Парадокс МОСЕ в Nature: спасает Венецию от наводнения, но рискует уничтожить экосистему лагуны

Подъёмы паратоий происходят, высота воды остаётся в стороне, и Венеция остаётся сухой. В то же время барены лагуны получают меньше воды и, главное, меньше Sedimenti: вещество, которое позволяет им расти вверх, пока уровень моря продолжает повышаться. Новое исследование, опубликованное в Nature Water, восстанавливало с помощью численных моделей все 69 закрытий MOSE, случившихся с 2020 по 2023 год. По симуляциям, около двадцати из них можно было бы избежать, не превысив установленные для Венеции, Бурано и Чиоджиа пороги безопасности. Также общую продолжительность закрытий оказалось больше чем вдвое по сравнению с необходимой строгостью.

Исследование координировалось кафедрой геонаук Университета Падуи, с участием других факультетов университета, Ispra и Университета Саутгемптона. MOSE работает, и данное исследование это подтверждает: подвижные барьеры эффективно снижают риск затопления населённых пунктов. Экологический баланс формируется из повторного и осторожного использования шлюзов, в лагуне, уже бедной осадками и значительно изменённой веками человеческих вмешательств.

Когда воды не хватает, баренам не хватает и почвы

Барены — это низкие протяжения земли, прерываемые каналами и покрытые растительностью, устойчивой к солёной воде; они поднимаются и исчезают в зависимости от приливов. Кажется, что это просто куски земли, расставленные где-то без особого внимания. Однако они выполняют довольно серьёзную работу: предоставляют местообитание множеству видов, накапливают углерод, смягчают удары волн и течений и способствуют стабильности всей лагуны.

Чтобы выживать, они должны периодически затапливаться. Во время штормов вода приносит на их поверхности ил и другие мелкие материалы. Слой за слоем эти осадки позволяют баренам наращивать высоту и сопутствовать, по крайней мере частично, росту моря.

Закрытия MOSE прерывают именно этот перенос в наиболее важные моменты. По сравнению с гипотетическим сценарием с постоянно открытыми устиями порта, управление, применяемое между 2020 и 2023 годами, в среднем снизило площадь барены, достигаемую водой, на 27,5%. В отдельных случаях снижение превышало 75%. Средняя глубина затопления снизилась примерно на 45%.

Учёные связали эти данные с отношением глубины воды и осадкообразования, уже откалиброванным на месте в лагуне Венеции. Симуляции оценивают снижение накопления осадков на 32%, что эквивалентно примерно на 2,6 миллиметра в год меньше вертикального роста барен.

Это оценки, полученные с помощью гидродинамических моделей, а не прямых измерений каждого зерна, отложенного во время каждого закрытия. Однако модель сопоставлена с наблюдаемыми уровнями воды и использует эмпирическое соотношение, разработанное специально для лагуны Венеции. Осторожность изменяет вес числа, но не направление явления.

Эти миллиметры становятся особенно неприятными на фоне ещё одного факта: в районе Венеции относительный уровень моря увеличивается примерно на 4–5 миллиметров в год. Барена, получающая меньше осадков, теряет часть своей способности держаться на необходимой высоте. Проблема накапливается в течение десятилетий, когда миллиметры перестают казаться безобидными.

Двенадцать из девяносто девяти закрытий могли быть предотвращены

Авторы сопоставили три сценария. В первом входы лагуны остаются навсегда открытыми. Во втором MOSE активируется так, как это происходило фактически в период с 2020 по 2023 год. В третьем вступает в игру AThOS, адаптивная стратегия, которая рассчитывает открытие и закрытие шлюзовых створок с учётом порогов безопасности различных районов лагуны, ветра, осадков, стока рек и проникновения через барьеры.

Применённая ретроспективно к 69 событиям, AThOS позволила бы избежать примерно 30% закрытий. Площадь барены, освобождённой от затоплений, снизилась бы всего на 2,9%, против 27,5% в реальном сценарии. Осадкообразование увеличилось бы на 19% по сравнению с фактическим управлением, возвращая в среднем около 1,3 миллиметра ежегодно вертикального роста. Венеция, Бурано и Чиоджиа остались бы ниже соответствующих порогов безопасности, предусмотренных моделью.

Так, предложение касается именно управления: меньше необязательных закрытий и подъём шлюзов на необходимое время. Разница, казалось бы, незначительная, учитывая, что MOSE в целом активен лишь 1–2% года. Штормы, концентрирующиеся в эти часы, тем не менее переносят значительную долю осадков, без которых барены не могут расти вверх. Календарь предусматривает всего несколько дней; лагуна же считает их рабочими днями.

Симуляции знают прошлое, а управляющим MOSE нужно предвидеть будущее

AThOS тестировался с преимуществом «знания того, чем всё кончится» (senno di poi): учёные знали уже уровни воды, ветер и динамику каждого события. Ежедневное управление MOSE должно же опираться на прогнозы, которые могут быть ошибочны и требуют запасов прочности. Внезапное изменение ветра достаточно, чтобы переместить воду внутри лагуны, и эффекты различаются между Венецией, Бурано и Чиоджиа.

Исследование признаёт этот предел. В реальных операциях некоторые закрытия могли начаться раньше или закончиться позже идеального моделируемого плана. Однако авторы указывают на конкретные инструменты для уменьшения неопределённости: лучшие метеопрогнозы, сравнения между несколькими моделями и данные об уровнях воды в реальном времени.

Даже управление барьерами, по словам координатора Андреа Д’Алпаоса, уже эволюционировало благодаря опыту первых лет. Результаты охватывают период 2020–2023 годов и не обязательно отражают каждое последующее решение. Они дают однако мерку доступного резерва и цену, которую платят барены, когда осторожность затягивается слишком долго.

С повышением уровня моря MOSE будет всё чаще подниматься. Каждое закрытие защищает камни, дома, магазины и повседневную жизнь; каждые часы лагуна теряет часть своего естественного дыхания. Чтобы держать Венецию сухой, не оставив барены позади, потребуется ещё большая точность. Шлюзовые створки уже умеют подниматься. Теперь пришло время научиться, когда их опускать.