Le barriere artificiali possono mitigare l’erosione costiera nei Grandi Laghi. Le città accetteranno di adottarle?

L’Illinois vanta 63 miglia di costa lungo la costa sud -occidentale del lago Michigan, quasi tutte fortificate da breakwaters di metallo, da mare di cemento e persino aree di terra costruite nel lago.

Queste strutture hanno lo scopo di proteggere la città di Chicago e i suoi sobborghi dall’erosione costiera. Ma secondo Hillary Glandon, uno scienziato della stazione biologica del lago Michigan a Sion, nell’Illinois, questa fortificazione fa “parte del problema”.

“Hai una struttura di protezione dopo la struttura di protezione dopo la struttura di protezione e ha davvero interrotto il flusso naturale e i processi che si verificano in queste zone costiere”, ha detto Glandon.

Con i livelli dell’acqua che possono variare di diversi metri di anno in anno e i cambiamenti climatici rendendo queste variazioni ancora più imprevedibili – le città attraverso i Grandi Laghi stanno lavorando per fortificare le loro coste e prevenire l’erosione. Ma le tradizionali infrastrutture costiere come le breakwall possono costare decine di milioni di dollari, rendendoli un forte sollevamento finanziario per i governi locali. E mentre questi brevi aiutano a trattenere la sabbia e ad accumulare la costa direttamente nell’entroterra di dove sono costruiti, impediscono anche alle correnti di trasportare sedimenti più lontano dalla costa, aggravando gli effetti dell’erosione a valle.

Glandon e il suo team hanno una soluzione: installare barriere artificiali nelle secche del lago per mitigare l’intensità delle onde e preservare il litorale direttamente nell’entroterra. Attraverso un progetto pilota finanziato a livello federale, il team sta studiando due scogliere artificiali: uno all’Illinois Beach State Park a Sion e un altro a Fort Sheridan nel vicino Highland Park. Sperano di raccogliere dati su come queste scogliere influiscono sul litorale locale per vedere se le barriere artificiali sono una soluzione scalabile all’erosione costiera nei Grandi Laghi.

“Questo progetto sperava di elaborare alcuni design più morbidi, non necessariamente fermando completamente quel movimento di sabbia e acqua, ma anche un design più economico”, ha detto Glandon. Le due scogliere che sta studiando sono entrambe realizzate interamente in materiale naturale e costruite dal Corpo degli Ingegneri dell’Esercito degli Stati Uniti. La scogliera di Fort Sheridan fu costruita nel 2020, mentre quella dell’Illinois Beach State Park fu costruita l’anno successivo, progettato come parte del programma di futures sul porto sano dell’Università della Pennsylvania. Il loro approccio, chiamato “macerie”, è relativamente semplice e comporta accumulare sabbia dragata e calcare sotto la superficie per bloccare le onde.

Mentre le scogliere artificiali sono state utilizzate in tutto il mondo per rafforzare la biodiversità, il loro uso per il controllo dell’erosione è nuovo. Il lago Michigan ospita già una manciata di scogliere artificiali, la maggior parte dei quali si trova più lontano dalla riva come habitat per la vita marina.

Alcuni ricercatori negli Stati Uniti, tuttavia, affermano che potrebbero servire al duplice scopo di aumentare le popolazioni di pesci e prevenire l’erosione, interrompendo le onde in modo che siano meno intense quando si schiantano a terra.

“È un’ottimizzazione idrodinamica per ottenere l’energia delle onde che sta arrivando in queste strutture di barriera”, ha detto Ansel Garcia-Langley, uno studente laureato presso il Massachusetts Institute of Technology che sta lavorando a un altro design architetto di barriera corallina. “Mentre le onde colpiscono questi pilastri, costringe le onde in diverse direzioni, in modo che si girano in questi vortici. Quindi molta energia in arrivo viene dissipata su se stessa.”

Garcia-Langley e i suoi colleghi del MIT hanno concluso il loro studio iniziale sulle scogliere architette lo scorso marzo e hanno trovato risultati promettenti. Il suo team, guidato dal professore di scienze oceaniche e ingegneristiche Michael Triantafyllou, ha creato un unico design cilindrico della barriera corallina che ha lo scopo di massimizzare la resistenza sull’energia delle onde, costringendo le onde attraverso le crepe nella struttura per abbassare quell’energia prima che colpisca la costa.

Le barriere coralline come questi aiutano a preservare il flusso naturale di sabbia e sedimenti lungo le coste. Strutture come le dighe possono creare ciò che Garcia-Langley chiamava “zone morti”, dove questo flusso raggiunge un fermo, reindirizzando un aumento dell’energia delle onde alle aree circostanti.

Per i governi locali che jockeying per il controllo sul litorale del lago Michigan, evitare queste zone morti è fondamentale.

“Il lago è prezioso, giusto? Le persone vogliono vivere vicino al lago. Vogliono essere in grado di andare in spiaggia”, ha detto Glandon. “E così rimuovere questa possibilità da un proprietario terriero a causa di azioni a monte tende a causare una certa tensione.”

In Illinois, ci sono dozzine di comuni che confinano con il lago Michigan e centinaia di proprietari terrieri privati. Poiché le città e i proprietari di proprietà con una fetta di quel litorale controllano la propria infrastruttura, la protezione del litorale può essere riscaldata. I sedimenti scorre da nord a sud nel lago Michigan, quindi quando una città installa una diga, può impedire ai sedimenti di raggiungere le coste direttamente a sud, lasciando quei luoghi più vulnerabili.

Ciò ha portato a un acceso dibattito tra alcune città del litorale, ha affermato Cody Eskew, specialista in studi costieri con l’Illinois Sustainable Technology Center. Eskew, che lavora a stretto contatto con il Dipartimento delle risorse naturali dell’Illinois, ha contribuito a gestire il gruppo di lavoro di gestione del litorale di IDNR dal 2015, tenendo incontri biannali con i governi locali che condividono la costa del Lake Michigan per lavorare attraverso i loro piani di protezione del litorale.

“All’inizio, penso che ci fosse solo una mancanza di comprensione di ciò che le dinamiche del litorale fossero nella nostra regione, in particolare nella regione della North Shore”, ha detto Eskew. “All’Illinois Beach State Park, c’è una tonnellata di sabbia lì, ma quando vai un po ‘più a sud verso quei quartieri della North Shore, abbiamo scoperto che non c’è molta sabbia naturale su quel pezzo del litorale. Quindi le comunità sono davvero limitate in termini di, sai, cosa possono aspettarsi dal loro vicino e ottenere sabbia da Updrift”.

Ciò rende le scogliere artificiali particolarmente allettanti nei Grandi Laghi: sono un modo per bloccare l’energia delle onde senza peggiorare l’erosione per i vicini, e sono molto più economici delle infrastrutture tradizionali. Ad esempio, il Dipartimento delle risorse naturali dell’Illinois ha recentemente finanziato un progetto di costruzione di 22 brewwall al largo della costa dell’Illinois Beach State Park, che è costato circa $ 73 milioni. L’installazione delle macerie della spiaggia costa $ 1,4 milioni, secondo ESKEW.

“La comunità tipica non avrà nel loro budget di capitale per poter installare qualcosa di così grande”, ha detto delle breakwall. “Quindi stanno davvero esaminando quelle strutture più ibride.”

I costi non sono fissati e possono variare ampiamente, ha affermato Juliet Simpson, un ecologo costiero del programma di sovvenzione marittima del MIT che lavora anche nel loro progetto di scogliera architetti con Garcia-Langley. L’anno scorso, il team ha stimato che il loro modello costi circa $ 6 milioni per miglio, mentre Simpson ha notato che altri modelli di barriera possono costare fino a $ 10 milioni per miglio. Il team spera di tagliare ulteriormente questo per rendere queste protezioni accessibili per le comunità costiere.

Quindi cosa impedisce di decollare questo nuovo approccio alle scogliere artificiali? Secondo Sean Burkholder, che dirige il team Upenn Healthy Port Futures che ha contribuito a progettare le macerie, è semplicemente una mancanza di familiarità.

“Abbiamo vissuto su coste che sono state protette dalle dighe da centinaia di anni e sappiamo che lavorano”, ha detto Burkholder. “Sappiamo anche quando falliscono e come falliranno. Qualsiasi tipo di infrastruttura basata sulla natura, non è molto ben provato.”

Per dimostrare il concetto, Glandon e il suo team stanno raccogliendo meticolosamente dati su come le scogliere artificiali a Illinois Beach e Fort Sheridan hanno un impatto sulle rispettive coste nel corso di cinque anni.

I dati stanno già mostrando risultati promettenti – e secondo Eskew, ha attirato l’attenzione dei funzionari che lavorano alla gestione del litorale in tutto il lago Michigan. Se tutto va bene, queste creste di macerie potrebbero presto apparire sotto la superficie di molti grandi laghi.

“Spesso sono costruiti questi tipi di strutture e ci sono pochissimi requisiti per il monitoraggio post costruzione.” Disse Glandon. “Penso che questo sia un quadro davvero quantitativo del cambiamento del litorale e della creazione di habitat acquatico a seguito di queste breakwaters vicino alla costa.”