Дрейф вдоль берега от течения вдоль берега — это геологический процесс, который заключается в перемещении осадков (глины, ила, гальки, песка, гальки, ракушек) вдоль берега параллельно береговой линии, что зависит от угла направления входящей волны. Косой входящий ветер сжимает воду вдоль берега, создавая течение воды, которое движется параллельно берегу. Дрейф вдоль берега — это просто осадок, перемещаемый течением вдоль берега. Это течение и движение осадков происходит в зоне прибоя . Этот процесс также известен как прибрежный дрейф . [1]
Пляжный песок также перемещается в такие косые ветровые дни из-за набегающего и отбрасывающего волн воды на пляж. Разбивающийся прибой направляет воду вверх по побережью (набегающий поток) под косым углом, а затем гравитация отводит воду прямо вниз по склону (отбрасывающий поток) перпендикулярно береговой линии. Таким образом, пляжный песок может перемещаться вниз по пляжу пилообразно на многие десятки метров (ярдов) в день. Этот процесс называется «дрейфом пляжа», но некоторые рабочие считают его просто частью «дрейфа вдоль берега» из-за общего движения песка параллельно побережью.
Дрейф вдоль берега влияет на многочисленные размеры осадков, поскольку он работает немного по-разному в зависимости от осадков (например, разница в дрейфе вдоль берега осадков с песчаного пляжа по сравнению с дрейфом осадков с галечного пляжа ). На песок в значительной степени влияет колебательная сила прибоя , движение осадков из-за воздействия прибоя и сдвиг дна от течения вдоль берега. [2] Поскольку галечные пляжи намного круче песчаных, более вероятно образование ныряющих бурунов, в результате чего большая часть переноса вдоль берега происходит в зоне наката из-за отсутствия расширенной зоны прибоя. [2]
Концепция лонг-берегового дрейфа или перемещения осадков параллельно берегу под действием волн значительно изменилась со временем. Ранние наблюдения, связанные со смещением осадков, можно проследить до прибрежных сообществ, но формальное научное понимание этого начало кристаллизоваться в 19-м и начале 20-го веков. Хотя такие ранние восприятия были неточными, эта эволюция способствовала постепенному более сложному пониманию процессов, происходящих на береговых линиях. Понимание процессов береговой линии продолжало развиваться через последовательность разработок, которые начались много лет назад.
Эрозия берегов и перенос осадков были известны в древние времена, в основном в тех частях мира, где происходят резкие изменения берегов. Однако эти ранние наблюдения были в основном анекдотическими. Рыбаки, моряки и местные жители отмечали, что песок и гравий, по-видимому, «перемещались» по пляжам; однако они не полностью понимали механику. Из-за общих научных знаний это было интересное, но несколько неправильно понятое явление.
Систематическое исследование процессов побережья, включая те, которые ответственны за прибрежный дрейф, началось в середине 1800-х годов, когда ученые попытались объяснить процессы перемещения осадков вдоль побережья. Среди первых таких теорий были предложенные французским инженером Жаном-Батистом Фурье и британским геологом Робертом Малле. Они изучали волновое воздействие и перенос осадков; однако в то время термин «прибрежный дрейф» еще не был придуман. Вместо этого основное внимание уделялось пониманию процессов волн и их влияния на повторное взвешивание и перемещение песка и гальки. Эта тема имела первостепенное значение, поскольку помогала объяснить морфологические особенности любого побережья. Однако, хотя многое было освещено, полное значение таких механизмов еще не было полностью осознано.
В первые годы 20-го века вдольбереговой дрейф стал гораздо более точным в своем объяснении океанографами и береговыми инженерами. Они поняли, что угол подхода волны к берегу имеет первостепенное значение для переноса осадка. Затем это привело к разработке концепции «вдольбереговых течений», которые, в свою очередь, переносят осадок вдоль побережья. Затем эти течения были признаны основным агентом вдольберегового дрейфа. Важной концепцией, которая возникла в этом поколении, была концепция «выровненного по дрейфу» пляжа. Она объясняла, как пляжи формируются в результате преобладающих направлений ветра и волн, и что с одной стороны пляжа происходит осаждение, в то время как с другой стороны происходит эрозия. Хотя механика становилась все более очевидной, взаимосвязь действующих сил все еще оставалась довольно проблематичной для тех, кто пытался управлять побережьями.
Многочисленные расчеты учитывают факторы, которые вызывают прибрежный дрейф. Эти формулы следующие:
Эти формулы дают иной взгляд на процессы, которые генерируют вдольбереговой дрейф. Наиболее распространенные факторы, которые учитываются в этих формулах:
Дрейф вдоль берега играет большую роль в эволюции береговой линии , так как если есть небольшое изменение в подаче осадка, направлении ветра или любом другом прибрежном влиянии, дрейф вдоль берега может резко измениться, влияя на формирование и эволюцию системы или профиля пляжа. Эти изменения не происходят из-за одного фактора в прибрежной системе, на самом деле существует множество изменений, которые могут произойти в прибрежной системе, которые могут повлиять на распределение и воздействие дрейфа вдоль берега. Вот некоторые из них:
Бюджет осадка учитывает источники и стоки осадка в системе . [4] Эти осадки могут поступать из любого источника, примерами источников и стоков являются:
Затем этот осадок попадает в прибрежную систему и переносится вдольбереговым дрейфом. Хорошим примером того, как бюджет осадка и вдольбереговой дрейф работают вместе в прибрежной системе, являются впускные отмели приливов и отливов, которые хранят песок, перенесенный вдольбереговым транспортом. [5] Помимо хранения песка, эти системы могут также переносить или пропускать песок в другие пляжные системы, поэтому впускные отливно-приливные (отмельные) системы являются хорошими источниками и приемниками для бюджета осадка. [5]
Отложение осадков по всему профилю береговой линии соответствует гипотезе нулевой точки; где гравитационные и гидравлические силы определяют скорость осаждения зерен в распределении осадков, уменьшающихся в направлении моря. Длинный берег происходит в обратном потоке от 90 до 80 градусов, поэтому он будет представлен как прямой угол с линией волны.
В этом разделе рассматриваются особенности вдольберегового дрейфа, происходящие на побережье, где вдольбереговой дрейф не прерывается искусственными сооружениями.
Косы образуются, когда вдольбереговой дрейф проходит мимо точки (например, устья реки или впадины), где доминирующее направление дрейфа и береговая линия не отклоняются в одном и том же направлении. [6] Помимо доминирующего направления дрейфа, косы зависят от силы волнового течения , угла волны и высоты набегающих волн. [7]
Косы — это формы рельефа, имеющие две важные особенности, первая из которых — это область на конце, направленном вверх или проксимальном конце (Hart et al., 2008). Проксимальный конец постоянно прикреплен к суше (если не нарушен) и может образовывать небольшой «барьер» между морем и эстуарием или лагуной [8] (называемый пересыпью в русской традиции геоморфологии ). Вторая важная особенность косы — это конец, направленный вниз или дистальный конец, который отделен от суши и в некоторых случаях может принимать сложную крючкообразную форму или изгиб из-за влияния различных направлений волн. [8]
Например, коса Нью-Брайтон в Кентербери, Новая Зеландия, была создана в результате вдольберегового дрейфа осадка из реки Ваймакарири на север. [6] Эта система кос в настоящее время находится в равновесии, но подвергается попеременным фазам осаждения и эрозии.
Системы барьеров прикреплены к земле как на проксимальном, так и на дистальном концах и, как правило, имеют наибольшую ширину на конце, обращенном вниз по течению. [9] Эти системы барьеров могут охватывать эстуарий или лагунную систему, как, например, озеро Элсмир/Те-Вайхора, окруженное косой Кайторете или хапуа, которые образуются на границе реки и побережья, например, в устье реки Ракайя .
Коса Кайторете в Кентербери, Новая Зеландия, представляет собой барьерную/косовую систему (которая обычно подпадает под определение барьера, поскольку оба конца рельефа прикреплены к суше, но была названа косой), которая существовала ниже полуострова Банкс в течение последних 8000 лет. [10] Эта система претерпела многочисленные изменения и колебания из-за отрыва реки Ваймакарири (которая теперь протекает к северу от полуострова Банкс), эрозии и фаз открытых морских условий. [10] Система претерпела дальнейшие изменения примерно за 500 лет до настоящего времени , когда вдольбереговой дрейф с восточного конца системы «косы» создал барьер, который сохранился из-за продолжающегося вдольберегового переноса. [10]
Большинство приливных заливов на дрейфующих вдольбереговых берегах накапливают осадок в отмелях приливов и отливов. [4] Дельты приливов могут стать чахлыми на сильно открытых берегах и в небольших пространствах, тогда как дельты приливов , вероятно, увеличатся в размерах, когда в заливе или лагунной системе есть место. [4] Приливные заливы могут действовать как стоки и источники для большого количества материала, который, таким образом, влияет на прилегающие части береговой линии. [11]
Структурирование приливных заливов также важно для вдольберегового дрейфа: если залив неструктурирован, осадок может обходить залив и образовывать бары в нисходящей части побережья. [11] Это также может зависеть от размера залива, морфологии дельты , скорости осадка и механизма обхода. [4] Изменчивость местоположения канала и его количество также могут влиять на воздействие вдольберегового дрейфа на приливный залив.
Лагуна Аркашон на юго-западе Франции является примером приливной системы впускных отверстий, которая обеспечивает крупные источники и стоки для прибрежных дрейфовых осадков. Влияние прибрежных дрейфовых осадков на эту систему впускных отверстий в значительной степени зависит от изменения количества входов в лагуну и их расположения. [11] Любое изменение этих факторов может вызвать сильную эрозию нисходящего дрейфа или нарастание крупных нисходящих баров. [11]
Этот раздел состоит из особенностей вдольберегового дрейфа, которые возникают неестественно и в некоторых случаях (например, волнорезы , отдельные волнорезы ) были построены для усиления воздействия вдольберегового дрейфа на береговую линию, но в других случаях оказывают отрицательное воздействие на вдольбереговой дрейф ( порты и гавани ).
Волнорезы — это берегоукрепительные сооружения, размещаемые на равных интервалах вдоль береговой линии с целью остановки прибрежной эрозии и, как правило, пересечения приливно-отливной зоны . [2] В связи с этим волнорезы обычно используются на берегах с низким чистым и высоким годовым вдольбереговым дрейфом для удержания осадков, сносимых штормовыми нагонами и далее по побережью. [2]
Существует множество вариантов конструкций волнорезов, три наиболее распространённых из которых:
Искусственные мысы также являются берегоукрепительными сооружениями, которые создаются для обеспечения определенной степени защиты пляжей или заливов. [2] Хотя создание мысов подразумевает накопление осадков на верхней стороне мыса и умеренную эрозию нижней части мыса, это делается для того, чтобы спроектировать стабилизированную систему, которая позволяет материалу накапливаться на пляжах дальше вдоль берега. [2]
Искусственные мысы могут образовываться в результате естественного накопления или искусственного питания.
Отдельные волнорезы представляют собой берегоукрепительные сооружения, созданные для наращивания песчаного материала с целью компенсации снижения уровня воды в штормовых условиях. [2] Для компенсации снижения уровня воды в штормовых условиях отдельные волнорезы не имеют связи с береговой линией, что позволяет течениям и осадкам проходить между волнорезом и берегом. [2] Это затем формирует область пониженной энергии волн, что способствует отложению песка на подветренной стороне сооружения. [2]
Отдельно стоящие волноломы обычно используются так же, как и волнорезы, для наращивания объема материала между берегом и конструкцией волнолома с целью компенсации штормовых нагонов. [2]
Создание портов и гаваней по всему миру может серьезно повлиять на естественный ход прибрежного дрейфа. Порты и гавани не только представляют угрозу для прибрежного дрейфа в краткосрочной перспективе, они также представляют угрозу для эволюции береговой линии. [2] Основное влияние, которое создание порта или гавани может оказать на прибрежный дрейф, заключается в изменении характера седиментации, что в свою очередь может привести к аккреции и/или эрозии пляжа или прибрежной системы. [2]
Например, создание порта в Тимару, Новая Зеландия, в конце 19 века привело к значительному изменению вдольберегового дрейфа вдоль побережья Южного Кентербери . [6] Вместо того, чтобы вдольбереговой дрейф переносил осадки на север вдоль побережья к лагуне Вайматаитаи, создание порта заблокировало дрейф этих (грубых) осадков и вместо этого привело к их срастанию к югу от порта на Южном пляже в Тимару. [6] Таким образом, срастание этих осадков к югу означало отсутствие осадков, откладывающихся на побережье около лагуны Вайматаитаи (к северу от порта), что привело к потере барьера, ограждающего лагуну, в 1930-х годах, а затем вскоре после этого, к потере самой лагуны. [6] Как и лагуна Вайматаитаи, лагуна Уошдайк , которая в настоящее время находится к северу от порта Тимару, подвергается эрозии и в конечном итоге может выйти из строя, что приведет к потере еще одной лагунной среды.