Darpa tin rằng tường ngao sò có thể bảo vệ bờ biển khỏi cơn bão động.

Vào ngày 10 tháng 10, 2018, căn cứ không quân Tyndall trên Vịnh Mexico – một trong những trụ cột của ưu thế không lực của Mỹ – bị tấn công từ trên không. Cơn bão Michael, ban đầu được phát hiện là một cơn bão hạng 2 ở bên bờ Florida, bất ngờ biến thành một cơn bão hạng 5. Cơn gió giữ ^n không của 155 dặm mỗi giờ cuốn vào căn cứ, quăng cột điện, làm đổ F-22, và phá hủy hơn 200 tòa nhà. Điều duy nhất cứu được Tyndall: Mặc dù nằm trên một bán đảo, Tyndall tránh được thiệt hại do lũ lụt. Sóng cơn bão cao 9 đến 14 feet cuộn tràn qua một số phần khác của Florida. Sự phòng ba chính của Tyndall là may mắn.

Thảm họa tổn thất 5 tỷ đô la ở Tyndall chỉ là một trong số ngày càng nhiều biến cố thời tiết cực đoan đã thuyết phục Bộ Quốc phòng Mỹ rằng họ cần ý tưởng mới để bảo vệ 1.700 căn cứ ven biển mà họ phải chịu trách nhiệm trên toàn thế giới. Như các cơn bão Helene và Milton vừa cho thấy, cư dân ven biển đối mặt với nguy hại kép từ biến đổi khí hậu, và Bộ Quốc phòng cũng không phải là ngoại lệ. Biển dâng cao đang cắn mòn bờ biển. Cơn bão mạnh hơn có khả năng gây lũ lụt đất liền.

Để đáp ứng, Tyndall sẽ thử nghiệm sau này vào tháng này cách bảo vệ bờ biển khỏi sóng mạnh và lũ lụt do cơn bão cường độ cao: một rặng san hô nhân tạo nguyên mẫu, được thiết kế bởi một nhóm do các nhà khoa học của Đại học Rutgers dẫn đầu. Động cơ rộng 50 mét, được tạo nên từ ba cấu trúc hình mũi tên mỗi cái nặng khoảng 46.000 pound, có thể lấy 70% của áp lực ra khỏi sóng, theo các thử nghiệm. Nhưng đây không phải là vách biển của ông nội của bạn. Nó được thiết kế đặc biệt để được định cư bởi những con sò, một số trong những kẻ giết sóng hiệu quả nhất của thiên nhiên.

Nếu những nhà nghiên cứu có thể tối ưu hóa những sinh vật này để hoạt động cùng với các cấu trúc nhân tạo mới đặt ở biển, họ tin rằng những rào cản kết quả có thể lấy 90% năng lượng ra khỏi sóng. David Bushek, người chỉ đạo Labor Haskin về Nghiên cứu Hải sản tại Rutgers, thề rằng anh ta không hy vọng vào một cơn bão khủng khiếp đến và thể hiện những gì mà đội của anh ta làm ra. Nhưng anh ta không không hy vọng vào một cơn bão. “Mô hình luôn không hoàn hảo. Chúng luôn là một bản sao của cái gì đó,” anh ấy nói. “Chúng không phải là cái thật.”

Dự án này là một trong ba dự án đang được phát triển dưới chương trình trị giá 67,6 triệu đô la được ra mắt bởi cơ quan Defense Advanced Research Projects Agency hoặc Darpa của chính phủ Mỹ. Để Nghịt mắt gọi là Reefense, sáng kiến này là nỗ lực của Bộ Quốc phòng để thử nghiệm xem các rặng ngầm “hybrid”, kết hợp cấu trúc nhân tạo với sò hoặc san hô, có thể hoạt động cũng tốt như một vách đá biển cổ điển. Darpa đã chọn ba đội nghiên cứu, tất cả đều do các trường đại học tư duy làm lãnh đạo, vào năm 2022. Sau hai năm nghiên cứu và phát triển mật độ, các nguyên mẫu của họ đang bắt đầu vào nước, với Rutgers ở hàng đầu.

Hôm nay, Bộ Quốc phòng bảo vệ các tài sản ven biển của mình giống như công dân bằng cách cứng cáp hóa chúng. Phương pháp thông thường liên quan đến trang bị bờ biển bằng các bức tường giữ hoặc sắp xếp các vật nặng, như đá hoặc khối bê tông, thành hàng dài. Nhưng cấu trúc hồi cứng đến với những sự thỏa thuận. Chúng phản xạ thay vì hấp thụ năng lượng của sóng, vì vậy việc bảo vệ bờ biển của mình đồng nghĩa với việc phơi lại bờ biển của người khác. Chúng cũng là tĩnh: khi mực nước biển dâng cao và các cơn bão mạnh hơn, việc vượt qua các cấu trúc này ngày càng dễ dàng hơn. Điều này làm cho chúng hao mòn nhanh hơn và đòi hỏi sửa chữa liên tục, tốn kém.

On October 10, 2018, Tyndall Air Force Base on the Gulf of Mexico—a pillar of American air superiority—found itself under aerial attack. Hurricane Michael, first spotted as a Category 2 storm off the Florida coast, unexpectedly hulked up to a Category 5. Sustained winds of 155 miles per hour whipped into the base, flinging power poles, flipping F-22s, and totaling more than 200 buildings. The sole saving grace: Despite sitting on a peninsula, Tyndall avoided flood damage. Michael’s 9-to-14-foot storm surge swamped other parts of Florida. Tyndall’s main defense was luck.

That $5 billion disaster at Tyndall was just one of a mounting number of extreme-weather events that convinced the US Department of Defense that it needed new ideas to protect the 1,700 coastal bases it’s responsible for globally. As hurricanes Helene and Milton have just shown, beachfront residents face compounding threats from climate change, and the Pentagon is no exception. Rising oceans are chewing away the shore. Stronger storms are more capable of flooding land.

In response, Tyndall will later this month test a new way to protect shorelines from intensified waves and storm surges: a prototype artificial reef, designed by a team led by Rutgers University scientists. The 50-meter-wide array, made up of three chevron-shaped structures each weighing about 46,000 pounds, can take 70 percent of the oomph out of waves, according to tests. But this isn’t your grandaddy’s seawall. It’s specifically designed to be colonized by oysters, some of nature’s most effective wave-killers.

If researchers can optimize these creatures to work in tandem with new artificial structures placed at sea, they believe the resulting barriers can take 90 percent of the energy out of waves. David Bushek, who directs the Haskin Shellfish Research Laboratory at Rutgers, swears he’s not hoping for a megastorm to come and show what his team’s unit is made of. But he’s not not hoping for one. “Models are always imperfect. They’re always a replica of something,” he says. “They’re not the real thing.”

The project is one of three being developed under a $67.6 million program launched by the US government’s Defense Advanced Research Projects Agency, or Darpa. Cheekily called Reefense, the initiative is the Pentagon’s effort to test if “hybrid” reefs, combining manmade structures with oysters or corals, can perform as well as a good ol’ seawall. Darpa chose three research teams, all led by US universities, in 2022. After two years of intensive research and development, their prototypes are starting to go into the water, with Rutgers’ first up.

Today, the Pentagon protects its coastal assets much as civilians do: by hardening them. Common approaches involve armoring the shore with retaining walls or arranging heavy objects, like rocks or concrete blocks, in long rows. But hardscape structures come with tradeoffs. They deflect rather than absorb wave energy, so protecting one’s own shoreline means exposing someone else’s. They’re also static: As sea levels rise and storms get stronger, it’s getting easier for water to surmount these structures. This wears them down faster and demands constant, expensive repairs.