Pântanos são o laboratório perfeito para estudar as mudanças climáticas

por *David L. Chandler/MIT

As plantas dos pântanos costeiros fornecem proteção significativa contra surtos e tempestades devastadoras. A pesquisa no laboratório de Parson do MIT pode ajudar os planejadores costeiros a levar em consideração detalhes importantes ao planejar projetos. Os países devem aproveitar essa modelagem para restaurar pântanos com plantas específicas em determinadas áreas. As plantas dos pântanos, que são onipresentes ao longo das costas do mundo, podem desempenhar um papel importante na mitigação dos danos às linhas costeiras à medida que o nível do mar aumenta e as tempestades aumentam. Agora, um novo estudo do MIT fornece mais detalhes sobre como esses benefícios de proteção funcionam sob condições do mundo real moldadas por ondas e correntes.

O estudo combinou experimentos de laboratório usando plantas simuladas em um grande tanque de ondas com modelagem matemática.

Ele aparece na revista Physical Review - Fluids, em um artigo do ex-doutorando visitante do MIT Xiaoxia Zhang, agora pós-doutorando na Dalian University of Technology, e professor de engenharia civil e ambiental Heidi Nepf.

Já está claro que as plantas dos pântanos costeiros fornecem proteção significativa contra ondas e tempestades devastadoras. Por exemplo, estima-se que os danos causados pelo furacão Sandy foram reduzidos em US$ 625 milhões graças ao amortecimento da energia das ondas fornecido por extensas áreas de pântano ao longo das costas afetadas.

Mas a nova análise do MIT incorpora detalhes da morfologia da planta, como o número e o espaçamento de folhas flexíveis versus caules mais rígidos, e as interações complexas de correntes e ondas que podem vir de diferentes direções. Esse nível de detalhe pode permitir que os planejadores de restauração costeira determinem a área de pântano necessária para mitigar as quantidades esperadas de tempestades ou aumento do nível do mar e decidir quais tipos de plantas introduzir para maximizar a proteção.

“Quando você vai a um pântano, muitas vezes você verá que as plantas estão organizadas em zonas”, diz Nepf, que é o Professor Donald e Martha Harleman de Engenharia Civil e Ambiental. “Ao longo da borda, você tende a ter plantas mais flexíveis, porque estão usando sua flexibilidade para reduzir as forças das ondas que sentem. Na zona seguinte, as plantas são um pouco mais rígidas e têm um pouco mais de folhas.”

À medida que as zonas progridem, as plantas tornam-se mais rígidas, mais frondosas e mais eficazes na absorção da energia das ondas graças à sua maior área foliar.

A nova modelagem feita nesta pesquisa, que incorporou o trabalho com plantas simuladas no tanque de ondas de 24 metros de comprimento no Parsons Lab do MIT, pode permitir que os planejadores costeiros levem esses tipos de detalhes em consideração ao planejar projetos de proteção, mitigação ou restauração. “Se você colocar as plantas mais rígidas na borda, elas podem não sobreviver, porque estão sentindo forças de ondas muito altas. Ao descrever por que a Mãe Natureza organiza as plantas dessa maneira, podemos projetar uma restauração mais sustentável”, diz Nepf. Uma vez estabelecidas, as plantas dos pântanos fornecem um ciclo de feedback positivo que ajuda não apenas a estabilizar, mas também a construir essas delicadas terras costeiras, diz Zhang. “Depois de alguns anos, as gramíneas do pântano começam a prender e reter o sedimento, e a elevação fica cada vez mais alta, o que pode acompanhar o aumento do nível do mar”, diz ela.

A consciência dos efeitos protetores dos pântanos vem crescendo, diz Nepf. Por exemplo, a Holanda vem restaurando pântanos perdidos fora dos diques que cercam grande parte das terras agrícolas do país, descobrindo que o pântano pode proteger os diques da erosão; o pântano e os diques trabalham juntos de forma muito mais eficaz do que os diques sozinhos na prevenção de inundações. Mas a maioria desses esforços até agora tem sido em grande parte empírica, planos de tentativa e erro, diz Nepf. Agora, eles poderiam aproveitar essa modelagem para saber exatamente quantos pântanos com quais tipos de plantas seriam necessários para fornecer o nível desejado de proteção.

Também fornece uma maneira mais quantitativa de estimar o valor fornecido pelos pântanos, diz ela. “Isso pode permitir que você diga com mais precisão: ‘40 metros de pântano reduzirão tanto as ondas e, portanto, reduzirão o galgamento de seu dique em tanto.’ Alguém poderia usar isso para dizer: ‘Vou economizar tanto dinheiro nos próximos 10 anos se reduzir as inundações mantendo este pântano.’

Pode ajudar a gerar alguma motivação política para os esforços de restauração”. A própria Nepf já está tentando incluir algumas dessas descobertas nos processos de planejamento costeiro. Ela faz parte de um painel de praticantes liderado por Chris Esposito, do Water Institute of the Gulf, que atende a costa da Louisiana atingida por tempestades.

“Gostaríamos de colocar esse trabalho nas simulações de coatal que são usadas para restauração em grande escala e planejamento costeiro”, diz ela.

“Compreender o processo de amortecimento das ondas em zonas úmidas de vegetação real é de valor crítico, pois é necessário na avaliação do valor de defesa costeira dessas zonas úmidas”, diz Zhan Hu, professor associado de ciências marinhas da Universidade Sun Yat-Sen, que não foi associado a este trabalho. “O desafio, no entanto, está na representação quantitativa do processo de amortecimento das ondas, no qual muitos fatores estão em jogo, como flexibilidade da planta, morfologia e correntes coexistentes”.

O novo estudo, diz Hu, “combina resultados experimentais e modelagem analítica para revelar o impacto de cada fator no processo de amortecimento de ondas. ... No geral, este trabalho é um passo sólido para uma avaliação mais precisa da capacidade de amortecimento de ondas de verdadeiras zonas húmidas costeiras, que são necessárias para a concepção científica e gestão da proteção costeira baseada na natureza”. O trabalho foi parcialmente apoiado pela National Science Foundation e pelo China Scholarship Council.