Wanneer een kustlijn enorme erosie ondergaat, zoals een orkaan die een strand en de nabije omgeving platlegt, het moet zichzelf herbouwen - vertrouwend op de veerkracht van zijn natuurlijke kuststructuren om zichzelf weer samen te voegen op een manier die het in staat stelt om de volgende grote fenomenen die op zijn pad komen te overleven.

Drs. Orencio Duran Vinent, assistent professor, en Ignacio Rodriguez-Iturbe, Distinguished University Professor en Wofford Cain Chair I Professor, bij de afdeling Ocean Engineering aan de Texas A&M University, onderzoeken de veerkracht van barrière-eilanden en kustduinen na hoogwatergebeurtenissen en stormen. Daarbij, ze helpen ingenieurs en onderzoekers de kwetsbaarheid van kustlandschappen in te schatten.

Hun volledige bevindingen werden gepubliceerd als gerelateerde artikelen in de Proceedings van de National Academy of Sciences getiteld "Probabilistische structuur van gebeurtenissen die het herstel van kustduinen na storm beheersen" en "Stochastische dynamiek van de hoogte van barrière-eilanden."

"Als je begrijpt hoe duinen groeien, dan kun je actie ondernemen bijvoorbeeld, in termen van vegetatie of kunstmatige barrières, om de kustlijn te beschermen, " zei Rodriguez-Iturbe. "Maar je kunt niet beschermen of beheren, in dit geval, duinen en barrière-eilanden als je niet eerst de dynamiek begrijpt."

In het algemeen, er zijn twee soorten hoogwatergebeurtenissen langs de kust:natuurrampen zoals orkanen en tsunami's, die golven veroorzaken die de kustlijn verwoesten, en kleinere stormvloeden, die geen grootschalige schade aanrichten, maar wel het kustmilieu aantasten. Zoals Duran Vinent uitlegde, het zijn deze kleinere, routinematige gebeurtenissen die de veerkracht van duinen en barrière-eilanden na een storm beheersen die een sleutelrol spelen bij de bescherming van kustgemeenschappen door een deel van de impact van overstromingen op te vangen.

"Die gebeurtenissen zijn niet echt sterk genoeg om een ​​volwassen duin volledig te eroderen, maar ze zijn sterk genoeg om in de eerste plaats te voorkomen dat iemand groeit na een storm die de duinen en het vegetatie-ecosysteem aantast, " hij zei.

Met dat in gedachten, het onderzoeksteam bestudeerde eerst de structuur en eigenschappen van dergelijke kleinere hoogwatergebeurtenissen van over de hele wereld, boei en andere gegevens gebruiken om kenmerken zoals strandhoogte te berekenen, golfoploop en waterstand om ze te analyseren.

Hun bevindingen waren tweeledig:ten eerste, ze bevestigden dat de hoogwatergebeurtenissen willekeurig en los van elkaar plaatsvinden. Toen ontdekte het team dat hoogwatergebeurtenissen over de hele wereld dezelfde algemene kenmerken hadden en dezelfde typische frequentie per jaar hadden met een bepaalde intensiteit, gemeten op strandniveau.

"Dit betekent dat we daadwerkelijk iets kunnen zeggen over de typische omvang van deze hinderlijke overstromingen of de typische omvang en frequentie van gebeurtenissen die het herstel van het kustmilieu beïnvloeden, "Zei Duran Vinent. "Ongeacht de locatie, we hebben een uniforme beschrijving. En dit vereenvoudigt het werk voor beleidsmakers of managers een stuk omdat ze dan geen ingewikkelde berekeningen nodig hebben."

Het team nam hun nieuw ontdekte informatie en paste deze toe om een ​​model te ontwikkelen dat de hoogte van een barrière-eiland zou bepalen en, uiteindelijk, of een duin zou kunnen slagen. Aanvullend, dit model biedt een waardevol hulpmiddel bij het herbouwen van kustlijnen die in de loop van de tijd zijn afgebroken en verslechterd, omdat het ingenieurs een manier geeft om te zien hoe hoog een duin of barrière-eiland moet zijn om frequente overspoelingen te voorkomen en, dus, zorgen voor het voortbestaan ​​van ecosystemen.

"De dynamiek tussen hoogwatergebeurtenissen en de geomorfologie van barrière-eilanden is gecompliceerd omdat de impact van een hoogwatergebeurtenis afhangt van hoe groot de duinen zijn, ', zei Rodriguez-Iturbe.

"En terwijl het duin groeit, je hebt deze hoogwatergebeurtenissen die de groei willekeurig onderbreken, "Zei Duran Vinent. "Dit betekent dat er een competitie is tussen de frequentie van de hoogwatererosie en hoe snel het duin groeit."

Deze competitie werd de basis van hun analytische vergelijking die werd ontwikkeld om te bepalen of een duin zou kunnen slagen, wiskundig in kaart brengen onder welke omstandigheden een barrière-eiland veerkrachtig of kwetsbaar zou zijn.

Duinen op barrière-eilanden zijn van levensbelang, Duran Vinent legde uit, omdat ze voorkomen dat watergebeurtenissen het eiland doorbreken en de vegetatie op de achterkant van het eiland beschermen tegen overstromingen, waardoor een gevarieerde reeks vegetatie kan groeien die anders intolerant is voor zeewater.