Imagen. / Crédito: Xiaoxia Zhang

Las plantas de los pantanos, que son omnipresentes a lo largo de las costas del mundo, pueden desempeñar un papel importante en la mitigación del daño a las costas a medida que aumenta el nivel del mar y aumentan las marejadas ciclónicas. Ahora, un nuevo estudio del MIT proporciona más detalles sobre cómo funcionan estos beneficios protectores en condiciones del mundo real moldeadas por olas y corrientes.

El estudio combinó experimentos de laboratorio utilizando plantas simuladas en un tanque de olas grandes junto con modelos matemáticos. Aparece en la revista Physical Review - Fluids, en un artículo de la ex estudiante de doctorado visitante del MIT Xiaoxia Zhang, ahora postdoctorado en la Universidad Tecnológica de Dalian y profesora de ingeniería civil y ambiental Heidi Nepf.

Ya está claro que las plantas de los pantanos costeros brindan una protección significativa contra las marejadas y las tormentas devastadoras. Por ejemplo, se ha estimado que los daños causados ​​por el huracán Sandy se redujeron en $ 625 millones gracias a la amortiguación de la energía de las olas proporcionada por extensas áreas de marisma a lo largo de las costas afectadas. Pero el nuevo análisis del MIT incorpora detalles de la morfología de las plantas, como el número y el espaciamiento de las hojas flexibles frente a los tallos más rígidos, y las complejas interacciones de corrientes y olas que pueden provenir de diferentes direcciones.

Este nivel de detalle podría permitir a los planificadores de restauración costera determinar el área de marisma necesaria para mitigar las cantidades esperadas de marejada ciclónica o aumento del nivel del mar, y decidir qué tipos de plantas introducir para maximizar la protección.

“Cuando vas a un pantano, a menudo verás que las plantas están dispuestas en zonas”, dice Nepf, quien es profesor de Ingeniería Civil y Ambiental de Donald y Martha Harleman. “A lo largo del borde, tiende a tener plantas que son más flexibles, porque están usando su flexibilidad para reducir las fuerzas de las olas que sienten. En la siguiente zona, las plantas son un poco más rígidas y tienen un poco más de hojas ”.

A medida que avanzan las zonas, las plantas se vuelven más rígidas, frondosas y más efectivas para absorber la energía de las olas gracias a su mayor área foliar. El nuevo modelo realizado en esta investigación, que incorporó el trabajo con plantas simuladas en el tanque de olas de 24 metros de largo en el Laboratorio Parsons del MIT, puede permitir a los planificadores costeros tener en cuenta este tipo de detalles al planificar proyectos de protección, mitigación o restauración.

“Si coloca las plantas más rígidas en el borde, es posible que no sobrevivan, porque están sintiendo fuerzas de olas muy altas. Al describir por qué la madre naturaleza organiza las plantas de esta manera, es de esperar que podamos diseñar una restauración más sostenible ”, dice Nepf.

Una vez establecidas, las plantas de los pantanos proporcionan un ciclo de retroalimentación positiva que ayuda no solo a estabilizar sino también a construir estas delicadas tierras costeras, dice Zhang. “Después de unos años, las hierbas de los pantanos comienzan a atrapar y retener el sedimento, y la elevación aumenta cada vez más, lo que podría seguir el ritmo del aumento del nivel del mar”, dice ella.

hierba de pantano

El nuevo análisis del MIT incorpora detalles de la morfología de las plantas, como el número y el espaciamiento de las hojas flexibles frente a los tallos más rígidos, y las complejas interacciones de corrientes y olas que pueden provenir de diferentes direcciones.

Ha aumentado la conciencia de los efectos protectores de las marismas, dice Nepf. Por ejemplo, los Países Bajos han estado restaurando las marismas perdidas fuera de los diques que rodean gran parte de las tierras agrícolas del país, y han descubierto que las marismas pueden proteger los diques de la erosión; los pantanos y los diques funcionan juntos de manera mucho más eficaz que los diques solos para prevenir inundaciones.

Pero la mayoría de estos esfuerzos hasta ahora han sido en gran parte planes empíricos de prueba y error, dice Nepf. Ahora, podrían aprovechar este modelo para saber cuántas marismas y qué tipos de plantas se necesitarían para proporcionar el nivel de protección deseado.

También proporciona una forma más cuantitativa de estimar el valor proporcionado por las marismas, dice. “Podría permitirle decir con mayor precisión, 40 metros de marisma reducirán tanto las olas y, por lo tanto, reducirán tanto el rebasamiento de su dique. Alguien podría usar eso para decir: Voy a ahorrar tanto dinero durante los próximos 10 años si reduzco las inundaciones manteniendo este pantano. Podría ayudar a generar cierta motivación política para los esfuerzos de restauración ”.

La propia Nepf ya está tratando de incluir algunos de estos hallazgos en los procesos de planificación costera. Ella es miembro de un panel de practicantes dirigido por Chris Esposito del Instituto del Agua del Golfo, que sirve a la costa de Luisiana azotada por la tormenta. “Nos gustaría incluir este trabajo en las simulaciones coatales que se utilizan para la restauración a gran escala y la planificación costera”, dice.

"Comprender el proceso de amortiguación de las olas en los humedales de vegetación real tiene un valor crítico, ya que es necesario en la evaluación del valor de defensa costera de estos humedales", dice Zhan Hu, profesor asociado de ciencias marinas en la Universidad Sun Yat-Sen, quien no se asoció con este trabajo. "El desafío, sin embargo, radica en la representación cuantitativa del proceso de amortiguación de las olas, en el que están en juego muchos factores, como la flexibilidad de la planta, la morfología y las corrientes coexistentes".

El nuevo estudio, dice Hu, "combina a la perfección los resultados experimentales y el modelado analítico para revelar el impacto de cada factor en el proceso de amortiguación de olas. En general, este trabajo es un paso sólido hacia una evaluación más precisa de la capacidad de amortiguación de olas de humedales costeros reales, necesarios para el diseño y la gestión basados ​​en la ciencia de la protección costera basada en la naturaleza ".

El trabajo fue apoyado en parte por la National Science Foundation y el China Scholarship Council. 

David L. Chandler | Oficina de noticias del MIT

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