diciembre 7, 2021

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Una nueva investigación podría ayudar a los planificadores a aprovechar los beneficios de las plantas de pantano para amortiguar las olas

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Un nuevo estudio del MIT proporciona más detalles sobre cómo funcionan estos beneficios protectores de las plantas de los pantanos en las condiciones del mundo real moldeadas por las olas y las corrientes. Las plantas simuladas utilizadas en los experimentos de laboratorio se diseñaron basándose en Spartina alterniflora, una planta común de las marismas costeras. Crédito: Xiaoxia Zhang

Las plantas de los pantanos, omnipresentes a lo largo de las costas del mundo, pueden desempeñar un papel importante en la mitigación de los daños costeros 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 Revisión física – fluidos, en un artículo escrito por la ex estudiante de doctorado visitante del MIT Xiaoxia Zhang, ahora investigadora postdoctoral en la Universidad Tecnológica de Dalian, y la profesora de ingeniería civil y ambiental Heidi Knippf.

Ya está claro que la vegetación de las marismas costeras proporciona una gran protección contra las marejadas ciclónicas destructivas y las marejadas ciclónicas. Por ejemplo, se estima que los daños causados ​​por el huracán Sandy se redujeron en $ 625 millones gracias a la amortiguación creada por la energía de las olas proporcionada por grandes áreas de pantanos pantanosos a lo largo de las costas afectadas. Pero el nuevo análisis del MIT incluye detalles de la morfología de la planta, como el número y el espaciamiento de las hojas flexibles contra los tallos más rígidos, y las complejas interacciones de corrientes y olas que pueden provenir de diferentes direcciones.

Este nivel de detalle puede 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 mary determinar los tipos de plantas que deben introducirse para lograr la máxima protección.

“Cuando entras en el pantano, a menudo ves que las plantas están dispuestas en zonas”, dice Knippf, profesor de ingeniería civil y ambiental de Donald y Martha Harleman. “A lo largo del borde, tiende a tener plantas más flexibles, porque usan su flexibilidad para reducir las fuerzas de las olas que puede sentir. En la siguiente área, las plantas son un poco más rígidas y tienen un poco más de hojas”.

A medida que las regiones envejecen, las plantas se vuelven más rígidas, frondosas y más efectivas para absorber la energía de las olas gracias al área de hojas más grande. El nuevo modelo realizado en esta investigación, que implicó trabajar con plantas simuladas en el depósito de olas de 24 metros en el Laboratorio Parsons del MIT, podría permitir a los planificadores costeros tener en cuenta este tipo de detalles al planificar la protección, mitigación o proyectos de restauración.

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

“Si coloca las plantas más resistentes al límite, es posible que no sobrevivan, porque sienten una fuerza de las olas muy alta. Al describir por qué la madre naturaleza organiza las plantas de esta manera, esperamos diseñar una restauración más sostenible”, dice Knipf.

Una vez establecidas, las plantas de pantano proporcionan un ciclo de retroalimentación positiva que no solo ayuda a estabilizar, sino que también ayuda a construir estas tierras costeras sensibles, dice Zhang. “Después de unos años, los pastos de los pantanos comienzan a atrapar y retener sedimentos, y la elevación se vuelve cada vez más alta, lo que puede estar en línea con nivel del mar Dice.

Knibf dice que la conciencia sobre los efectos protectores del pantano está aumentando. Por ejemplo, los Países Bajos están trabajando para restaurar los pantanos perdidos fuera de los diques que rodean la mayor parte de las tierras agrícolas del país, descubriendo que los pantanos pueden proteger los diques de la erosión; Los pantanos y las presas juntos funcionan de manera mucho más eficaz que las presas por sí solas para prevenir inundaciones.

La mayoría de estos esfuerzos hasta la fecha han sido en gran parte planes experimentales de prueba y error, dice Knibb. Ahora, pueden aprovechar este modelo para ver cuánto pantano y qué tipos de vegetación se requieren para proporcionar el nivel de protección requerido.

También proporciona una forma más cuantitativa de estimar el valor que proporciona el pantano, dice. “Podría permitirle decir con mayor precisión, ’40 metros de pantano reducirán tanto las olas y, por lo tanto, reducirán tanto el desbordamiento de la presa. Cualquiera podría usar eso para decir: “Ahorraré tanto dinero durante los próximos 10 años si reduzco las inundaciones manteniendo este pantano”. Podría ayudar a generar alguna motivación política para el esfuerzo de restauración “.

El propio Knipf ya está tratando de incluir algunos de estos hallazgos en los procesos de planificación costera. Ella forma parte de un panel de practicantes dirigido por Chris Esposito del Gulf Water Institute, que sirve a la costa de Luisiana azotada por la tormenta. “Nos gustaría llevar este trabajo a simulaciones conjuntas que se utilizan en la restauración y planificación costera a gran escala”, dice.


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más información:
Xiaoxia Zhang et al, Amortiguación de olas por plantas de pantano elástico afectadas por corrientes, fluidos de revisión física (2021). DOI: 10.1103 / PhysRevFluids.6.100502

Esta historia se vuelve a publicar con permiso de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias relacionadas con la investigación, la innovación y la docencia en el MIT.

La frase: Una nueva investigación puede ayudar a los planificadores a aprovechar los beneficios de amortiguación de olas para las estaciones de marismas (2021, 18 de octubre). Obtenido el 18 de octubre de 2021 de https://phys.org/news/2021-10-planners-leverage-wave-damping- Benefits- marsh.html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Sin perjuicio de cualquier trato justo con el propósito de estudio o investigación privada, ninguna parte puede ser reproducida sin permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.

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