Cỏ biển và tiềm năng chống xâm thực bờ biển

Trước tiên, phải hiểu rằng cỏ biển là danh từ chỉ chung các loài rong, tảo giống như cỏ mọc dưới nước sát ven bờ. Cứ tưởng chúng chỉ là loài thực vật tự nhiên chẳng có công dụng gì, nhưng nghiên cứu mới đây của Viện Công nghệ MIT cho thấy chúng có một khả năng vô cùng lớn trong việc chống lại sự xâm thực của biển.

Trong công trình nghiên cứu của TS. Heidi Nepf, giáo sư Kỹ thuật dân dụng và Môi trường của MIT và Jiarui Lei, nghiên cứu sinh, đã mô tả những phát hiện về lợi ích môi trường đáng kể của cỏ biển.

Chúng không chỉ bao gồm việc ngăn chặn xói mòn và bảo vệ các công trình biển cùng các công trình khác, mà còn cải thiện chất lượng nước và cô lập carbon để giúp hạn chế biến đổi khí hậu trong tương lai.

Heidi Nepf và Jiarui Lei đã tái tạo các phiên bản nhân tạo của cỏ biển, có tính chất tương tự như loài cỏ biển Zostera marina, hay còn được gọi là cỏ lươn (eelgrass), đặt trong môi trường giống như một cánh đồng cỏ trong bồn chứa dài 24 mét tại Phòng thí nghiệm Parsons của MIT.

Cỏ biển nhân tạo mô phỏng theo loài cỏ biển Zostera marina trong tự nhiên, có phương thức hoạt động làm phân tán sóng đánh vào bờ giúp chống lại sự xâm thực đất liền.

Trong bồn chứa này, loài cỏ nhân tạo cũng phải chịu nhiều điều kiện khác nhau y hệt ngoài tự nhiên, bao gồm nước tĩnh, dòng chảy mạnh và sóng đánh vào bờ rồi rút ra. Kết quả thu được, bằng việc sử dụng mô hình trên máy tính, đã xác thực đúng các dự đoán đã tiên liệu.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các mô hình vật lý và kỹ thuật số để phân tích cách thức cỏ biển và sóng tương tác trong nhiều điều kiện khác nhau về mật độ thực vật, chiều dài lưỡi sóng và chuyển động của nước.

Nghiên cứu mô tả cách cỏ biển thay đổi chuyển động tùy theo độ mạnh của lưỡi sóng, chu kỳ và biên độ sóng, nhờ đó đã đưa ra các dự đoán chính xác hơn về việc giảm tác động của sóng đánh vào bờ. Trong số những nghiên cứu cùng chủ đề thì đây là công cuộc nghiên cứu có thành quả hữu hiệu nhất.

Để kiểm tra tính xác thực của mô hình thực nghiệm này, nhóm nghiên cứu sau đó đã so sánh với một đồng cỏ biển cụ thể ngoài khơi của đảo Mallorca của Tây Ban Nha, ở biển Địa Trung Hải, nơi được biết tác động của sóng đã suy giảm được trung bình 50 %.

Theo GS. Heidi Nepf, với mô hình này, các kỹ sư và học viên có thể thực hiện nhiều kịch bản khác nhau cho các dự án phục hồi nhằm giúp bảo vệ cho bờ biển khỏi bị xâm thực, một vấn đề lớn của loài người.

Cỏ biển cũng có tiềm năng đáng kể để cô lập carbon, cả thông qua sinh khối của chính nó và bằng cách lọc ra các vật liệu hữu cơ hạt mịn từ môi trường nước chung quanh, đây cũng là trọng tâm của công trình nghiên cứu. Cần biết rằng, một acre cỏ biển (mẫu Anh, bằng 4.046 m2) có thể chịu trách nhiệm lưu giữ cho hơn 10 % carbon chôn trong đại dương, mặc dù chúng chỉ chiếm 0,2 % của khu vực.

Theo TS. Frédérick Gosselin, giáo sư Kỹ thuật Cơ khí tại Trường Bách khoa Polytechnique Montréal (Canada), trong khi các nhà nghiên cứu khác đã nghiên cứu tác động của cỏ biển chỉ trong dòng chảy ổn định hoặc chỉ trong sóng dao động thì MIT là “người” đầu tiên đã kết hợp cả hai loại dòng chảy này, đúng theo thực tế mà cỏ biển gặp phải trong tự nhiên.

Do đó đây là một thành quả nghiên cứu vô cùng quan trọng và là lần đầu tiên, thông qua các thí nghiệm và mô hình toán học, đã định lượng được mật độ cần có của cỏ biển trong việc làm phân tán các loại sóng đánh vào bờ nhằm giảm thiểu sự xâm thực của biển vào đất liền.