Los rollos de papel, de 13 pulgadas de ancho, se extendían hasta 60 pies de largo, por lo que Stefan Talke juntó mesas dentro de los Archivos Nacionales para desenrollar las hojas de garabatos que trazan el aumento y la caída de las mareas que datan antes de la Guerra Civil. "Fue fantástico", recuerda. "Asumí que todos estos registros se habían perdido, y aquí estoy con las llaves del palacio".
Los registros son claves no solo para comprender el pasado, sino también para el futuro que enfrentan ciudades como Wilmington, Carolina del Norte; Jacksonville, Florida; Bahía de Jamaica, Nueva York y otros puertos de todo el país. Impulsados por estos registros de mareas, Talke y sus colegas han creado modelos de computadora que muestran cómo la profundización de los canales para acomodar los buques de carga puede causar mareas más altas y un aumento dramático de las inundaciones causadas por tormentas en algunas ciudades.
Los rollos de registros ese día en 2011 fueron de Astoria, Oregon, en el río Columbia, cerca de donde Talke es profesor asociado de ingeniería ambiental en la Universidad Estatal de Portland, estudiando la hidrodinámica de estuarios, ríos y océanos. En los años siguientes, Talke y sus colegas descubrieron más historias de mareas perdidas hace mucho tiempo que cubren Nueva York, Carolina del Norte, Massachusetts, Florida, Delaware, Virginia y otras áreas costeras. Cada vez, tomaron fotos de los registros y regresaron a Portland State, donde los estudiantes de Talke transfirieron minuciosamente la información a una base de datos digital de información de mareógrafos durante todo el siglo XIX. Los primeros registros datan de Boston en la década de 1820, décadas más antiguas que las disponibles anteriormente.
Mapa de prospección geodésica y de la costa estadounidense del río St. John, de 1899. Jacksonville es la pequeña ciudad en el lado izquierdo de la imagen. Cerca de Dame Point, el canal fue dragado a 18 pies en 1894. (Talke et al.) Talke combinó esa investigación anticuada con modelos de alta tecnología para examinar los cambios en los estuarios relacionados con el dragado que comenzó hace unos 150 años en las ciudades portuarias. Se preguntó si encontraría efectos similares a los que descubrió durante un proyecto postdoctoral que estudia el estuario del río Ems en la frontera de Alemania y los Países Bajos. En Europa, trató de explicar por qué se había producido un aumento dramático en la concentración de sedimentos, lo que condujo a un agotamiento generalizado del oxígeno y un desastre ecológico. Lo que aprendió allí fue que las mareas habían cambiado, casi duplicándose en cuestión de décadas. ¿Por qué? La profundización, la racionalización y la ampliación del canal de envío a lo largo del tiempo habían causado un cambio dramático en la hidrodinámica del estuario.
Algunas ciudades portuarias a lo largo de las costas estadounidenses muestran resultados similares al estuario del río Ems, aunque Talke advierte que cada estuario es diferente. En algunos lugares, descubrió que la profundización de los canales ha mitigado el riesgo de inundaciones. En otros, los cambios durante más de un siglo han sido dramáticos, duplicando la altura proyectada de la marejada ciclónica, muy por encima del aumento del nivel del mar, el aumento de la intensidad de la tormenta y otros factores podrían indicar. Parece que los efectos son más dañinos río arriba y lejos de las costas, en lugares donde las personas piensan que tienen menos riesgo.
La clave de esos hallazgos son los registros históricos que Talke descubrió. Permitieron a los investigadores cambiar el papel habitual de los modelos informáticos (predecir el futuro) y viajar en el tiempo para examinar cómo se comportaron los estuarios y los ríos antes de la profundización del canal. Cuando sus modelos reproducen las mareas históricas que el equipo de Talke encontró en los registros en papel, les da confianza de que los modelos son correctos.
"Este es un uso ordenado de los registros de archivo que pueden abordar problemas importantes que han pasado desapercibidos y también dar una idea de cuán sensible es un sistema como un estuario a las condiciones cambiantes", dice Talke. "Durante un período de más de un siglo, hemos alterado en gran medida la topografía subacuática de nuestros puertos y estuarios. Literalmente hemos movido montañas de tierra, explotado montes marinos, enderezado valles y creado autopistas para barcos superlativamente grandes. Estas alteraciones nuestros puertos son omnipresentes en todo el mundo con efectos que no hemos considerado completamente o incluso mapeado, en muchos casos ".
Uno de esos lugares es Wilmington, Carolina del Norte, que tiene uno de los casos más altos de inundaciones en días soleados en el país, más de 80 días al año recientemente. Las lecturas que Talke encontró que datan de 1887 muestran que el rango de mareas en Wilmington se ha duplicado en los últimos 130 años, cambiando significativamente la frecuencia de las llamadas inundaciones molestas.
Cerca de la costa, las mareas han aumentado solo levemente, una señal de que los cambios son impulsados por alteraciones artificiales en el río. Utilizando modelos de computadora, Talke y un estudiante, Ramin Familkhalili, determinaron que el peor caso de tormenta que se esperaba de un huracán de categoría 5 aumentó a 18 pies, en comparación con 12 pies en el siglo XIX, cuando los canales alrededor de Wilmington tenían la mitad de la profundidad de hoy. .
Un barco de contenedores pasa cerca de Bald Head Island, Carolina del Norte, en ruta hacia el puerto de Wilmington el jueves 8 de agosto de 2013. (Foto AP / Harry Hamburg) El huracán Florence inundó la ciudad en septiembre. "Creo que se puede decir que parte de la inundación probablemente fue causada por cambios en el sistema", dice Talke. Señala que Wilmington se benefició de estar del lado del huracán con vientos que soplan en alta mar, amortiguando la marejada ciclónica. Para comprender completamente, agrega, los investigadores tendrían que hacer un modelo a gran escala que incluya la lluvia y el campo de viento.
A medida que los buques portacontenedores se han hecho cada vez más grandes, impulsados por la profundización del Canal de Panamá, los puertos de todo el mundo han dragado canales cada vez más profundos, a 50 pies o más para los puertos de Nueva York, Baltimore, Norfolk, Charleston y Miami. Los estudios de factibilidad para esos proyectos, incluidos los análisis del Cuerpo de Ingenieros del Ejército, examinan las perspectivas económicas y algunos de los impactos ambientales, pero han descartado el efecto de la profundización del canal en los cambios de marea, inundaciones y marejadas ciclónicas. A nivel mundial, se están trabajando proyectos de dragado para el río Elba y el puerto de Hamburgo, el puerto más grande de Alemania; Rotterdam, el puerto más grande de Europa; y el puerto de Busan de Corea, entre otros.
El efecto en algunos lugares ha sido invitar al océano y exponer ciudades decenas de millas río arriba a mareas extremas e inundaciones. Pero, ¿cómo puede la profundización del canal aumentar el alcance de las mareas y, por lo tanto, la marejada ciclónica y las inundaciones? Hay dos factores principales.
El dragado alisa el fondo de un canal, eliminando obstrucciones naturales como dunas, rocas, pastos y lechos de ostras que impiden el flujo, transformándolo de un sendero áspero fuera de la carretera en una pista de carreras NASCAR resbaladiza. Sin ese arrastre en el flujo de agua, se pierde menos energía, lo que aumenta la marea entrante y las mareas de tormenta. La profundización de los canales también disminuye los efectos de la turbulencia. El agua que se mueve lentamente en el fondo no se mezcla tanto con el agua que se mueve más rápido cerca de la superficie (piense en el viejo dicho que dice que las aguas tranquilas son profundas), por lo que las aguas superficiales esencialmente patinan sin disminuir la velocidad.
Talke y sus colegas también descubrieron que lo contrario de la profundización del canal puede ser cierto. En un artículo de 2015, modelaron el efecto de la disminución de la Bahía de Jamaica en Nueva York y descubrieron que restaurar el canal a profundidades históricas naturales disminuiría el alcance de las mareas y la marejada ciclónica.
"Las intervenciones de ingeniería directa y las modificaciones en nuestras costas, estuarios y puertos pueden tener un gran efecto", dice Talke. "Realmente podemos estar cambiando la física del sistema".
Geopotes 14, una draga de arrastre de succión con tolva, saca su pluma de un canal en los Países Bajos. El barco puede dragar a una profundidad de 33.8 metros, y aún más profundo con una extensión. (Wikimedia Commons / CC 3.0) A pesar de las tendencias generales, cada ubicación es diferente. Cada tormenta es diferente. La profundización del canal, por ejemplo, disminuye el efecto de los vientos que conducen el agua hacia un estuario. La profundización de los canales en algunos lugares puede no tener efecto o incluso mitigar la marejada ciclónica y las inundaciones, algo que los investigadores dicen que parece ser el caso en Portland, Oregon, y Albany, Nueva York. En esos lugares, una reducción en la pendiente de los ríos causada por el dragado del canal tuvo una mayor influencia que la profundización del canal.
Pero en Jacksonville, los planes para aumentar la profundidad del canal a 47 pies han sido controvertidos después de las inundaciones durante el huracán Irma, una tormenta de categoría 1 en 2017 que alcanzó niveles de mareas históricas a pesar de ocurrir durante la marea baja. Un grupo ambientalista local, St. Johns Riverkeeper, ha demandado para detener el dragado. En los últimos 120 años, el canal en el río St. Johns, que se estrecha a medida que avanza por el centro de la ciudad a 26 millas del océano, ha sido dragado a una profundidad de 41 pies de 18 pies. Al igual que Wilmington, la profundización del canal y la racionalización del río casi ha duplicado el rango de marea alrededor de Jacksonville, según Talke.
Carl Friedrichs, presidente del Departamento de Ciencias Físicas del Instituto de Ciencias Marinas de Virginia, parte del Colegio de William & Mary, dice que Talke ha sido líder en el uso de registros históricos de mareas para examinar los cambios en los sistemas costeros. "Me ha impresionado mucho el trabajo que he visto", dice Friedrichs. "Uno de los temas de su trabajo que es realmente genial es que describe retroalimentaciones no lineales inesperadas, donde crees que una cosa está sucediendo, pero hay una cascada de otras cosas que suceden".
La profundización de los canales, por ejemplo, conduce a que los sedimentos se muevan a lugares inesperados, literalmente enturbiando las aguas, y también aumenta la intrusión de agua salada en los ríos de agua dulce, lo que tiene efectos en cascada. Christopher Sommerfield, un oceanógrafo costero y geólogo de la Universidad de Delaware, ha publicado documentos con Talke y otros en Newark Bay y Delaware Bay. En el estuario de Delaware, dice Sommerfield, la profundización del canal ha aumentado la salinidad río arriba cerca de Filadelfia y Trenton. A medida que la línea de sal se arrastra aguas arriba, no solo cambia la vida marina sino que amenaza el suministro de agua dulce para Filadelfia (el río Delaware), así como para las industrias que usan el agua (el agua salada es muy corrosiva). Además, Sommerfield dice que el dragado de mantenimiento elimina los sedimentos que alguna vez crearon marismas y pantanos a lo largo del río, características importantes en la amortiguación de la energía de las olas.
En un artículo reciente, Talke y sus colegas autores sostienen que las comunidades costeras vulnerables pueden estar subestimando el impacto combinado de los cambios en las mareas de tormenta, la fuerza de las olas, la pérdida de humedales y el aumento del nivel del mar. "Creo que la gente está empezando a centrarse en el hecho de que no solo tienes una marea en sí misma, y que no tienes una marejada ciclónica en sí misma ni que el nivel del mar se eleve por sí mismo", dice. "No puede tratarlos a todos de forma independiente, sumarlos y obtener el cambio en el riesgo. Debe considerarlos conjuntamente".
Para Talke, la pregunta ahora es cómo esas pistas envueltas por el pasado pueden dar forma a un futuro más seguro. "Tiene este efecto variable donde hay, en cierto sentido, ganadores y perdedores. Hay algunos lugares como Albany que ven una disminución en el riesgo, y hay algunos lugares que ven un gran aumento en el riesgo", dice. "Lo que me preocupa es que realmente no hemos investigado esto completamente, por lo que no sabemos qué regiones se verán más afectadas y qué regiones estarán un poco más protegidas".
"Al aprender del pasado", agrega Talke, "podemos prepararnos mejor para el futuro".
