Il porto più meridionale della Louisiana è un luogo chiave per l'industria energetica degli Stati Uniti, ma anche uno dei luoghi più vulnerabili della nazione. Port Fourchon nella parrocchia di Lafourche serve il 90% delle attività petrolifere e del gas in acque profonde del Golfo del Messico, ecco perché il Laboratorio di ricerca navale degli Stati Uniti ha investito $ 25 milioni in LSU per creare una cupola digitale che protegga Port Fourchon e il porto petrolifero offshore della Louisiana, l'unico porto offshore in acque profonde della nazione, dalle minacce alla sicurezza informatica. Più di 1,5 milioni di barili di greggio vengono trasportati tramite oleodotti attraverso il porto al giorno e circa 1, Ogni giorno 200 camion entrano ed escono dal porto.

Lungo, sottile striscia di spiaggia sabbiosa si estende lungo il perimetro meridionale del porto, proteggendolo dal Golfo del Messico settentrionale e dalla minaccia degli uragani, mareggiata, e inondazioni. Però, ogni anno, la costa si ritira di circa 30-50 piedi, avvicinandosi al porto, che ospita più di 250 aziende. La spiaggia che si trova a sud di Port Fourchon perde ogni anno più terreno a causa dell'innalzamento del livello del mare, erosione, e subsidenza, o affondando, di qualsiasi altro posto negli Stati Uniti

"Direi che la perdita di terra è una delle più grandi minacce per il porto e la Louisiana meridionale, ", ha affermato il direttore ad interim dell'Istituto di studi costieri della LSU Kevin Xu, che è anche James P. Morgan Distinguished Professor nel Dipartimento di Oceanografia e Scienze Costiere del LSU College of the Coast &Environment.

dragaggio, o scavando, sabbia e sedimenti dal fondo del mare e dai banchi di sabbia e trasportandoli per ricostruire e rinforzare le spiagge, come quello che protegge Port Fourchon, così come dune di sabbia, isole barriera, e paludi, è una delle principali strategie utilizzate per combattere la perdita di terra costiera in Louisiana. Però, è un'impresa costosa. Per esempio, lo stato ha speso più di 70 milioni di dollari per dragare e trasportare 3,3 milioni di metri cubi di sabbia su chiatta e pomparla attraverso un oleodotto per rinforzare il promontorio di Caminada, un'altra spiaggia non sviluppata significativamente colpita dall'erosione, che protegge anche Port Fourchon dalle tempeste.

Il bilancio dei sedimenti, o la quantità di sabbia e sedimenti disponibili per progetti di dragaggio su larga scala come questo, è finito. Inoltre, gli uragani possono spostare sabbia e sedimenti, il che rende i progetti di dragaggio e risanamento ancora più impegnativi. Ecco perché l'esperienza di Xu nella modellazione computazionale del trasporto di sedimenti è vitale.

"Gli sforzi della LSU sono di grande importanza per chiunque sia coinvolto nel determinare il modo migliore per utilizzare i sedimenti dragati nei modi più vantaggiosi per le aree che proteggono Port Fourchon e la costa meridionale della Louisiana in generale, " disse Chett C. Chiasson, Direttore esecutivo della Greater Lafourche Port Commission.

Facoltà LSU, tra cui Xu e LSU College of the Coast &Environment Dean Chris D'Elia, di recente ha incontrato Chiasson e altre parti interessate a Port Fourchon per dare un'occhiata da vicino al porto e discutere i modi per collaborare a progetti costieri e ambientali.

"Le domande e l'impegno che sono scaturiti da questo viaggio hanno certamente portato a un maggiore desiderio di continuare a lavorare con LSU al fine di affrontare le preoccupazioni future che devono essere prese in considerazione mentre definiamo una strategia, processo basato sulla scienza per massimizzare l'uso ben intenzionato dei sedimenti che prendiamo direttamente dai nostri scivoli e dal Belle Pass. Attendiamo con impazienza la futura collaborazione sulla gestione dei sedimenti poiché lavoriamo tutti per lo stesso obiettivo di migliorare la nostra costa attraverso strategie di mitigazione di successo, " disse Chiassone.

Xu è un esperto nello sviluppo di modelli informatici complessi in grado di simulare e prevedere come i sedimenti si muovono e alterano la costa. Fa parte di un team di ricercatori che ha sviluppato un modello computerizzato 3D che include diversi fattori:vento, livello dell'acqua, sedimento, onde, e vegetazione per simulare le grandi quantità di sedimenti sabbiosi che furono spostati quando l'uragano Gustav, che è stato uno degli ultimi uragani a colpire gravemente Port Fourchon, approdato in Louisiana nel 2008. L'uragano Gustav e Port Fourchon sono proxy nel modello computerizzato, che può essere applicato alle regioni del mondo colpite da altri uragani e grandi tempeste.

"Comprendere i fattori e i processi responsabili del cambiamento geomorfologico costiero è fondamentale per stimare i budget dei sedimenti a lungo termine, un aspetto importante della resilienza nel contesto dell'innalzamento del livello del mare e del cambiamento climatico, e del ripristino delle coste, " hanno scritto Xu e i suoi coautori in un recente articolo pubblicato in Ingegneria costiera .

Port Fourchon e il promontorio della Caminada erano appena a est della pista dell'uragano Gustav, che Xu e altri esperti dicono sia il posto più pericoloso in cui trovarsi durante un uragano.

Durante l'uragano Gustav, la sabbia della spiaggia e del largo è stata spinta sopra la duna e depositata nella palude dal porto.

"L'effetto si chiama deposito di over-wash. Succede naturalmente, ma la grandezza del deposito di overwash a sud dell'area di Port Fourchon [dall'uragano Gustav] era enorme, " disse Xu.

A causa del movimento del vento in senso antiorario degli uragani nell'emisfero settentrionale, l'energia eolica più forte e la forza colpiscono le aree a est oa destra della linea del binario di un uragano.

"Lo schema spaziale è molto chiaro:decine di chilometri a est della linea del binario, in quel luogo, sperimenterai il vento più forte, onde più alte, e la più grande deposizione di sedimenti. È il luogo più dannoso e distruttivo, " disse Xu.

Alcuni anni fa, Xu e altri hanno identificato questo modello nella loro ricerca che ha confrontato gli impatti dell'uragano Katrina con l'uragano Rita nel 2005. I danni economici e ambientali dell'uragano Katrina sono costati oltre 40 miliardi di dollari in danni assicurati. Nell'agosto 2005, L'uragano Katrina ha preso un percorso veloce dritto verso la costa e ha causato un'intensa e localizzata perturbazione del fondo marino lungo la piattaforma continentale orientale della Louisiana. Circa tre settimane dopo, L'uragano Rita si è abbattuto ad angolo, che ha causato la diffusione del suo impatto su tutta la piattaforma continentale della Louisiana. Più di 131 milioni di tonnellate di sedimenti post-uragano sono stati spostati quando gli uragani Katrina e Rita hanno attraversato la costa della Louisiana, secondo la ricerca del professor Eugene Turner e colleghi della LSU Boyd. Hanno trovato sedimenti spostati nelle zone umide che erano spessi diversi centimetri.

Xu e Samuel J. Bentley, la cattedra Billy e Ann Harrison in geologia sedimentaria e vicepresidente della ricerca e sviluppo economico della LSU, insieme ad altri sei professori della LSU sono stati finanziati negli ultimi sette anni per studiare le fosse di dragaggio da dove viene scavata e trasportata la sabbia per ricostruire dune e spiagge, come quelli che proteggono Port Fourchon.

Ship Shoal è una vasta area sabbiosa situata al largo della costa centro-meridionale della Louisiana, che si stima abbia 1,2 miliardi di metri cubi di sabbia di quarzo di alta qualità. Decine di milioni di metri cubi di questa sabbia di alta qualità sono già stati dragati da Ship Shoal per ripristinare il promontorio di Caminada. Ship Shoal dredge pits fill back up with mud and sand under the impact from the Mississippi and Atchafalaya rivers, wind-driven currents, storm waves, and tides. LSU researchers continue to study this dynamic place that is important to coastal restoration as well as the environmental impacts of the dredge pit. 

"What we found is that those dredge pits can potentially impact water quality. When you dig a big hole, the water is deep and sluggish, the bottom is very turbid, and you can potentially develop low dissolved oxygen conditions, which is called hypoxia, " Xu said. 

Other LSU researchers have shown that hypoxic conditions in the Gulf of Mexico do not bode well for marine life including fish, gamberetto, and crabs that fuel the seafood industry.

In addition to the ecological impact, Xu and Bentley also studied how the dredge pit affects the oil and gas pipelines. They found that the walls of the dredge pits are fairly stable. It is unlikely that the pit will collapse and affect the pipeline in the short term, especially with the 1, 000-foot buffering distance set by the Bureau of Ocean &Energy Management for dredging near the pipeline.   

"Our study showed that the pit wall doesn't migrate that quickly. We found that 1, 000 feet is a very conservative distance for muddy pits. Resource managers could potentially use a shorter distance and be able to dig out more sand, but additional, longer term studies in the future are needed, " Xu said. 

Resource managers at the state's Coastal Protection and Restoration Authority, or CPRA, rely on academic research findings to maximize the benefits of projects while minimizing negative impacts. In light of continued subsidence, innalzamento del livello del mare, and stronger storms, resource managers apply LSU research toward developing sustainable solutions.

"Research such as Dr. Xu's increases our knowledge of how sediment moves and responds under various conditions, which helps us design effective projects and strategies to restore our coast and protect our infrastructure including Port Fourchon, " said Angelina Freeman, CPRA senior scientist and LSU alumna.

Freeman's PhD advisor was LSU Boyd Professor Harry Roberts, who is internationally recognized for his seminal research on the Mississippi River Delta. 

"I am so fortunate to have been mentored by Dr. Roberts, " she said. "My PhD at LSU provided the framework for understanding the natural processes that must be harnessed, and the application of pioneering science and engineering for effective coastal restoration management."