Modellering toont aan dat koraalriffen voor de oostkust van Saoedi-Arabië een cruciale rol spelen bij de bescherming van de kustzone.

Voorspelling van stormvloeden en piekgolfhoogten met behulp van geavanceerde modellering met hoge resolutie onthult de belangrijke rol van offshore-riffen bij het beschermen van kustgebieden. De bevindingen van KAUST-onderzoekers bieden waardevolle ontwerpcriteria voor stadsplanning in de kustzone van King Abdullah Economic City (KAEC) en benadrukken de economische en rampenbeperkende noodzaak om de koraalriffen van de Rode Zee te behouden.

"De oorspronkelijke taak was om de maximale golfhoogten te modelleren om de minimale veilige vloerhoogte voor constructies en wegontwerp in de stad te bepalen, ", zegt Sabique Langodan van KAUST's Red Sea Modeling and Prediction Group. "Maar met de rijkdom aan golf- en waterpeilwaarnemingen en nauwkeurige bathymetrie (waterdiepte) nabij de kustlijn, gecombineerd met de geavanceerde modellerings- en supercomputing-mogelijkheden die ons bij KAUST ter beschikking staan, we hebben de studie uitgebreid om de rol van koraalriffen bij het moduleren van het golfklimaat van dit rif-beschutte gebied te onderzoeken."

Om extreme golfhoogten nauwkeurig te voorspellen, is het noodzakelijk om met behulp van langetermijngolfgegevens te modelleren hoe golven transformeren wanneer ze over riffen en de ondiepe zeebodem passeren. Veel inputs gaan naar de simulatie, inclusief een model van het fysieke golftransformatieproces, bathymetrie, atmosferische forcering en zeecirculatie. Net zo belangrijk, echter, is de simulatie-architectuur en het rekenplatform omdat ze de resolutie en nauwkeurigheid van de resultaten bepalen.

"We hebben een model met hoge resolutie geconfigureerd met behulp van een ongestructureerd raster, waarmee we de resolutie van het model over het domein kunnen variëren, van 60 kilometer cellen naar zee, tot cellen zo klein als 60 meter in de buurt van de kustlijn, ' zegt Langodan.

De onderzoekers gebruikten een gekoppeld golf- en circulatiemodel om rekening te houden met veranderingen in golfhoogten als gevolg van variaties in waterstanden en stromingen. Ze combineerden dit met meteorologische velden die zijn afgeleid van een regionaal atmosferisch model met hoge resolutie.

"Onze studie met hoge resolutie maakte het mogelijk om de minimale veilige verhoging in KAEC lager te herzien, van 4,0 meter tot 2,3 meter, ", zegt groepsleider Ibrahim Hotiteit. "Hoewel een relatief kleine daling, dit leidt tot een besparing van ongeveer 90 miljoen kubieke meter vulmateriaal, wat neerkomt op ongeveer 500 miljoen USD."

Echter, de studie toonde ook aan dat de verlaagde veilige hoogte afhankelijk is van de aanwezigheid van de koraalriffen voor de kust van de Rode Zee, die fungeren als een natuurlijke golfbreker om kustgebieden te beschermen tegen gevaren, zoals golfoploop, overslaan, overstromingen en erosie.

"De riffen verminderen golfhoogten met de helft aan de kustlijn, ", zegt co-auteur Omar Knio. "Reef-beschermde kustlijnen kunnen nog steeds het risico lopen op grotere golven als de kustbescherming die door riffen wordt geboden, wordt verminderd door koraaldegradatie of zeespiegelstijging."