Modellering visar att korallrev utanför Saudiarabiens östkust har en avgörande roll för att skydda kustzonen.

Förutsägelse av stormfloder och toppvåghöjder med hjälp av avancerad högupplöst modellering avslöjar den viktiga roll som offshorereven spelar för att skydda kustzoner. Resultaten av KAUST-forskare ger värdefulla designkriterier för stadsplanering i King Abdullah Economic Citys (KAEC) kustzon och belyser den ekonomiska och katastrofförhindrande nödvändigheten för att bevara Röda havets korallrev.

"Den ursprungliga uppgiften var att modellera de maximala våghöjderna för att ställa in den minsta säkra golvhöjden för strukturer och vägdesign i staden, " säger Sabique Langodan från KAUSTs Red Sea Modeling and Prediction Group. "Men med rikedomen av våg- och vattennivåobservationer och exakt batymetri (vattendjup) nära kusten, kombinerat med de avancerade modellerings- och superdatorfunktionerna som finns tillgängliga för oss på KAUST, vi utökade studien för att undersöka korallrevens roll för att modulera vågklimatet i denna revbeskyddade region."

För att exakt förutsäga extrema våghöjder är det nödvändigt att modellera hur vågor omvandlas när de passerar över rev och den grunda havsbotten med hjälp av långtidsvågdata. Många ingångar går till simuleringen, inklusive en modell av den fysiska vågtransformationsprocessen, batymetri, atmosfärisk forcering och havscirkulation. Lika viktigt, dock, är simuleringsarkitekturen och beräkningsplattformen eftersom de bestämmer upplösningen och noggrannheten hos resultaten.

"Vi konfigurerade en högupplöst modell med ett ostrukturerat rutnät, vilket gör att vi kan variera modellens upplösning över domänen, från 60 kilometer celler ut till havet, till celler så små som 60 meter nära kusten, säger Langodan.

Forskarna använde en kopplad våg- och cirkulationsmodell för att ta hänsyn till förändringar i våghöjder till följd av variationer i vattennivåer och strömmar. De kombinerade detta med meteorologiska fält härledda från en högupplöst regional atmosfärisk modell.

"Vår högupplösta studie gjorde att den minsta säkra höjden i KAEC kunde revideras lägre, från 4,0 meter till 2,3 meter, " säger gruppledaren Ibrahim Hoteit. "Även om en relativt liten nedgång, detta leder till en besparing på cirka 90 miljoner kubikmeter fyllnadsmaterial, vilket motsvarar cirka 500 miljoner USD."

Dock, studien visade också att den sänkta säkra höjden beror på närvaron av korallreven utanför Röda havets kust, som fungerar som en naturlig vågbrytare för att skydda kustområdena mot faror, som vågupplopp, överta, översvämning och erosion.

"Reven minskar våghöjderna med hälften vid kusten, ", säger medförfattaren Omar Knio. "Revskyddade kustlinjer kan fortfarande löpa risk för större vågor om kustskyddet som erbjuds av rev minskar av korallnedbrytning eller höjning av havsnivån."