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Storm processes and impacts in high energy geologically controlled barriers
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Abstract(s)
Coastal barriers are dynamic sedimentary landforms exposed to the impacts of coastal storms, with storm-induced erosion and shoreline retreat controlled primarily by the hydrodynamic forcing and barrier morphology. When located in storm-dominated environments, coastal barriers are typically attuned to energetic wave forcing, but extreme events can still result in significant impacts. Moreover, in geologically controlled barrier systems, less studied non dynamic geological controls such as the underlying bedrock topography or sediment availability can also mediate the morphological response to storms. Aiming to investigate the relative importance of geological controls on storm processes and impacts in coastal barriers along high wave energy coasts, this study integrates morphological and hydrodynamic data, satellite imagery and process-based numerical modelling to explore storm response in the Outer Hebrides barriers in the northwest of Scotland. Improvements to storm identification methods, to assessment and morphodynamic modelling of morphological change at contemporary timescales, resulted in more comprehensive characterisation of storm processes and impacts in high energy, geologically controlled barriers. Results indicate that there is an increasing trend in storm duration in the western coast of Scotland, and that more than the intensity of wave forcing, water level has a critical influence on storm response in barriers with a wide and shallow nearshore profile. However, variation in foreshore configuration, particularly the presence and height of intertidal rock surfaces, can induce a shift in the primary control of storm response from the hydrodynamic forcing to the geological control. Thus, geological constraints are shown to be important controls on storm-induced morphological response in coastal barriers, leading to spatial variability in shoreline change. Overall, the results of this thesis outline that the incorporation of geological controls in storm impact assessments, particularly in the context of rising sea-levels, is critical to better understand storm-induced changes in coastal barriers on high-energy, geologically constrained coastal environments.
As barreiras sedimentares costeiras são formas de relevo dinâmicas, cuja resposta erosiva a tempestades é principalmente determinada pelo forçamento hidrodinâmico e pela morfologia litoral. Em ambientes costeiros dominados por tempestades, as barreiras sedimentares estão normalmente ajustadas à elevada energia da ondulação, mas a ocorrência de eventos extremos pode resultar em impactos significativos. Para além disso, em barreiras sedimentares controladas geologicamente, a presença de superfícies rochosas ou da disponibilidade de sedimentos pode influenciar a resposta morfológica às tempestades. Tendo como objetivo a investigação dos controlos geológicos nos processos e impactos de tempestades em barreiras sedimentares de litorais expostos a ondulação de elevada energia, este estudo integra a análise de dados morfológicos e hidrodinâmicos, imagens de satélite e modelação numérica para explorar a resposta morfodinâmica a tempestades nas barreiras das Outer Hebrides (Noroeste da Escócia). As melhorias propostas nos métodos de identificação de tempestades, na avaliação e na modelação morfodinâmica da resposta morfológica a tempestades, resultaram numa caraterização mais detalhada dos processos erosivos e dos impactos das tempestades em barreiras controladas geologicamente. Os resultados obtidos indicam um aumento na duração das tempestades na costa oeste da Escócia, e que o nível da água é mais determinante na resposta às tempestades do que a intensidade da ondulação. Contudo, a variação geomorfológica do perfil das barreiras, nomeadamente as características das superfícies rochosas na zona entremarés, pode levar à alteração no controlo da resposta às tempestades, com o domínio do forçamento hidrodinâmico a ser substituído pelo controlo geológico. Assim, verificou-se que os controlos geológicos determinam de forma significativa a resposta morfológica induzida pelas tempestades nas barreiras, promovendo uma variabilidade espacial considerável na dinâmica da linha de costa. Este trabalho evidencia que a incorporação dos controlos geológicos na análise do impacto de tempestades é fundamental para melhor compreender a dinâmica e evolução de barreiras sedimentares costeiras.
As barreiras sedimentares costeiras são formas de relevo dinâmicas, cuja resposta erosiva a tempestades é principalmente determinada pelo forçamento hidrodinâmico e pela morfologia litoral. Em ambientes costeiros dominados por tempestades, as barreiras sedimentares estão normalmente ajustadas à elevada energia da ondulação, mas a ocorrência de eventos extremos pode resultar em impactos significativos. Para além disso, em barreiras sedimentares controladas geologicamente, a presença de superfícies rochosas ou da disponibilidade de sedimentos pode influenciar a resposta morfológica às tempestades. Tendo como objetivo a investigação dos controlos geológicos nos processos e impactos de tempestades em barreiras sedimentares de litorais expostos a ondulação de elevada energia, este estudo integra a análise de dados morfológicos e hidrodinâmicos, imagens de satélite e modelação numérica para explorar a resposta morfodinâmica a tempestades nas barreiras das Outer Hebrides (Noroeste da Escócia). As melhorias propostas nos métodos de identificação de tempestades, na avaliação e na modelação morfodinâmica da resposta morfológica a tempestades, resultaram numa caraterização mais detalhada dos processos erosivos e dos impactos das tempestades em barreiras controladas geologicamente. Os resultados obtidos indicam um aumento na duração das tempestades na costa oeste da Escócia, e que o nível da água é mais determinante na resposta às tempestades do que a intensidade da ondulação. Contudo, a variação geomorfológica do perfil das barreiras, nomeadamente as características das superfícies rochosas na zona entremarés, pode levar à alteração no controlo da resposta às tempestades, com o domínio do forçamento hidrodinâmico a ser substituído pelo controlo geológico. Assim, verificou-se que os controlos geológicos determinam de forma significativa a resposta morfológica induzida pelas tempestades nas barreiras, promovendo uma variabilidade espacial considerável na dinâmica da linha de costa. Este trabalho evidencia que a incorporação dos controlos geológicos na análise do impacto de tempestades é fundamental para melhor compreender a dinâmica e evolução de barreiras sedimentares costeiras.
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Keywords
Coastal Barriers Geological Control Coastal Storms Morphodynamics Process Based Modellin