海浪下的摆锤可以防止海滩侵蚀

海浪正在变得更加汹涌,但让这些圆柱体承受冲击或许有助于减缓海岸侵蚀。
Ocean waves crashing on rocky shoreline on cloudy day.
一个相对简单的水下系统可以在海浪到达海岸之前吸收部分海浪的能量。 Deposit Photos

气候变化正在使我们面临更强大、更具破坏性的海洋海浪,这反过来又加剧了本已严峻的海岸侵蚀问题。 考虑到这一点,研究人员正在设计一项新的水下工程项目,该项目有望将天平重新倾向于人类。正如New Scientist 周日首次报道的那样,意大利国家研究委员会海洋科学研究所的一个团队正在研发 MetaReef——一种倒置的、可潜水式摆锤原型系统,能够吸收水下能量以减轻海浪的动量。

尽管 MetaReef 仍处于实验室设计阶段,但已显示出初步的积极成果。为了测试他们想法的早期版本,该团队将11个半米长的塑料圆柱体连接在一条狭窄的、50米长的水箱底部。 每个圆柱体由商业 PVC 管制成,内部充有空气使其密度小于水,并用聚氨酯泡沫进行防水处理。然后,一根钢缆将每个圆柱体固定住,张力恰好能将其固定在水下,同时也能根据洋流的强度和方向来回摆动。

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但这并非仅仅是把一系列管子固定在海浪下面那么简单。研究人员需要精心调整圆柱体的大小以及它们之间的距离,以确保最佳效果,以免意外产生“水下回音室”,从而加剧洋流的强度。一旦参数调整到位,水箱一端的活塞产生海浪,这些海浪与圆柱体发生相互作用。通过吸收潮汐能量,该团队的 MetaReef 成功将海浪的振幅降低了高达 80%。

当然,海洋洋流的相互作用要复杂得多,不像活塞在相对小的水箱里溅水那么简单。信息与物理科学教授 Mike Meylan 在接受《New Scientist》采访时警告说,尤其是越来越频繁的强风暴,很容易损坏部署在真实世界中的摆锤系统。尽管如此,研究人员相信,MetaReef 的可定制性加上进一步的实验,可以成为保护受威胁海岸线和海上平台等宝贵结构的新工具。与人工海岸礁相比,人工海岸礁虽然有效,但在部署位置上比 MetaReef 或类似设计要静态且受限得多。

该团队正在本周于意大利吉尔迪诺·纳克索斯举行的年度国际水波和漂浮体研讨会展示他们的研究成果。尽管能源消耗的社会性转变仍然是应对最严峻气候灾难的首要任务,但像 MetaReef 这样的工具仍然可以提供有益的、可定制的辅助手段,以应对我们海洋生态系统已经遭受的破坏。

 

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