為了拯救新奧爾良免受下一次卡特里娜颶風的侵襲,密西西比河口必須被放棄

三個全國性的設計團隊公佈了大規模重建正在瓦解的三角洲的現實計劃

十年前,卡特里娜颶風摧毀了新奧爾良,下週將迎來這一嚴峻的週年紀念日。巨大的土質堤壩溶解,混凝土防洪牆倒塌。但是,當熱帶氣旋登陸時,真正的罪魁禍首是在城市之外。曾經為城市海岸線和海洋之間提供緩衝的數千平方英里的溼地沼澤和沼澤,由於數十年來的人為破壞而變得支離破碎。茂盛而強大的溼地本可以吸收卡特里娜颶風從墨西哥灣推上來的大部分洪水。但是堤壩使溼地失去了所需的營養,導致植物虛弱,數千英里的人工運河將植被撕裂,使卡特里娜颶風來襲的風暴潮直接湧入新奧爾良。

卡特里娜颶風過後進行的大量研究證實了路易斯安那州東南部長期居民早已知道的事實:除非迅速消失的溼地恢復健康,恢復自然防禦,否則新奧爾良很快將赤裸地暴露在海邊(見下面的衛星影像)。

那麼,如何重新設計整個密西西比河三角洲——世界上最大的三角洲之一,新奧爾良就位於其上呢?


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三個國際工程和設計團隊得出了一個驚人的答案:讓密西西比河口死亡。讓那裡嚴重衰敗的溼地完全枯萎,變成開闊水域,以便可以拯救更靠近城市的三角洲上部。這些團隊是“改變航向設計競賽”的獲勝者,於8月20日公佈了他們的詳細計劃。每個計劃的圖形如下所示。

世界各地的科學家一致認為,三角洲的溼地瓦解是因為我們人類沿著密西西比河下游的整個長度建造了長長的堤壩——高而連續的土脊,上面覆蓋著草或岩石。堤壩沿著新奧爾良的南部邊界,並延伸了另外40英里的蜿蜒路程,直到到達海灣。堤壩幾乎完全由美國陸軍工程兵團建造,阻止了定期洪水對沿河農場、工業和城鎮的損害。然而,這些洪水還會為微鹹沼澤提供大量的淤泥和淡水,這對於它們的生存是必要的。

淤泥攜帶草和紅樹林保持茂盛所需的養分,並提供新材料來建造這些植物下方的柔軟基質,這些基質在其自身重量下自然下沉。流入的淡水與三角洲的鹽水混合,以產生該地區植被所需的降低的鹽度。這種混合物還可以防止純淨的海水進一步侵入內陸,從而從根部殺死草和樹木。

相反,工程兵團半個多世紀以來在溼地中開闢的數百英里的航道,已經從內部撕裂了溼地。在同一時期,工業界為建造和維護從海灣延伸過來的石油和天然氣管道而開闢的數千英里的航道也是如此。

卡特里娜颶風以來,大學專家、工程公司和工程兵團自己進行的研究一致認為,重建健康溼地的唯一現實方法是在堤壩上開闢缺口,安裝閘門,並定期開啟這些閘門,以允許沉積物和淡水再次流入沼澤。三個獲獎設計團隊都高度依賴這一策略,但他們在何處以及如何使用所謂的轉移結構方面也存在差異。

如今,河流的沉積物可能只有原來的一半,因為數百英里沿岸的社群為了灌溉、工業和許多其他用途而抽取了水。據獨立運作的獲獎團隊稱,根本沒有足夠的沉積物來重建整個三角洲。團隊發現,與其嘗試並失敗,不如將河流的終點基本上移到當前河口以北的許多英里處,那裡的大部分沉積物像子彈一樣被射入深海並流失。然後,工程師可以將所有沉積物重新導向更靠近新奧爾良的三角洲部分。“捕獲每一粒砂礫”是一個團隊的口號。

官方路易斯安那州可持續海岸綜合總體規劃中也假設了讓三角洲末端(因其形狀而被稱為鳥足)消亡的必要性,儘管不一定詳細說明。該計劃歷時七年制定,在州、聯邦和地方當局之間進行了大量的政治爭論之後。*

總體規劃將利用大約一半的河流沉積物進行轉移,並儘可能多地恢復三角洲。由範艾倫研究所環境保護基金領導,並得到洛克菲勒基金會、克雷斯吉基金會和其他大型機構支援的“改變航向”競賽的創始人,認為這種方法是一種弱點,並宣佈了這項競賽以尋求替代方案。

該競賽還鼓勵對三角洲進行 100 年的展望,而不是總體規劃中概述的 50 年。環境保護基金密西西比河三角洲恢復主任史蒂夫·科克倫負責監督該競賽,他說,最終從 21 個參賽者中選出的三個獲獎藍圖與州計劃相得益彰。

科克倫還希望獲獎設計能對世界各地的其他三角洲地區有價值:“每個地方都不同,但所需的創新型別是相似的。”

三個小組中只有一個小組,即貝爾德小組,給出了成本估算:介於 43 億美元至 57 億美元之間。但它也提到了透過消除更換目前在河流上某些老化的防洪結構的必要性而節省高達 20 億美元的費用。其他兩個計劃的範圍更大,可能更昂貴。科克倫說,他的委員會沒有要求成本估算,“因為州和工程兵團將決定實施計劃的哪些方面,並進行他們自己的估算。”

獲獎團隊既沒有獲得獎金也沒有其他獎勵。這些團隊之所以參與主要是為了在未來獲得潛在的大型合同的聲譽。“即將到來的路易斯安那州東南部的工程規模巨大,即使在全球範圍內也是如此,”科克倫指出。 “改變航向”的真正目標是教育州、工程兵團和其他將參與該地區重建的行業和機構,瞭解如何最好地利用密西西比河來拯救該地區。“這些團隊一直在向所有這些人解釋他們的想法,”科克倫說。

以下顯示了三個計劃的更多細節。完整的計劃集可從“改變航向”線上獲取。

*編者注 (2015 年 8 月 20 日):此段在釋出後進行了編輯,以澄清其對路易斯安那州綜合總體規劃的描述。

密西西比河下游(蜿蜒的深色線)的衛星影像顯示,在新奧爾良(中心白色)以南,溼地(綠色)嚴重破損,使颶風和其他風暴能夠將來自周圍墨西哥灣的巨浪直接推入城市,基本上不受阻礙。
來源:美國地質調查局和美國宇航局

貝爾德團隊的復興計劃中包含的地圖顯示了一個殘酷的事實:密西西比河(藍色)不再攜帶足夠的沉積物來重建整個三角洲。河流應被截斷(5 號以北),以便更好地拯救更靠近城市(紅色“可持續”線)的溼地,其餘部分必須任其枯萎,變成開闊水域(棕色“歷史”線)。新奧爾良用中心附近的符號表示。
圖片由“改變航向”提供

在莫法特和尼科爾團隊的計劃中,一個大大擴大的硫磺港(右下方的白色區域,#7)將標誌著增強溼地區域的終點,從那裡向南進入墨西哥灣(底部)的更大、更深的航道(綠線)將被使用。密西西比河三角洲的其餘部分(右下方,未顯示)將被放棄。新奧爾良是頂部的白色區域。
圖片由“改變航向”提供

米西-齊比工作室團隊的計劃最為詳細和廣泛,將嘗試透過在堤壩中開闢多個缺口來拯救整個三角洲(所有綠色)。它還將重建屏障島嶼(底部和右側的外環),並增加新的海灣島嶼(屏障後面的點)以分解颶風帶來的海浪。但是潛在的成本(團隊沒有估計)可能非常高。
圖片由“改變航向”提供

 

Mark Fischetti has been a senior editor at 大眾科學 for 17 years and has covered sustainability issues, including climate, weather, environment, energy, food, water, biodiversity, population, and more. He assigns and edits feature articles, commentaries and news by journalists and scientists and also writes in those formats. He edits History, the magazine's department looking at science advances throughout time. He was founding managing editor of two spinoff magazines: 大眾科學 Mind and 大眾科學 Earth 3.0. His 2001 freelance article for the magazine, "Drowning New Orleans," predicted the widespread disaster that a storm like Hurricane Katrina would impose on the city. His video What Happens to Your Body after You Die?, has more than 12 million views on YouTube. Fischetti has written freelance articles for the New York Times, Sports Illustrated, Smithsonian, Technology Review, Fast Company, and many others. He co-authored the book Weaving the Web with Tim Berners-Lee, inventor of the World Wide Web, which tells the real story of how the Web was created. He also co-authored The New Killer Diseases with microbiologist Elinor Levy. Fischetti is a former managing editor of IEEE Spectrum Magazine and of Family Business Magazine. He has a physics degree and has twice served as the Attaway Fellow in Civic Culture at Centenary College of Louisiana, which awarded him an honorary doctorate. In 2021 he received the American Geophysical Union's Robert C. Cowen Award for Sustained Achievement in Science Journalism, which celebrates a career of outstanding reporting on the Earth and space sciences. He has appeared on NBC's Meet the Press, CNN, the History Channel, NPR News and many news radio stations. Follow Fischetti on X (formerly Twitter) @markfischetti

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