Mentre il cambiamento climatico alza il livello del mare, le città degli estuari stanno affrontando la duplice minaccia di inondazioni e significativa erosione. La ricerca di un team congiunto dell'EPFL e dell'UNSW Sydney getta nuova luce sulle forze idrodinamiche in gioco e apre la strada a strategie preventive.

Quasi il 60% della popolazione mondiale vive vicino a un estuario, e l'elenco delle città dell'estuario comprende 21 dei 30 centri urbani più grandi del mondo, comprese New York e Tokyo. Il mix di acqua dolce e salata rende gli estuari, alcuni dei quali si estendono per centinaia di miglia di lunghezza, ecosistemi diversi e complessi. Svolgono anche importanti funzioni sociali ed economiche, dal trasporto merci alla ricreazione e alla pesca. Gli estuari possono essere classificati in due tipi fondamentali, a seconda che l'ingresso sia ristretto (stretto) o libero (largo). Anche le variazioni nell'accrescimento dei sedimenti e nello scarico dell'acqua possono causare la modifica dei canali di ingresso nel tempo.

Entro la fine del secolo, Si prevede che i livelli globali del mare saranno più alti di quanto non siano oggi. L'aumento previsto, compreso tra poche decine di centimetri e 2,5 metri o più, dipende da come rallenta il ritmo delle emissioni globali di gas serra, e su quanto velocemente si sciolgono i ghiacci dell'Antartico e della Groenlandia. Ma in tutti gli scenari, l'innalzamento del livello del mare altererà significativamente l'idrodinamica delle maree negli estuari. Gli effetti di questi cambiamenti potrebbero essere avvertiti nell'entroterra, anche nelle città che si trovano sulle loro coste. Le previsioni nel peggiore dei casi indicano inondazioni e un aumento dell'erosione costiera.

Nel 2019, Lo studente dell'EPFL Steve Hottinger ha esplorato questo fenomeno come parte del suo progetto di Master in scienze ambientali e ingegneria. Dalla laurea, ha portato il suo lavoro a un livello superiore, collaborando con i colleghi dell'UNSW Sydney, Australia, pubblicare le sue scoperte sulla prestigiosa rivista Q1 Estuarine, Scienza delle coste e degli scaffali. Hottinger è nominato come uno degli autori principali del documento.

Rapporti critici

I ricercatori hanno studiato vari fenomeni:amplificazione delle maree, deformazione, riflessione e risonanza, per calcolare i rapporti critici tra la dimensione del canale e il rischio di inondazione e di erosione costiera. Hanno osservato una notevole riduzione del 20-60% nell'intervallo di marea se gli ingressi sono limitati dell'80% rispetto ai canali non limitati, e ho scoperto che, sebbene la velocità massima della corrente di marea sia maggiore nella parte ristretta del canale, è più basso nella parte dell'estuario.

Il team ha modellato 200 estuari prismatici per valutare la loro risposta idrodinamica all'innalzamento del livello del mare tra 0 e 2 metri, dopo la regolazione per la forzatura delle maree. Hanno inserito una serie di parametri nel modello, compresa la velocità di inondazione, rapporto larghezza-lunghezza, restrizione d'ingresso, ampiezza della marea e velocità della corrente, e profondità dell'acqua. Per ogni estuario il modello è stato eseguito per 60 giorni, con i ricercatori che effettuano migliaia di misurazioni ogni 15 minuti per produrre un ricco set di dati.

Evitare il disastro

I risultati del team suggeriscono che, per alcune città, sarà necessario limitare gli accessi all'estuario per evitare il disastro entro il 2100. Il loro modello potrebbe fornire informazioni su dove e quali azioni sono necessarie. "Possiamo sicuramente vedere gli usi del mondo reale per il nostro modello al di fuori del laboratorio, "dice Giovanni De Cesare, il direttore operativo della piattaforma di costruzioni idrauliche dell'EPFL, che ha supervisionato il progetto del Master di Hottinger ed è uno dei coautori dell'articolo.

De Cesare prevede anche altre applicazioni pratiche del modello. "Potremmo esaminare l'installazione di una centrale di marea in un estuario per generare elettricità rinnovabile, " suggerisce. "Ma dovremmo esaminare ogni caso nel merito e considerare le più ampie implicazioni sociali e ambientali." Il team sta pianificando di eseguire nuovamente il modello, questa volta tenendo conto dell'impatto della portata del fiume.