Lorsqu'un littoral subit une érosion massive, comme un ouragan aplatissant une plage et ses environs proches, il doit se reconstruire en s'appuyant sur la résilience de ses structures côtières naturelles pour commencer à se reconstruire d'une manière qui lui permettra de survivre aux prochains grands phénomènes qui se présenteront à lui.

Drs. Orencio Duran Vinent, maître assistant, et Ignacio Rodriguez-Iturbe, Distingué professeur d'université et professeur titulaire de la chaire Wofford Cain I, au Département de génie océanique de la Texas A&M University, étudient la résilience des îles-barrières et des dunes côtières après des crues et des tempêtes. Ce faisant, ils aident les ingénieurs et les chercheurs à évaluer la vulnérabilité des paysages côtiers.

Leurs conclusions complètes ont été publiées sous forme d'articles connexes dans le Actes de l'Académie nationale des sciences intitulé « Structure probabiliste des événements contrôlant la récupération après la tempête des dunes côtières » et « Dynamique stochastique de l'élévation des îles-barrières ».

"Si vous comprenez comment poussent les dunes, alors vous pouvez agir, par exemple, en termes de végétation ou de barrières artificielles, protéger le littoral, " dit Rodriguez-Iturbe. " Mais vous ne pouvez ni protéger ni gérer, dans ce cas, des dunes et des îles-barrières si vous ne comprenez pas d'abord la dynamique qui s'y déroule."

En général, il existe deux types de crues le long de la côte :les catastrophes naturelles comme les ouragans et les tsunamis, qui provoquent des vagues qui dévastent le rivage, et des ondes de tempête moindres, qui ne causent pas de dommages à grande échelle mais affectent toujours l'environnement côtier. Comme Duran Vinent l'a expliqué, ce sont ces plus petits, événements de routine qui contrôlent la résilience post-tempête des dunes et des îles-barrières qui jouent un rôle clé dans la protection des communautés côtières en absorbant une partie de l'impact des ondes.

"Ces événements ne sont pas vraiment assez forts pour éroder complètement une dune mature, mais ils sont assez forts pour empêcher de pousser en premier lieu après une tempête qui érode les dunes et l'écosystème végétal, " il a dit.

Dans cet esprit, l'équipe de recherche a d'abord étudié la structure et les propriétés de ces crues plus petites du monde entier, utiliser des bouées et d'autres données pour calculer des caractéristiques telles que l'élévation de la plage, montée des vagues et niveau d'eau pour les analyser.

Leurs conclusions étaient doubles :premièrement, ils ont confirmé que les événements de hautes eaux se produisent de manière aléatoire et sans lien les uns avec les autres. Ensuite, l'équipe a découvert que les événements de hautes eaux dans le monde partageaient les mêmes caractéristiques générales et avaient la même fréquence typique par an avec une intensité donnée lorsqu'ils sont mesurés au niveau de la plage.

« Cela signifie que nous pouvons réellement dire quelque chose sur la taille typique de ces inondations nuisibles ou la taille et la fréquence typiques des événements affectant la récupération de l'environnement côtier, " dit Duran Vinent. " Quel que soit le lieu, nous avons une description unifiée. Et cela simplifie beaucoup le travail des décideurs politiques ou des gestionnaires, car ils n'ont alors pas besoin de calculs complexes."

L'équipe a pris leurs informations nouvellement découvertes et les a appliquées au développement d'un modèle qui déterminerait l'élévation d'une île-barrière et, finalement, si oui ou non une dune serait en mesure de réussir. En outre, ce modèle constitue un outil précieux pour reconstruire des littoraux dégradés et dégradés au fil du temps, car cela donne aux ingénieurs un moyen de voir quelle doit être la hauteur d'une dune ou d'une île-barrière afin d'éviter les lavages fréquents et, Donc, assurer la survie de l'écosystème.

« La dynamique entre les crues et la géomorphologie des îles-barrières est compliquée car l'impact de tout événement de crue dépend de la taille des dunes, ", a déclaré Rodriguez-Iturbe.

"Et puis pendant que la dune grandit, vous avez ces événements de crue qui interrompent aléatoirement sa croissance, " Duran Vinent a déclaré. "Cela signifie qu'il y a une compétition entre la fréquence de l'événement d'érosion des hautes eaux et la vitesse de croissance de la dune."

Cette compétition est devenue la base de leur équation analytique développée pour déterminer si oui ou non une dune serait capable de réussir, cartographier mathématiquement dans quelles conditions une île-barrière serait résiliente ou vulnérable.

Les dunes sur les îles-barrières sont d'une importance vitale, Duran Vinent a expliqué, car ils empêchent les événements d'eau de traverser l'île et protègent la végétation à l'arrière de l'île des inondations, permettant à un ensemble diversifié de végétation de se développer qui est par ailleurs intolérant à l'eau de mer.