Opgroeiend vlakbij de populaire Franse surfplaats Biarritz zag Marion Tissier al op jonge leeftijd de ruige golven van de Atlantische Oceaan op de kust slaan. Daar ontstond zowel haar liefde voor surfen als haar fascinatie voor golven. “Tijdens mijn studie, mijn PhD in Bordeaux en mijn postdoc aan Universiteit Utrecht heb ik steeds onderzoek gedaan naar golven en hoe ze veranderen zodra ze de kustlijn naderen. Wat gebeurt er met hun vorm en hoogte? Hoeveel energie verliezen ze als ze op de kust slaan? En hoe reageren golven onderling op elkaar? En hoe beïnvloedt dat uiteindelijk de kustlijn?

Koraalkusten

Waar Tissier voorheen vooral zandkusten bestudeerde, ligt de focus van haar onderzoek bij de TU Delft op kusten met koraalriffen. Volgens Tissier behoren koraalkusten tot de meest complexe kustsoorten. “In tegenstelling tot een ‘normaal’ kustgebied loopt de bodem van een koraalkust niet regelmatig schuin af onder water. Voor de kust heb je vaak op ongeveer anderhalve meter diepte een vrij vlakke bodem met koraal. Aan de rand van een rif loopt de bodem ineens heel stijl naar beneden. Die abrupte overgang kan de golven bij een grote storm breken. Ook de vorm en ruwheid van koraal hebben een remmende werking op golven. Maar tegelijkertijd zijn er ook type golven die onder bepaalde omstandigheden juist weer aangroeien op een rifvlakte, wat juist weer kan leiden tot hogere waterstanden voor de kust.”

Bedreiging koraal

Klimaatverandering vormt een grote bedreiging voor koraal en eilanden met koraalkusten, zegt Tissier. “Opwarming en verzuring van oceaanwater zorgen ervoor dat koraal verbleekt en erodeert en zich daardoor minder snel kan herstellen. Naast natuurlijke waarde hebben koraalriffen ook maatschappelijke waarde. Bij eilanden met een koraalkust kunnen koraalriffen door hun golfremmende werking namelijk dienen als natuurlijke bescherming tegen overstromingen. Maar door afsterving van koraal neemt die beschermfunctie af. Het feit dat koraalriffen vaak voor laagliggende eilanden liggen, maakt eilanden met koraalkusten ook nog eens extra kwetsbaar voor zeespiegelstijging.”

Nog veel onzekerheden

Volgens Tissier is tot nu toe weinig bekend over hoe golven voor de kust precies veranderen door de aanwezigheid van koraal. “Er is nog onvoldoende begrip van het bewegingspatroon van golven over een complexe rifomgeving. We weten bijvoorbeeld nog niet hoe koraal de groei van lange golven beperkt of juist versterkt. Dat zorgt voor grote onzekerheden bij het voorspellen van extreme waterstanden op het strand. In mijn onderzoek probeer ik de golfprocessen beter te begrijpen om zo de golfcondities op het strand, de beweging van de kustlijn en mogelijke overstromingen te voorspellen. Die inzichten kunnen uiteindelijk helpen bij het ontwikkelen van adaptatiestrategieën voor kustbescherming of het opzetten van programma’s voor restauratie van koraalriffen.”

Koraalreplica’s

Om beter te begrijpen hoe golven voor een koraalkust veranderen, heeft Tissier in Delft een koraalrif nagebouwd. Haar masterstudent Paul van Wiechen maakte van hars 384 3D-geprinte koraalreplica’s die ze in een groot bassin in het Waterlab plaatsten. Tissier: “Bij voorgaande experimenten werden grovere en simpelere elementen gebruikt als koraal. Eenduidige cilinders, bijvoorbeeld. Maar de 3D-replica’s van Paul zijn een stuk realistischer en nauwkeuriger. Met een golfstroom in het bassin proberen we de werkelijkheid te simuleren. We kunnen sterke golven, maar ook lange golven nabootsen. Daarnaast variëren we met de hoeveelheid koraal in het bassin en de ruimte tussen de stukjes koraal. Vervolgens kijken we wat er met de golven gebeurt en hoeveel energie ze verliezen door de aanwezigheid van koraal.”

Experimenten opschalen

Toch is het volgens Tissier erg lastig om in het Waterlab de situatie bij een echt koraalrif goed na te bootsen. “We hebben redelijk nauwkeurige schaalmodellen van koraal, maar schaalverkleining van fysische elementen, zoals turbulentie, is een stuk ingewikkelder. We willen het onderzoek dan ook graag opschalen, maar daarvoor hebben we wel een groter wateroppervlakte nodig. De volgende stap, en mijn hoop, is om een van de grootste golfgoten die er is te gebruiken, zoals de Delfta Flume van Deltares. In die watergoot van 300 meter lang en 9,5 meter diep kunnen we golven opwekken tot wel 4,5 meter hoogte. Ook willen we meer verschillende typen koraal namaken, zodat we meer metingen op detailniveau kunnen doen, bijvoorbeeld tussen het koraal. Dat bepaalt hoeveel energie de golven verliezen in dit proces, maar bepaalt ook de invloed van de golven op koraal."

Reef lady

Wave woman Tissier is door haar koraalonderzoek inmiddels ook een beetje een reef lady geworden. “Ik leer ontzettend veel over koraal en de interactie tussen ecologische en hydrodynamische processen. Zo breekt koraal bijvoorbeeld golven af, maar heeft koraal ook zelf weer nutriënten uit die golven nodig om te leven. Als coastal engineer kijk ik anders naar koraal dan een ecoloog. Mijn focus ligt meer op de optimale plaatsing voor goede kustbescherming, terwijl een ecoloog vooral kijkt naar waar koraal het beste groeit en overleeft. Maar we kunnen niet naar het ene kijken zonder het andere te begrijpen. Daarom is samenwerking tussen beide disciplines van groot belang."