Reducción del viento y del oleaje por los manglares

Autor:

A. McIvor, I. Möller, T. Spencer y M. Spalding

Abstracto:

Las poblaciones costeras son particularmente vulnerables a los impactos de fenómenos extremos como tormentas y huracanes, y estas presiones pueden verse exacerbadas por la influencia de cambio climático y el aumento del nivel del mar. Los ecosistemas costeros, como los manglares, se promueven y utilizan cada vez más como herramienta en las estrategias de defensa costera. Sin embargo, sigue existiendo una necesidad apremiante de comprender mejor las funciones que pueden desempeñar los ecosistemas en la defensa de las costas. Este informe se centra en los bosques de manglares y el papel que pueden desempeñar en la reducción del viento y las olas. Si bien los bosques de manglares generalmente se encuentran en costas con poca energía de las olas, pueden recibir olas más grandes durante tormentas, huracanes y períodos de fuertes vientos. Los grandes vientos y olas de mar pueden causar inundaciones y daños a la infraestructura costera. Al reducir la energía y la altura de las olas, los manglares pueden reducir potencialmente los daños asociados.

Toda la evidencia sugiere que los manglares pueden reducir la altura del viento y el oleaje en distancias relativamente cortas: la altura de las olas se puede reducir entre 13 y 66% en 100 m de manglares. La tasa más alta de reducción de la altura de las olas por unidad de distancia ocurre cerca del borde del manglar, cuando las olas comienzan su paso a través de los manglares.

Varias características de los manglares afectan la tasa de reducción de la altura de las olas con la distancia, en particular la estructura física de los árboles. Las olas se reducen más rápidamente cuando atraviesan una mayor densidad de obstáculos. Los manglares con raíces aéreas atenuarán las olas en aguas poco profundas más rápidamente que aquellos que no las tienen. A mayores profundidades del agua, las olas pueden pasar por encima de las raíces aéreas, pero las ramas inferiores pueden realizar una función similar. La pendiente de la costa y la altura de las olas también afectan las tasas de reducción del oleaje a través de los manglares.

Para comprender el nivel de protección que brindan los manglares y planificar cómo aumentarlo, se ha modelado numéricamente el paso de las olas a través de los manglares utilizando tanto un modelo de olas estándar utilizado por ingenieros costeros llamado SWAN (Simulated WAves Nearshore) (Suzuki et al., 2011), así como un modelo desarrollado específicamente para olas en manglares llamado WAPROMAN (WAve PROpagation in MANgrove Forest) (Vo-Luong y Massel, 2008). Estos modelos son capaces de predecir niveles típicos de atenuación de las olas dado el conocimiento de las características de los manglares, los parámetros de las olas y la batimetría y topografía locales. También se ha desarrollado un modelo estadístico para explorar la relación entre algunas mediciones forestales estándar (altura de los árboles, densidad de los árboles y cobertura del dosel) y la atenuación de las olas con la distancia (Bao, 2011). Este modelo ha podido predecir la reducción de las olas dentro de los manglares vietnamitas donde se desarrolló y podría usarse para determinar el ancho del cinturón de manglares necesario para brindar un nivel predefinido de protección contra las olas.

Si bien existe una confirmación general de que los manglares pueden atenuar el viento y las olas de oleaje, la investigación se ha centrado en olas pequeñas (altura de ola < 70 cm), y es necesario medir la atenuación de las olas de viento y oleaje más grandes asociadas con mayores profundidades de agua. que pueden ocurrir durante tormentas y ciclones. También se necesitan más conjuntos de datos para probar la validez más amplia de los modelos de oleaje existentes en diferentes condiciones de oleaje y en áreas con diferentes tipos de manglares y diferentes topografías.

Principales resultados y conclusiones:

• Los manglares son importantes para la protección costera de varias maneras: “La vegetación de los manglares causa atenuación de las olas porque actúa como un obstáculo para el flujo oscilatorio del agua en las olas (Cuadro 2), creando resistencia: a medida que el agua fluye alrededor de la vegetación de los manglares, tiene que cambiar de dirección y trabajar contra la fricción de la superficie del manglar”(6).
• Los sistemas modelo WAPROMAN & SWAN se utilizaron para estudiar la atenuación de las olas a través de los manglares: “Se han desarrollado modelos numéricos y estadísticos de atenuación de las olas en los manglares para facilitar una mejor comprensión y predicción del comportamiento de las olas en los manglares”(16)…” Tanto el WAPROMAN como el Los modelos SWAN adaptados se basan en cuantificar el trabajo realizado por el movimiento del agua sobre los tallos de las plantas”(17).
  • Estudio de caso #1: “Narayan et al. (2010) utilizan el modelo SWAN modificado de Burger (2005) y Suzuki et al. (2011) para estimar la atenuación de las olas en el puerto de Dhamra, detrás de la isla de manglares Kanika Sands, Orissa, India, para olas de viento inducidas por ciclones de diferentes períodos de retorno (Figura 10; véase Narayan (2009) para una descripción más detallada del estudio) (20 )… Concluyeron que una extensión de la vegetación en el lado norte de la isla disminuiría la altura del oleaje en el puerto”(21).
• Los factores de atenuación de las olas que fueron importantes para este estudio son los siguientes: “La reducción de la altura de las olas dentro de un bosque de manglares depende del ancho del bosque, la morfología de los árboles de mangle en relación con la profundidad del agua, la topografía y la altura de las olas. Las especies de manglares con raíces aéreas son más efectivas para atenuar las olas en aguas poco profundas, cuando las olas chocan con las raíces; las especies sin raíces aéreas son más capaces de atenuar las olas cuando el nivel del agua llega a las ramas”(24).
• Estos dos modelos (WAPROMAN y SWAN) pueden ayudar con los esfuerzos de conservación: “Al cambiar el ancho y la configuración del bosque en el modelo, los ingenieros pueden planificar cómo gestionar y restaurar los manglares como parte de una estrategia integrada de defensa costera”(24-25). .
• En conclusión: “Si bien se necesita más investigación, el conocimiento existente es suficiente para fundamentar la afirmación de que los manglares atenúan el viento y las olas. Una gestión adecuada de las zonas de manglares podría aumentar la atenuación de las olas. Esto podría incluir la protección de áreas de manglares en entornos clave, o conducir a la restauración o plantación de manglares en zonas degradadas y deforestado entornos donde se ha demostrado que las condiciones locales favorecen el establecimiento de plántulas de manglares. Para lograr el mayor nivel de protección contra el viento y las olas, se recomienda un denso bosque de manglares, que incluya especies con raíces aéreas. El ancho requerido del cinturón de manglares dependerá de la altura de las olas contra las cuales se necesita protección y de la densidad de la vegetación de manglares a través de la cual pasarán las olas”(25).

Trabajos citados:

Burger, B. (2005) Atenuación de las olas en los bosques de manglares: modelado numérico de la atenuación de las olas mediante la implementación de una descripción física de la vegetación en SWAN. Tesis de maestría presentada al Departamento de Ingeniería Civil y Geociencias de la Universidad Tecnológica de Delft. URL: http://repository.tudelft.nl/view/ir/uuid%3A0e4c6450-fe5d-4693-9ca9-58da&#8230;.

Narayan, S. (2009) La eficacia de los manglares para atenuar las olas inducidas por ciclones. Tesis de maestría presentada al Departamento de Ingeniería Civil y Geociencias de la Universidad Tecnológica de Delft. URL: http://repository.tudelft.nl/view/ir/uuid%3A6ece41e5-3609-45b5-902e-11b4&#8230;.

Narayan, S., Suzuki, T., Stive, MJF, Verhagen, HJ, Ursem, WNJ y Ranasinghe, R. (2010) Sobre la eficacia de los manglares para atenuar las ondas inducidas por ciclones. Actas de la Conferencia Internacional sobre Ingeniería Costera 32 (sin números de página). URL: http://journals.tdl.org/ICCE/article/view/1250.

Suzuki, T., Zijlema, M., Burger, B., Meijer, MC y Narayan, S. (2012) Disipación de ondas por vegetación con esquematización de capas en SWAN. Ingeniería costera 59(1), 64-71.