Efecto de los Arrecifes coralinos en el Run-up en playas : caso de estudio en República Dominicana

Abstract

RESUMEN: En las zonas costeras concurren fuertes presiones antrópicas y múltiples conflictos de intereses del ser humano, pues históricamente han sido utilizadas para fines recreativos, habitacionales, industriales, de navegación y como fuente de seguridad alimentaria. Pero, además del hombre, las zonas costeras alrededor del mundo albergan una amplia gama de ecosistemas naturales altamente complejos, biodiversos y sensibles a las dinámicas marinas de su entorno. Uno de los ecosistemas a los que actualmente se ha dado mayor valor, es a los arrecifes de coral, pues los corales son especies con características biofísicas particulares, las cuales los hacen especialmente importantes para la conservación de la biodiversidad marina y altamente vulnerables ante los efectos del cambio climático. Durante su constante interacción con el océano, las zonas costeras se encuentran expuestas a ciertos riesgos de inundación que, como varios estudios sustentan, son reducidos y mitigados por los arrecifes de coral. Dado todo lo anterior, existe actualmente entre la comunidad científica y diferentes gobiernos, un gran interés por evaluar los servicios ecosistémicos de protección ante la inundación costera que pueden prestar los arrecifes coralinos a las playas que los albergan. Desde la ingeniería de costas, una de las variables utilizadas para evaluar la inundación costera es el run-up. En el presente estudio se analizó el servicio de protección costera que ofrece un arrecife de coral en la actualidad y ante diferentes escenarios futuros o de interés partiendo de datos de campo tomados en playa Bávaro, playa protegida por un arrecife de coral, en República Dominicana. Para ello, se utilizaron las herramientas numéricas IH2VOF y SWASH monocapa, las cuales fueron previamente validadas y calibradas (en el caso del SWASH) para la zona de estudio. Se compararon estas dos herramientas en términos de su capacidad de predicción del run-up, la evolución de la altura de ola y del espectro de energía a lo largo del perfil de playa con arrecife coralino. Los resultados obtenidos indican que el arrecife de coral objeto de estudio disipa en casi un 70% la energía del oleaje que incide sobre el perfil de playa. Se estima que esta energía disipada puede verse reducida a un 35% en un escenario futuro que contempla la degradación parcial del coral y el aumento del nivel del mar proyectado por el IPCC para el Caribe. Por otro lado, se encontró que, ante escenarios de cambio climático como el evaluado, el run-up en el perfil de playa estudiado puede aumentar hasta en un 20%. Además, se encontró que el SWASH, cuando se tiene datos para su calibración previa, es un modelo adecuado y suficiente para la estimación de la cota máxima alcanzada por el run-up en una playa con arrecife coralino. Mientras que, el IH2VOF es el modelo numérico que está mejor preparado para la predicción del run-up medio y de la altura de ola transmitida por el coral, además de la adecuada reproducción de procesos de transformación del oleaje a lo largo del perfil.

ABSTRACT: In the coastal areas there are strong anthropic pressures and multiple conflicts of interests of the human being, since historically they have been used for recreational, housing, industrial, navigation purposes and as a source of food security. But, in addition to man, coastal areas around the world are home to a wide range of highly complex natural ecosystems, biodiverse and sensitive to the marine dynamics of their environment. One of the ecosystems that has currently been given greater value is coral reefs since corals are species with particular biophysical characteristics. That make them especially important for the conservation of marine biodiversity and highly vulnerable to climate change effects. During its constant interaction with the ocean, coastal areas are exposed to certain flood risks that, as several studies support, are reduced and mitigated by coral reefs. Given all of the above, there is currently a great interest among the scientific community and different governments in evaluating the ecosystem services for protection against coastal flooding that coral reefs can provide to the beaches that host them. From coastal engineering, one of the variables used to evaluate coastal flooding is the run-up. In the present study, the coastal protection service offered by a coral reef at present was analyzed and in the face of different future or interest scenarios, based on field data taken at Bávaro beach, a beach protected by a coral reef, in the Dominican Republic. For this, the numerical tools IH2VOF and monolayer SWASH were used, which were previously validated and calibrated (in the case of SWASH) for the study area. These two tools were compared in terms of their ability to predict run-up, the evolution of wave height and the energy spectrum along the coral reef beach profile. The results obtained indicate that the coral reef under study dissipates the wave energy that affects the beach profile by almost 70%. It is estimated that this dissipated energy may be reduced to 35% in a future scenario that contemplates the partial degradation of the coral and the Sea Level Rise projected by the IPCC for the Caribbean. On the other hand, it was found that, in the face of climate change scenarios such as the one evaluated, the run-up in the studied beach profile can increase by up to 20%. In addition, it was found that SWASH, when data are available for its previous calibration, is an adequate and sufficient model for estimating the maximum level reached by the run-up on a beach with a coral reef. Whereas, IH2VOF is the numerical model that is best prepared for the prediction of the mean run-up and the wave height transmitted by the coral, as well as the adequate reproduction of wave transformation processes along the profile.