Linea de costa (Shorelines)

1. Linea de costa (Shorelines) GEOL 4017: Cap. 16 Prof. Lizzette Rodríguez

2. Olas • Ondas generadas por una fuente de energia – viento es la principal (otras: terremotos submarinos y deslizamientos) • A medida que el viento sopla, el aire turbulento distorciona la superficie del agua, bajandola cuando el aire se mueve hacia abajo, y subiendola cuando baja la P del aire al este subir • Factores que controlan la naturaleza de las olas: • Velocidad del viento • Duracion del viento • Distancia sobre la cual sopla el viento (fetch)

3. Cont. Olas • Olas en el agua se definen en terminos de: • Largo de onda L (distancia entre crestas o valles) • Altura H (distancia vertical entre cresta y valle) • Periodo T (tiempo entre paso de 2 crestas consecutivas) • T = (L/V); V = velocidad de ola • Altura (H) aumenta con el cuadrado de la velocidad del viento (v): H = 0.025 v2 • Relacion del “fetch” (F) a altura: H = (0.36/F) • H mas alta documentada = 34 m (1933, S Pacific)

4. Cont. Olas • Dispersion de ondas/olas: en aguas profundas, olas mas largas viajan mas rapido que las mas cortas y dejan las mas cortas atras gradualmente. • Causa que olas de diferente longitud se diferencien unas de otras, resultando en una procesion regular de marejadas (swells; olas con crestas bajas y redondeadas) • Marejadas generadas por una tormenta son mas grandes en direccion “downwind” • Marejadas con mayor longitud: viajan mas rapido y pierden energia mas lentamente

5. Marejadas http://www.gothidef.com/Hawaii.htm http://media.apn.co.nz/webcontent/image/jpg/25surf.jpg

6. Cont. Olas • En aguas profundas, particulas de agua siguen un movimiento orbital circular de oscilacion con cada ola que pasa – cuando viajan, la forma de onda (forma de la ola) es la que viaja, no el agua en si misma (cada particula de agua se mueve en circulo) • Un objeto flotante se mueve hacia al frente con la cresta de una ola solo para deslizarse hacia atras en el valle siguiente, generando una orbita circular: • D = Hen; D=diametro, H=altura de ola, n=(2pd/L), d=profundidad de agua bajo el centro de orbita, L=largo de onda

7. Cont. Olas • Bajo la superficie, el movimiento circular disminuye rapidamente hasta que, a una profundidad~L/2 medida desde el nivel de aguas tranquilas, el movimiento es despreciable: base del oleaje • Diametros de las orbitas de la particula de agua disminuyen

8. Partes de una onda y movimiento de particulas de agua en aguas profundas Base del oleaje: d~(L/2)

9. Movimiento de objeto flotante – avance de forma de ola sin que avance el agua de su posicion original

10. Cambios en las olas en aguas someras • A medida que d disminuye, V y L disminuyen • T permanece constante a traves de cambios en la forma de la ola • H es independiente de L y T en aguas profundas, pero en aguas someras con la disminucion en d, H aumenta • Tambien cambian las orbitas circulares – se hacen mas elipticas y eventualmente se destruye el movimiento circular

11. Breakers • A medida que la ola se acerca al litoral (lado marino de costa), se alcanza un punto critico cuando la velocidad hacia al frente de la orbita distorciona la forma de la ola • Hace que la forma de ola sea progresivamente mas asimetrica y demasiado empinada para mantenerse, y el frente de la ola se desploma o rompe, haciendo que el agua avance encima de la costa • El agua se mueve adelante como arrastre (surf) turbulento --- breaker

12. Cont. Breakers • Ola se mueve como una lamina turbulenta de agua, o batida (swash), pendiente arriba de la playa, llevando arena y grava • Cuando la energia de la batida se ha disipado, el agua vuelve desde la playa hacia la zona de rompiente (breaking zone): backwash • Estos cambios de batida y backwash causan erosion, transportacion y deposicion de sedimentos • Punto de rompiente (breaking point) – depende de L, H y T, y de la pendiente

13. Cambios cuando la ola se mueve sobre el litoral

14. Ambiente cercano al litoral http://meted.ucar.edu/marine/ripcurrents/NSF/print.htm

15. Spilling breakers: vienen de olas largas que rompen en playas de pendientes suaves. Hay varias filas de breakers. http://www.seafriends.org.nz/oceano/waves.htm Plunging breakers: ocurren en playas de pendientes empinadas. Hay una fila de breakers. Photo: Jeff Devine

16. Tsunamis • Grandes olas formadas por desplazamientos tectonicos subitos del suelo oceanico, deslizamientos submarinos, erupciones volcanicas submarinas y deslizamientos subaereos que van al mar • Olas sismicas marinas: cuando son acompanadas por terremotos • L = 100-200 km, H es baja en aguas profundas (<1 m), V en aguas profundas es muy alta

17. Cont. Tsunamis • H en aguas someras aumenta hasta ~10 m • El efecto mas esperado en la costa es la llegada de la cresta de la gran ola, pero muchas veces llega primero el valle de la ola, causando una caida aparente del nivel del mar que expone el suelo marino por distancias grandes (retirada del mar)

18. Generacion de tsunami por desplazamiento de suelo oceanico

19. Tsunami-26/dic/04: terremoto Sumatra-Andaman http://www.islamic-relief.com/ images/appeals/indonesia/damage-330.jpg www.iiees.ac.ir/.../Tsunami/tsunami_pic_e.html

20. Storm surges (oleada de tormenta) • Masas de agua empujadas hacia el litoral por vientos fuertes y nivel del mar alto, causado por el abombamiento (bulging) hacia arriba de la superficie del oceano por baja presion atmosferica • Vientos fuertes, asociados usualmente con tormentas ciclonicas de baja P, causan que se apile el agua en las costas, y el nivel del mar fluctue con la P atmosferica, produciendo subidas de ~13” por cada bajada de 1” de P de aire

21. Cont. Storm surges (oleada de tormenta) • Llevan el agua hacia tierra, mucho mas alla de la linea de costa, inundando grandes areas • Storm surges extremos – alza del nivel del mar ~6-12 m • Efecto destructivo similar al tsunami

22. Image by NOAA Efectos de storm surge Huracan Katrina

23. Mareas (tides) • Fluctuaciones del nivel del mar que ocurren 2 veces al dia • Corrientes mareales tienen suficiente velocidad para evitar que entradas a bahias y lagunas se cierren por sedimento • Efecto mayor de mareas se ve en bahias estrechas, que muestran rangos de mareas altos

24. Cont. Mareas • Causadas principalmente por la fuerza de atraccion de la Luna, pero son tambien afectadas por la gravedad del Sol, la cual, dependiendo de su alineacion con la Luna, puede anadir o restar al tiro gravitacional (gravitational pull) • Atraccion gravitacional de la Luna (y Sol) produce protuberancias en los oceanos a los lados de la Tierra, y a medida que la Tierra rota, cualquier punto pasara alternadamente por una protuberancia cada 12 hr

25. Mareas en Bay of Fundy – zonas expuestas durante marea baja e inundadas en marea alta se llaman llanuras mareales

26. Spring tides: cada 2 semanas hay alineacion de Sol y Luna – mareas son ~20% mas altas Neap tides: angulos rectos entre Sol y Luna – mareas son ~20% mas bajas

27. Corriente de resaca (rip currents) • Corrientes fuertes y estrechas en angulos casi rectos a la linea de costa, que se mueven hacia el mar a traves del arrastre (surf) • Balancean la masa de agua llevada a la linea de costa por las olas, moviendo el agua hacia el mar a traves de la zona de rompiente (breaker), estableciendo celdas de circulacion con espaciado regular

28. Cont. Corriente de resaca http://www.ripcurrents.noaa.gov/graphics.shtml http://www.ripcurrents.noaa.gov/overview.shtml

29. Corriente de resaca, Florida, despues de huracan Jeanne Big Sur, California http://www.ripcurrents.noaa.gov/graphics.shtml

30. Refraccion de olas • Pocas lineas de costa son derechas por largas distancias, de manera que las olas pocas veces se acercan de forma paralela • Cuando las olas se acercan en un angulo, parte de cada ola encontrara aguas someras mas pronto que el resto, causando que hayan diferencias en las velocidades • El efecto de que parte vaya mas lento es la flexura o refraccion de la ola • Refraccion es funcion de la profuncidad -- proceso nos da una idea de la configuracion del suelo oceanico

31. Cont. Refraccion de olas • El impacto de la ola se concentra contra los laterales y los extremos de los frentes de tierra (headlands, cabos, peninsulas) que se proyectan en el agua, mientras que, en las bahias, el ataque de la ola es mas debil • En las bahias los sedimentos pueden acumularse y formarse playas de arena • Con el tiempo, la erosion de los frentes de tierra (mayor energia) y sedimentacion en las bahias (menor energia) producira una linea de costa irregular

32. Refraccion de las olas

33. Flexura de ola alrededor del limite de una playa, California

34. Corrientes litorales (longshore currents) • Generadas por olas que chocan con la linea de costa de forma oblicua • A medida que una ola se acerca al litoral en un angulo a, el movimiento del agua en la ola se puede describir con 2 componentes, uno normal al litoral y el otro paralelo • Mueven con facilidad la arena fina suspendida y remueven la grava y arena mas grande del fondo • Ej. Oxnard, CA: en 10 años, >1.5 millones de tons de sedimiento a lo largo de la costa cada año

35. Corrientes litorales

36. Circulacion en corrientes de resaca http://meted.ucar.edu/marine/ripcurrents/NSF/print.htm

37. Corrientes de resaca de celdas multiples http://meted.ucar.edu/marine/ripcurrents/NSF/print.htm

38. Erosion de costa • Erosion mecanica a causa del ataque del oleaje en la costa – puede modificar la morfologia de costas • Mas pronunciada durante tormentas porque la energia de las olas esta al maximo – remueve material previamente meteorizado y ataca material expuesto • Mas efectiva en sedimentos no consolidados y en rocas estratificadas o fracturadas

39. Acantilados (sea cliffs) • Retroceden hacia tierra por el ataque continuo de las olas • Accion de las olas es mas fuerte en la base • Si la roca es resistente para sostener pendientes colgadas (overhanging), las olas desarrollan un wave-cut notch (ranura) que deja una marca del nivel del mar que lo hizo • Socavacion de la base del acantilado puede promover movimientos gravitacionales – derrubios se recolectan en la base

40. Ej. de acantilado, Faro de Cabo Rojo

41. Abrasion intensa en la zona de arrastre: rocas redondeadas (California)

42. Acantilado de arenisca erosionado por oleaje, British Columbia, Canada

43. Cont. Acantilados (sea cliffs) • La velocidad de retroceso de acantilados es controlado por la fuerza del oleaje y por la resistencia del material, pero tambien la pueden afectar la meteorizacion, abrasion y actividad biologica • Durante una tormenta se han registrado retrocesos de 5-30 m en algunas lineas de costa • Rocas cristalinas muestran las velocidades mas bajas de retroceso de acantilados, mientras que sedimentos Cuaternarios no consolidados muestran las velocidades mas altas

44. Plataformas de abrasion(wave-cut platforms) • Acantilados en recesion dejan atras una superficie relativamente plana en forma de banco – plataforma de abrasion • Se amplia a medida que las olas siguen su ataque, pero a medida que se ensancha la plataforma, las olas rompen mas lejos y pierden energia • Ocurre porque particulas en el suelo marino son llevadas hacia al frente y atras con cada ola, desgastando el bedrock como una sierra horizontal

45. Formacion de plataforma de abrasion http://www.rgs.edu.sg/events/geotrip/cliff.html

46. http://humanities.cqu.edu.au/geography/GEOG11023/week_6.htm

47. Cont. Plataformas de abrasion • A medida que retroceden los acantilados, pueden quedar restos aislados de roca en la plataforma de abrasion – chimeneas litorales (sea stacks) • Erosion selectiva corta cuevas marinas en las rocas de la costa, eliminando zonas de rocas mas debiles. A medida que las cuevas marinas se extienden a traves de los frentes de tierra o cuando colapsan los techos de las cuevas, se producen arcos litorales (sea archs)

48. Chimenea litoral

50. Chimeneas litorales,Cabo Rojo