Mesoscale Morphological Change, Beach Rotation and Storm Climate Influences along a Macrotidal Embayed Beach

Abstract

Cross-shore profiles and environmental forcing were used to analyse morphological change of a headland bay beach: Tenby, West Wales (51.66 N; −4.71 W) over a mesoscale timeframe (1996)(1997)(1998)(1999)(2000)(2001)(2002)(2003)(2004)(2005)(2006)(2007)(2008)(2009)(2010)(2011)(2012)(2013). Beach profile variations were attuned with longer term shoreline change identified by previous research showing southern erosion and northern accretion within the subaerial zone and were statistically significant in both sectors although centrally there was little or no significance. Conversely a statistically significant volume loss was shown at all profile locations within the intertidal zone. There were negative phase relationships between volume changes at the beach extremities, indicative of beach rotation and results were statistically significant (p < 0.01) within both subaerial (R further cross correlation analysis showed trend reversal time-lagged associations between sediment exchanges at either end of the beach. Wave height and storm events displayed summer/winter trends which explained longer term one directional rotation at this location. In line with previous regional research, environmental forcing suggests that imposed changes are influenced by variations in southwesterly wind regimes. Winter storms are generated by Atlantic southwesterly winds and cause a south toward north sediment exchange, while southeasterly conditions that cause a trend reversal are generally limited to the summer period when waves are less energetic. Natural and man-made embayed beaches are a common coastal feature and many experience shoreline changes, jeopardising protective and recreational beach functions. In order to facilitate effective and sustainable coastal zone management strategies, an understanding of the morphological variability of these systems is needed. Therefore, this macrotidal research dealing with rotational processes across the entire intertidal has significance for other macrotidal coastlines, especially with predicted climate change and sea level rise scenarios, to inform local, regional and national shoreline risk management strategies.

Modeling Beach Rotation Using a Novel Legendre Polynomial Feedforward Neural Network Trained by Nonlinear Constrained Optimization

“…2(a). Indeed, the variability of this parameter (cross-shore distance) along the shoreline defines beach rotation [1][2][3][4]7]. In summary, the input variables are:…”

“…Beach rotation refers to the realignment of the beach shoreline due mainly to lateral (alongshore) sediment movement caused by shifts in incident wave energy [1]. The phenomenon is controlled by the wave-coastal morphology interaction that can result in large localized changes in shoreline position (retreat or advance) and, thus, in changes of the beach planform which, however, may not lead to long term sediment loss or gain; beaches often return to their initial planform with the changes being often seasonal [2,3,4]. Although beach rotation has been considered/modeled as an alongshore sediment transport process, recent research suggests a more complex beach response to wave energy, whereby alongshore variability in cross-shore sediment fluxes may also be significant [2,5].…”

Ανάπτυξη Πολυωνυμικών Νευρωνικών Δικτύων Με Χρήση Ορθογωνίων Πολυωνύμων

“…Το φαινόμενο ελέγχεται από την αλληλεπίδραση της παράκτιας μορφολογίας και του κύματος και μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλες αλλαγές στη θέση της ακτογραμμής και, ως εκ τούτου, σε αλλαγές της κάτοψης της παραλίας, η οποία ωστόσο δεν οδηγεί σε μακροπρόθεσμη απώλεια ή εναπόθεση παραλιακού ιζήματος. Οι παραλίες συχνά επιστρέφουν στην αρχική τους κάτοψη με τις αλλαγές αυτές να είναι συνήθως εποχιακές [189][190][191]. Παρά το γεγονός ότι το φαινόμενο Beach Rotation έχει μοντελοποιηθεί ως η διαδικασία μεταφοράς ιζημάτων μιας παραλίας, οι πρόσφατες έρευνες δείχνουν μια πιο πολύπλοκη ανταπόκριση των παραλιών στην κυματική ενέργεια, σύμφωνα με την οποία η παραλιακή μεταβλητότητα στις ροές ιζημάτων που κινούνται κάθετα στην ακτή μπορεί επίσης να είναι σημαντικές [191,192] .…”

“…Οι παραλίες συχνά επιστρέφουν στην αρχική τους κάτοψη με τις αλλαγές αυτές να είναι συνήθως εποχιακές [189][190][191]. Παρά το γεγονός ότι το φαινόμενο Beach Rotation έχει μοντελοποιηθεί ως η διαδικασία μεταφοράς ιζημάτων μιας παραλίας, οι πρόσφατες έρευνες δείχνουν μια πιο πολύπλοκη ανταπόκριση των παραλιών στην κυματική ενέργεια, σύμφωνα με την οποία η παραλιακή μεταβλητότητα στις ροές ιζημάτων που κινούνται κάθετα στην ακτή μπορεί επίσης να είναι σημαντικές [191,192] . Οι διαδικασίες του φαινομένου Beach Rotation είναι πιο περίπλοκες στην περίπτωση παραλιών που έχουν φυσικούς ή τεχνητούς υφάλους [193], καθώς η δυναμική των ιζημάτων και οι μορφοδυναμικές αυτών των παραλιών ελέγχονται επίσης από το βάθος και τη μορφολογία του υφάλου.…”

“…Ως μεταβλητή εξόδου χρησιμοποιήθηκε η απόσταση (σε μέτρα) από την κορυφή του υφάλου μέχρι την ακτογραμμή και συμβολίζεται με y όπως και στο Σχήμα Β.7 (a). Η μεταβλητότητα αυτής της παραμέτρου y (απόσταση cross-shore) ορίζει το φαινόμενο Beach Rotation [188][189][190][191]194]. Εν ολίγοις, οι μεταβλητές εισόδου είναι:…”