Морфодинамика побережья относится к изучению взаимодействия и регулирования топографии морского дна и гидродинамических процессов жидкости, морфологии морского дна и последовательностей динамики изменений, включающих движение осадков . [1] Гидродинамические процессы включают в себя процессы волн , приливов и ветровых течений . Антропогенное изменение климата вызывает изменения в прибрежных изменениях и процессах, которые взаимосвязаны с теми, которые вызваны естественными процессами. [2]
В то время как гидродинамические процессы мгновенно реагируют на морфологические изменения, морфологические изменения требуют перераспределения осадка. Поскольку осадку требуется конечное время для перемещения, существует задержка в морфологической реакции на гидродинамическое воздействие. Поэтому осадок можно считать механизмом связи, зависящим от времени. Поскольку граничные условия гидродинамического воздействия регулярно меняются, это может означать, что пляж никогда не достигает равновесия. Морфодинамические процессы демонстрируют положительные и отрицательные обратные связи (такие, что пляжи в различных временных масштабах можно считать как самовозбуждающимися, так и самоорганизующимися системами), нелинейности и пороговое поведение.
Этот системный подход к побережью был впервые разработан Райтом и Томом в 1977 году и окончательно доработан Райтом и Шортом в 1984 году. Согласно их динамическим и морфологическим характеристикам, открытые песчаные пляжи можно классифицировать на несколько морфодинамических типов (Райт и Шорт, 1984; Шорт, 1996). Существует большая шкала морфодинамических состояний, эта шкала варьируется от «диссипативного состояния» до «отражательных крайностей».
Диссипативные пляжи плоские, с мелким песком, включающим волны, которые имеют тенденцию разбиваться далеко от приливной зоны и рассеивать силу постепенно вдоль широких зон прибоя. Диссипативные пляжи широкие и плоские по профилю, с широким мелководьем и зоной прибоя , состоят из более мелкого осадка и характеризуются разбрызгивающимися волнорезами.
Отражающие пляжи крутые и известны своим грубым песком; у них нет зоны прибоя, и волны резко разбиваются о приливную зону. Отражающие пляжи обычно крутые по профилю с узкой зоной отмели и прибоя, состоят из грубого осадка и характеризуются пульсирующими волнорезами. Более грубый осадок допускает просачивание во время части набегающего потока волнового цикла, тем самым уменьшая силу обратного потока и позволяя материалу осаждаться в зоне набегающего потока
В зависимости от состояния пляжа, придонные течения показывают изменения в относительном доминировании движений, вызванных: падающими волнами, субгармоническими колебаниями, инфрагравитационными колебаниями и средними вдольбереговыми и риповыми течениями. На отражающих пляжах доминируют падающие волны и субгармонические краевые волны. В сильно диссипативных прибойных зонах затухание падающих волн к берегу сопровождается ростом инфрагравитационной энергии к берегу; во внутренней прибойной зоне доминируют течения, связанные со стоячими инфрагравитационными волнами. В промежуточных состояниях с выраженной топографией бара-ложбины (прямой или серповидной) орбитальные скорости падающей волны, как правило, доминируют, но значительную роль также играют субгармонические и инфрагравитационные стоячие волны, вдольбереговые течения и рипы. Самые сильные рипы и связанные с ними питающие течения возникают в связи с промежуточной поперечной топографией бара и рипа.
Переходы между состояниями пляжа часто вызваны изменениями в энергии волн , при этом штормы вызывают сглаживание отражающих профилей пляжа (движение осадка в сторону от берега под более крутыми волнами), тем самым принимая более диссипативный профиль. Морфодинамические процессы также связаны с другими прибрежными рельефами, например, топографией формирования шпор и канавок на коралловых рифах и приливных отмелей в заполняющихся эстуариях.