Hârtia defilează, lată de 13 centimetri, se întindea până la 60 de metri lungime, așa că Ștefan Talke a strâns mesele din interiorul Arhivelor Naționale pentru a desfășura foile de ghearele care urmăreau ascensiunea și căderea mareei datează înainte de Războiul Civil. „A fost fantastic”, își amintește el. „Am presupus că aceste înregistrări s-au pierdut toate, iar aici sunt cu cheile palatului”.
Înregistrările sunt chei nu numai pentru înțelegerea trecutului, ci și pentru orașele cu care se confruntă viitorul, precum Wilmington, Carolina de Nord; Jacksonville, Florida; Golful Jamaica, New York și alte porturi din întreaga țară. Impulsate de aceste înregistrări de maree, Talke și colegii săi au creat modele de computer care arată cum canalele de adâncire pentru a găzdui navele de marfă pot provoca maree mai mari și inundații crescute dramatic din cauza furturilor în unele orașe.
Defilările înregistrărilor din acea zi din 2011 au fost din Astoria, Oregon, pe râul Columbia, unde Talke este profesor asociat de inginerie de mediu la Universitatea de Stat Portland care studiază hidrodinamica estuarelor, râurilor și oceanelor. În următorii câțiva ani, Talke și colegii săi au descoperit mai multe povești de maree pierdute de mult timp care acoperă New York, Carolina de Nord, Massachusetts, Florida, Delaware, Virginia și alte zone de coastă. De fiecare dată, au făcut poze cu înregistrările și s-au întors în statul Portland, unde studenții lui Talke au transferat cu atenție informațiile într-o bază de date digitală cu informații ale gabaritului pe tot parcursul secolului al XIX-lea. Cele mai vechi înregistrări datează la Boston în anii 1820, cu zeci de ani mai vechi decât cele disponibile anterior.
Harta coastei sondelor geodezice a SUA și a râului St. John, din 1899. Jacksonville este micul oraș din partea stângă a imaginii. În apropiere de Dame Point, canalul a fost dragat la 18 metri în 1894. (Talke și colab.) Talke a combinat această adormire de modă veche cu modelarea de înaltă tehnologie pentru a examina schimbările din estuare legate de dragarea care a început în urmă cu aproximativ 150 de ani în orașele portuare. El s-a întrebat dacă va găsi efecte similare cu cele descoperite în timpul unui proiect post-doctoral care studiază estuarul râului Ems de la granița Germaniei și Olandei. În Europa, el a căutat să explice de ce a avut loc o creștere dramatică a concentrației de sedimente, ceea ce a dus la o epuizare largă a oxigenului și la un dezastru ecologic. Ceea ce a aflat el a fost că mareele s-au schimbat, aproape că s-au dublat peste câteva decenii. De ce? Adâncirea, eficientizarea și lărgirea canalului de transport în timp au provocat o schimbare dramatică a hidrodinamicii estuarului.
Unele orașe portuare de-a lungul coastelor SUA prezintă rezultate similare cu estuarul râului Ems, deși Talke avertizează că fiecare estuar este diferit. În câteva locuri, a descoperit că adâncirea canalului a atenuat riscul de inundații. În altele, schimbările de peste un secol au fost dramatice, dublând înălțimea proiectată a creșterii furtunilor, cu mult peste nivelul creșterii mării, intensitatea furtunilor și alte factori. Se pare că efectele sunt cele mai dăunătoare în amonte și departe de coaste - în locuri unde oamenii cred că au riscuri mai mici.
Cheia acestor constatări sunt înregistrările istorice pe care Talke le-a descoperit. Aceștia au permis cercetătorilor să apeleze la rolul obișnuit al modelelor de computer - prezicând viitorul - și să călătorească în timp pentru a examina cum s-au comportat estuarele și râurile înainte de aprofundarea canalelor. Când modelele lor reproduc valurile istorice pe care echipa Talke le-a găsit în înregistrările de hârtie, le oferă încredere că modelele sunt corecte.
"Aceasta este o utilizare corectă a înregistrărilor arhivistice care pot rezolva probleme importante care au trecut neobservate și, de asemenea, oferă o perspectivă asupra cât de sensibil este un sistem ca un estuar la schimbarea condițiilor", spune Talke. "De-a lungul unei perioade de peste un secol, am modificat foarte mult topografia subacvatică a porturilor și estuarelor noastre. Am mutat literalmente munți de mizerie, am explodat munți pe mare, am îndreptat văi și am creat super-autostrăzi pentru nave superlativ de mari. Aceste modificări la porturile noastre sunt omniprezente la nivel mondial cu efecte pe care nu le-am luat în considerare sau chiar s-au cartografiat în multe cazuri. "
Unul dintre aceste locuri este Wilmington, Carolina de Nord, care are una dintre cele mai mari întâmplări de inundații de zile însorite în țară - mai mult de 80 de zile pe an recent. Citirile pe care Talke le-a găsit datând din 1887 arată că intervalul mareei din Wilmington s-a dublat în ultimii 130 de ani, schimbând semnificativ frecvența așa-numitelor inundații inutile.
În apropierea coastei, mareele au crescut doar ușor - semn că modificările sunt determinate de modificări artificiale ale râului. Folosind modelarea computerului, Talke și un student, Ramin Familkhalili, a stabilit că cea mai gravă situație de furtună așteptată de la un uragan de categoria 5 a crescut la 18 metri, până la 12 metri în secolul 19, când canalele din jurul Wilmington erau la jumătatea adâncimii de astăzi .
O navă de transport trece de aproape de Bald Head Island, NC, care se îndreaptă către portul Wilmington joi, 8 august 2013. (AP Photo / Harry Hamburg) Uraganul Florence a inundat orașul în septembrie. „Cred că poți spune că o parte din inundații a fost cauzată cel mai probabil de modificări ale sistemului”, spune Talke. El observă că Wilmington a beneficiat de a fi de partea uraganului, cu vânturi care suflau în larg, amortizând valul furtunii. Pentru a înțelege pe deplin, adaugă el, cercetătorii ar trebui să facă un model la scară largă, inclusiv precipitații și câmpul eolian.
Pe măsură ce navele de containere au devenit tot mai mari, stimulate de adâncirea Canalului Panama, porturile din întreaga lume au dragat canale din ce în ce mai adânci - până la 50 de metri sau mai mult pentru porturile New York, Baltimore, Norfolk, Charleston și Miami. Studiile de fezabilitate pentru aceste proiecte, inclusiv analizele efectuate de Corpul de Ingineri al Armatei, examinează perspectivele economice și unele dintre impacturile asupra mediului, dar au respins efectul adâncirii canalului asupra schimbărilor de maree, inundațiilor și furturilor. La nivel global, proiectele de dragare se află în lucrările pentru râul Elba și portul Hamburg, cel mai mare port din Germania; Rotterdam, cel mai mare port din Europa; și Portul Busan din Coreea, printre altele.
În unele locuri, efectul a fost de a invita în ocean și de a expune orașele zeci de kilometri în amonte la maree extreme și inundații. Dar cum poate canalizarea adâncirii crește intervalul de maree și, prin urmare, valurile de furtună și inundațiile? Există doi factori primari.
Dragarea netezesc partea inferioară a unui canal, eliminând obstrucțiile naturale precum dunele, rocile, ierburile și straturile de stridii care împiedică curgerea, transformând-o dintr-o potecă accidentată off-road într-o pistă de cursă NASCAR. Fără această atragere a fluxului de apă, se pierde mai puțină energie, crescând valul de intrare și creșterea furtunilor. Adâncirea canalelor scade, de asemenea, efectele turbulenței. Apa cu mișcare lentă pe partea de jos nu se amestecă la fel de mult cu apa care se mișcă mai rapid lângă suprafață (gândiți-vă la vechea zicală că apele nemișcate curg adânc), astfel încât apele de suprafață patinează în esență, fără a fi încetinite aproape la fel de mult.
Talke și colegii săi au descoperit, de asemenea, că inversarea aprofundării canalelor poate fi adevărată. Într-o lucrare din 2015, ei au modelat efectul de adâncime al golfului Jamaica din New York și au descoperit că restabilirea canalului la adâncimi naturale, istorice, va scădea marea și valul furtunilor.
"Intervențiile inginerești directe și modificările la coasta noastră, estuarele și porturile pot avea un efect mare", spune Talke. „Este posibil să schimbăm fizica sistemului”.
Geopotes 14, o dragă de buncăr de aspirație, care își ridică brațul dintr-un canal din Olanda. Nava poate draga până la adâncimea de 33, 8 metri și chiar mai adânc cu o extensie. (Wikimedia Commons / CC 3.0) În ciuda tendințelor generale, fiecare locație este diferită. Fiecare furtună este diferită. Adâncirea canalelor, de exemplu, scade efectul vânturilor care conduc apa pe un estuar. Adâncirea canalelor în unele locuri poate să nu aibă niciun efect sau poate chiar reduce atenuarea furturilor și inundațiile, ceea ce spun cercetătorii pare să fie cazul în Portland, Oregon și Albany, New York. În acele locații, o reducere a pârtiei râurilor cauzată de dragarea canalelor a avut o influență mai mare decât adâncirea canalelor.
Însă în Jacksonville, planurile de a crește adâncimea canalului la 47 de metri au fost controversate în urma inundațiilor din timpul Uraganului Irma, o furtună de categoria 1 din 2017 care a atins niveluri istorice în pofida în ciuda apariției în timpul valului scăzut. Un grup local de mediu, St. Johns Riverkeeper, a acționat în judecată pentru a opri dragarea. În ultimii 120 de ani, canalul din râul St. Johns, care se îngustează în timp ce se sculptă prin centrul orașului la 26 de mile de ocean, a fost dragat până la o adâncime de 41 de metri de 18 metri. La fel ca Wilmington, adâncirea și eficientizarea canalelor a dublat aproape marja în jurul Jacksonville, potrivit Talke.
Carl Friedrichs, președinte al departamentului de științe fizice din Virginia Institute of Marine Science, o parte a Colegiului William & Mary, spune că Talke a fost un lider în utilizarea înregistrărilor istorice ale mareelor pentru a examina schimbările în sistemele de coastă. „Am fost foarte impresionat de munca pe care am văzut-o”, spune Friedrichs. "Una dintre temele lucrării sale care este cu adevărat îngrijită este că el descrie feedback-uri ne-liniare neașteptate, unde credeți că se întâmplă un lucru, dar se întâmplă o cascadă de alte lucruri."
Adâncirea canalelor, de exemplu, duce la deplasarea sedimentelor în locuri neașteptate, înnegrit literalmente a apelor și, de asemenea, crește intruziunea apei sărate în râurile cu apă dulce, care are efecte în cascadă. Christopher Sommerfield, oceanograf și geolog de coastă la Universitatea Delaware, a publicat lucrări cu Talke și alții pe Newark Bay și Delaware Bay. În estuarul Delaware, spune Sommerfield, adâncirea canalelor a crescut creșterea salinității mai aproape de Philadelphia și Trenton. Pe măsură ce linia de sare se strecoară în amonte, aceasta nu numai că schimbă viața marină, dar amenință aprovizionarea cu apă dulce atât pentru Philadelphia (râul Delaware), cât și pentru industriile care folosesc apa (apa sărată este coroziv costisitoare). În plus, Sommerfield spune că dragarea de întreținere înlătură sedimentele care odată au creat fluturi și mlaștini de-a lungul râului - caracteristici importante în amortizarea energiei valurilor.
Într-o lucrare recentă, Talke și colegii săi de autor susțin că comunitățile costiere vulnerabile ar putea subestima impactul combinat al schimbărilor în marea furtună, puterea valurilor, pierderea zonelor umede și creșterea nivelului mării. „Cred că oamenii încep să aducă amprenta asupra faptului că nu aveți doar o val de sine și nu aveți o furtună în sine sau nu creșteți de la sine nivelul mării”, spune el. "Nu le puteți trata pe toate în mod independent, adăugați totul și obțineți modificarea riscului. Trebuie să le luați în considerare în comun."
Pentru Talke, întrebarea este acum cum aceste indicii odată învăluite de trecut pot forma un viitor mai sigur. "Aveți acest efect variabil în cazul în care există, într-un anumit sens, câștigători și învinși. Există anumite locuri precum Albany, care observă scăderi ale riscului și există unele locuri care înregistrează o creștere mare a riscului", spune el. „Ceea ce mă îngrijorează este faptul că nu am investigat acest lucru pe deplin, astfel încât nu știm ce regiuni vor avea mai mult impact și ce regiuni sunt puțin protejate.
„Învățând din trecut”, adaugă Talke, „ne putem pregăti mai bine pentru viitor”.
