Deriva litoral

La deriva litoral a causa de una corriente litoral es un proceso geológico que consiste en el transporte de sedimentos (arcilla, limo, guijarros, arena, grava, conchas) a lo largo de una costa paralela a la línea de costa, que depende del ángulo de la dirección de las olas entrantes. El viento entrante oblicuo aprieta el agua a lo largo de la costa, generando una corriente de agua que se mueve paralela a la costa. La deriva litoral es simplemente el sedimento movido por la corriente litoral. Este movimiento de corriente y sedimento ocurre dentro de la zona de rompientes . El proceso también se conoce como deriva litoral . ^[1]

La arena de la playa también se mueve en días de vientos oblicuos, debido al oleaje y al contraflujo del agua en la playa. Las olas rompientes envían el agua hacia la costa (oleaje) en un ángulo oblicuo y luego la gravedad drena el agua directamente hacia abajo (contraflujo) perpendicular a la costa. Por lo tanto, la arena de la playa puede moverse hacia abajo en forma de dientes de sierra muchas decenas de metros (yardas) por día. Este proceso se llama "deriva de la playa", pero algunos investigadores lo consideran simplemente como parte de la "deriva a lo largo de la costa" debido al movimiento general de la arena paralelo a la costa.

La deriva litoral afecta a numerosos tamaños de sedimentos, ya que funciona de formas ligeramente diferentes según el sedimento (por ejemplo, la diferencia en la deriva litoral de sedimentos de una playa de arena a la de sedimentos de una playa de guijarros ). La arena se ve afectada en gran medida por la fuerza oscilatoria de las olas rompientes , el movimiento de sedimentos debido al impacto de las olas rompientes y la cizalladura del lecho de la corriente litoral. ^[2] Debido a que las playas de guijarros son mucho más empinadas que las arenosas, es más probable que se formen rompientes hundidos, lo que hace que la mayor parte del transporte litoral se produzca en la zona de resaca , debido a la falta de una zona de rompientes extendida. ^[2]

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El concepto de desplazamiento longitudinal o transporte de sedimentos en paralelo a la costa por la acción de las olas ha evolucionado considerablemente con el tiempo. Las primeras observaciones relacionadas con el desplazamiento de sedimentos se remontan a las comunidades costeras, pero la comprensión científica formal de este fenómeno comenzó a cristalizarse en los siglos XIX y principios del XX. Si bien estas primeras percepciones eran imprecisas, esta evolución ha fomentado una comprensión cada vez más sofisticada de los procesos que ocurren en las costas. Nuestra comprensión de los procesos costeros ha seguido evolucionando a través de una sucesión de avances que comenzaron hace muchos años.

La erosión de las costas y el transporte de sedimentos eran fenómenos conocidos en la antigüedad, sobre todo en aquellas partes del mundo donde se producen cambios drásticos en las costas. Sin embargo, estas primeras observaciones eran en gran medida anecdóticas. Los pescadores, los marineros y los lugareños observaban que la arena y la grava parecían "desplazarse" por las playas; sin embargo, no comprendían del todo el mecanismo. Debido al conocimiento científico general, se trataba de un fenómeno interesante, aunque un tanto incomprendido.

La investigación sistemática de los procesos costeros, incluidos los responsables de la deriva litoral, comenzó a mediados del siglo XIX, cuando los científicos intentaron explicar los procesos de movimiento de sedimentos a lo largo de las costas. Entre las primeras teorías de este tipo se encuentran las propuestas por un ingeniero francés, Jean-Baptiste Fourier , y un geólogo británico, Robert Mallet . Estudiaron la acción de las olas y el transporte de sedimentos; sin embargo, en ese momento, el término "deriva litoral" aún no se había acuñado. En cambio, el objetivo principal era comprender los procesos de las olas y su impacto en la resuspensión y el movimiento de arena y guijarros. El tema era de importancia primordial porque ayudaba a explicar las características morfológicas de cualquier costa. Sin embargo, aunque se ha abordado mucho, aún no se había comprendido por completo la importancia completa de tales mecanismos.

En los primeros años del siglo XX, los oceanógrafos e ingenieros costeros perfeccionaron mucho su explicación de la deriva litoral. Se dieron cuenta de que el ángulo de aproximación de las olas a la costa es de suma importancia para el transporte de sedimentos. Esto condujo al desarrollo del concepto de "corrientes litoral", que a su vez transportan sedimentos a lo largo de la costa. Estas corrientes pasaron a ser reconocidas como el principal agente de la deriva litoral. Un concepto importante que surgió durante esta generación fue el de playa "alineada con la deriva". Explicaba cómo se forman las playas como resultado de las direcciones predominantes del viento y las olas y que en un lado de la playa se produce la deposición, mientras que en el otro lado se produce la erosión. Si bien la mecánica se estaba volviendo más evidente, la interrelación de las fuerzas en juego todavía resultaba bastante problemática para quienes intentaban gestionar las costas.

Numerosos cálculos tienen en cuenta los factores que producen la deriva litoral. Estas fórmulas son:

1. Fórmula Bijker (1967, 1971)
2. La fórmula de Engelund y Hansen (1967)
3. La fórmula de Ackers y White (1973)
4. La fórmula de Bailard e Inman (1981)
5. La fórmula de Van Rijn (1984)
6. La fórmula de Watanabe (1992) ^[3]

Estas fórmulas ofrecen una visión diferente de los procesos que generan la deriva litoral. Los factores más comunes que se tienen en cuenta en estas fórmulas son:

• Transporte de carga suspendida y de fondo
• Olas, por ejemplo, rompientes y no rompientes.
• La fuerza cortante ejercida por las olas o el flujo asociado a las olas. ^[3]

La deriva litoral juega un papel importante en la evolución de una línea de costa , ya que si hay un ligero cambio en el suministro de sedimentos, la dirección del viento o cualquier otra influencia costera, la deriva litoral puede cambiar drásticamente, afectando la formación y evolución de un sistema o perfil de playa. Estos cambios no ocurren debido a un factor dentro del sistema costero, de hecho, hay numerosas alteraciones que pueden ocurrir dentro del sistema costero que pueden afectar la distribución y el impacto de la deriva litoral. Algunas de estas son:

1. Cambios geológicos, por ejemplo, erosión, cambios en el fondo del mar y aparición de promontorios.
2. Cambio en las fuerzas hidrodinámicas, por ejemplo, cambio en la difracción de las olas en entornos de promontorios y bancos marinos.
3. Cambios en las influencias hidrodinámicas, por ejemplo, la influencia de nuevas entradas de marea y deltas en la deriva.
4. Alteraciones del balance de sedimentos, por ejemplo, cambio de alineación de las costas desde la deriva a la resaca, agotamiento de las fuentes de sedimentos.
5. La intervención humana, por ejemplo, protección de acantilados, espigones, rompeolas desprendidos. ^[2]

El presupuesto de sedimentos tiene en cuenta las fuentes y sumideros de sedimentos dentro de un sistema . ^[4] Este sedimento puede provenir de cualquier fuente, con ejemplos de fuentes y sumideros que consisten en:

• Ríos
• Lagunas
• Erosión de fuentes terrestres
• Fuentes artificiales, por ejemplo, alimentos.
• Sumideros artificiales, por ejemplo, minería/extracción
• Transporte offshore
• Deposición de sedimentos en la costa
• Barrancos a través del terreno

Este sedimento luego ingresa al sistema costero y es transportado por la deriva litoral. Un buen ejemplo de la interacción entre el balance de sedimentos y la deriva litoral en el sistema costero son los bancos de arena de reflujo-marea de entrada , que almacenan arena que ha sido transportada por el transporte litoral. ^[5] Además de almacenar arena, estos sistemas también pueden transferir o desviar arena a otros sistemas de playa, por lo tanto, los sistemas de reflujo-marea (bancos) de entrada proporcionan buenas fuentes y sumideros para el balance de sedimentos. ^[5]

La deposición de sedimentos a lo largo de un perfil de costa se ajusta a la hipótesis del punto nulo, en la que las fuerzas gravitacionales e hidráulicas determinan la velocidad de sedimentación de los granos en una distribución de sedimentos finos hacia el mar. La costa a lo largo se produce en un reflujo de 90 a 80 grados, por lo que se presentaría como un ángulo recto con la línea de olas.

Esta sección consta de características de la deriva litoral que ocurren en una costa donde la deriva litoral ocurre sin interrupciones por estructuras hechas por el hombre.

Las puntas se forman cuando la deriva litoral pasa por un punto (por ejemplo, la desembocadura de un río o un reentrante) donde la dirección de la deriva dominante y la línea de costa no viran en la misma dirección. ^[6] Además de la dirección de la deriva dominante, las puntas se ven afectadas por la fuerza de la corriente impulsada por las olas , el ángulo de las olas y la altura de las olas entrantes. ^[7]

Las lenguas de tierra son accidentes geográficos que tienen dos características importantes, siendo la primera característica la región en el extremo ascendente o extremo proximal (Hart et al., 2008). El extremo proximal está constantemente unido a la tierra (a menos que se rompa) y puede formar una ligera "barrera" entre el mar y un estuario o laguna ^[8] (llamada peresyp en la tradición rusa de la geomorfología ). La segunda característica importante de las lenguas de tierra es el extremo descendente o extremo distal, que está separado de la tierra y en algunos casos, puede adoptar una forma compleja de gancho o curva, debido a la influencia de las direcciones variables de las olas. ^[8]

Por ejemplo, la lengua de tierra de New Brighton en Canterbury, Nueva Zelanda, se creó por la deriva longitudinal de sedimentos desde el río Waimakariri hacia el norte. ^[6] Este sistema de lengua de tierra se encuentra actualmente en equilibrio, pero atraviesa fases alternas de deposición y erosión.

Los sistemas de barrera están unidos a la tierra tanto en el extremo proximal como en el distal y generalmente son más anchos en el extremo descendente. ^[9] Estos sistemas de barrera pueden encerrar un estuario o un sistema de laguna, como el del lago Ellesmere/Te Waihora encerrado por Kaitorete Spit o hapua que se forman en la interfaz río-costa, como en la desembocadura del río Rakaia .

El Kaitorete Spit en Canterbury, Nueva Zelanda, es un sistema de barrera/espiga (que generalmente se incluye en la definición de barrera, ya que ambos extremos de la forma del relieve están unidos a la tierra, pero se lo ha denominado espiga) que ha existido debajo de la península de Banks durante los últimos 8000 años. ^[10] Este sistema ha sufrido numerosos cambios y fluctuaciones debido a la avulsión del río Waimakariri (que ahora fluye hacia el norte de la península de Banks), la erosión y las fases de condiciones marinas abiertas. ^[10] El sistema sufrió más cambios alrededor de 500 años antes del presente, cuando la deriva litoral desde el extremo oriental del sistema de “espiga” creó la barrera, que se ha mantenido debido al transporte litoral en curso. ^[10]

La mayoría de las entradas de marea en las costas de deriva longitudinal acumulan sedimentos en bancos de inundación y reflujo. ^[4] Los deltas de reflujo pueden atrofiarse en costas muy expuestas y en espacios más pequeños, mientras que los deltas de inundación probablemente aumenten de tamaño cuando hay espacio disponible en un sistema de bahía o laguna. ^[4] Las entradas de marea pueden actuar como sumideros y fuentes de grandes cantidades de material, lo que, por lo tanto, afecta a las partes adyacentes de la costa. ^[11]

La estructuración de las entradas de marea también es importante para la deriva litoral, ya que si una entrada no está estructurada, los sedimentos pueden pasar por alto la entrada y formar barras en la parte de deriva descendente de la costa. ^[11] Aunque esto también puede depender del tamaño de la entrada, la morfología del delta , la tasa de sedimentos y el mecanismo de paso. ^{[4] La variación y la cantidad de la ubicación} del canal también pueden influir en el impacto de la deriva litoral en una entrada de marea.

Por ejemplo, la laguna de Arcachon es un sistema de entrada de mareas en el suroeste de Francia, que proporciona grandes fuentes y sumideros para los sedimentos de la deriva litoral. El impacto de los sedimentos de la deriva litoral en este sistema de entrada está muy influenciado por la variación en el número de entradas a la laguna y la ubicación de estas entradas. ^[11] Cualquier cambio en estos factores puede causar una grave erosión descendente o la acumulación descendente de grandes barras de oleaje. ^[11]

Esta sección está formada por características de deriva a lo largo de la costa que se producen de forma no natural y en algunos casos (por ejemplo, espigones , rompeolas separados ) se han construido para aumentar los efectos de la deriva a lo largo de la costa, pero en otros casos tienen un impacto negativo en la deriva a lo largo de la costa ( puertos y bahías ).

Los espigones son estructuras de protección de la costa, colocadas a intervalos iguales a lo largo de la costa para detener la erosión costera y generalmente cruzan la zona intermareal . ^[2] Debido a esto, las estructuras de espigones se utilizan generalmente en costas con baja deriva neta y alta deriva litoral anual para retener los sedimentos perdidos en las mareas de tormenta y más abajo en la costa. ^[2]

Existen numerosas variaciones en los diseños de espigones, siendo los tres diseños más comunes los que consisten en:

1. espigones en zigzag, que disipan los flujos destructivos que se forman en las corrientes inducidas por las olas o en las olas rompientes.
2. Espigones en forma de T, que reducen la altura de las olas mediante la difracción de las mismas.
3. Cabeza en 'Y', un sistema de espigón en forma de cola de pez. ^[2]

Los promontorios artificiales también son estructuras de protección de la costa que se crean para proporcionar cierta protección a las playas o bahías. ^[2] Aunque la creación de promontorios implica la acumulación de sedimentos en el lado de la corriente ascendente del promontorio y una erosión moderada del extremo de la corriente descendente del promontorio, esto se lleva a cabo para diseñar un sistema estabilizado que permita que el material se acumule en playas más alejadas de la costa. ^[2]

Los promontorios artificiales pueden formarse por acumulación natural o también por alimentación artificial.

Los rompeolas separados son estructuras de protección de la costa, creadas para acumular material arenoso con el fin de adaptarse a la reducción del nivel del mar en condiciones de tormenta. ^[2] Para adaptarse a la reducción del nivel del mar en condiciones de tormenta, los rompeolas separados no tienen conexión con la costa, lo que permite que las corrientes y los sedimentos pasen entre el rompeolas y la costa. ^[2] Esto forma una región de energía de ola reducida, que fomenta la deposición de arena en el lado de sotavento de la estructura. ^[2]

Los rompeolas independientes se utilizan generalmente de la misma manera que los espigones, para aumentar el volumen de material entre la costa y la estructura del rompeolas con el fin de absorber las mareas de tormenta. ^[2]

La creación de puertos y bahías en todo el mundo puede afectar gravemente al curso natural de la deriva litoral. Los puertos y bahías no sólo suponen una amenaza para la deriva litoral a corto plazo, sino que también suponen una amenaza para la evolución de la línea de costa. ^[2] La principal influencia que la creación de un puerto o bahía puede tener sobre la deriva litoral es la alteración de los patrones de sedimentación, lo que a su vez puede provocar la acreción y/o erosión de una playa o un sistema costero. ^[2]

Como ejemplo, la creación de un puerto en Timaru, Nueva Zelanda a finales del siglo XIX condujo a un cambio significativo en la deriva litoral a lo largo de la costa sur de Canterbury . ^[6] En lugar de que la deriva litoral transportara sedimentos hacia el norte por la costa hacia la laguna Waimataitai, la creación del puerto bloqueó la deriva de estos sedimentos (gruesos) y, en cambio, provocó que se acumularan al sur del puerto en South Beach en Timaru. ^[6] La acumulación de este sedimento al sur, por lo tanto, significó una falta de sedimento depositado en la costa cerca de la laguna Waimataitai (al norte del puerto), lo que llevó a la pérdida de la barrera que encierra la laguna en la década de 1930 y, poco después, a la pérdida de la laguna misma. ^[6] Al igual que con la laguna Waimataitai, la laguna Washdyke , que actualmente se encuentra al norte del puerto de Timaru, está sufriendo erosión y eventualmente puede romperse, causando la pérdida de otro entorno de laguna.

• Evolución de la playa
• Erosión y acreción de playas
• Gestión costera , para prevenir la erosión costera y la creación de playas.
• Erosión costera
• Geografía costera
• Estabilización de dunas de arena

• Bruun, Per, ed. (2005). Desarrollos de ingeniería portuaria y costera en Ciencia y tecnología . Carolina del Sur: P. Bruun.
• Hart, DE; Marsden, I; Francis, M (2008). "Capítulo 20: Sistemas costeros". En Winterbourne, M; Knox, GA; Marsden, ID; Burrows, C (eds.). Historia natural de Canterbury (3.ª ed.). Canterbury University Press. págs. 653–684.
• Reeve, D; Chadwick, A; Fleming, C (2004). Ingeniería costera: procesos, teoría y práctica de diseño . Nueva York: Spon Press.

• Kirk, RM; Lauder, GA (2000). "Sistemas de lagunas costeras importantes en la Isla Sur, Nueva Zelanda". Science for Conservation . DOC 46p: 13–24.
• Michel, D; Howa, HL (1997). "Comportamiento morfodinámico de un sistema de entrada de marea en un entorno de energía mixta". Física y química de la Tierra . 22 (3–4): 339–343. Bibcode :1997PCE....22..339M. doi :10.1016/s0079-1946(97)00155-9.
• Peterson, D; Deigaard, R; Fredsoe, J (julio de 2008). "Modelado de la morfología de las lenguas arenosas". Coastal Engineering . 55 (7–8): 671–684. Bibcode :2008CoasE..55..671P. doi :10.1016/j.coastaleng.2007.11.009.
• Soons, JM; Schulmeister, J; Holt, S (abril de 1997). "La evolución holocena de una barrera de grava bien nutrida y un complejo de lagunas, Kaitorete "Spit", Canterbury, Nueva Zelanda". Marine Geology . 26 (1–2): 69–90. Bibcode :1997MGeol.138...69S. doi :10.1016/S0025-3227(97)00003-0.

• Fotografías, animación y explicación para escuelas, geography-site.co.uk
• Intranet.lissjunior.hants.sch.uk tiene una breve animación sobre la deriva litoral.
• USGS — Erosión costera en Cape Cod, woodshole.er.usgs.gov
• Deriva costera, ecy.wa.gov
• Deriva costera en Carolina del Sur, cofc.edu
• British Geological Survey: trampas portátiles para medir el transporte de sedimentos a lo largo de la costa