Las cúspides de playa son formaciones costeras formadas por distintos grados de sedimentos en forma de arco. Los cuernos están formados por material más grueso y la ensenada contiene sedimentos más finos.
Se pueden encontrar en todo el mundo y son más visibles en las costas con sedimentos más gruesos, como las playas de guijarros . Sin embargo, pueden aparecer con sedimentos de cualquier tamaño. Casi siempre se presentan en un patrón regular con cúspides de igual tamaño y espaciamiento que aparecen a lo largo de tramos de la costa. Estas cúspides suelen tener unos pocos metros de largo. Sin embargo, pueden alcanzar los 60 m (200 pies) de ancho. Aunque aún no se ha demostrado el origen de las cúspides de playa, una vez que se han creado, son una formación autosuficiente. Esto se debe a que cuando una ola que se aproxima golpea el cuerno de una cúspide de playa, se divide y se fuerza en dos direcciones. El choque de la ola contra las cúspides reduce su velocidad, lo que hace que los sedimentos más gruesos se desprendan de la suspensión y se depositen en los cuernos. Las olas luego fluyen a lo largo de las bahías (recogiendo sedimentos más finos) y se encuentran entre sí en el medio. Después de esta colisión, estas olas intentan fluir de regreso al mar donde se encuentran con las olas entrantes. Por lo tanto, una vez que se establece la cúspide, se depositan constantemente sedimentos más gruesos sobre el cuerno y se erosionan sedimentos más finos lejos de las ensenadas. [1] Este proceso hace que los cuernos y las ensenadas al menos mantengan su tamaño, si no crecen.
Existen varias teorías sobre por qué se forman las cimas de las playas, pero actualmente solo hay dos explicaciones con verdadera credibilidad.
La teoría de las olas estacionarias de borde se basa en una interacción, cerca de la costa, entre las olas que se aproximan a la costa y las olas que se han formado perpendicularmente a la costa, llamadas "olas de borde". La llegada regular de olas entrantes a las aguas cercanas a la costa provoca el desarrollo de olas perpendiculares a la dirección de las olas entrantes; estas se denominan "olas de borde". Estas olas de borde quedan atrapadas cerca de la costa y cuando dos de ellas se juntan desde direcciones opuestas, se forma una ola estacionaria de borde. Los patrones de movimiento de estas olas son fijos y, por lo tanto, pueden definirse como dos regiones de interés, los puntos nodales y antinodales.
El punto antinodal es donde se produce todo el movimiento a medida que el agua sube y baja, creando una serie de picos y valles. Entre estos puntos antinodales se encuentran los puntos nodales donde no se produce ningún movimiento vertical. Una ola entrante tiene una altura casi uniforme, pero cuando choca con una ola estacionaria de borde, esta cambia. Si choca con un pico, la altura de la ola aumenta y si choca con un valle, su altura disminuye. En el diagrama adyacente, las dos olas se cancelan entre sí, creando una superficie plana. Sin embargo, esta es una versión muy simplificada de los hechos. La ola entrante tiene el mismo período de ola que la ola de borde, por lo que la ola entrante cambia de un pico a un valle durante el mismo período que tarda la ola estacionaria en cambiar, de modo que mantienen el mismo patrón. Estas se conocen como ondas sincrónicas y son muy poco comunes.
Las ondas de borde estacionario más comunes son subarmónicas y pueden tener un período de onda dos veces mayor que el de la onda entrante. Esto produce un sistema de ondas mucho más complejo, ya que para cuando la onda entrante ha completado un ciclo desde el pico hasta el valle, las ondas de borde estacionario han completado dos. Por lo tanto, lo que comenzó como el pico de una onda de borde estacionario dentro del valle de la onda entrante cambiará a un valle antes de que la onda entrante haya cambiado, de modo que lo que inicialmente estaba recibiendo un impulso en altura ahora experimenta una caída. Básicamente, lo que esto significa es que hay una serie de picos y valles espaciados regularmente a lo largo de la onda entrante que son causados por su interacción con las ondas de borde estacionario y son estos los que causaron el desarrollo de los vértices de playa.
En las zonas donde se ha aumentado la altura de las olas, estas tienen ahora más potencia y pueden erosionar más, y en las zonas donde se ha reducido la altura de las olas, estas tienen ahora menos potencia y no erosionan tanto. Esto es lo que forma las cúspides, ya que las zonas con alta erosión se convierten en las ensenadas de la cúspide y las zonas con baja erosión se convierten en los cuernos.
El problema con la teoría de las ondas de borde estacionarias es que solo explicaría la formación inicial de la cúspide y no su crecimiento continuo posterior porque a medida que la cúspide aumenta de tamaño, la amplitud de la onda de borde disminuye hasta el punto en que ya no es un factor.
Esta teoría fue inicialmente descartada debido a complicaciones que presentaba, pero mediante simulaciones por computadora más avanzadas , se ha desarrollado hasta el punto en que ahora proporciona una alternativa razonable a la teoría de las ondas de borde estacionario. La teoría tiene dos puntos principales que buscan explicar la formación de cúspides de playa regularmente espaciadas.
La primera es que la retroalimentación positiva entre la morfología de la playa y el flujo del agua crea patrones de relieve. En una playa plana, se desarrollarán áreas de superficie con un relieve ligeramente más bajo que sus alrededores. Las áreas con un relieve más bajo atraen y aceleran las partículas de agua, lo que significa que tienen más energía y la zona se erosiona aún más. A través de la retroalimentación positiva, el área se erosiona cada vez más, y esto crea la ensenada. El desarrollo de estas áreas de menor relieve hace que el nivel medio de la playa baje y, por lo tanto, las áreas que inicialmente estaban en el nivel ahora están por debajo de la media y, como tal, ahora son áreas de mayor relieve. Las áreas de mayor relieve frenan el agua y se depositan sedimentos sobre ellas, lo que aumenta su impacto. Esto crea los cuernos.
El espaciamiento uniforme de las cúspides es causado por la comunicación de los gradientes superficiales a lo largo de la playa mediante el suavizado de la superficie de la playa a medida que la playa intenta reorganizarse para reducir las variaciones en el plano.
El segundo punto importante sobre el espaciamiento regular de las cúspides es que la retroalimentación negativa reducirá la cantidad de erosión neta y deposición dentro de una cúspide bien formada. Cuando la ola golpea la playa, primero entrará en contacto con los cuernos de la cúspide, lo que hará que el agua baje su velocidad. Esto hace que pierda energía y se deposite parte del sedimento más pesado que transporta. Sin embargo, la pérdida de este sedimento le da al agua energía adicional, que utiliza para eliminar sedimentos de la ensenada en el reflujo.
El problema con esta teoría es que este método de formación de cúspides llevaría tiempo y, si observaras su formación, verías una serie de cúspides aleatorias formarse a lo largo de la playa, que luego se extenderían lentamente a lo largo de la costa a medida que se igualaban en tamaño, con cúspides pequeñas uniéndose y cúspides más grandes separándose en dos. Pero en el campo, las cúspides forman un patrón regular casi instantáneamente y todas aparecen al mismo tiempo.
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En los últimos años, ha habido un debate considerable sobre si la formación de cúspides de playa está asociada con la presencia de ondas de borde estacionarias (teoría de ondas de borde estacionarias), es resultado de una retroalimentación autoorganizada entre los cambios en la topografía y el movimiento de las olas (teoría de la autoorganización) o es atribuible a una serie de otros mecanismos menos populares.
El Centro Nacional de Investigación Científica de Francia recopiló una gran cantidad de datos de experimentos de laboratorio y estudios de campo, publicados durante los últimos 50 años para probar las predicciones de las dos hipótesis principales sobre la formación de cúspides. Estos análisis, que utilizan más datos que los intentos anteriores, confirman que existe un posible vínculo entre el desarrollo de cúspides y las ondas de borde y la retroalimentación de sedimentos y olas, y que no es posible producir un apoyo concluyente para una teoría sobre la otra con las mediciones simples que se han realizado anteriormente. [2]
El Laboratorio de Investigación Naval, el laboratorio de investigación corporativo de la Armada y el Cuerpo de Marines de los Estados Unidos, llevó a cabo casi nueve años de imágenes de video de Duck , Carolina del Norte, para determinar el momento de la formación de la cúspide (con una precisión de medio día ) y las distancias que separan los cuernos de la cúspide consecutivos (con una precisión de medio metro). Se utilizaron datos complementarios proporcionados por instrumentos cercanos a la costa y vehículos de reconocimiento para documentar las condiciones ambientales durante el desarrollo de la cúspide.
Estas extensas observaciones demuestran de manera concluyente que las cúspides en esta ubicación se desarrollan después de las tormentas durante la transición de condiciones de olas de alta energía a condiciones de baja energía a medida que el ángulo de la ola se acerca a la incidencia normal. Se observó una sugerencia peculiar de histéresis dentro de la serie temporal de espaciamiento de cúspides y puede sugerir que las teorías existentes sobre la formación de cúspides deben reformularse. [3]
