med dess vindhastighet, som avgör dess klassificering i Saffir- Simpsonskalan). De finner stora skillnader i dämpning mellan en mangroveskog som är 1 km bred jämfört med en som är 10 km bred, och för att helt skydda bakomliggande områden från en orkan som Wilma behövs en 7-8 km bred mangroveskog. Dämpningen av stormfloden över denna bredd var även icke-linjär. De noterade en större dämpning vid den sjönära delen av vegetationen (Zhang m.fl. 2012), vilket kan bero på att den abrupta markskillnaden när vågen färdas från hav till kustvegetation skapar ett större motstånd (Koch m.fl., 2009).

Det bör noteras att fler faktorer utöver bredd, bland annat densitet och topografiska förhållanden (Wamsley m.fl. 2009; Koch m.fl. 2009), spelar roll för stormflodsdämpningen, vilket innebär att dessa fynd inte kan anses universella, utan enbart gäller för mangroveskogen i Everglades eller liknande. Zhang m.fl. (2012) fann även en ökning av vågors amplitud med 10-30% i områden framför mangroveskogen på grund av en blockadeffekt som uppstår, vilket har negativa

implikationer för samhällen som breder ut sig framför en mangroveskog (t.ex. räkodlingar eller andra byggnader för fiske). Fältdata från samma orkan (Wilma) och område visade att

dämpningen var betydligt mindre längs en flod som rinner genom mangroveskogen, där stormfloden endast dämpades med 4,0-6,9 cm/km (Krauss m.fl., 2009).

1 Vågdämpning mäts vanligtvis i retarderad våghöjd per passerad kilometer eller andra distansmått (Zhang m.fl., 2012; Wamsley m.fl., 2010; Gedan m.fl., 2011; Krauss m.fl., 2009).

18 Figur 1. Mangroveskog i Bangladesh. Källa: NOAA.

Krauss m.fl. (2009) mätte stormflodsdämpning vid en blandning av mangroveskog och saltvattenträsk i Ten Thousand Islands i Florida under kategori 4-orkanen Charley, 2004. Den yttre delen (0,9 km) av våtmarken är täckt av mangroveträd, vilket senare övergår i

saltvattenträsk. Genom mangroveskogen sänktes vågen från 78,6 cm till 40 cm vid mätstationen, vilket teoretiskt sett skulle innebära en vågdämpning på cirka 43 cm/km ifall skogen var större, dock med fallande effektivetet längre in mot land med tanke på att stormfloden dämpas som mest vid den sjönära delen av skogen.

För att analysera effekten av mangroveskog på naturkatastrofer studerade Das och Vincent (2009) data från 409 byar i Indien efter en cyklon år 1999 där nästan 10 000 personer omkom totalt, varav 70% på grund av stormflod. Alla byar hade historiskt sett haft mangroveskog mellan dem och havet, med en medelbredd på 1,2 km år 1999, vilket är en stor förlust jämfört med 1944, då medelbredden var 5,1 km. De kom fram till att antalet döda till följd av stormflod hade ökat med 1,72 per by ifall mangroveskogen hade försvunnit helt. Badola och Hussain (2005)

studerade tre Indiska byar efter samma naturkatastrof utifrån ett ekonomiskt perspektiv. De fann att de ekonomiska förlusterna per hushåll var minst i den by som låg bakom mangroveskog

19

(33,31 USD) jämfört med de andra, varav en var helt utan skydd (42,02 USD) och en låg bakom en jordvall (153,74 USD). Anledningen till att skadorna var så stora vid jordvallen beror på att den hindrade vatten från att rinna tillbaka ut i havet, vilket bland annat innebar ökade skador på jordbruket på grund av försaltning.

Ismail m.fl. (2012) undersökte om mangroveskog kan dämpa en tsunamivåg och reducera mängden vatten som når långt in mot land i en laboratoriestudie. De drog slutsatsen att vågen kunde dämpas med upp till 50% i en skog som är 300 meter bred in mot land. Störst effekt hade skogens bredd, följt av densitet. De fann även skillnader i dämpning beroende på tidvatten; vid högvatten dämpades vågen mindre än vid lågvatten, vilket tros bero på att de synliga rötterna (se figur 1) ger större skydd än trädkronan.

Samtidigt som mangroveskogar kan mildra effekterna av en naturkatastrof, så riskerar själva ekosystemen att ta skada i processen. Till följd av tsunamikatastrofen i Indiska oceanen 2004 förstördes upp till 750 hektar mangroveskog i Aceh, Sumatra, vilket är runt 75% av de bestånd som fanns i området före katastrofen. På södra Andamanön var förlusterna som värst, där vågen förstörde upp till 10200 av öns 12750 hektar mangroveskog. I kontrast till detta gick enbart runt 1% av bestånden förlorade i Thailand, och totalt sett i hela regionen (bortsett från Aceh och södra Andamanön) var förlusten ganska låg (Alongi, 2008; Srinivas & Nakagawa, 2008). Större delen av de förlorade mangroveträden dog på grund av att de rycktes upp med rötterna, att stammen brast eller att de blev dränkta till följd av att de låg under vatten en längre tid än vad de normalt kan klara av. Variationer i skada i de olika länderna kan bero på en rad olika faktorer:

tsunamivågens styrka, infallsvinkel och höjd och variationer i skydd framför mangroveskogen (t.ex. sanddyner, korallrev). Vissa arter är mer resilienta än andra; arten Rhizophora spp. tog större skada från den förlängda översvämningen på södra Andamanön än arterna Avicienna marina och Sonneratia alba (Alongi, 2008).

2.3.2. Saltvattenträsk

Saltvattenträsk (eng. salt marsh) är kustnära ekosystem som består av örter, gräs och låga buskar och som ligger över eller under vatten beroende på variationer i tidvatten (Adam, 1990). Dessa ekosystem finns i tempererade kustzoner där mangroveskog inte kan växa (Allen & Pye, 1992).

20

Lovelace (1994) gjorde mätningar i Louisiana efter kategori 3-orkanen Andrew 1992, där en stormflod på 2,8 m sänktes till 1 m över 37 km i en blandad terräng av saltvattenträsk och öppet vatten, vilket innebär en vågdämpning på 5 cm/km.

McGee m.fl. (2006) fann stora lokala variationer i dämpning av stormflod när de mätte vattenståndet genom våtmarker i Louisiana och Texas under orkanen Rita, 2005. Högsta vågdämpning låg på 25 cm/km (Sabine, Texas), medan det lägsta värdet var 4 cm/km (Vermillion, Louisiana).

Figur 2. Saltvattenträsk, Heathcote River, Nya Zeeland. Källa: Wikipedia commons.

Wamsley m.fl. (2010) modellerade stormflodsdämpning för två saltvattenträsk i södra Louisiana (Caernarvon och Barataria) för att undersöka skillnader i ekosystemens effektivitet som barriär inför variationer i orkaners egenskaper (lufttryck, hastighet, infallsvinkel). I Barataria dämpades stormfloden med 1-2,5 meter över 34 km våtmark, vilket innebär en stormflodsdämpning på runt 3-7,5 cm/km. Genom Caernarvon dämpades inte stormfloden alls, utan ökade istället med 0,7- 1,8 m över 31 km, vilket beror på att översvämningsskydden längs Missisippifloden till väst och söder om området förhindrar vattnet från att rinna av. Om dessa våtmarker försvinner helt beräknar de att höjden av en stormflod kan öka med upp till 40 cm i Caernarvon och 20 cm i

21

Barataria framme vid de översvämningsskydd som skyddar samhället bakom, med stora variationer beroende på stormens karaktär.

En skillnad de fann beroende på orkanens egenskaper var att en orkan som rör sig sakta över området kan höja vattenståndet med 0,7 m jämfört med en orkan som rör sig snabbare.

2.3.3. Korallrev

Korallrev är marina ekosystem som består av kalkstensmassa som är uppbyggt av skelett från marina organismer, främst stenkoraller. När organismerna dör byggs revet på, och det kan ta århundraden för ett korallrev att bildas (Spalding, 2001).

Villanoy m.fl. (2012) studerade ett korallrev i Filippinerna och dess effekt på vågors kraft med hänsyn till stigande havsnivåer. Det marina ekosystemet i fråga anses idag vara i god hälsa, där korall täcker 50-80% av området. De gjorde en rad modelleringar som testade vågdämpningen utifrån skillnader i lokal vindstyrka och stormförhållanden jämfört med ökade havsnivåer (0,3 m – 1 m) och total förlust av korallreven. De fann att vågdämpningen var större i de delar av kustlinjen som var täckta av korallrev jämfört med områden utan. Med en havsnivåhöjning tror författarna att korallrevet fortfarande kan dämpa vågor, men med reducerad effektivitet (se del 2.4.).

Vågdämpningen var som störst vid ytterkanten av korallrevet (Villanoy m.fl., 2012). Detta stämmer överens med liknande fynd angående mangroveskogar, vilket beror på den abrupta höjdskillnaden mellan öppet hav och vegetation (Koch m.fl., 2009; Zhang m.fl., 2012). Vid simuleringar utan korallrev förflyttades denna ytterkant närmare land, vilket innebär högre energidissipation vid kustlinjen.

2.4. Framtida klimatförändringars effekt på kustnära ekosystem

Alongi (2008) förutspår en förlust på runt 10-15% av mangroveskog globalt sett till följd av klimatförändringar fram till år 2100. Han identifierar en rad olika faktorer som kan påverka den framtida utvecklingen: havsnivåhöjning, ökad koldioxidhalt i atmosfären, stigande temperaturer i hav och luft samt förändringar i stormars frekvens och svårighetsgrad. Det sistnämnda har sedan IPCC-rapporten från 2007 visat sig vara en överskattning (IPCC, 2012), vilket innebär att slutsatsen om en förlust på 10-15% även också kan vara det.

22

Mangroveskog har visat sig vara resilient mot stigande havsnivåer historiskt sett. Dess reaktion är att gradvis förflytta sig längre in mot land, medan den yttre delen av skogen sakta dör av.

Detta sker med förutsättningen att mangroveskogen kan fånga nog med sediment för att höja marknivån i takt med den stigande havsnivån. Detta varierar bland annat beroende på vilket klimat ekosystemet befinner sig i. Överlevnadschansen är lägre i torra områden där

mangroveskogen växer sakta på grund av höga saltkoncentrationer, låg luftfuktighet och varma temperaturer, samt i kalkrika miljöer på grund av lägre sedimenttransport. Mangroveskog som växer i områden med stora skillnader mellan hög- och lågvatten (>4 meter) och längs våta tropiska kuster har större överlevandschans (Alongi, 2008). Regionala variationer i

havsnivåhöjning samt höjning och sänkning av landmassan spelar även en roll för hur mycket ekosystemen påverkas (Nicholls m.fl., 2007). Områden som i dagsläget sjunker kraftigt är kusterna vid Tokyo, Shanghai och Bangkok, till stor del på grund av dränering och utvinning av grundvatten (Nicholls & Cazenave, 2010).

Stigande temperaturer kan komma att gynna expansionen av mangroveskog i Mexikanska golfen på grund av att kusterna, i och med ett varmare klimat, inte förväntas frysa till lika ofta.

Mangrovebestånd riskerar att dö om detta sker (Comeaux m.fl., 2011). Förändringar i temperatur kan också leda till minskad luftfuktighet i vissa delar av världen, vilket istället har en negativ effekt på mangrovebestånd i dessa områden (Alongi, 2008).

Traill m.fl. (2011) finner i en studie av kustvegetation i Queensland i Australien att förlusten av våtmarker generellt sett kommer att öka i framtiden till följd av en stigande havsnivå, med mangroveskog som det enda undantaget. Mangroveskog har visat sig resilient på grund av dess förmåga att migrera in mot land, men detta kan dock komma att förhindras på många ställen i världen på grund av urbanisering (Spalding m.fl., 2010), en trend som även förväntas ske i vissa delar av Queensland (Traill m.fl., 2011).

Ökade halter av koldioxid kan hjälpa saltvattenträsk att balansera ut havsnivåhöjningen genom att stimulera växter till att växa högre och även höja marken under vegetationen genom ökad underjordisk produktivitet (Langley m.fl 2009). Mangroveskog förväntas inte stimuleras på samma sätt, dock kan det variera beroende på art. Globalt sett kommer ökade koldioxidhalter troligtvis inte ha någon större effekt på mangrovebestånden (Alongi, 2008).

23

För att korallrev fortsatt ska kunna fungera som en naturlig barriär mot vågor i framtiden är det viktigt att korallen är levande, så att den har en chans växa i takt med vattennivån (Villanoy m.fl.

2012). Men om det ska vara möjligt för korallen att växa snabbt nog behöver den inte enbart vara levande, utan även i utmärkt skick med få fysiska störningar. I bästa fall kan ett korallrev växa runt 2 meter under 100 år, men i genomsnitt växer de enbart med 40 cm under samma tid (Hallock, 1997). Vad som även bör tas hänsyn till är den förväntade framtida ökningen i

medeltemperatur vid havsytan, som sannolikt kommer att leda till blekning av korallrev, vilket i sin tur kan leda till ökad dödlighet ifall korallen inte lyckas anpassa sig till det förändrade klimatet. Stigande koldioxidhalter i atmosfären riskerar att sänka havets pH-värde genom att vattnet tar upp mer koldioxid. Haven kommer sannolikt därför att försuras, vilket har en negativ verkan på korallrev (Nicholls m.fl., 2007).

2.5. Antropogena anledningar till kustvegetationens degradering och skövling

Den största anledningen till förlust av mangroveskog är direkt antropogen, i form av skövling eller andra miljöförstörande aktiviteter, vilket idag står för en årlig förlust på 1-2% av de globala mangroveskogarna (Alongi, 2008). De största anledningarna till förlust av våtmarker generellt sett är dränering, avskogning, urbanisering och utsläpp av avloppsvatten, gödsel och andra föroreningar. Även dammbyggen eller andra riskreducerande åtgärder såsom jordvallar och konstruerade sanddyner kan ha negativa effekter på kustnära ekosystem (Nicholls m.fl., 2007).

En stor anledning till att saltvattenträsk går förlorade i Louisiana är dammbyggen och

konstruktion av översvämningsskydd, vilket innebär lägre sedimenttransport, som är en viktig del av en hälsosam våtmark (Walker m.fl., 1987).

I Thailand skövlades mer än hälften av bestånden mellan 1975 till 1996 för att göra rum för räkodlingar (Aksornkoae & Tokrisna, 2004). I Filippinerna har mangroveskog sedan 1950-talet konverterats till akvakultur genom statliga policybeslut (Spalding, 2010). Barbier (2012) menar att denna skövling varken är hållbar ekonomiskt eller ekologiskt, eftersom många räkodlingar överges inom några år till följd av minskad produktivitet samtidigt som kostnaderna för

återställning ofta är så stora att en restaurering inte kan genomföras. Bevarande av dessa skogar skulle innebära betydligt större samhällsekonomisk nytta i längden i form av skydd mot

naturkatastrofer, ved och ökat fiske.

24

I delstaten Orissa, Indien har mangroveskogens medelbredd från kustlinjen in mot närliggande samhällen minskat från 5.1 km till 1.2 km mellan 1944 och 1999, då en tropisk cyklon (kategori- 5 på Saffir-Simpssons orkanskala, se tabell 1) drabbade området. Anledningen till den stora förlusten av skogen är att den skövlats för att göra rum för jordbruk och risodlingar, något som inte är helt ovanligt i kustområden med hög population där matbehovet i dagsläget inte är tillgodosett. Bredd har visat sig vara en viktig faktor för mangroveskogars effektivetet mot stormflod, och skövlingen kan ha haft en direkt påverkan på antalet döda under katastrofen (Das och Vincent, 2009).

2.6. Applicering från ett riskhanteringsperspektiv

Efter den tropiska cyklon som slog till mot Bengaliska viken 1991 och tog över 138 000 liv, till stor del på grund av den stormflod som uppstod, har Bangladesh antagit ett nationellt program för att återplantera och utöka mangroveskogen. År 2007 hade 120 000 ha planterats till följd av detta (Sudmeier-Rieux m.fl., 2006). Kritik har dock riktats mot programmet, vars två stora delmål var att skapa ett skydd mot naturkatastrofer samt att främja den ekonomiska tillväxten i områden där skog planterades genom att skapa fler jobbtillfällen. Kritikerna menar att de genom planteringen endast har lyckats uppnå det sistnämnda målet, eftersom plantagen är för smala för att effektivt skydda mot en stormflod (ADB, 2005).

I dagsläget är 6,9% av mangroveskogen globalt sett skyddad inom naturreservat (Giri m.fl., 2011), och enligt IUCN (2007) tar det cirka ett år att plantera och upprätta ett stabilt bälte av kustvegetation, ifall det skyddas och underhålls på rätt sätt.

Fler länder runt Indiska oceanen har sedan tsunamikatastrofen 2004 upprättat planer för återplantering av skövlad mangroveskog i syfte att öka skyddet mot naturkatastrofer. Det har dock visat sig vara svårt att motivera lokalbefolkningen till att delta i återställningsprojekten, och ännu svårare att motivera till långvarigt bevarande av den återplanterade skogen (Barbier, 2006).

I vissa delar av Indien har det sedan slutet av 1960-talet planterats mangroveträd för att bland annat stabilisera kusten, förebygga erosion och för att främja ekonomisk tillväxt genom skogsbruk. Dessa projekt har sedan tsunamikatastrofen i Indiska oceanen 2004 fått större

uppmärksamhet på grund av vetenskapliga rön och empirisk data som pekar på att kustvegetation

25

även kan skydda mot naturkatastrofer, vilket i sin tur har inneburit ökad finansiering från bland annat NGOs (Mukherjee m.fl., 2009).

Feagin m.fl. (2009) har riktat kritik mot denna utveckling, och anser att plantering av

mangroveskog bör ske i syfte att främja ekonomisk tillväxt i fattiga byar snarare än som skydd mot naturkatastrofer. Detta argument grundas i att inte nog med vetenskapliga bevis finns tillgängliga för att kustvegetation kan skydda mot större naturfenomen som stormflod och tsunamivågor. Angående tsunamivågor kan detta stämma till viss del, då de flesta studier inte tar hänsyn till det fullständiga spektrum av faktorer som påverkar en tsunamivågs utveckling i relation till den skada som följer (Gedan m.fl., 2010; även del 2.1.1), men gällande stormflod finns det en rad olika studier, både utifrån fältdata och modelleringar, som styrker att

kustvegetation (speciellt mangroveskog) effektivt kan dämpa höjningen i vattenståndet (t.ex.

Lovelace 1994; Krauss m.fl., 2009; Wamsley m.fl., 2010; Zhang m.fl., 2012). Ytterligare kritik har riktats mot introduktionen av främmande arter, vilket anses icke hållbart på grund av dess negativa effekt på de naturliga ekosystemen i området. I vissa delar av Indien har främmande arter planterats eftersom den inhemska arten Prosopis spicigera L. misstänks ha orsakat dödsfall under tsunamiakatastrofen 2004 på grund av dess taggar när träden har sköljts med i

tsunamivågen. Eftersom andra inhemska arter växer för sakta eller inte kunde tillämpas för skövling valde man att plantera exotiska träd av arten Casuarina, som kan ha en negativ inverkan på tropiska fåglar och riskerar att invadera andra, naturliga mangrovebestånd (Feagin m.fl., 2009).

Vad som även bör tas hänsyn till är att om vegetationen skyddar ett område (det som ligger bakom), så riskerar oskyddade områden runt omkring att översvämmas kraftigare, då vattnet omdirigeras (Wamsley m.fl., 2010).

2.6.1. Ekonomiskt värde

Försök har gjorts att värdera våtmarkers funktion som skydd mot naturkatastrofer, dock med stora variationer beroende på katastroftillfälle. Costanza m.fl. (2008) värderade förlusten av saltvattenträsk i USA sedan 1980 i förhållande till ökade ekonomiska förluster av stormar och tropiska cykloner och fann att det årliga värdet av en förlorad hektar varierade från 250 USD till 51 000 USD beroende på år och plats. De värderade kostnaden av förlorade våtmarker (480 000 hektar) i Louisiana som översvämningsskydd mot orkanen Katrina 2005 till 28,3 miljarder USD.

26

Barbier (2012) bedömer att värdet av mangroveskog i Thailand som skydd mot stormar ligger mellan 8 966 till 10 821 USD per hektar. I konstrast till detta har korallrev som skydd värderats till 174 USD per hektar per år i Indien (Wilkinson m.fl., 1999), vilket är en relativt liten del av dess totala värde, jämfört med mangroveskogen i Thailand vars största värde är skydd mot stormar enligt Barbier (2012).

2.6.2. Syntes

Figur 3. är en syntes av de vetenskapliga artiklar som behandlas i resultatdelen. Till vänster är naturfenomenets karaktär, vilket påverkar hur stor våg som når ett kustområde. Den går sedan genom kustvegetation, som påverkas av yttre faktorer såsom geografiska skillnader, årstid, klimatförändringar och antropogen degradering. Det är i detta stadium som riskhantering

kommer in genom bevarande och plantering. Till höger dämpas vågen, med variationer beroende på de positiva och negativa faktorer som påverkar dess utbredning, vilket i bästa fall leder till mindre skador på infrastruktur och färre förluster av mänskliga liv.

Figur 3. Överblick av de faktorer som påverkar kustnära ekosystems förmåga att dämpa vågor.

27

3. Diskussion

3.1. Resultatdiskussion

Jag har studerat hur kustvegetation, närmare bestämt våtmarker (mangroveskog, saltvattenträsk) och korallrev, kan skydda kustnära samhällen mot tsunamvågor och stormar. Det finns en stor komplexitet gällande de många faktorer som påverkar hur en våg utvecklas när den når land samt till vilken grad vegetation kan hjälpa till att dämpa den, vilket innebär att hur effektivt skydd ett ekosystem bidrar med bör studeras lokalt.

Det finns en konsensus i större delen av litteraturen som pekar på att våtmarker kan lindra konsekvenserna av en stormflod, särskilt effektiv är mangroveskog. Med tanke på att endast en källa som modellerar ett korallrevs inverkan på stormar har hittats, samt att inga konkreta siffror redovisas angående exakt hur mycket en stormflod dämpas med, innebär det att någon säker slutsats om korallrev inte kan dras. På grund av hur lång tid det tar för ett korallrev att bildas finns det ändå ingen möjlighet att plantera dem i riskhanteringssyfte på samma sätt som en mangroveskog. Dessutom har dess ekonomiska värde som skydd inte visat sig vara speciellt högt (174 USD per hektar i Indien), dock behövs fler studier för att fastställa dess verkliga värde då det kan variera stort beroende på lokala faktorer. Andra ekosystemtjänster bör ligga i fokus för bevarande tills ytterligare studier om dess funktion som skydd kan genomföras.

Gällande skydd mot tsunamivågor är bevisen för att kustvegetation kan användas som skydd inte lika starka, dock finns det empirisk data från tsunamikatastrofen i Indiska oceanen 2004 som tyder på att mangroveskog kan ha varit en bidragande faktor för mindre skador i vissa områden.

Kritik har riktats mot dessa studier för att de inte har tagit hänsyn till samtliga faktorer som har en inverkan på tsunamivågens utveckling, såsom lokala batymetriska förhålladen (en tsunamivåg blir högre vid grundare vattendjup). Det finns dock en studie (Kaiser m.fl., 2011) som faktiskt tar hänsyn till dessa faktorer, där författarna kommer fram till att även om inte mangroveskog kunde anses ha minskat översvämningens omfattning, så sänkte den vågens energi betydligt i vissa delar, vilket tros kan ha bidragit till minskad förstörelse i dessa områden. Eftersom en tsunami uppstår relativt sällan (till skillnad från stormflod) är det svårt att mäta kustvegetationers verkliga effektivitet mot dem. Riskhanterare bör inte förlita sig på att mangroveskog kommer att skydda det som ligger bakom helt och hållet, och ytterligare forskning behövs inom området innan det

28

med säkerhet går att säga att dess effekt är stor nog att motivera plantering enbart i syfte att skydda mot tsunamivågor. Många av de områden som drabbades av tsunamin 2004 ligger dock i tropikerna, vilket innebär att de ligger i riskzonen för tropiska cykloner och därmed även kraftig stormflod; något som har en större vetenskaplig grund och kan därmed bättre motivera

plantering.

Problemet med plantering kan dock vara att många av dessa strandområden är befolkade ända ut till kustlinjen, vilket skulle innebära att människor blir tvingade att flytta. Ytterligare ett hinder är då att mangroveskogen behöver vara några kilometer bred (in mot land) för att ge ett bra skydd mot större stormflodsvågor. Om en stormflod i värsta fall höjer vattenståndet med 7,5 m och dämpningen genom en hälsosam, bevarad skog inom ett naturreservat (syftar till studien från Everglades) är 50 cm/km skulle det krävas en mangroveskog på 15 km in mot land för att ge ett fullständigt skydd. Den skulle även behöva vara i gott skick och bevaras på samma sätt, vilket kan vara svårt att motivera i utvecklingsländer där större fokus kanske läggs på andra

ekonomiska aspekter av planteringen (virke, bränsle) som direkt försämrar dess förmåga att skydda mot naturkatastrofer genom minskad densitet (se avsnitt 2.6.). Detta ligger i linje med den nedåtgående spiral som Collins (2009) tar upp angående fattigdom och miljöförstöring (se avsnitt 1.4.), vilket pekar på att fattigdom behöver bekämpas innan ett storskaligt bevarande av kustnära ekosystem i utvecklingsländer kan bli en verklighet.

Ett mer realistiskt alternativ till plantering av ny skog vore att bevara de naturliga våtmarker som finns kvar genom att göra dem till naturreservat, men även detta har visat sig problematiskt eftersom mangroveskog på många håll skövlas för att göra rum för bland annat jätteräkodlingar, vilket är en viktig inkomstkälla i många länder. Barbier (2012) menar att bevara mangroveskog i Thailand för dess skydd mot stormar är mer ekonomiskt hållbart än konvertering till räkodlingar, vilket förhoppningsvis kan få beslutsfattare i områden där skog skövlas på ett icke hållbart sätt att ändra sin policy gällande bevarande. Ytterligare vetenskapligt stöd för detta krävs dock, och komplexiteten gällande policyförändring kräver ofta att något mer än enbart ny information når beslutsfattare. Ett så kallat policyfönster, eller window of opportunity, behöver öppnas, vilket sker till följd av att ett formativt moment får beslutsfattares uppmärksamhet och krav ställs på förändring, exempelvis när en natarkatastrof sker och brister i säkerheten görs synliga (Birkland, 1997). Denna policyteori är förvisso baserad på empirisk data från utvecklade länder, vilket kan

29

innebära att den inte är applicerbar på länder där sociala förhållanden och mänskliga rättigheter fortfarande är ojämlika, vilket problematiskt nog också är de länder där naturkatastrofer

vanligtvis slår till hårdast (Collins, 2009).

Gällande det yttre hotet mot kustvegetation, klimatförändringar, så verkar det som att

mangroveskog i vissa delar av världen kan komma att gynnas, samtidigt som bestånd i andra delar kommer att dö av. Med en förväntad förlust på 10-15% globalt sett fram till 2100 (direkt människopåverkan inte inräknad) behövs ytterligare fokus på bevarande. Urbanisering utgör ett problem för skogen att migrera inåt land. Med vetskap om hur mangroveskog har migrerat historiskt sett i relation till havsnivåer kan stadsplanerare dock planera sin markanvändning för framtida migration genom att inte bygga ut städer för nära mangroveskogen, men ytterligare forskning krävs för att undersöka de ekonomiska aspekterna av sådana beslut.

Kritik har riktats mot att använda skydd mot naturkatastrofer som den enda motiveringen för att bevara våtmarker (Feagin, 2009), vilket är något jag kan hålla med om. Det bör ses som en del av de många ekosystemtjänster som gör dessa ekosystem till en gynnsam resurs, inte minst dess funktion som kolsänkor (dvs. förmåga att lagra koldioxid). Det vore farligt ifall

mangroveplantering ger en falsk känsla av trygghet och leder till att andra riskreducerande åtgärder, såsom evakuering och uppbyggnaden av krishanteringsplaner, åtsidosätts.

En intressant aspekt av att integrera kustvegetation som riskhanteringsåtgärd är hur dessa naturliga barriärer samspelar med andra åtgärder för att minska översvämningsrisker, såsom jordvallar och eller andra konstruerade barriärer. I Louisiana, USA hindrar vallar vattnet från att rinna av i vissa delar av Missisippideltat vid stormflod, vilket innebär att kustvegetationen inte kan utnyttjas fullt ut som översvämningsskydd (Wamsley, 2010). Därmed inte sagt att vallarna inte utför en viktig funktion, men det vore intressant att studera detta samspel ytterligare för att undersöka om det går att integrera konstruerade skydd med naturliga barriärer på ett sätt så att de arbetar tillsammans istället för att den ena tar ut den andra. Ännu ett intressant fall är det från Orissa i Indien där mangroveskog utgjorde ett bättre skydd än en människoskapad jordvall, som förhindrade avrinning vilket ledde till försaltning av jordbruksmarker (Das & Vincent, 2009).

Det innebär nödvändigtvis inte att mangroveskog är ett bättre skydd än en jordvall generellt sett, men det påminner om att naturen är otroligt komplex, och att nästan allt människor gör för att påverka och minska risker kan ha oanade konsekvenser längre fram. Något som med ganska stor

30

säkerhet går att säga är dock att bevarande och återställande av kustnära ekosystem inte kommer att ha någon negativ inverkan på varken naturen eller samhällsrisker i framtiden (utan snarare tvärtom), vilket gör det till ett bra alternativ i sig.

3.2. Metoddiskussion

I det här arbetet ingår alla relevanta studier som handlar om kustvegetation och dess förmåga att dämpa tsunamivågor och stormflod som har funnits genom den sökning som specificeras i metodavsnittet. Det är till min bästa vetskap så som forskningsläget ser ut idag, men det utesluter självfallet inte att missar i sökningen kan ha gjorts. Dessa källor anses vara säkra eftersom de är refereegranskade. Totalt har 29 vetenskapliga artiklar ingått i studien (för en översikt, se bilaga 1.). Tabell 2. visar antalet artiklar som berör olika naturfenomen i förhållande till olika kustnära ekosystem, vilket totalt handlar om 20 unika artiklar, varav 6 st överlappar kategorierna på vissa ställen (se bilaga 1.).

Tabell 2. Fördelning gällande antal artiklar i studien som tar upp olika naturfenomen i relation till vilket ekosystem som studeras.

Ekosystem Storm Tsunami

Mangrove 11 9

Saltvattenträsk 7 0

Korallrev 1 0

I avsnitt 2.2. beskrivs de olika faktorer som enligt forskningsläget idag anses ha en inverkan på hur effektivt kustvegetation dämpar vågor. Utifrån detta har jag kunnat analysera ifall studierna tar hänsyn till relevanta faktorer, och därmed dra slutsatser om artiklarnas validitet. I de flesta studier som ingår beskrivs dessa faktorer och författarna har tagit hänsyn till dem i sina uträkningar. Jag anser därmed att validiteten hos dessa källor är hög, och om inget annat har angivits i texten så är det denna slutsats som gäller.

De flesta studier angående stormflod är baserade på modellering, men användandet av

modellering som metod har inte varit i fokus för detta arbete. Wamsley m.fl. (2010) testade att modellera stormflodsdämpning i relation till mätvärden från verkliga händelser där de enbart fann mindre skillnader, vilket är ett tecken på att kunskapsläget inom modellering av stormflod genom kustvegetation är bra. Hur som helst så finner jag en röd tråd i resultaten; studier från olika forskare ger liknande svar, vilket tyder på att reliabiliteten är hög.

31

En syntes har till viss del kunna göras gällande mangroveskog och saltvattenträsk och det skydd de bidrar med mot stormflod, men inte för resterande forskning (skydd mot tsunami, korallrevs skyddande funktion) på grund av en brist på jämförelsebara artiklar. I figur 3. ingår en syntes som är framtagen utifrån resultatet, vars syfte är att ge en överblick av de faktorer som påverkar hur effektivt kustvegetation kan skydda mot en naturkatastrof, samt yttre faktorer som påverkar utvecklingen av översvämningen när den når land.

Ytterligare källor, utöver vetenskapliga artiklar, från relevanta organisationer har använts vid behov, bland annat för att förklara naturfenomenen. Detta anser jag inte ha haft någon negativ inverkan på forskningsreslutatet. NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) är ett statligt organ i USA som bedriver forskning om bland annat naturkatastrofer, vilket leder mig till bedömningen att de är en säker källa. IUCN (International Union for Conservation of Nature) har också använts som källa till en mindre del. Sudmeier-Rieux m.fl. (2006), som skrivit

rapporten för IUCN, försöker motivera bevarande och anläggande av våtmarker som skydd mot naturkatastrofer, samtidigt som författarna sällan anger källor, vilket gör att det känns

populärvetenskapligt i sin natur och innebär att denna källa endast använts när det varit nödvändigt, eftersom det finns anledning att tro att den kan vara lite subjektiv. IPCC (International Panel on Climate Change) är en vetenskaplig organisation som analyserar de senaste fynden inom klimatforskning. Denna källa anser jag vara tillförlitlig, då IPCC i största grad i sina publikationer hänvisar till källor som är refereegranskade.

32

4. Slutsatser

Följande slutsatsen kunde dras från studien:

 Kustvegetation kan fungera som skydd mot stormflod ifall dess densitet, biomassa, area, höjd och hållfasthet är stor i relation till den höjning av vattenståndet som lågtrycket producerar. Som skydd mot tsunami är forskningsläget inte lika säkert, men tecken finns som tyder på att mangroveskog kan sänka en tsunamivågs kraft och möjligtvis skydda områden som ligger bakom. Ytterligare fältdata och forskning behövs för att göra en säkrare bedömning angående kustvegetation som skydd mot tsunamivågor.

 Mangroveskog ger det bästa skyddet utav de ekosystem som har undersökts, följt av saltvattenträsk och korallrev. Eftersom mangroveskog endast överlever i tropiska och subtropiska klimat innebär det att bevarandet av saltvattenträsk i tempererade klimat fortfarande är motiverat från ett riskhanteringsperspektiv. Dock bör ytterligare

ekosystemtjänster även tas hänsyn till, eftersom skyddet mot naturkatastrofer inte alltid är tillräckligt för att samhällsekonomiskt motivera återplantering och bevarande.

 Undersökta ekosystem är hotade av klimatförändringar och olämplig markanvändning.

Det krävs bättre policy för bevarande som gynnar lokal ekonomi och strategier för att motivera och engagera lokalsamhällen till att bevara ekosystemen, vilket kan vara den största utmaningen, speciellt i utvecklingsländer.

 Ett bra ramverk för hur kustvegetation kan implementeras som riskreducerande medel behövs. Det bör bland annat innehålla information om vilka faktorer som påverkar kustvegetationens förmåga som skydd och riktlinjer för uträkning av dess effektivetet på lokal nivå. Egentligen behövs lokala modelleringar göras för varje enskilt fall av

planterad mangroveskog för att bedöma om skyddet är bra nog eller inte, eftersom det stora antalet faktorer som spelar in (se figur 3.) innebär en låg generaliserbarhet.