A medida que el cambio climático eleva el nivel del mar, Las ciudades estuarinas se enfrentan a la doble amenaza de inundaciones y erosión significativa. La investigación realizada por un equipo conjunto de EPFL y la UNSW Sydney arroja nueva luz sobre las fuerzas hidrodinámicas en juego y allana el camino para estrategias preventivas.

Casi el 60% de la población mundial vive cerca de un estuario, y la lista de ciudades estuarinas incluye 21 de los 30 centros urbanos más grandes del mundo, incluyendo Nueva York y Tokio. La mezcla de agua dulce y salada hace que los estuarios —algunos se extienden por cientos de millas de largo— ecosistemas diversos y complejos. También cumplen importantes funciones sociales y económicas, desde el transporte de mercancías hasta la recreación y la pesca. Los estuarios se pueden clasificar en dos tipos básicos, dependiendo de si la entrada es restringida (estrecha) o no restringida (amplia). Las variaciones en la acumulación de sedimentos y la descarga de agua también pueden hacer que los canales de entrada cambien con el tiempo.

A finales de siglo, Se espera que los niveles globales del mar sean más altos de lo que son hoy. El aumento previsto, entre unas pocas docenas de centímetros y 2,5 metros o más, depende de cómo se desacelera el ritmo de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. y qué tan rápido se derriten las capas de hielo de la Antártida y Groenlandia. Pero en todos los escenarios, El aumento del nivel del mar alterará significativamente la hidrodinámica de las mareas en los estuarios. Los efectos de estos cambios podrían sentirse tierra adentro, incluso en las ciudades que se encuentran en sus costas. Las predicciones del peor de los casos apuntan a inundaciones y una mayor erosión costera.

En 2019, El estudiante de EPFL Steve Hottinger exploró este fenómeno como parte de su proyecto de maestría en ciencias ambientales e ingeniería. Desde que me gradué ha llevado su trabajo al siguiente nivel, formando equipo con colegas de la UNSW Sydney, Australia, para publicar sus hallazgos en la prestigiosa revista Estuarine del primer trimestre, Ciencia costera y de plataforma. Hottinger es nombrado como uno de los autores principales del artículo.

Razones críticas

Los investigadores estudiaron varios fenómenos:amplificación de las mareas, deformación, reflexión y resonancia:para calcular las relaciones críticas entre el tamaño del canal y el riesgo de inundación y erosión costera. Observaron una notable reducción del 20 al 60% en el rango de las mareas si las entradas están restringidas en un 80% en comparación con los canales no restringidos. y encontré que, aunque la velocidad máxima de la corriente de marea es mayor en la parte restringida del canal, es más bajo en la parte de la ría.

El equipo modeló 200 estuarios prismáticos para evaluar su respuesta hidrodinámica a los aumentos del nivel del mar de entre 0 y 2 metros. después de ajustar por fuerza de marea. Introdujeron una serie de parámetros en el modelo, incluida la velocidad de la inundación, relación ancho-largo, restricción de entrada, amplitud de la marea y velocidad de la corriente, y profundidad del agua. Para cada estuario, el modelo se ejecutó durante 60 días, con los investigadores tomando miles de medidas cada 15 minutos para producir un rico conjunto de datos.

Evitando el desastre

Los hallazgos del equipo sugieren que, para algunas ciudades, será necesario restringir las entradas al estuario para evitar un desastre para el 2100. Su modelo podría proporcionar información sobre dónde y qué acción se necesita. "Definitivamente podemos ver usos en el mundo real de nuestro modelo fuera del laboratorio, "dice Giovanni De Cesare, el director operativo de la Plataforma de Construcciones Hidráulicas de EPFL, quien supervisó el proyecto de maestría de Hottinger y es uno de los coautores del artículo.

De Cesare también prevé otras aplicaciones prácticas del modelo. "Podríamos considerar la instalación de una central eléctrica mareomotriz en un estuario para generar electricidad renovable, ", sugiere." Pero tendríamos que examinar cada caso por sus méritos y considerar las implicaciones sociales y ambientales más amplias ". El equipo planea ejecutar el modelo nuevamente, esta vez teniendo en cuenta el impacto del caudal del río.