Efectos de la restauración de corales en la atenuación de las olas
A 18 pies (5,5 metros) sobre el nivel del mar, Solares Hill es el punto más alto de Key West, Florida. Sin embargo, esa elevada altitud no habría sido suficiente para hacer frente a las olas que produjo el huracán Helene en 2024 si las olas del mar hubieran llegado a tierra. No fue necesario, ya que una estructura de arrecife de coral situada a 11 kilómetros de distancia, en Eastern Dry Rocks, disipó más del 90 % de la energía de las olas.
«Sin el sistema de arrecifes de barrera, gran parte de los Cayos estaría expuesta a toda la fuerza del oleaje del océano», afirmó Jim Hench, profesor asociado de oceanografía de la Universidad de Duke, que dirigió la investigación. «Pero los arrecifes, gracias a su compleja estructura y sus propiedades de fricción, interactúan con las olas, convirtiendo la energía de las olas en energía turbulenta y, a continuación, en calor. Ese es el mecanismo de disipación».
Una boya marina situada a más de 300 pies (91 m) de profundidad en Satan Shoal, a 8 millas (13 km) al suroeste de Eastern Dry Rocks, midió olas de 19 pies (5,8 m) cuando Helene pasó por los Cayos el 26 de septiembre de 2024, como tormenta de categoría 1. Una ola alcanzó una altura máxima de más de 32 pies (9,8 m). Helene fue uno de los cuatro huracanes que azotaron los Cayos de Florida en meses consecutivos ese otoño.
Los investigadores habían estudiado la física de la mitigación de las olas a lo largo de playas planas y arenosas, pero se había trabajado relativamente poco en la aplicación de las teorías a la topografía escarpada y compleja de los arrecifes de coral a lo largo de los Cayos, especialmente en condiciones de oleaje extremo. En agosto de 2021, Hench desplegó sensores oceanográficos a lo largo de Eastern Dry Rocks para calcular lo que los científicos denominan atenuación de las olas, es decir, la reducción de la energía cuando las olas interactúan con la batimetría poco profunda y la topografía accidentada del fondo.
La red de 14 sensores registró la energía de las olas en un transecto de 0,3 millas (0,5 km) a lo largo del arrecife, a medida que las olas rompían y se disipaban de delante hacia atrás. No tardó mucho en confirmarse la hipótesis.
En 2022, el huracán Ian azotó los Cayos con una trayectoria que proporcionó la tormenta perfecta para cuantificar el fenómeno. Cuando las olas comenzaron a interactuar con la estructura poco profunda del arrecife, este absorbió su energía.
«Cuando el agua es lo suficientemente poco profunda, las olas rompen», explicó Hench. «Eso lo sabemos, pero lo que me sorprendió fue la cantidad de disipación a lo largo del arrecife poco profundo, caracterizado por crestas de arrecife formadas por espolones de coral separados por canales o surcos antes de romper».
Hench utilizó los datos del huracán Ian para calcular los flujos de energía de las olas, que combinan la altura y el período de las olas (el tiempo entre las crestas) en un único valor en términos de kilovatios por metro (kW/m). Los flujos disminuyeron de 220 kW/m en el arrecife delantero a menos de 5 kW/m en el arrecife trasero, lo que representa una reducción del 97 %. Se observaron reducciones similares en los cuatro huracanes de 2024.
Estos resultados demuestran la poderosa capacidad de disipación de las olas de un arrecife vivo, lo que subraya la necesidad de su restauración en una era definida por múltiples desafíos.
«A medida que las olas se acercan al arrecife, las órbitas de las olas son muy energéticas al interactuar con la rugosidad del coral», explicó Hench. «Esa es una receta realmente buena para disipar la energía de las olas en un área relativamente pequeña. Este hallazgo tiene importantes implicaciones para determinar dónde sería más adecuado restaurar los arrecifes para maximizar la atenuación de las olas, aprovechando el momento en que las olas son más energéticas y utilizando esa mayor rugosidad para disipar la energía de las olas».
Eastern Dry Rocks, un santuario marino protegido, cuenta con impresionantes formaciones de espigas y surcos que históricamente han albergado grandes matorrales de corales cuerno de alce y cuerno de ciervo, así como enormes colonias de corales estrella.
«Las personas que van allí quedan asombradas por la cantidad y variedad de peces y vida marina que ven», afirma Leslie Levis, propietaria de una tienda de buceo en Cayo Hueso. «Hay de todo, desde tiburones hasta anguilas, pasando por tortugas y todo tipo de peces». Cada día durante el verano, la tienda de Levis transporta entre 15 y 18 buceadores al lugar.
Con el tiempo, los corales formadores de arrecifes en Eastern Dry Rocks han disminuido, pero ahora se están restaurando como parte de la Misión: Arrecifes Iconicos, una iniciativa liderada por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). Es fundamental comprender los efectos de la restauración de los corales y los cambios asociados en la rugosidad de los arrecifes sobre la atenuación de las olas.
«Aún hay mucho que desconocemos sobre las interacciones entre la rugosidad multiescala de los arrecifes y las olas», afirma Hench, «y sobre cómo se disipa esa energía y qué estrategias de restauración de corales serán más eficaces en diferentes condiciones de oleaje».
La instalación de una densa red de sensores oceanográficos en un arrecife de coral plantea varios retos. Los métodos tradicionales de investigación oceanográfica emplean técnicas de lanzamiento lateral, en las que los sensores se lanzan o se bajan desde un barco en superficie. Sin embargo, este enfoque dañaría con toda seguridad tanto el arrecife como los sensores.
Para este proyecto, el equipo hizo un uso extensivo de técnicas de buceo científico para colocar los sensores en ubicaciones precisas, lejos del sustrato vivo, y fijarlos al fondo para que resistieran grandes tormentas.
La red de sensores también requiere un mantenimiento periódico para descargar datos, instalar nuevas baterías y limpiar las incrustaciones biológicas. Dada la gran cantidad de sitios que hay que cubrir y las estrictas restricciones de fondeo dentro del santuario marino, el equipo utilizó vehículos de propulsión submarina (DPV) para que el proyecto fuera viable.
«Con ventanas meteorológicas cortas en alta mar y muchos sitios y sensores submarinos, los DPV fueron un factor decisivo para este proyecto. Nos permitieron completar un trabajo que de otra manera no hubiéramos podido hacer», dijo Ben Edmonds, especialista de campo del equipo de Mission: Iconic Reefs.
Los datos de todas las tormentas servirán de referencia para calcular los cambios en la disipación de la energía de las olas a medida que Mission: Iconic Reefs restaura los corales durante los próximos 20 años. El equipo trasplantó más de 11 000 fragmentos de coral en Eastern Dry Rocks durante los primeros cinco años del programa, pero la ola de calor marina de 2023 supuso un revés.
Sin embargo, los responsables de la NOAA no se desaniman y la actual temporada de trasplantes contará con miles de corales seleccionados estratégicamente para estos esfuerzos. Entre los corales que se están plantando se encuentran aquellos cuya supervivencia y tolerancia al calor se ha comprobado, al tiempo que se contribuye a la investigación en curso para identificar especies y genotipos resistentes para su futura restauración.
«La restauración que se lleve a cabo en el futuro estará más orientada», afirma Katey Lesneski, coordinadora de investigación y seguimiento de Mission: Iconic Reefs. «Nos centraremos en las zonas donde los corales han sobrevivido al estrés térmico en el pasado y ampliaremos esas poblaciones resistentes. Los profesionales también incorporarán especies y genotipos más resistentes en otros lugares. Los arrecifes de coral no se recuperan de la noche a la mañana, pero una restauración informada y adaptativa les da una oportunidad de luchar por el futuro».
Mission: Iconic Reefs espera ampliar el programa de monitoreo a otros lugares, añadiendo sitios de control que no están siendo restaurados, así como estaciones costeras.
«El objetivo a largo plazo es instalar sensores desde la costa hasta el arrecife», afirma Andy Bruckner, coordinador de investigación de Mission: Iconic Reefs. «Por ahora solo estamos observando esa primera zona de amortiguación, y es posible que se vuelvan a formar olas e es porque el viento sigue soplando. No sabemos cómo cambia eso a lo largo de toda la costa».
La financiación de esta investigación proviene de la Fundación Nacional de Pesca y Vida Silvestre y de los Centros Nacionales de Ciencia Oceánica Costera de la NOAA, facilitada por la Fundación Nacional de Santuarios Marinos y autorizada por el Santuario Marino Nacional de los Cayos de Florida (FKNMS-2021-122), así como por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.
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© Alert Diver – Q4 2025