La gestión costera es la defensa contra las inundaciones y la erosión , y las 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 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 a un ritmo cada vez mayor, lo que provocará que los sedimentos costeros se vean perturbados por la energía de las mareas.
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 menos de 100 kilómetros (62 millas) de una línea de costa y a 100 metros (328 pies) del nivel del mar , con una densidad media tres veces superior a la media mundial de población. [2] Dado que se espera que tres cuartas partes de la población mundial resida en la zona costera en 2025, las actividades humanas originadas en esta pequeña superficie terrestre impondrán una fuerte presión sobre las costas. Las zonas costeras contienen ricos recursos para producir bienes y servicios y son el hogar de 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 construían a mano, a menudo a gran escala. Los romanos introdujeron muchas innovaciones en el diseño de puertos. Construyeron muros bajo el agua y construyeron rompeolas sólidos . Estas estructuras se hicieron utilizando 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 en los Países Bajos en mantener el puerto de Velsen . Los problemas de sedimentación se resolvieron cuando los muelles sólidos previamente sellados se reemplazaron por nuevos embarcaderos con pilotes "abiertos" . Las antiguas obras portuarias aún son visibles, pero la mayoría de ellas desaparecieron después de la caída del Imperio Romano de Occidente, incluso si a veces todavía se ven restos sumergidos bajo el agua. Aunque la mayoría de los esfuerzos costeros se dirigieron a las 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 poblaciones costeras y de sus puertos, y la pérdida de otros puertos por causas naturales como la rápida sedimentación, el avance o retroceso de la línea de costa, etc. La Laguna de Venecia fue una de las pocas zonas costeras pobladas con una prosperidad y un desarrollo continuos en las que existen informes escritos que documentan la evolución de las obras de protección costera. En otras palabras, este es uno de los primeros relatos del uso de un dique para proteger un asentamiento costero.
Después del Renacimiento , no hubo muchas mejoras, más allá del enfoque romano para la construcción de puertos . 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 revitalizar el comercio marítimo y a renovar el interés por las obras portuarias.
Antes de los años 50, la práctica general era utilizar estructuras rígidas para proteger las playas de la erosión o de los daños causados por tormentas . Estas estructuras incluían diques y revestimientos o estructuras para atrapar arena, como espigones. Durante los años 20 y 30, los intereses privados o de las comunidades locales protegieron muchas zonas costeras utilizando estas técnicas de forma ad hoc. En ciertas zonas turísticas, las estructuras proliferaron hasta tal punto que la protección impidió los usos recreativos. La erosión continuó, pero las estructuras permanecieron, lo que dio lugar a una pérdida de superficie de playa.
La intrusión y el coste de estas estructuras llevaron a finales de los años 1940 y principios de los años 1950 a adoptar un enfoque más dinámico. Los proyectos intentaron reproducir las características protectoras de los sistemas naturales de playas y dunas. El uso resultante de playas artificiales y dunas estabilizadas como método de ingeniería resultó económicamente viable y más respetuoso con el medio ambiente.
El conocimiento limitado de los procesos de transporte de sedimentos costeros a menudo dio lugar a medidas inadecuadas de mitigación de 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 Zonas Costeras publicado por el Consejo Europeo en 1999. Este documento fue preparado por el Grupo de Especialistas en Protección Costera y sirve de base a la legislación y la práctica nacionales.
El Grupo de Especialistas se creó en 1995, en virtud de una decisión del Comité de Ministros del Consejo de Europa. En él se hacía hincapié en la necesidad de una gestión y una planificación integradas, pero las zonas costeras seguían deteriorándose. El Grupo sostenía que esto se debía a las dificultades para aplicar el concepto de "gestión integrada". El Grupo propuso que el Consejo de Europa cooperase con la Unión Costera y Marina (EUCC) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA).
En la defensa costera intervienen cinco estrategias genéricas: [6]
La elección de la estrategia depende de cada sitio y 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.
Otra posibilidad es utilizar métodos de gestión integrada de las zonas costeras para evitar el desarrollo en zonas propensas a la erosión o a las inundaciones, reduciendo así 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 controlada es una alternativa a la construcción o el mantenimiento de estructuras costeras. La retirada controlada permite la erosión de una zona. La retirada controlada suele ser una respuesta a un cambio en el presupuesto de sedimentos o al aumento del nivel del mar . La técnica se utiliza cuando el terreno adyacente al mar tiene poco valor. Se toma la decisión de permitir que el terreno se erosione y se inunde, creando nuevos hábitats costeros. Este proceso puede continuar durante muchos años.
La primera retirada controlada en el Reino Unido fue un área de 0,8 ha en la isla Northey inundada en 1991. A ésta le siguieron Tollesbury y Orplands en Essex , donde se rompieron los diques en 1995. [8] En el delta del Ebro (España), las autoridades costeras planearon una retirada controlada. [9]
El principal costo es generalmente la compra de terrenos que se van a abandonar. Puede ser necesario pagar una compensación por la reubicación. Puede ser necesario retirar las estructuras construidas por el hombre que serán engullidas por el mar. En algunos casos, se utilizan blindajes para proteger los terrenos que se encuentran más allá de la zona que se va a inundar. Los costos pueden ser más bajos si se deja que las defensas existentes fallen naturalmente, pero el proyecto de realineamiento puede gestionarse de manera más activa, por ejemplo, creando una brecha artificial en las defensas existentes para permitir que el mar ingrese en un lugar determinado de manera controlada, o preformando canales de drenaje para las marismas creadas.
La retirada controlada se ha convertido en una estrategia cada vez más necesaria debido al cambio climático, ya que las estrategias de adaptación sólo pueden hacer lo que pueden para detener el aumento del nivel del mar. [10]
Para mantener la línea costera se suelen emplear técnicas de endurecimiento de la línea costera, por ejemplo, mediante 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 regeneración de playas y la estabilización de dunas de arena .
Históricamente, las estrategias costeras se basaban en gran medida en estructuras estáticas, mientras que las áreas costeras reflejan un equilibrio dinámico . [ cita requerida ] El blindaje a menudo tiene la consecuencia no deseada de trasladar el problema a otra parte de la costa. Las opciones blandas, como la regeneración 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 de erosión hacia el mar. Algunos ejemplos de erosión son: la bahía de Koge (Dinamarca), el estuario del Escalda occidental (Países Bajos), Chatelaillon (Francia) y el delta del Ebro (Eslovaquia). [6]
Esta estrategia tiene un inconveniente evidente: la erosión costera ya está muy extendida y hay muchas costas en las que mareas altas o marejadas ciclónicas excepcionales provocan una invasión de la costa que afecta a la actividad humana. Si el nivel del mar sube, muchas costas que cuentan con infraestructuras a lo largo o cerca de la costa no podrán soportar la erosión y experimentarán una denominada "compresión costera", en la que zonas ecológicas o geomorfológicas que normalmente retrocederían hacia la tierra se topan con estructuras sólidas y no pueden seguir migrando. Los humedales, las marismas, los manglares y los humedales de agua dulce adyacentes son especialmente vulnerables a esa compresión.
Una ventaja de esta estrategia es que avanzar hacia el mar (y hacia arriba) puede crear tierras de alto valor que pueden atraer inversiones.
La intervención limitada es una acción que se lleva a cabo mediante la cual la administración solo aborda el problema en cierta medida, generalmente en áreas de baja importancia económica. La intervención limitada a menudo incluye la sucesión de haloseres , incluidas marismas y dunas de arena. Esto normalmente da como resultado la protección de la tierra detrás del haloser, ya que la energía de las olas se disipa en todo el sedimento acumulado y la vegetación adicional en el nuevo hábitat. Aunque el haloser 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 para ayudar a iniciar el proceso de sucesión.
Los espigones son muros o paredes perpendiculares a la línea de costa que atrapan la sedimentación de la deriva litoral y crean gradualmente una playa y, para ello, brindan protección permanente mediante la eliminación de la erosión costera. A menudo están hechos de hormigón, roca o madera. El material se acumula en el lado de la deriva litoral, donde la deriva litoral es predominantemente en una dirección, lo que crea una playa más amplia y abundante, protegiendo así la costa porque el material arenoso filtra y absorbe la energía de las olas. Sin embargo, hay una pérdida correspondiente de material de playa en el lado de la deriva ascendente, lo que requiere otro espigón allí. Los espigones no protegen la playa contra las olas impulsadas por tormentas y, si se colocan demasiado cerca, crean corrientes que transportan material mar adentro. Las formas de los espigones pueden ser rectas o curvadas hacia afuera en dirección opuesta a la deriva litoral.
Los espigones son rentables, requieren poco mantenimiento y son una de las defensas más comunes. Sin embargo, cada vez se los considera más perjudiciales para la estética de la costa y enfrentan oposición en muchas comunidades costeras. [12]
Los espigones pueden considerarse una solución "blanda" debido a la mejora de la playa.
La construcción de espigones genera un problema conocido como síndrome del espigón terminal. El espigón terminal impide que la deriva litoral 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 .
Los muros de hormigón y mampostería se utilizan para proteger un asentamiento contra la erosión o las inundaciones. Suelen tener entre 3 y 5 metros de altura. Los diques verticales de estilo antiguo reflejaban toda la energía de las olas hacia el mar y, para ello, se les solían dar muros de cresta curvados que aumentaban la turbulencia local y, por tanto, aumentaban el arrastre de arena y sedimentos. Durante las tormentas, los diques ayudan a la deriva a lo largo de la costa.
Los diques marinos modernos tienen como objetivo redirigir la mayor parte de la energía incidente en forma de revestimientos inclinados, lo que da como resultado olas reflejadas bajas y una turbulencia mucho menor. Los diseños utilizan estructuras porosas de roca, armadura de hormigón ( Tetrapods , Seabees , SHED, Xblocs , etc.) con tramos de escaleras 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 de la playa a largo plazo y el nivel de la cresta de amenidades, incluidas las implicaciones de costos.
Los diques marinos pueden provocar la desaparición de las playas. Su presencia también altera el paisaje que pretenden 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 Seabee está enterrado en la parte trasera de la playa bajo la grava con el nivel de la cresta al nivel del bordillo de la carretera.
Los diques marinos suelen costar £10.000 por metro (dependiendo del material, la altura y el ancho), £10.000.000 por km (dependiendo del material, la altura y el ancho). [ cita requerida ]
Los revestimientos son bloqueos inclinados o verticales, construidos en paralelo a la costa, generalmente hacia la parte posterior de la playa para proteger el área que se encuentra más allá. Los revestimientos más básicos consisten en pendientes 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 impermeables, cubriendo la pendiente por completo, o porosos, para permitir que el agua se filtre después de que se haya disipado la energía de las olas. La mayoría de los revestimientos no interfieren significativamente con el transporte de la deriva litoral. 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 determine el material estructural y la calidad del producto.
Las rocas de protección son rocas de gran tamaño que se colocan en el borde del mar utilizando material local. Generalmente se utilizan para absorber la energía de las olas y retener el material de la playa. Aunque es una solución eficaz, no es popular por razones estéticas. No impide la deriva litoral. Las rocas de protección tienen una vida útil limitada, no son eficaces en condiciones de tormenta y reducen los valores recreativos.
Los tubos geotextiles o geotubos son grandes bolsas geotextiles que se colocan en el borde del mar y se rellenan con una suspensión de arena disponible localmente. Generalmente se utilizan para absorber la energía de las olas y retener el material de la playa como lo hace la escollera. A menudo se los conoce como tubos titanes y son fabricados por Flint Technical Geosolutions. No impiden la deriva litoral.
Los cantos rodados y las rocas se colocan en jaulas de malla y se colocan frente a zonas vulnerables a la erosión: a veces en los bordes de los acantilados o en ángulo recto con la playa. Cuando el océano cae sobre el gavión, el agua se drena y deja sedimentos, mientras que la estructura absorbe una cantidad moderada de energía de las olas.
Los gaviones deben estar atados de forma segura para proteger la estructura.
Las desventajas incluyen el desgaste y la intrusión visual.
Los bloques de hormigón o las rocas se hunden 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 lo tanto, pierden poder erosivo. Esto da lugar 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 de hormigón similares a Dolos son A-jack , Akmon , Xbloc , Tetrapod y Accropode .
La estabilización de acantilados se puede lograr mediante el drenaje del exceso de agua de lluvia o mediante terrazas, plantaciones y cableado para mantener los acantilados en su lugar.
Los muros de contención se construyen para limitar el caudal de un río o arroyo que desemboca en una costa arenosa. Los muros estabilizan y profundizan el canal, lo que beneficia la navegación, la gestión de inundaciones, la erosión fluvial y la calidad del agua, pero pueden causar erosión costera al interrumpir la deriva litoral. Una solución es un sistema de derivación de arena para bombear arena debajo o alrededor de los muros de contención.
Las barreras contra mareas de tormenta, o compuertas , se introdujeron después de la inundación del Mar del Norte de 1953 y evitan daños causados por mareas de tormenta o cualquier otro tipo de desastre natural que pudiera dañar el área que protegen. Habitualmente están abiertas y permiten el paso libre, pero se cierran ante la amenaza de una marea de tormenta. La barrera del Támesis es un ejemplo de este tipo de estructura.
La regeneración o regeneración 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 la playa existente para que pueda combinarse con los procesos locales naturales y sin efectos adversos. La regeneración de playas 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 frontales y flora de dunas traseras. La flora de dunas frontales son típicamente plantas con tolerancia a la niebla salina, vientos fuertes y son capaces de sobrevivir siendo enterradas bajo arena arrastrada por el viento. Algunos ejemplos son Ammophila arenaria , Honckenya peploides , Cakile maritima y Spartina coarctata . [18] Mientras que la flora de dunas traseras crece en parches densos llamados esteras de dunas, lo que ayuda a mantener la estructura de la duna. Ejemplos de flora de dunas traseras 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 arbusto 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 las vallas de madera para la arena , los senderos, las escaleras holandesas y las pasarelas de madera 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 ser complicado. Algunos propietarios pueden preferir dejar las dunas descubiertas, 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 las que negociar. 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 que necesitan la menor interacción humana posible para su protección. Las actividades humanas costeras han provocado la erosión y la pérdida de vida vegetal en las dunas de arena. [19] Se ha establecido que la vida vegetal es un importante factor estabilizador de las dunas de arena y su pérdida provocará más erosión. Para evitarlo, se colocan tablones de anuncios, folletos y guardas de playa que explican a los visitantes cómo evitar dañar la zona. Además, se pueden cerrar las zonas de playa al público para reducir los daños. Otra opción son las vallas que permiten que las trampas de arena creen reventones y aumenten la captura de arena arrastrada por el viento.
El drenaje de la playa o la deshidratación del frente de la playa hace que el nivel freático baje localmente debajo del frente de la playa, lo que provoca la acumulación de arena por encima del sistema de drenaje. [20]
Los niveles freáticos de las playas tienen una influencia importante en la deposición/erosión en toda la zona intermareal. [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 zona intermareal. Un nivel freático más bajo (frente de playa no saturado) facilita la deposición al reducir las velocidades de flujo durante el retrolavado y prolongar el flujo laminar. Con la playa en un estado saturado, la velocidad del retrolavado se acelera por la adición de la filtración de agua subterránea fuera de la playa dentro de la zona de efluentes.
Sin embargo, ningún estudio de caso aporta pruebas irrefutables de resultados positivos, aunque en algunos casos se informó de un rendimiento positivo general. El seguimiento a largo plazo no se realizó con una frecuencia lo suficientemente alta como para discriminar la respuesta a los eventos erosivos de alta energía.
Un efecto secundario útil del sistema es que el agua de mar recogida es relativamente pura debido al efecto de filtración de la arena. Esta agua puede descargarse o utilizarse para oxigenar lagunas o puertos deportivos interiores estancados o utilizarse como combustible para bombas de calor, plantas de desalinización, acuicultura terrestre, acuarios o piscinas.
En muchos lugares del mundo se han instalado sistemas de drenaje de playas 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 amortiguación frente a los peligros naturales y las perturbaciones ambientales, como inundaciones, ciclones, mareas altas y tormentas. Su función es "absorber una parte del impacto y, por lo tanto, reducir su efecto sobre la tierra". [22] Los humedales (que incluyen pantanos de agua salada , marismas , etc.) y la vegetación que sustentan (árboles, esteras de raíces, etc.) retienen grandes cantidades de agua (agua superficial, agua derretida, lluvia, agua subterránea) y luego las liberan lentamente, lo que disminuye 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 que azotó la India en 1999. 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 los errores y la incertidumbre en la información sobre los procesos erosivos. El seguimiento basado en vídeo puede recopilar datos de forma continua y generar análisis de los procesos en la costa.
Los sistemas de alerta de eventos, como las alertas de tsunamis y las alertas de mareas de tormenta , se pueden utilizar para minimizar el impacto humano de los eventos catastróficos que causan erosión costera. Las alertas de mareas de tormenta pueden ayudar a determinar cuándo cerrar las compuertas .
Las redes de sensores inalámbricos pueden facilitar la monitorización.
Definir la línea de costa es una tarea difícil debido a su naturaleza dinámica y 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 los dos. [27] Los investigadores adoptan el uso de indicadores de línea de costa para representar la posición real de la línea de costa. [26]
La elección del indicador de la línea de costa es una consideración primordial. Los indicadores deben ser fácilmente identificados en el campo y en la fotografía aérea . [29] Los indicadores de la línea de costa 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 pleamar (HWL), línea de pleamar media), límite húmedo/seco y la línea de agua física. [30] La Figura 1 proporciona un esquema de las relaciones espaciales entre los indicadores de línea de costa comúnmente utilizados.
La HWL (H en la Figura 1) es el indicador de línea de costa más comúnmente utilizado porque es visible en el campo y se puede interpretar tanto en fotografías aéreas en color como en escala de grises. [29] [31] La 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. La HWL se representa en fotografías aéreas por el cambio de color o tono de gris más hacia tierra. [26]
La ubicación de la línea de costa y su posición cambiante a lo largo del tiempo es de importancia fundamental para los científicos, ingenieros y administradores costeros. [26] [30] Las campañas de monitoreo de la línea de costa proporcionan información sobre la ubicación y el movimiento históricos de la línea de costa, y sobre las predicciones de cambios futuros. [32] Más específicamente, la posición de la línea de costa en el pasado, en el presente y donde se predice que estará en el futuro es útil para el diseño de protección costera, para calibrar y verificar modelos numéricos para evaluar el aumento del nivel del mar , mapear zonas de peligro y regular el desarrollo costero. La ubicación de la línea de costa también proporciona información sobre la reorientación de la línea de costa adyacente a las estructuras, el ancho de la playa , el volumen y las tasas de cambio histórico. [26] [30]
Existen diversas fuentes de datos disponibles para examinar la posición de la línea de 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 mapeo de la línea de costa se han vuelto más automatizadas. Los cambios frecuentes en la tecnología impidieron el surgimiento de un enfoque de mapeo estándar. Cada fuente de datos y método asociado tienen capacidades y deficiencias. [33]
En el caso de que un estudio requiera la posición de la línea de costa de fotografías aéreas anteriores, o si la ubicación 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 la escala, cambios de datos , distorsiones por encogimiento desigual, estiramiento, pliegues, rasgaduras y dobleces, diferentes estándares de topografía , 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 realización. [34] La fuente más antigua y confiable de datos de línea de costa en los Estados Unidos data de las hojas T del United States Coast Survey y data de principios a mediados del siglo XIX. [35] En el Reino Unido, muchos mapas y gráficos anteriores a 1750 se consideraron inexactos. La fundación del 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 línea de costa. Las fotografías aéreas son la fuente de datos más utilizada porque muchas áreas costeras tienen una amplia cobertura de fotografías aéreas. [33] Las fotografías aéreas generalmente brindan una buena cobertura espacial. Sin embargo, la cobertura temporal es específica del lugar. La interpretación de la posición de la línea de costa es subjetiva dada la naturaleza dinámica del entorno costero. Esto, combinado con varias distorsiones inherentes a las fotografías aéreas, puede conducir a niveles de error significativos . [33] La minimización de errores adicionales se analiza a continuación.
Las condiciones externas a la cámara pueden hacer que los objetos de una imagen parezcan desplazados de su verdadera posición en el suelo. Dichas condiciones pueden incluir el relieve del terreno, la inclinación de la cámara y la refracción atmosférica .
El desplazamiento del relieve es importante cuando se fotografían distintas elevaciones . Esta situación hace que los objetos que se encuentran por encima del nivel del mar se desplacen hacia afuera desde el centro de la fotografía y que los objetos que se encuentran por debajo del 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 las imágenes. Esta técnica crea un foco en 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 acantilados. [33]
Lo ideal es que las fotografías aéreas se tomen de forma que el eje óptico de la cámara quede perfectamente perpendicular a la superficie del suelo, creando así una fotografía vertical . Lamentablemente, esto no suele ser así y prácticamente todas las fotografías aéreas presentan 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 tienen esto en cuenta en su trabajo. [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 aumenta el ángulo de visión, la distorsión aumenta. Esta es una fuente importante de error en las primeras fotografías aéreas. Es imposible corregir una distorsión de este tipo 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 el mapeo de la línea de costa. Esta incertidumbre surge porque en un momento dado la posición de la línea de 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 la posición histórica de la costa calculada y las predicciones. [32] La HWL se utiliza más comúnmente como un indicador de la línea de costa. Muchos errores están asociados con el uso de la línea húmeda/seca como un proxy para la HWL y la línea de 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 las mareas . La erosión puede hacer que la línea húmeda/seca migre. Las investigaciones de campo han demostrado que estos cambios se pueden minimizar utilizando solo datos de 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 perfilado de playas se repiten normalmente a intervalos regulares a lo largo de la costa para medir variaciones a corto plazo (diarias o anuales) en la posición de la línea de costa y el volumen de la playa. [37] El perfilado de playas es una fuente de información muy precisa. Sin embargo, las mediciones están generalmente sujetas a las limitaciones de las técnicas de topografía convencionales. Los datos de la línea de costa derivados del perfilado de playas suelen estar limitados espacial y temporalmente debido al alto costo asociado con esa actividad intensiva en mano de obra. Las líneas de costa generalmente se derivan interpolando a partir 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 la encuesta se limitan a longitudes más pequeñas de la línea de costa, generalmente menos de diez kilómetros. [26] Los datos de perfilado de playas suelen estar disponibles en los consejos regionales de Nueva Zelanda. [38]
Una variedad de técnicas de teledetección aérea, satelital y terrestre pueden proporcionar datos adicionales cartografiables. [37] [ verificación fallida ] Las fuentes de datos de teledetección incluyen:
Las técnicas de teledetección pueden resultar rentables, reducir los errores manuales y 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 mediante la combinación de datos obtenidos mediante teledetección con otras fuentes de información que detallen la posición histórica de la costa a partir de fuentes archivadas. [32]
El análisis de vídeo permite un seguimiento cuantitativo, rentable, continuo y a largo plazo de las playas. [40] El avance de los sistemas de vídeo costero 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 reside 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 seguimiento costero y como ayuda para la gestión de las zonas costeras. [41] Se han llevado a cabo estudios de casos interesantes utilizando el análisis de vídeo. Un grupo utilizó un sistema de imágenes costeras ARGUS basado en vídeo [40] [42] para supervisar y cuantificar la respuesta costera a escala regional a la alimentación de arena y la construcción del primer arrecife artificial de surf del mundo en Gold Coast , Australia. Otro evaluó el valor añadido de las observaciones de vídeo de alta resolución para las predicciones a corto plazo de los procesos hidrodinámicos y morfológicos cercanos a la costa, a escalas temporales de metros a kilómetros y de días a estaciones. [43]
El análisis de video 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 la barra submareal]. Se aplicaron estimaciones de profundidad basadas en video en entornos de mareas micro/mesomareales en DUCK, Carolina del Norte [45] y climas de olas altamente energéticas con un régimen de mareas macro en Porthtowan en el Reino Unido. [46] Este último mostró la aplicación de estimaciones de profundidad basadas en video durante tormentas extremas. [47] [48]
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