La gestión costera es una defensa contra las inundaciones y la erosión , y técnicas que detienen la erosión para reclamar tierras. [1] La protección contra el aumento del nivel del mar en el siglo XXI es crucial, ya que el aumento del nivel del mar se acelera debido al cambio climático . Se espera que los cambios en el nivel del mar dañen las playas y los sistemas costeros aumenten a un ritmo cada vez mayor, lo que provocará que la energía de las mareas altere los sedimentos costeros.
Las zonas costeras ocupan menos del 15% de la superficie terrestre de la Tierra, mientras que albergan a más del 40% de la población mundial. Casi 1.200 millones de personas viven a 100 kilómetros (62 millas) de una costa y a 100 metros (328 pies) del nivel del mar , con una densidad promedio tres veces mayor que el promedio mundial de población. [2] Dado que se espera que tres cuartas partes de la población mundial residan en la zona costera para 2025, las actividades humanas que se originan en esta pequeña superficie terrestre impondrán una fuerte presión sobre las costas. Las zonas costeras contienen ricos recursos para producir bienes y servicios y albergan la mayoría de las actividades comerciales e industriales.
La ingeniería costera de los puertos comenzó con el origen del tráfico marítimo, quizás antes del 3500 a. C. Los muelles , rompeolas y otras obras portuarias se construyeron a mano, a menudo a gran escala. Los romanos introdujeron muchas innovaciones en el diseño de puertos. Construyeron muros bajo el agua y construyeron sólidos rompeolas . Estas estructuras fueron realizadas con hormigón romano . [3] Vitruvio describió tres métodos para construir estructuras portuarias ( De Architectura , 5, 12). [4] También se utilizaron otros tipos de estructuras portuarias, como montículos de escombros y rompeolas arqueados construidos mediante cajones flotantes de madera. [5] Los romanos fueron los primeros dragadores de los Países Bajos en mantener el puerto de Velsen . Los problemas de sedimentación se resolvieron reemplazando los muelles sólidos previamente sellados por nuevos embarcaderos de pilotes "abiertos" . Las antiguas obras portuarias todavía son visibles, pero la mayoría de ellas desaparecieron tras la caída del Imperio Romano Occidental , aunque a veces todavía se pueden ver restos sumergidos bajo el agua. Aunque la mayoría de los esfuerzos costeros se dirigieron a estructuras portuarias, Venecia y su laguna son un ejemplo de medidas no relacionadas con los puertos. La protección de la costa en Italia, Inglaterra y los Países Bajos comenzó en el siglo VI o antes.
Los ataques desde el mar provocaron el abandono de muchas ciudades costeras y sus puertos. Otros puertos se perdieron por causas naturales como rápida sedimentación, avance o retroceso de la costa, etc. La laguna de Venecia fue una de las pocas zonas costeras pobladas con prosperidad y desarrollo continuo donde informes escritos documentan la evolución de las obras de protección costera. En otras palabras, este es uno de los primeros relatos del uso de un malecón para proteger un asentamiento costero.
Se produjeron pocas mejoras más allá del enfoque romano en la construcción de puertos después del Renacimiento . Luego, a principios del siglo XIX, la llegada de la máquina de vapor , la búsqueda de nuevas tierras y rutas comerciales, la expansión del Imperio Británico a través de sus colonias y otras influencias contribuyeron a la revitalización del comercio marítimo y a un renovado interés en obras portuarias.
Antes de la década de 1950, la práctica general era utilizar estructuras duras para proteger contra la erosión de las playas o los daños de las tormentas . Estas estructuras incluían diques y revestimientos o estructuras que atrapan arena, como espigones. Durante las décadas de 1920 y 1930, intereses privados o de comunidades locales protegieron muchas áreas costeras utilizando estas técnicas de forma ad hoc. En determinadas zonas turísticas, las estructuras proliferaron hasta tal punto que la protección impedía los usos recreativos. La erosión continuó, pero las estructuras permanecieron, lo que provocó la pérdida del área de playa.
La intrusión y el costo de estas estructuras condujeron, a finales de los años 1940 y principios de los 1950, a un enfoque más dinámico. Los proyectos intentaron replicar las características protectoras de los sistemas naturales de playas y dunas. El uso resultante de playas artificiales y dunas estabilizadas como enfoque de ingeniería fue económicamente viable y más respetuoso con el medio ambiente.
El conocimiento limitado de los procesos de transporte de sedimentos costeros a menudo resultó en medidas inapropiadas para mitigar la erosión costera. En muchos casos, las medidas funcionaron localmente, pero exacerbaron los problemas en otros lugares -hasta a decenas de kilómetros de distancia- o generaron otros problemas ambientales.
La fuente esencial sobre ingeniería costera es el Código Europeo de Conducta para las Zonas Costeras emitido por el Consejo Europeo en 1999. Este documento fue preparado por el Grupo de Especialistas en Protección Costera y es la base de la legislación y la práctica nacionales.
El Grupo de Especialistas se creó en 1995, por decisión del Comité de Ministros del Consejo de Europa. Hizo hincapié en la necesidad de una gestión y planificación integradas, pero que las zonas costeras seguían deteriorándose. El Grupo afirmó que esto se debía a dificultades para aplicar el concepto de "gestión integrada". El Grupo propuso que el Consejo de Europa coopere con la Unión Costera y Marina (EUCC) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA).
Cinco estrategias genéricas están involucradas en la defensa costera: [6]
La elección de la estrategia es específica del lugar y depende del patrón de cambio del nivel del mar, el entorno geomorfológico, la disponibilidad de sedimentos y la erosión, así como de factores sociales, económicos y políticos.
Alternativamente, se pueden utilizar enfoques de gestión integrada de zonas costeras para prevenir el desarrollo en áreas propensas a la erosión o inundaciones, reduciendo la necesidad de abordar los cambios. La gestión del crecimiento puede ser un desafío para las autoridades locales que deben proporcionar la infraestructura que necesitan los nuevos residentes. [7]
La retirada gestionada es una alternativa a la construcción o mantenimiento de estructuras costeras. La retirada controlada permite que un área se erosione. La retirada controlada suele ser una respuesta a un cambio en el balance de sedimentos o al aumento del nivel del mar . La técnica se utiliza cuando los terrenos adyacentes al mar son de bajo valor. Se toma la decisión de permitir que la tierra se erosione y se inunde, creando nuevos hábitats costeros. Este proceso puede continuar durante muchos años.
La primera retirada gestionada en el Reino Unido fue un área de 0,8 ha en la isla Northey , inundada en 1991. A esta le siguieron Tollesbury y Orplands en Essex , donde se rompieron los diques en 1995. [8] En la costa del Delta del Ebro (España) Las autoridades planearon una retirada controlada. [9]
El coste principal suele ser la compra de terrenos que se van a abandonar. Es posible que se necesite una compensación por reubicación. Es posible que sea necesario eliminar las estructuras construidas por el hombre que quedarán engullidas por el mar. En algunos casos, se utiliza blindaje para proteger el terreno más allá del área que se va a inundar. Los costos pueden ser más bajos si se deja que las defensas existentes fallen de forma natural, pero el proyecto de realineación puede gestionarse de manera más activa, por ejemplo creando una brecha artificial en las defensas existentes para permitir que el mar entre en un lugar particular de manera controlada, o previniendo -Formación de canales de drenaje para las marismas creadas.
La retirada controlada se ha convertido en una estrategia más necesaria debido al cambio climático, ya que las estrategias de adaptación sólo pueden hacer mucho para detener el aumento del nivel del mar. [10]
Mantener la línea normalmente implica técnicas de endurecimiento de la costa, por ejemplo, utilizando construcciones permanentes de hormigón y roca. Estas técnicas ( diques marinos , espigones , rompeolas independientes y revestimientos) representan más del 70% de las costas protegidas en Europa. [11]
Alternativamente, las técnicas de ingeniería blanda que apoyan los procesos naturales y se basan en elementos naturales como las dunas y la vegetación pueden evitar que las fuerzas erosivas lleguen a la costa. Estas técnicas incluyen la nutrición de playas y la estabilización de dunas de arena .
Históricamente, las estrategias costeras se basaron en gran medida en estructuras estáticas, mientras que las zonas costeras reflejan un equilibrio dinámico . [ cita necesaria ] El blindaje a menudo tiene la consecuencia no deseada de trasladar el problema a otra parte de la costa. Las opciones suaves como la nutrición de playas protegen las costas y ayudan a restaurar el dinamismo natural, aunque requieren aplicaciones repetidas. Los costos de mantenimiento pueden eventualmente requerir un cambio de estrategia.
En algunos casos se puede adoptar una estrategia hacia el mar. Ejemplos de erosión incluyen: Bahía de Koge (Dk), estuario del Escalda Occidental (Nl), Chatelaillon (Fr) y delta del Ebro (Sp). [6]
Hay una desventaja obvia en esta estrategia. La erosión costera ya está muy extendida y hay muchas costas donde las mareas altas excepcionales o las marejadas ciclónicas provocan una invasión de la costa, lo que afecta a la actividad humana. Si el nivel del mar sube, muchas costas que cuentan con infraestructura a lo largo o cerca de la costa no podrán soportar la erosión. Experimentarán la llamada "compresión costera", en la que las zonas ecológicas o geomorfológicas que normalmente se retirarían hacia la tierra encontrarán estructuras sólidas y no podrán migrar más. Los humedales, las marismas, los manglares y los humedales de agua dulce adyacentes son particularmente vulnerables a esa restricción.
Una ventaja de la estrategia es que avanzar hacia el mar (y hacia arriba) puede crear tierras de alto valor que pueden generar inversiones.
La intervención limitada es una acción mediante la cual la dirección sólo aborda el problema hasta cierto punto, generalmente en áreas de baja importancia económica. La intervención limitada incluye a menudo la sucesión de haloséres , incluyendo marismas y dunas de arena. Esto normalmente da como resultado la protección de la tierra detrás del halosere, ya que la energía de las olas se disipa a través del sedimento acumulado y la vegetación adicional en el nuevo hábitat. Aunque el halosere no es estrictamente creado por el hombre, ya que muchos procesos naturales contribuyen a la sucesión, los factores antropogénicos son parcialmente responsables de la formación, ya que se necesitaba un factor inicial que ayudara a iniciar el proceso de sucesión.
Los espigones son ert o paredes perpendiculares a la costa para atrapar la sedimentación de la deriva costera para crear gradualmente una playa y para ello una protección continua mediante la eliminación de la erosión costera, a menudo hecha de greenharts, concreto, roca o madera. El material se acumula en el lado de la corriente descendente, donde la deriva litoral es predominantemente en una dirección, creando una playa más ancha y abundante, protegiendo así la costa porque el material de arena filtra y absorbe la energía de las olas. Sin embargo, hay una pérdida correspondiente de material de playa en el lado ascendente, lo que requiere otro espigón allí. Los espigones no protegen la playa contra las olas impulsadas por las tormentas y, si se colocan demasiado juntos, crean corrientes que transportan el material mar adentro. Las formas de los espigones pueden ser rectas, curvadas hacia afuera en dirección opuesta a la corriente descendente.
Los espigones son rentables, requieren poco mantenimiento y son una de las defensas más comunes. Sin embargo, los espigones se consideran cada vez más perjudiciales para la estética de la costa y enfrentan oposición en muchas comunidades costeras. [12]
Los espigones pueden considerarse una solución "suave" debido a la mejora de la playa.
La construcción de espigones crea un problema conocido como síndrome de espigón terminal. El espigón terminal evita que la deriva costera lleve material a otros lugares cercanos. Este es un problema a lo largo de la costa de Hampshire y Sussex en el Reino Unido; por ejemplo, en Worthing .
Se utilizan muros de hormigón y mampostería para proteger un asentamiento contra la erosión o inundaciones. Por lo general, tienen entre 3 y 5 metros (10 a 16 pies) de altura. Los diques verticales de estilo antiguo reflejaban toda la energía de las olas hacia el mar y, para este propósito, a menudo se les daban muros de cresta recurvados que aumentaban la turbulencia local y, por lo tanto, aumentaban el arrastre de arena y sedimentos. Durante las tormentas, los diques ayudan a la deriva costera.
Los diques modernos tienen como objetivo redirigir la mayor parte de la energía incidente en forma de revestimientos inclinados, lo que da como resultado ondas reflejadas bajas y turbulencias mucho más reducidas. Los diseños utilizan diseños porosos de roca, armadura de concreto ( Tetrapods , Seabees , SHED, Xblocs , etc.) con tramos de escalones para el acceso a la playa.
La ubicación de un malecón debe considerar el prisma barrido del perfil de la playa, las consecuencias de la recesión a largo plazo de la playa y el nivel de la cresta de los servicios, incluidas las implicaciones de costos.
Los diques pueden hacer que las playas se disipen. Su presencia también altera el paisaje que intentan proteger.
Se pueden encontrar ejemplos modernos en Cronulla (Nueva Gales del Sur, 1985–6), [13] Blackpool (1986–2001), [14] Lincolnshire (1992–1997) [15] y Wallasey (1983–1993). [16] En Sandwich, Kent, el malecón de Seabee está enterrado en la parte trasera de la playa debajo de los guijarros con la cresta al nivel de la acera de la carretera.
Los diques suelen costar £ 10.000 por metro (dependiendo del material, altura y ancho), £ 10.000.000 por km (dependiendo del material, altura y ancho). [ cita necesaria ]
Los revestimientos son bloqueos inclinados o verticales, construidos paralelos a la costa, generalmente hacia la parte trasera de la playa para proteger el área más allá. Los revestimientos más básicos consisten en inclinaciones de madera con un posible relleno de roca. Las olas rompen contra los revestimientos, que disipan y absorben la energía. La costa está protegida por el material de la playa que se encuentra detrás de las barreras, ya que los revestimientos atrapan parte del material. Pueden ser estancos, cubriendo completamente la pendiente, o porosos, para permitir que el agua se filtre una vez disipada la energía de las olas. La mayoría de los revestimientos no interfieren significativamente con el transporte de la deriva costera. Dado que la pared absorbe energía en lugar de reflejarla, el oleaje erosiona y destruye progresivamente el revestimiento; por lo tanto, el mantenimiento es continuo, según lo determinado por el material estructural y la calidad del producto.
La armadura de roca son grandes rocas colocadas en la orilla del mar utilizando material local. Generalmente se utiliza para absorber la energía de las olas y retener el material de la playa. Aunque eficaz, esta solución no es popular por motivos estéticos. La deriva costera no se ve obstaculizada. La armadura de roca tiene una vida útil limitada, no es eficaz en condiciones de tormenta y reduce los valores recreativos.
Los tubos geotextiles o geotubos son grandes bolsas de geotextiles colocadas en la orilla del mar llenas de lechada de arena disponible localmente. Esto se utiliza generalmente para absorber la energía de las olas y retener el material de la playa como lo hace el escollera. A menudo denominados tubos de titanio fabricados por Flint Technical Geosolutions. La deriva costera no se ve obstaculizada.
Los cantos rodados y las rocas se alambran en jaulas de malla y se colocan frente a áreas vulnerables a la erosión: a veces en los bordes de los acantilados o en ángulo recto con la playa. Cuando el océano aterriza sobre el gavión, el agua se drena dejando sedimentos, mientras que la estructura absorbe una cantidad moderada de energía de las olas.
Los gaviones deben estar bien atados para proteger la estructura.
Las desventajas incluyen tasas de desgaste y intrusión visual.
Se hunden bloques de hormigón y/o cantos rodados en alta mar para alterar la dirección de las olas y filtrar la energía de las olas y las mareas. Las olas rompen más lejos de la costa y, por tanto, pierden poder erosivo. Esto conduce a playas más amplias, que absorben aún más la energía de las olas. Dolos ha sustituido el uso de bloques de hormigón porque es más resistente a la acción de las olas y requiere menos hormigón para producir un resultado superior. Objetos concretos similares como Dolos son A-jack , Akmon , Xbloc , Tetrapod y Accropode .
La estabilización de los acantilados se puede lograr mediante el drenaje del exceso de agua de lluvia mediante terrazas, plantaciones y cableado para mantener los acantilados en su lugar.
Los muros de formación se construyen para limitar un río o arroyo cuando desemboca en una costa arenosa. Los muros estabilizan y profundizan el canal, lo que beneficia la navegación, la gestión de inundaciones, la erosión de los ríos y la calidad del agua, pero puede causar erosión costera al interrumpir la deriva costera. Una solución es un sistema de derivación de arena para bombear arena debajo o alrededor de las paredes de entrenamiento.
Las barreras contra las marejadas ciclónicas, o compuertas , se introdujeron después de la inundación del Mar del Norte de 1953 y previenen los daños causados por las marejadas ciclónicas o cualquier otro tipo de desastre natural que pudiera dañar el área que protegen. Habitualmente están abiertos y permiten el libre paso, pero se cierran ante la amenaza de una marejada ciclónica. La Barrera del Támesis es un ejemplo de tal estructura.
La reposición/nutrición de playas implica importar arena de otros lugares y agregarla a la playa existente. La arena importada debe ser de una calidad similar al material de playa existente para que pueda fusionarse con los procesos naturales locales y sin efectos adversos. El alimento de playa se puede utilizar en combinación con espigones. El plan requiere aplicaciones repetidas en un ciclo anual o plurianual.
Las dunas de arena son una característica común de las playas y proporcionan un hábitat para muchos organismos. Son útiles para prevenir la erosión de las playas y pueden atrapar arena arrastrada por el viento, lo que con el tiempo aumenta la formación natural de la playa. Para estabilizar las dunas de arena, se plantan flora de dunas anteriores y posteriores. La flora foredune son típicamente plantas con tolerancia a la niebla salina y a los vientos fuertes y son capaces de sobrevivir enterradas bajo la arena arrastrada por el viento. Algunos ejemplos son Ammophila arenaria , Honckenya peploides , Cakile maritima y Spartina coarctata . [18] Mientras que la flora de las dunas crece en parches densos llamados tapetes de dunas, lo que ayuda a mantener la estructura de las dunas. Ejemplos de flora de backdune son Hudsonia tomentosa , spartina patens e Iva imbricata . [18] Después de que estas plantas han echado raíces, comienza la etapa de arbusto. Dado que las plantas previamente establecidas han estabilizado las dunas, durante la etapa de arbustos pueden crecer plantas más grandes con sistemas de raíces más grandes. Esto permite una mayor estabilización de las dunas de arena. Estas plantas más grandes, junto con cercas de madera para la arena , senderos, escaleras holandesas y pasarelas, ayudan a atrapar la arena arrastrada por el viento. [18]
La estabilización de dunas de arena con plantas es una práctica común y se puede implementar en playas públicas y privadas. Cuando se implementa la estabilización de dunas de arena en playas de propiedad privada con múltiples propietarios, llegar a un acuerdo consensuado suele resultar complicado. Algunos propietarios prefieren dejar las dunas desnudas, mientras que otros prefieren plantar plantas más atractivas visualmente. En comparación, cuando se implementa la estabilización de dunas en playas de propiedad pública, hay menos partes con quienes consultar. Por lo tanto, se pueden alcanzar acuerdos sobre la implementación de manera más rápida.
Las dunas de arena son vulnerables a las actividades humanas. Por lo tanto, necesitan la menor interacción humana posible para su protección. Las actividades costeras humanas han provocado la erosión y la pérdida de vida vegetal en las dunas de arena. [19] La vida vegetal se ha establecido como un importante factor estabilizador de las dunas de arena y su pérdida provocará una mayor erosión. Para evitarlo, tablones de anuncios, folletos y guardas de playa explican a los visitantes cómo evitar dañar la zona. Además, las zonas de playa pueden cerrarse al público para reducir los daños. Otra opción son las cercas que permiten que las trampas de arena creen explosiones y aumenten la captura de arena arrastrada por el viento.
El drenaje de la playa o la deshidratación del frente de la playa reducen el nivel freático localmente debajo del frente de la playa. Esto provoca la acumulación de arena sobre el sistema de drenaje. [20]
Los niveles freáticos de las playas tienen una influencia importante en la deposición/erosión a lo largo de la playa. [21] En un estudio, un nivel freático alto coincidió con una erosión acelerada de la playa, mientras que un nivel freático bajo coincidió con una agradación pronunciada de la playa. Un nivel freático más bajo (cara de playa no saturada) facilita la deposición al reducir las velocidades del flujo durante el retrolavado y prolongar el flujo laminar. Con la playa en un estado saturado, la velocidad del retrolavado se acelera mediante la adición de filtraciones de agua subterránea fuera de la playa dentro de la zona de efluentes.
Sin embargo, ningún estudio de caso proporciona evidencia indiscutible de resultados positivos, aunque en algunos casos se informó un desempeño general positivo. El monitoreo a largo plazo no se llevó a cabo con una frecuencia lo suficientemente alta como para discriminar la respuesta a eventos erosivos de alta energía.
Un efecto secundario útil del sistema es que el agua de mar recolectada es relativamente pura debido al efecto de filtración de la arena. Dicha agua puede descargarse o utilizarse para oxigenar lagunas/puertos deportivos estancados en el interior o utilizarse como alimento para bombas de calor, plantas desalinizadoras, acuicultura terrestre, acuarios o piscinas.
Se han instalado sistemas de drenaje de playas en muchos lugares del mundo para detener y revertir las tendencias de erosión en las playas de arena. Desde 1981 se han instalado veinticuatro sistemas de drenaje de playas en Dinamarca, Estados Unidos, Reino Unido, Japón, España, Suecia, Francia, Italia y Malasia.
Los ecosistemas costeros y estuarinos actúan como zonas de amortiguamiento contra los peligros naturales y las perturbaciones ambientales, como inundaciones, ciclones, mareas y tormentas. La función que desempeñan es "[absorber] una parte del impacto y así [disminuir] su efecto sobre el terreno". [22] Los humedales (que incluyen pantanos de agua salada , marismas , ...) y la vegetación que sustentan (árboles, esteras de raíces, etc.) retienen grandes cantidades de agua (agua superficial, deshielo, lluvia, agua subterránea) y luego la liberan lentamente. regresarlos, disminuyendo la probabilidad de inundaciones. [23] Los bosques de manglares protegen las costas de la erosión de las mareas o de las corrientes; un proceso que se estudió después del ciclón de 1999 que azotó la India. Las aldeas que estaban rodeadas de bosques de manglares sufrieron menos daños que otras aldeas que no estaban protegidas por manglares. [24]
Los costos de instalación y operación varían debido a:
Los gestores costeros deben compensar el error y la incertidumbre en la información sobre los procesos erosivos. El monitoreo basado en video puede recopilar datos continuamente y producir análisis de los procesos costeros.
Los sistemas de alerta de eventos, como las alertas de tsunamis y de marejadas ciclónicas , se pueden utilizar para minimizar el impacto humano de eventos catastróficos que causan erosión costera. Las advertencias de marejadas ciclónicas pueden ayudar a determinar cuándo cerrar las compuertas .
Las redes de sensores inalámbricos pueden ayudar a la monitorización.
Definir la línea de costa es una tarea difícil debido a su naturaleza dinámica y a la aplicación prevista. [25] [26] La escala de mapeo relevante depende del contexto de la investigación. [26] Generalmente, la costa comprende la interfaz entre la tierra y el mar, y la línea de costa está representada por el margen entre ambos. [27] Los investigadores adoptan el uso de indicadores de la costa para representar la verdadera posición de la costa. [26]
La elección del indicador de costa es una consideración primordial. Los indicadores deben identificarse fácilmente en el campo y en fotografías aéreas . [29] Los indicadores de la línea costera pueden ser características morfológicas como la cresta de la berma , el borde del escarpe, la línea de vegetación , el pie de la duna , la cresta y el acantilado de la duna o la cresta y el pie del acantilado. Alternativamente, se pueden utilizar características no morfológicas, como el nivel del agua (línea de marea alta (HWL), línea de marea alta media), el límite húmedo/seco y la línea de agua física. [30] La Figura 1 proporciona un bosquejo de las relaciones espaciales entre los indicadores costeros comúnmente utilizados.
El HWL (H en la Figura 1) es el indicador de costa más comúnmente utilizado porque es visible en el campo y puede interpretarse en fotografías aéreas tanto en color como en escala de grises. [29] [31] El HWL representa la extensión hacia tierra de la marea alta más reciente y se caracteriza por un cambio en el color de la arena debido a inundaciones periódicas y repetidas por mareas altas. El HWL se representa en fotografías aéreas por el cambio de color o tono gris más hacia la tierra. [26]
La ubicación de la costa y su posición cambiante a lo largo del tiempo es de fundamental importancia para los científicos, ingenieros y administradores costeros. [26] [30] Las campañas de monitoreo de la costa brindan información sobre la ubicación y el movimiento histórico de la costa, y sobre predicciones de cambios futuros. [32] Más específicamente, la posición de la costa en el pasado, en el presente y donde se predice que estará en el futuro es útil en el diseño de protección costera, para calibrar y verificar modelos numéricos para evaluar el aumento del nivel del mar , mapear peligros. zonas costeras y regular el desarrollo costero. La ubicación de la costa también proporciona información sobre la reorientación de la costa adyacente a las estructuras, el ancho de la playa , el volumen y las tasas de cambio histórico. [26] [30]
Se encuentran disponibles una variedad de fuentes de datos para examinar la posición de la costa. Sin embargo, la disponibilidad de datos históricos es limitada en muchos sitios costeros y, por lo tanto, la elección de la fuente de datos se limita en gran medida a lo que está disponible para el sitio en un momento dado. [26] Las técnicas de cartografía costera se han vuelto más automatizadas. Los frecuentes cambios en la tecnología impidieron el surgimiento de un enfoque cartográfico estándar. Cada fuente de datos y método asociado tiene capacidades y deficiencias. [33]
En el caso de que un estudio requiera la posición de la costa antes de fotografías aéreas, o si el lugar tiene una cobertura fotográfica deficiente, los mapas históricos brindan una alternativa. [33] Muchos errores están asociados con los primeros mapas y gráficos. Dichos errores pueden estar asociados con escala, cambios de referencia , distorsiones por contracción desigual, estiramiento, pliegues, desgarros y pliegues, diferentes estándares topográficos , diferentes estándares de publicación y errores de proyección . [26] La gravedad de estos errores depende de la precisión del mapa y de los cambios físicos que ocurrieron después de su elaboración. [34] La fuente confiable más antigua de datos costeros en los Estados Unidos son las hojas T del Servicio Costero de los Estados Unidos y datan de principios a mediados del siglo XIX. [35] En el Reino Unido, muchos mapas y cartas anteriores a 1750 se consideraban inexactos. La fundación de Ordnance Survey en 1791 mejoró la precisión de los mapas.
Las fotografías aéreas comenzaron a utilizarse en la década de 1920 para proporcionar datos topográficos . Proporcionan una buena base de datos para la compilación de mapas de cambios en la costa. Las fotografías aéreas son la fuente de datos más utilizada porque muchas zonas costeras tienen una amplia cobertura de fotografías aéreas. [33] Las fotografías aéreas generalmente proporcionan una buena cobertura espacial. Sin embargo, la cobertura temporal es específica del sitio. La interpretación de la posición de la costa es subjetiva dada la naturaleza dinámica del entorno costero. Esto, combinado con diversas distorsiones inherentes a las fotografías aéreas, puede provocar niveles de error significativos . [33] La minimización de errores adicionales se analiza a continuación.
Las condiciones fuera de la cámara pueden hacer que los objetos en una imagen parezcan desplazados de su verdadera posición en el suelo. Dichas condiciones pueden incluir relieve del suelo, inclinación de la cámara y refracción atmosférica .
El desplazamiento del relieve es prominente al fotografiar una variedad de elevaciones . Esta situación hace que los objetos sobre el nivel del mar se desplacen hacia afuera desde el centro de la fotografía y los objetos bajo el nivel del suelo se desplacen hacia el centro de la imagen (Figura 2). La gravedad del desplazamiento se asocia negativamente con la disminución de la altitud de vuelo y con el aumento de la distancia radial desde el centro de la fotografía. Esta distorsión se puede minimizar fotografiando múltiples franjas y creando un mosaico de imágenes. Esta técnica crea un enfoque para el centro de cada fotografía donde se minimiza la distorsión. Este error no es común en el mapeo de costas ya que el relieve es bastante constante. Sin embargo, es importante tenerlo en cuenta al mapear los acantilados. [33]
Lo ideal es tomar fotografías aéreas de modo que el eje óptico de la cámara quede perfectamente perpendicular a la superficie del suelo, creando así una fotografía vertical . Lamentablemente, este no suele ser el caso y prácticamente todas las fotografías aéreas experimentan una inclinación de hasta 3°. [36] En esta situación, la escala de la imagen es mayor en el lado superior del eje de inclinación y menor en el lado inferior. Muchos investigadores costeros no consideran esto en sus trabajos. [33]
La distorsión de la lente varía en función de la distancia radial desde el isocentro de la fotografía, lo que significa que el centro de la imagen está relativamente libre de distorsión, pero a medida que el ángulo de visión aumenta la distorsión. Esta es una importante fuente de error en fotografías aéreas anteriores. Esta distorsión es imposible de corregir sin conocer los detalles de la lente utilizada para capturar la imagen. Se pueden utilizar imágenes superpuestas para resolver errores. [31]
La naturaleza dinámica de las costas compromete la cartografía costera. Esta incertidumbre surge porque en un momento dado la posición de la costa está influenciada por los efectos inmediatos de las mareas y una variedad de efectos a largo plazo, como el aumento relativo del nivel del mar y el movimiento de sedimentos litorales a lo largo de la costa . Esto afecta la precisión de las predicciones y la posición histórica de la costa calculadas. [32] HWL se utiliza más comúnmente como indicador de costa. Muchos errores están asociados con el uso de la línea húmeda/seca como indicador del HWL y la costa. Los errores de mayor preocupación son la migración a corto plazo de la línea húmeda/seca, la interpretación de la línea húmeda/seca en una fotografía y la medición de la posición de la línea interpretada. [29] [33] Los errores sistemáticos, como la migración de la línea húmeda/seca, surgen de los cambios estacionales y de marea . La erosión puede hacer que la línea húmeda/seca migre. Las investigaciones de campo han demostrado que estos cambios pueden minimizarse utilizando únicamente datos del verano. [33] [29] Además, la barra de error se puede reducir significativamente utilizando el registro más largo de datos confiables para calcular las tasas de erosión. [29] Pueden surgir errores debido a la dificultad de medir una sola línea en una fotografía. Por ejemplo, cuando la línea del lápiz tiene un grosor de 0,13 mm, esto se traduce en un error de ±2,6 m en una fotografía a escala 1:20000.
Los estudios de perfiles de playas generalmente se repiten a intervalos regulares a lo largo de la costa para medir variaciones a corto plazo (diarias a anuales) en la posición de la costa y el volumen de la playa. [37] Los perfiles de playas son una fuente de información muy precisa. Sin embargo, las mediciones generalmente están sujetas a las limitaciones de las técnicas topográficas convencionales. Los datos costeros derivados de la elaboración de perfiles de playas suelen estar limitados espacial y temporalmente debido al alto costo asociado con esa actividad que requiere mucha mano de obra. Las líneas costeras generalmente se derivan de la interpolación de una serie de perfiles de playa discretos. La distancia entre los perfiles suele ser bastante grande, lo que limita la precisión de la interpolación. Los datos de los estudios se limitan a tramos de costa más pequeños, generalmente inferiores a diez kilómetros. [26] Los datos sobre perfiles de playas suelen estar disponibles en los consejos regionales de Nueva Zelanda. [38]
Una variedad de técnicas de detección remota aéreas, satelitales y terrestres pueden proporcionar datos cartografiables adicionales. [37] [ verificación fallida ] Las fuentes de datos de detección remota incluyen:
Las técnicas de teledetección pueden ser rentables, reducir los errores manuales y reducir la subjetividad de las técnicas de campo convencionales. [39] La teledetección es un concepto relativamente nuevo, que limita las observaciones históricas extensas. Las observaciones de la morfología costera deben cuantificarse combinando datos de sensores remotos con otras fuentes de información que detallen la posición histórica de la costa a partir de fuentes archivadas. [32]
El análisis de vídeo proporciona un seguimiento cuantitativo, rentable, continuo y a largo plazo de las playas. [40] El avance de los sistemas de vídeo costeros en el siglo XXI permitió la extracción de grandes cantidades de datos geofísicos a partir de imágenes. Los datos describen la morfología costera, las corrientes superficiales y los parámetros de las olas. La principal ventaja del análisis de vídeo radica en la capacidad de cuantificar de forma fiable estos parámetros con una cobertura espacial y temporal de alta resolución. Esto pone de relieve su potencial como sistema eficaz de vigilancia costera y ayuda a la gestión de las zonas costeras. [41] Se han llevado a cabo interesantes estudios de casos mediante análisis de vídeo. Un grupo utilizó un sistema de imágenes costeras ARGUS basado en video [40] [42] para monitorear y cuantificar la respuesta costera a escala regional a la alimentación de arena y la construcción del primer arrecife artificial para surfear en Gold Coast en Australia. Otro evaluó el valor añadido de las observaciones en vídeo de alta resolución para predicciones a corto plazo de procesos hidrodinámicos y morfológicos cerca de la costa, en escalas temporales de metros a kilómetros y de días a estaciones. [43]
El análisis de vídeo brinda a los administradores de zonas costeras la oportunidad de obtener batimetría . [44] [45] [46] Se puede utilizar para obtener topografías intermareales y batimetrías submareales y medir la resiliencia de la zona costera [como el volumen de playa disponible y la configuración de las barras submareales]. Se aplicaron estimaciones de profundidad basadas en vídeo en entornos de micro/meso marea en DUCK, Carolina del Norte [45] y en climas de olas altamente energéticas con un régimen de macro marea en Porthtowan, Reino Unido. [46] Este último mostró la aplicación de estimaciones de profundidad basadas en videos durante tormentas extremas. [47] [48]
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