À medida que a mudança climática aumenta o nível do mar, as cidades estuarinas estão enfrentando a dupla ameaça de enchentes e erosão significativa. A pesquisa de uma equipe conjunta da EPFL e do UNSW Sydney lança uma nova luz sobre as forças hidrodinâmicas em jogo e abre caminho para estratégias preventivas.

Quase 60% da população global vive perto de um estuário, e a lista de cidades estuarinas apresenta 21 dos 30 maiores centros urbanos do mundo, incluindo Nova York e Tóquio. A mistura de água doce e salgada torna os estuários - alguns se estendendo por centenas de quilômetros de extensão - ecossistemas diversos e complexos. Eles também desempenham funções sociais e econômicas importantes, do transporte de carga à recreação e pesca. Os estuários podem ser classificados em dois tipos básicos, dependendo se a entrada é restrita (estreita) ou irrestrita (larga). Variações na acumulação de sedimentos e descarga de água também podem causar mudanças nos canais de entrada ao longo do tempo.

No final do século, espera-se que os níveis globais do mar sejam mais altos do que são hoje. O aumento previsto - algo entre algumas dezenas de centímetros e 2,5 metros ou mais - depende de como o ritmo das emissões globais de gases de efeito estufa diminui, e sobre a rapidez com que os mantos de gelo da Antártica e da Groenlândia derretem. Mas em todos os cenários, o aumento do nível do mar irá alterar significativamente a hidrodinâmica das marés nos estuários. Os efeitos dessas mudanças podem ser sentidos no interior - inclusive nas cidades que ficam em suas costas. As piores previsões apontam para inundações e aumento da erosão costeira.

Em 2019, O aluno da EPFL Steve Hottinger explorou esse fenômeno como parte de seu projeto de mestrado em ciências ambientais e engenharia. Desde a graduação, ele levou seu trabalho para o próximo nível, juntando-se a colegas do UNSW Sydney, Austrália, para publicar suas descobertas no prestigioso jornal Estuarine, do primeiro trimestre, Coastal and Shelf Science. Hottinger é apontado como um dos principais autores do artigo.

Razões críticas

Os pesquisadores estudaram vários fenômenos - amplificação das marés, deformação, reflexão e ressonância - para calcular as relações críticas entre o tamanho do canal e o risco de inundação e erosão costeira. Eles observaram uma redução notável de 20-60% na amplitude das marés se as entradas forem restritas em 80% em comparação com os canais irrestritos, e descobri isso, embora a velocidade máxima da corrente de maré seja maior na parte restrita do canal, é mais baixo na parte do estuário.

A equipe modelou 200 estuários prismáticos para avaliar sua resposta hidrodinâmica às elevações do nível do mar entre 0 e 2 metros, após o ajuste para forçar as marés. Eles alimentaram uma série de parâmetros no modelo, incluindo velocidade de inundação, relação largura-comprimento, restrição de entrada, amplitude da maré e velocidade da corrente, e profundidade da água. Para cada estuário, o modelo foi executado por 60 dias, com os pesquisadores fazendo milhares de medições a cada 15 minutos para produzir um rico conjunto de dados.

Evitando desastres

As descobertas da equipe sugerem que, para algumas cidades, restringir as entradas do estuário será necessário para evitar desastres até 2100. Seu modelo pode fornecer insights sobre onde e quais ações são necessárias. "Podemos definitivamente ver usos no mundo real para nosso modelo fora do laboratório, "diz Giovanni De Cesare, o diretor operacional da Plataforma de Construções Hidráulicas da EPFL, que supervisionou o projeto de mestrado de Hottinger e é um dos co-autores do artigo.

De Cesare também prevê outras aplicações práticas do modelo. “Poderíamos pensar em instalar uma estação de energia maremotriz em um estuário para gerar eletricidade renovável, "ele sugere." Mas precisaríamos examinar cada caso em seus méritos e considerar as implicações sociais e ambientais mais amplas. "A equipe está planejando executar o modelo novamente, desta vez levando em consideração o impacto da vazão do rio.