El puerto más al sur de Luisiana es un lugar clave para la industria energética de EE. UU. pero también uno de los lugares más vulnerables de la nación. Port Fourchon en la parroquia de Lafourche sirve al 90% de las actividades de petróleo y gas en aguas profundas del Golfo de México, razón por la cual el Laboratorio de Investigación Naval de los EE. UU. ha invertido $ 25 millones en LSU para crear una cúpula digital que proteja el Puerto Fourchon y el Puerto Petrolero Offshore de Luisiana, el único puerto de aguas profundas en alta mar del país, de las amenazas a la seguridad cibernética. Más de 1,5 millones de barriles de petróleo crudo se transportan por oleoductos a través del puerto por día y alrededor de 1, 200 camiones entran y salen del puerto también cada día.

A lo largo de, delgada franja de playa de arena se extiende a lo largo del perímetro sur del puerto, amortiguarlo del norte del Golfo de México y la amenaza de huracanes, marejada ciclónica, e inundaciones. Sin embargo, todos los años, la costa se retira entre 30 y 50 pies, arrastrándose más cerca del puerto, que alberga a más de 250 empresas. La playa que se encuentra al sur de Port Fourchon pierde más terreno cada año por la subida del nivel del mar, erosión, y hundimiento, o hundirse, que en cualquier otro lugar de los EE. UU.

"Yo diría que la pérdida de tierras es una de las mayores amenazas para el puerto y el sur de Luisiana, ", dijo Kevin Xu, director interino del Instituto de Estudios Costeros de LSU, quien también es el Profesor Distinguido James P. Morgan en el Departamento de Oceanografía y Ciencias Costeras en el LSU College of the Coast &Environment.

Dragado o desenterrando, arena y sedimentos del fondo marino y barras de arena y transportarlos para reconstruir y reforzar las playas, como el que protege Port Fourchon, así como dunas de arena, islas barrera, y marismas, es una de las principales estrategias utilizadas para combatir la pérdida de tierras costeras en Louisiana. Sin embargo, es un esfuerzo costoso. Por ejemplo, el estado gastó más de $ 70 millones para dragar y transportar 3.3 millones de yardas cúbicas de arena por barcaza y bombearla a través de un oleoducto para reforzar el promontorio Caminada, otra playa sin desarrollar significativamente afectada por la erosión, que también protege a Port Fourchon de las tormentas.

El presupuesto de sedimentos, o la cantidad de arena y sedimentos disponibles para proyectos de dragado a gran escala como este, es finito. Adicionalmente, los huracanes pueden desplazar arena y sedimentos, lo que hace que los proyectos de dragado y reabastecimiento sean aún más desafiantes. Es por eso que la experiencia de Xu en el modelado computacional del transporte de sedimentos es vital.

"Los esfuerzos de LSU son de gran importancia para cualquier persona involucrada en determinar la mejor manera de utilizar los sedimentos dragados de la manera más beneficiosa para las áreas que protegen Port Fourchon, así como la costa sur de Louisiana en general, "dijo Chett C. Chiasson, Director ejecutivo de la Comisión del Puerto del Gran Lafourche.

Facultad de LSU, incluidos Xu y el decano de LSU College of the Coast &Environment, Chris D'Elia, Recientemente me reuní con Chiasson y otras partes interesadas en Port Fourchon para ver de cerca el puerto y discutir formas de colaborar en proyectos costeros y ambientales.

"Las preguntas y el compromiso que resultaron de este viaje ciertamente llevaron a un mayor deseo de continuar trabajando con LSU para abordar las preocupaciones futuras que deben tenerse en cuenta al trazar una estrategia, proceso basado en la ciencia para maximizar el uso bien intencionado de los sedimentos que tomamos directamente de nuestros resbalones y Belle Pass. Esperamos la colaboración futura en el manejo de sedimentos mientras todos trabajamos hacia el mismo objetivo de mejorar nuestra línea costera a través de estrategias de mitigación exitosas. "Dijo Chiasson.

Xu es un experto en el desarrollo de modelos informáticos complejos que pueden simular y pronosticar cómo los sedimentos se mueven y alteran la costa. Forma parte de un equipo de investigadores que desarrolló un modelo informático en 3D que incluye varios factores:viento, nivel de agua, sedimento, ondas, y vegetación para simular las grandes cantidades de sedimento arenoso que se movió cuando el huracán Gustav, que fue uno de los últimos huracanes en impactar severamente Port Fourchon, tocó tierra en Luisiana en 2008. El huracán Gustav y Port Fourchon son sustitutos en el modelo informático, que se puede aplicar a regiones de todo el mundo afectadas por otros huracanes y grandes tormentas.

"Comprender los impulsores y procesos responsables del cambio geomórfico costero es fundamental para estimar los presupuestos de sedimentos a largo plazo, una faceta importante de la resiliencia en el contexto del aumento del nivel del mar y un clima cambiante, y la restauración costera, "escribieron Xu y sus coautores en un artículo reciente publicado en Ingeniería costera .

Port Fourchon y Caminada Headland estaban justo al este de la pista del huracán Gustav, que, según Xu y otros expertos, es el lugar más peligroso para estar durante un huracán.

Durante el huracán Gustav, la arena de la playa y de la costa fue empujada hacia arriba sobre la duna y depositada en el pantano por el puerto.

"El efecto se denomina depósito de sobrelavado. Ocurre de forma natural, pero la magnitud del depósito de sobrelavado al sur del área de Port Fourchon [del huracán Gustav] fue enorme, "Dijo Xu.

Debido al movimiento del viento en sentido antihorario de los huracanes en el hemisferio norte, la energía eólica más fuerte golpea las áreas al este oa la derecha de la línea de trayectoria de un huracán.

"El patrón espacial es muy claro:decenas de kilómetros al este de la línea de la pista, en ese lugar, experimentarás el viento más fuerte, olas más altas, y la mayor deposición de sedimentos. Es el lugar más dañino y destructivo, "Dijo Xu.

Hace unos pocos años, Xu y otros identificaron este patrón en su investigación que comparó los impactos del huracán Katrina con el huracán Rita en 2005. Los daños económicos y ambientales del huracán Katrina cuestan más de $ 40 mil millones en pérdidas aseguradas. En agosto de 2005, El huracán Katrina tomó un camino rápido directamente hacia la costa y causó una perturbación intensa y localizada del lecho marino a lo largo de la plataforma continental del este de Luisiana. Aproximadamente tres semanas después, El huracán Rita tocó tierra en ángulo, lo que provocó que su impacto se extendiera por toda la plataforma continental de Luisiana. Más de 131 millones de toneladas de sedimentos posteriores al huracán se desplazaron cuando los huracanes Katrina y Rita cruzaron la costa de Luisiana. según una investigación del profesor Eugene Turner de LSU Boyd y sus colegas. Encontraron sedimentos desplazados en los humedales de varios centímetros de espesor.

Xu y Samuel J. Bentley, la cátedra Billy y Ann Harrison en geología sedimentaria y la vicepresidenta de investigación y desarrollo económico de LSU, junto con otros seis profesores de LSU han sido financiados durante los últimos siete años para estudiar los pozos de dragado desde donde se excava la arena y se transporta para reconstruir dunas y playas, como las que protegen Port Fourchon.

Ship Shoal es una gran área arenosa ubicada frente a la costa centro-sur de Louisiana, que se estima que tiene 1.200 millones de metros cúbicos de arena de cuarzo de alta calidad. Decenas de millones de metros cúbicos de esta arena de alta calidad ya han sido dragados de Ship Shoal para restaurar el promontorio de Caminada. Los pozos de dragado de Ship Shoal se vuelven a llenar con barro y arena bajo el impacto de los ríos Mississippi y Atchafalaya, corrientes impulsadas por el viento, olas de tormenta, y mareas. LSU researchers continue to study this dynamic place that is important to coastal restoration as well as the environmental impacts of the dredge pit.

"What we found is that those dredge pits can potentially impact water quality. When you dig a big hole, the water is deep and sluggish, the bottom is very turbid, and you can potentially develop low dissolved oxygen conditions, which is called hypoxia, " Xu said. 

Other LSU researchers have shown that hypoxic conditions in the Gulf of Mexico do not bode well for marine life including fish, shrimp, and crabs that fuel the seafood industry.

In addition to the ecological impact, Xu and Bentley also studied how the dredge pit affects the oil and gas pipelines. They found that the walls of the dredge pits are fairly stable. It is unlikely that the pit will collapse and affect the pipeline in the short term, especially with the 1, 000-foot buffering distance set by the Bureau of Ocean &Energy Management for dredging near the pipeline.   

"Our study showed that the pit wall doesn't migrate that quickly. We found that 1, 000 feet is a very conservative distance for muddy pits. Resource managers could potentially use a shorter distance and be able to dig out more sand, but additional, longer term studies in the future are needed, " Xu said. 

Resource managers at the state's Coastal Protection and Restoration Authority, or CPRA, rely on academic research findings to maximize the benefits of projects while minimizing negative impacts. In light of continued subsidence, aumento del nivel del mar, and stronger storms, resource managers apply LSU research toward developing sustainable solutions.

"Research such as Dr. Xu's increases our knowledge of how sediment moves and responds under various conditions, which helps us design effective projects and strategies to restore our coast and protect our infrastructure including Port Fourchon, " said Angelina Freeman, CPRA senior scientist and LSU alumna.

Freeman's PhD advisor was LSU Boyd Professor Harry Roberts, who is internationally recognized for his seminal research on the Mississippi River Delta. 

"I am so fortunate to have been mentored by Dr. Roberts, " she said. "My PhD at LSU provided the framework for understanding the natural processes that must be harnessed, and the application of pioneering science and engineering for effective coastal restoration management."