Nghiên cứu: Loài sinh vật biển kỳ diệu, có khả năng trở thành 'vũ khí chống siêu bão'

Rặn san hô có thể bảo vệ các đô thị ven biển khỏi những trận lũ lụt kinh hoàng.

Chiến thuật phòng thủ trước cơn bão

Bão Ian không chỉ là một cơn bão mạnh mà còn là dấu hiệu cho tương lai. Biến đổi khí hậu đang làm cho các cơn bão mạnh mẽ hơn, tạo ra những trận bão lớn hơn và gây ra nhiều mưa hơn - tất cả những điều này khiến các cơn bão có sức phá hủy kinh hoàng và gây ra nhiều thiệt hại hơn. Theo Vox, một ước tính sơ bộ cho thấy bão Ian gây ra thiệt hại tài sản lên tới 40 tỷ USD.

Các kỹ sư từ lâu đã nghĩ ra cách để đối phó với nguy cơ từ cơn bão thông qua việc xây dựng các cấu trúc như đê và tường chắn sóng. Tuy nhiên, những công trình này không hoàn hảo. Chúng có thể gây tổn hại cho môi trường, không luôn hiệu quả trong việc ngăn nước và đôi khi chi phí xây dựng rất cao.

Tuy nhiên, đối với nhiều cộng đồng dân cư, một giải pháp đơn giản hơn, tiết kiệm chi phí nhưng hiệu quả hơn có thể là khôi phục các rạn san hô.

Các rạn san hô là một phần của nhiều hệ sinh thái, bao gồm rừng ngập mặn và đất ngập nước (wetland), có thể bảo vệ con người. Chúng hoạt động giống như đê chắn sóng tự nhiên trong cơn bão, giúp giảm cường độ hoặc 'phá vỡ' những con sóng có thể gây ngập lụt cho các nhà cửa và công trình gần bờ.

Vấn đề lớn là các rạn san hô đang tiêu tan dần.

Cùng với dịch bệnh và ô nhiễm, biến đổi khí hậu - yếu tố tương tự gây ra nhiều thiệt hại từ các trận bão - đã khiến một nửa số rạn san hô trên thế giới biến mất. Vì vậy, để bảo vệ các thành phố ven biển, con người cũng cần bảo vệ và phục hồi các rạn san hô.

Giá trị sinh thái của rạn san hô

Trên khắp Mỹ, các rạn san hô giúp bảo vệ nhà của hơn 18.000 người và giúp giảm 1,8 tỷ USD thiệt hại do lũ lụt gây ra mỗi năm - theo một phân tích gần đây của Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS).

Florida, nơi có rạn san hô chắn lớn thứ ba trên thế giới, cũng hưởng một phần lớn những lợi ích này. Các rạn san hô cung cấp khả năng bảo vệ lũ lụt cho hơn 5.600 dân tại Florida và ngăn chặn thiệt hại trị giá 675 triệu USD đối với tài sản và sinh kế của người dân mỗi năm.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các rạn san hô giảm lượng năng lượng của sóng trung bình khoảng 97%, tương tự như cách một gờ giảm tốc làm chậm ô tô. Sóng có ít năng lượng sẽ nhỏ hơn và chậm hơn, không gây nhiều thiệt hại khi đến bờ biển.

Theo một nghiên cứu được công bố năm ngoái trên tạp chí Nature, thậm chí chỉ sự khác biệt nhỏ về chiều cao của rạn san hô cũng có thể tạo ra sự khác biệt lớn về rủi ro đối với con người. Rủi ro lũ lụt thường được đo lường bằng cái được gọi là 'vùng lũ lụt 100 năm' - một khu vực trong đó khả năng xảy ra lũ lụt trong một năm nhất định là 1 phần trăm.

Nếu các rạn san hô ở Mỹ mất đi 1 mét chiều cao, thì khu vực đó ở Mỹ sẽ rộng thêm 104 km vuông, khiến khoảng 51.000 người nữa có nguy cơ chịu ảnh hưởng từ ngập lụt.

Đó cũng là lý do lớn khiến việc mất các rạn san hô trở nên đáng sợ. Các tác giả của nghiên cứu Nature viết: 'Những thiệt hại này có thể làm tăng nguy cơ lũ lụt chỉ trong vài năm tới mức không lường trước được'.

Xây dựng các rào chắn san hô với sự trợ giúp từ thiết bị mô phỏng bão lớn nhất thế giới

Thí nghiệm với san hô

Vào một buổi chiều nắng của tháng 4, một nhóm các nhà khoa học Mỹ đã bắt đầu thí nghiệm với chiếc máy duy nhất trên thế giới có thể tạo ra cơn bão cấp 5 nhân tạo. Nằm trong một tòa nhà lớn tại Đại học Miami ở Virginia Key, hệ thống tạo bão bao gồm một bể bơi, một máy tạo sóng và một động cơ phản lực lớn có khả năng tạo ra những cơn gió mạnh như bão.

Hệ thống mô phỏng chứa nước cao khoảng một mét. Ở trung tâm là một cấu trúc chìm được làm bằng các ống hình lục giác rỗng. Các nhà khoa học sử dụng thiết bị mô phỏng để kiểm tra xem cấu trúc như thế này (được gọi là 'tổ ong') làm giảm năng lượng sóng như thế nào, khi có và không có san hô được đặt ở trên.

Tiếp theo, một nghiên cứu sinh bật máy. Động cơ phản lực quay mạnh và bên trong tạo ra điều kiện giống như đại dương. Những cơn gió đã tạo ra cấu trúc trên mặt nước, tạo thành những đợt sóng vỗ vào tổ ong - chính là một cơn bão trong hộp thủy tinh.

Theo Landolf Rhode-Barbarigos, một nhà nghiên cứu tại Đại học Miami, khi các cấu trúc như tổ ong có san hô, chúng có thể giảm năng lượng sóng hiệu quả hơn, trong một số trường hợp có thể giảm tới 95%.

Rhode-Barbarigos và các nhà khoa học khác có kế hoạch thử nghiệm một số cấu trúc khác nhau, bao gồm cả tổ ong, ở Bãi biển Bắc Miami. Họ sẽ đặt san hô trên đó để kiểm tra hiệu quả trong điều kiện thực tế.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Miami và các nơi khác cũng đang phát triển các rạn san hô phát triển nhanh chóng và chịu đựng tốt hơn khi nhiệt độ đại dương tăng, dịch bệnh và động vật ăn thịt. Ý tưởng của các nhà khoa học là để gây dựng lại các rạn san hô bằng các loại san hô có thể chịu đựng được những thứ đã huỷ diệt chúng.

Theo USGS, Mỹ chi khoảng 500 triệu USD mỗi năm để hạn chế lũ lụt ven biển và các mối đe dọa liên quan. Trong một số năm, những con số đó còn cao hơn nhiều: ví dụ, trong năm 2018 một liên đoàn đã chi 15 tỉ USD cho các dự án chống thiệt hại từ bão và lũ. Trong khi đó, lượng tiền để đầu tư cho các dự án phục hồi hệ sinh thái và san hô chỉ ở mức 5 triệu USD.