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12: Litoral - Geociências

12: Litoral - Geociências


objetivos de aprendizado

  • Descreva como a energia é transportada pelas ondas e a relação da energia das ondas com recursos associados à costa
  • Explique como os disjuntores ocorrem
  • Descrever a refração das ondas e sua contribuição para as correntes costeiras e o movimento da areia ao longo da costa
  • Explique como as correntes longshore causam a formação de espetos e barras baymouth
  • Distinguir costas submersas e emergentes e descrever características costeiras associadas a cada
  • Descreva a relação entre o rio natural de areia na zona litorânea e as tentativas humanas de alterá-lo para conveniência humana
  • Descreva o padrão das principais correntes oceânicas e explique os diferentes fatores envolvidos nas correntes superficiais e profundas do oceano
  • Explique como as marés oceânicas ocorrem e diferencie os padrões de marés diurnos, semidiurnos e mistos.

As linhas costeiras são a grande interface entre 29% da superfície da Terra que é terra e 71% da Terra que é coberta pelos oceanos. Para entender os processos que ocorrem nesta interface, devemos primeiro considerar a ação energética nesta fronteira; ou seja, ondas. Mais informações sobre esses tópicos podem ser encontradas em um texto de oceanografia física. A importância desta interface é vista no estudo de linhas costeiras antigas, e particularmente para os recursos naturais, um processo denominado estratigrafia de sequência.

Os processos da linha costeira são complexos, mas importantes para a compreensão dos processos costeiros. Ondas, correntes e marés são os principais agentes que moldam as linhas costeiras. A maioria dos acidentes geográficos costeiros pode ser atribuída ao movimento da areia por meio da deriva litorânea, elevação do nível do mar a longo prazo ou queda do nível do mar a longo prazo. A intervenção humana em processos de praia, como molhes e virilhas, tem consequências negativas que precisam ser mitigadas.

  • 12.1: Ondas e processos de onda
    As ondas são criadas quando o vento sopra sobre a superfície da água. A energia é transferida do vento para a água por fricção e carregada na parte superior da água pelas ondas. As ondas se movem pela superfície da água com partículas individuais de água movendo-se em círculos, a água movendo-se para frente com a crista e para trás na calha. Isso pode ser demonstrado observando o movimento de uma cortiça ou de algum objeto flutuante à medida que uma onda passa.
  • 12.2: Recursos da linha costeira
    Muitas características erosivas e deposicionais diferentes existem na alta energia da costa. A costa ou litoral inclui todas as partes da área de fronteira terra-mar que são diretamente afetadas pelo mar. Isso inclui terras muito acima da maré alta e bem abaixo da base das ondas normais. Mas a própria costa ou litoral é a interface direta entre a água e a terra que migra com as marés e com a deposição e erosão de sedimentos. Os processos costeiros são chamados de processos litorâneos.
  • 12.3: Correntes e marés
    A água no oceano, quando em movimento, pode se mover por meio de ondas, correntes e marés. As ondas foram discutidas no capítulo 12.1 e esta seção se concentrará nas outras duas. As correntes no oceano são impulsionadas por ventos globais persistentes que sopram sobre a superfície da água e pela densidade da água. Eles são parte da máquina de calor da Terra na qual a energia solar é absorvida pela água do oceano (lembre-se do calor específico da água). A energia absorvida é distribuída pelas correntes oceânicas.

Miniatura: Os penhascos de Moher, na costa atlântica do condado de Clare, na Irlanda, olhando para o norte de Hag's Head em direção à torre de O'Brien. (CC-SA-BY; Gdr).


Fronteiras marítimas em um mar crescente

A elevação do nível do mar está mudando progressivamente os litorais. As implicações legais para as fronteiras marítimas entre os estados costeiros vizinhos não são diretas nem previsíveis.

A elevação do nível do mar é uma das consequências certas das mudanças climáticas 1. O nível médio global do mar tem subido ao longo dos séculos XX e XXI. Além disso, devido ao atraso na resposta dos oceanos ao aquecimento, espera-se que continue a aumentar por séculos, mesmo sob os cenários de mitigação mais otimistas 2. As projeções do aumento do nível do mar abrangem uma ampla faixa. Em seu Quarto Relatório de Avaliação, o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas sugeriu 18–59 cm de aumento médio do nível do mar global até 2100 em comparação com os níveis de 1990 (mais um componente incerto do ajuste dinâmico da camada de gelo). Os métodos semi-empíricos, desde então, apresentaram valores de 1,5 me mais 3,4. Independentemente do nível real de elevação do nível do mar até 2100, as mudanças futuras nas costas do mundo apresentarão novos desafios fundamentais, principalmente para as relações internacionais.


National Science Foundation - Onde as descobertas começam

Litoral e Pessoas (CoPe) Horário comercial de grande escala do Hub

O programa Coastlines and People (CoPe) terá horário comercial na semana de 14 de setembro de 2020 para responder a perguntas sobre o envio de uma proposta de hub em grande escala. Use os links abaixo para se registrar:

Quando: 14 de setembro de 2020 11:00 Hora do Leste (EUA e Canadá)

Inscreva-se com antecedência para esta reunião:

Quando: 15 de setembro de 2020 13:00 Hora do Leste (EUA e Canadá)

Inscreva-se com antecedência para esta reunião:

Quando: 16 de setembro de 2020 14:30 Hora do Leste (EUA e Canadá)

Inscreva-se com antecedência para esta reunião:

Quando: 17 de setembro de 2020 16:00 Hora do Leste (EUA e Canadá)

Inscreva-se com antecedência para esta reunião:


CONTATOS
Nome E-mail Telefone Quarto
Grupo de Trabalho CoPe [email protected] (703) 292-4708

DIRETRIZES DO PROGRAMA

Informações importantes para proponentes

Uma versão revisada do Guia de Políticas e Procedimentos de Proposta e Prêmio NSF (PAPPG) (NSF 22-1), está em vigor para propostas apresentadas, ou com vencimento, em ou após 4 de outubro de 2021. Informamos que, dependendo da data de vencimento especificada, as diretrizes contidas na NSF 22-1 podem se aplicar a propostas apresentadas em resposta a esta oportunidade de financiamento.

Prazo final da carta de intenção

10 de agosto, anualmente após

28 de setembro, anualmente

Data do Prazo da Proposta Completa

9 de setembro, anualmente depois disso

28 de outubro, anualmente a partir de então

A pesquisa científica sobre sistemas costeiros complexos e a interação com os riscos costeiros é vital para prever, responder e mitigar ameaças nessas regiões. Compreender os riscos associados aos perigos costeiros requer uma abordagem holística dos Sistemas Terrestres que integre uma melhor compreensão e, quando possível, previsões sobre os processos naturais, sociais e tecnológicos com esforços para aumentar a resiliência dos sistemas costeiros. O programa Coastlines and People apóia diversos prêmios inovadores e multi-institucionais que se concentram em litorais de importância crítica e pesquisas de pessoas que estão integradas a metas de participação ampliadas. O objetivo desta solicitação é apoiar Centros de Pesquisa Costeiros, estruturados usando uma abordagem científica convergente, no nexo entre a sustentabilidade costeira, dimensões humanas e processos costeiros para transformar a compreensão das interações entre os sistemas naturais, construídos pelo homem e sociais na costa, ambientes povoados.


Descrição¶

Este bloco de notas demonstrará como carregar dados do produto Digital Earth Australia Coastlines usando o datacube da Digital Earth Australia. Os tópicos abordados incluem:

Carregando dados DEA Coastlines em um notebook Jupyter ou Python usando o DEA Coastlines Web Feature Service (WFS)

Desenhar de forma interativa um transecto através dos litorais anuais de DEA Coastlines e gerar um gráfico de mudança costeira ao longo do tempo

Traçar interativamente a distribuição dos litorais em recuo e crescimento dentro de uma região selecionada


GSHHG

Versão 2.3.7 lançada em 15 de junho de 2017

GSHHG é desenvolvido e mantido por

Paul Wessel, SOEST, University of Hawai'i, Honolulu, HI.
Walter H. F. Smith, NOAA Geosciences Lab, National Ocean Service, Silver Spring, MD.

  1. Linhas costeiras do vetor mundial (WVS).
  2. CIA World Data Bank II (WDBII).
  3. Atlas da Criosfera (AC).
  1. Arquivos de forma ESRI. Este formato é provavelmente o mais útil para usuários de GSHHG. Observe que, devido às limitações da maioria (todos?) Do software GIS e do Google Earth, um punhado de polígonos abrangendo a linha de dados (o principal deles o polígono da calota polar da Antártica) foram divididos em componentes leste e oeste.
  2. Arquivos binários nativos. Nenhuma divisão de linha de dados do polígono ocorreu. O software para ler esses arquivos é distribuído como parte do suplemento gshhg do GMT. Os desenvolvedores podem usar as descrições do formato gshhg (em gshhg. [Ch]) para lidar com esses dados em seus próprios programas.
  1. O GMT usa uma versão especial formatada por netCDF desses dados que foram agrupados para melhorar a eficiência da criação de mapas. Normalmente, este tipo de GSHHG é oferecido como uma opção de instalação quando o GMT é instalado, no entanto, você também pode obtê-lo abaixo. Nós desencorajamos qualquer um de usar a versão netCDF para aplicativos de programação personalizados [devido à complexidade e falta de documentação, principalmente].
  2. GSHHG costumava ser chamado de GSHHS (Global Self-consistente, Hierarchical, High-resolution Shorelines), mas como rios e fronteiras políticas também foram incluídos, nós o alteramos para GSHHG a partir da versão 2.2.1.
  3. A versão netCDF do GSHHG costumava ser distribuída como parte do GMT, mas a partir do GMT 4.5.9 o GSHHG é um pacote separado. Isso significa que quando o GMT for atualizado e não houver alterações no GSHHG, você não precisará reinstalar o GSHHG. Da mesma forma, as instalações GMT 4 e GMT 5 agora podem compartilhar uma única instalação GSHHG.
  4. Versões mais antigas do GMT, como 4.5.xe 5.1.0 (e anteriores) podem usar a nova versão GSHHG 2.3.7, mas verão apenas a costa de gelo da Antártica aprimorada. As versões 5.2.0 e posteriores incluem novas opções para lidar com decisões relacionadas às várias opções da Antártica disponíveis no GSHHG desde 2.3.0.

  1. Resolução total: Resolução de dados original (total).
  2. alta resolução: Redução de cerca de 80% no tamanho e na qualidade.
  3. Resolução intermediária: Outro

  1. L1: limite entre a terra e o oceano, exceto a Antártica.
  2. L2: limite entre o lago e a terra.
  3. L3: limite entre a ilha no lago e o lago.
  4. L4: limite entre lagoa na ilha e ilha.
  5. L5: limite entre o gelo da Antártica e o oceano.
  6. L6: limite entre a linha de aterramento da Antártica e o oceano.
  1. L0: Rios de dupla linha (rios-lagos).
  2. L1: Rios principais permanentes.
  3. L2: Rios principais adicionais.
  4. L3: Rios adicionais.
  5. L4: Rios menores.
  6. L5: Rios intermitentes - principais.
  7. L6: Rios intermitentes - adicional.
  8. L7: Rios intermitentes - menores.
  9. L8: Principais canais.
  10. L9: Canais menores.
  11. L10: Canais de irrigação.
  1. L1: Limites nacionais.
  2. L2: Limites estaduais nas Américas.
  3. L3: Limites marítimos.

Informações publicadas sobre GSHHG

Wessel, P. e W. H. F. Smith, A Global Self-consistente, Hierarchical, High-resolution Shoreline Database, J. Geophys. Res., 101, 8741-8743, 1996 [PDF].


Resposta rápida

Quando o furacão Harvey atingiu a costa do Texas há cerca de um ano, Jeff Paine do Bureau of Economic Geology estava pronto.

Paine, o coordenador do Observatório da Superfície Próxima do bureau, estava observando a tempestade desde que era apenas uma onda tropical no Caribe. Quando ganhou força rapidamente ao se aproximar da costa do Texas - passando de um furacão de categoria 1 para categoria 4 em menos de 24 horas - ele sabia que haveria danos às praias e ilhas barreira do estado, lar de comunidades costeiras, empresas robustas, portos movimentados e colônias de pássaros raros.

JEFF PAINE, BUREAU DE GEOLOGIA ECONÔMICA

Enquanto os primeiros socorros e os residentes regulares do Texas procuravam ajudar as pessoas diretamente afetadas por Harvey - das enchentes em Houston às casas danificadas pelo vento em Port Aransas e Rockport - Paine começou a discutir sobre o levantamento dos danos aéreos com o General Land Office ( GLO), o órgão estadual que administra as terras costeiras do estado. Na quinta-feira seguinte, os pesquisadores do observatório do bureau estavam no ar.

“Uma semana após o desembarque, estávamos adquirindo imagens e dados topográficos”, disse Paine. As geociências provavelmente não estavam na mente da maioria das pessoas depois de Harvey. Mas os dias e semanas após um furacão são vitais para a coleta de dados de campo sobre seu impacto. Esses dados não apenas registram a extensão dos danos, mas também podem conter pistas sobre como a costa deve se recuperar e o que as comunidades podem fazer para se preparar para futuras tempestades. A pesquisa de Paine foi apenas o início deste processo de coleta para cientistas da Jackson School of Geosciences, com três equipes de pesquisa - uma de cada uma das unidades de pesquisa da escola - saindo logo após a tempestade para realizar trabalho de campo. Graças ao Programa de Resposta Rápida da Jackson School, todos eles foram capazes de reunir os recursos e equipamentos de que precisavam para chegar à costa rapidamente.

"Coletar dados antecipadamente não ajuda se você não puder distribuí-los para alguém usar."

- Jeff Paine, Escritório de Geologia Econômica

O tempo era da essência. A cada dia que passava, as evidências do furacão começavam a desaparecer, suavizadas pelas ondas e pelo vento ou removidas por comunidades em recuperação. Desaparecer com eles seria uma informação valiosa sobre os possíveis efeitos persistentes da tempestade nas praias, pântanos e na estreita cadeia de ilhas-barreira do estado - um sistema delicado que forma a primeira linha de defesa contra tempestades poderosas como Harvey.

Depois da tempestade, no campo

O Programa de Resposta Rápida foi criado pensando na velocidade. O programa financia trabalho de campo após desastres naturais - pesquisa que é de vital importância para a compreensão das forças mais poderosas da natureza e seus efeitos sobre o meio ambiente e a sociedade, mas pouco estudada por causa da logística de financiamento de pesquisas dinâmicas, especialmente em áreas de desastre.

O programa enviou cientistas da Jackson School para as Filipinas para medir a contaminação do aquífero após o tufão Haiyan em 2013, para Nova York em 2012 para estudar sinais de erosão costeira na sequência da "Super Tempestade" Sandy, e para a costa do Texas em 2008 para estudar o fundo do mar muda após o furacão Ike.

Depois de Harvey, a Jackson School rapidamente montou uma missão de pesquisa multifacetada que alavancou a experiência e os recursos de suas unidades de pesquisa.

A missão de Paine foi a primeira a chegar à costa. Apoiado com fundos do GLO e do Programa de Resposta Rápida, ele e uma equipe de cientistas do Near Surface Observatory capturaram mudanças do ar usando fotografia de alta resolução e LIDAR, uma técnica de imagem que usa uma série de feixes de laser para medir a elevação da paisagem . Do início de setembro a outubro, eles pesquisaram toda a costa do Golfo do Texas - voando de South Padre Island perto da foz do Rio Grande até Sabine Pass ao longo da fronteira da Louisiana - fazendo uma pausa apenas para a substituição do tubo de escapamento e nos dias em que o governador Greg Abbott ou o tenente-governador Dan Patrick ligou para o avião emitido pelo estado.

“No momento em que a tempestade passa, a recuperação começa.”

- Jeff Paine, Escritório de Geologia Econômica

A pesquisa pôde começar apenas alguns dias após a tempestade, em parte por causa das lições aprendidas com o furacão Ike, disse Daniel Gao, especialista em informações geográficas do GLO. Depois de Ike, o escritório se baseou em dados LIDAR coletados pelo U.S. Geological Survey. Gao disse que os dados do LIDAR provaram ser tão importantes depois de Ike que o GLO queria garantir que tivesse um sistema configurado para coletar dados com rapidez e precisão após a próxima tempestade.

“Foi depois [de Ike] que conversamos com o BEG, onde perguntamos a eles:‘ Se algo assim acontecer novamente, poderíamos obter rapidamente dados de elevação do LIDAR? ’”, Disse Gao.

Harvey foi a primeira chance da equipe colocar o plano em ação.

Os voos GLO iniciais de Paine se concentraram em obter rapidamente imagens da área de Port Aransas, onde Harvey atingiu o estado, para que os trabalhadores pudessem avaliar os danos e planejar os esforços de limpeza e recuperação. Esses voos se concentraram em praias e dunas, canais de navegação em baías e viveiros de pássaros costeiros, com os dados de cada novo voo sendo adicionados a um mapa digital operado pelo GLO para ajudar a orientar a avaliação no terreno.

“Coletar dados antecipadamente não ajuda se você não puder distribuí-los para alguém usar”, disse Paine. “Então, tivemos entrega no dia seguinte.”

Embora as pesquisas financiadas pela GLO eventualmente tenham abrangido a maior parte da costa do Texas, elas não cobriram as ilhas de San Jose e Matagorda, as duas ilhas barreira a apenas alguns quilômetros da costa que foram atingidas diretamente por Harvey. Toda a Ilha de San Jose e uma parte da Ilha Matagorda estão fora do alcance da resposta de emergência do estado, explicou Kevin Frenzel, um ex-aluno da Jackson School que agora gerencia o programa de Planejamento e Resposta de Erosão Costeira da GLO.

“O fato de não serem publicamente acessíveis significa que a GLO não tem autoridade para uma resposta”, disse Frenzel. “San Jo (San Jose) também é uma ilha privada, por isso não podemos gastar dinheiro público em uma ilha privada.”

No entanto, as ilhas são uma parte essencial do bem-estar costeiro do estado, protegendo a costa do impacto dos impactos dos furacões e criando canais costeiros que orientam as barcaças para os portos do Texas.

“As ilhas protegem tudo [ao longo da costa], refinarias, comunidades, áreas de pesca”, disse o candidato ao doutorado John Swartz, que participou das missões de Resposta Rápida. “Entender como eles são construídos e destruídos é muito importante.”

Com o suporte do Rapid Response, as equipes da Jackson School voltaram-se para descobrir o que aconteceu com o sistema de ilhas barreira quando Harvey chegou, com a equipe de Paine coletando dados aéreos nas ilhas e missões lideradas por outras unidades documentando danos em terra e no mar.

John Goff, do Instituto de Geofísica da Universidade do Texas (UTIG), cientista pesquisador sênior, foi à costa em setembro para liderar uma pesquisa de mapeamento do fundo do mar de quatro dias no Canal Lydia Ann e no Aransas Pass, e coletar dados sobre como a tempestade afetou a costa sedimentos - a matéria-prima que forma ilhas-barreira. A equipe de Goff incluiu Research Science Associates Marcy Davis e Dan Duncan, bem como Swartz.

E em outubro, o Reitor Associado de Pesquisa David Mohrig, professor do Departamento de Ciências Geológicas, conduziu uma pesquisa de Sargent Beach e da Península de Matagorda, uma península de ilha barreira a leste da própria Ilha de Matagorda.

Durante a missão de três dias, a equipe estudou areia e sedimentos em terra, cavando trincheiras para documentar a história da deposição de sedimentos e rastreando como os fãs de sedimentos depositados pela tempestade se espalharam pela ilha. A equipe de Mohrig incluiu Ph.D. os candidatos Benjamin Cardenas, Kathleen Wilson e Swartz pesquisador de pós-doutorado Eric Prokocki e os alunos de graduação da Jackson School Arisa Ruangsirikulchai, Matthew Nix e Mitchell Pham.

As ilhas barreira e comunidades costeiras enfrentaram os ventos de 130 mph de Harvey e a tempestade. Mas o que distinguiu Harvey de outros furacões - e o que o tornou tão destrutivo - foi o dilúvio de dias que ele despejou em Houston e nas áreas circundantes. A chuva causou inundações em toda a área, matando dezenas por afogamento e causando a maior parte dos estimados US $ 125 bilhões em danos à propriedade de Harvey, de acordo com o National Hurricane Center.

A subida das águas também teve um efeito geológico, varrendo sedimentos e movendo-os para novos lugares com o fluxo da corrente. Para documentar esta parte da tempestade, Ph.D. a candidata Hima Hassenruck-Gudipati aventurou-se no campo em uma canoa para conduzir uma missão de Resposta Rápida por conta própria.

“Não é uma tempestade, não é erosão costeira, mas é importante, no entanto, porque quando Harvey atingiu a costa, trouxe toda essa umidade”, disse ela.

O local da missão era uma planície aluvial em Liberty, Texas, cerca de 40 milhas a leste de Houston. Hassenruck-Gudipati estava monitorando a área para sua pesquisa de doutorado sobre transporte de sedimentos, colocando câmeras de jogo em árvores para rastrear a subida das águas durante as inundações frequentes na área. Harvey deixou cair 55 centímetros de chuva na área de Liberty, inundando a planície e fazendo com que o próximo rio Trinity transbordasse de suas margens. Quando Hassenruck-Gudipati chegou cerca de uma semana após o desembarque de Harvey, a água ainda estava se movendo rapidamente por uma planície pontilhada de escombros.

“A água na planície de inundação estava se movendo mais rápido do que esperávamos, então foi necessário um pouco de coragem para dizer 'OK, vamos nessa'”, disse Hassenruck-Gudipati.

Ela e dois assistentes de campo, Timothy Goudge, então pesquisador de pós-doutorado e agora professor associado, e Katja Luxem, Ph.D. candidato no Departamento de Geociências da Universidade de Princeton, passou dois dias no local, pilotando a canoa pelas águas da enchente e coletando dados sobre a velocidade da corrente, uma variável chave para estimar o tamanho do sedimento que se move na água e a que distância ele pode ser depositado na planície, uma vez que a água baixou

Harvey em números

Da planície de inundação à costa, as missões de Resposta Rápida documentaram o impacto geológico de Harvey no Texas, com os dados coletados por cada unidade trabalhando em conjunto para contar uma história maior sobre as consequências da tempestade. Ao longo do sistema de ilhas-barreira, essa história girou em torno da erosão. A tempestade de Harvey removeu grandes quantidades de sedimentos das praias da ilha e os carregou para o oceano.

De acordo com os dados LIDAR do bureau, Harvey erodiu a costa de 21 milhas da Ilha de San Jose, removendo areia até 125 pés para o interior e eliminando 13 pés de elevação de dunas no processo. Na Ilha Matagorda, a erosão atingiu 75 pés para o interior ao longo da costa de 61 quilômetros de extensão e eliminou um metro de elevação das dunas. A tempestade trouxe um destino semelhante para a costa da Península de Matagorda, achatando a praia a um nível quase uniforme.

SITES DE MISSÃO DE RESPOSTA RÁPIDA.

Na Ilha de San Jose, a erosão da tempestade também cortou uma série de enseadas que cortaram partes da praia do lado do Golfo. No entanto, em vez de serem formadas pela água que atinge a costa, as enseadas pareciam ser esculpidas nas imagens de satélite pela água que realmente fluía por trás do topo das ilhas. A água foi inicialmente empurrada através dos canais existentes e passa pelo furacão, acumulada nas baías e estuários atrás da ilha barreira e, em seguida, cobriu a ilha quando voltou ao mar, com a rotação dos ventos de Harvey no sentido anti-horário fornecendo um empurrão.

“A água foi empurrada para fora de Port Aransas”, disse Goff.

Um modelo computacional da onda de tempestade de Harvey criado por Clint Dawson, um colaborador de Goff no Instituto de Engenharia Computacional e Ciências da universidade, ajudou a confirmar essa teoria, assim como a análise local de sedimentos de praia conduzida após as missões iniciais de Resposta Rápida. Mas talvez a evidência mais clara do escoamento criando as entradas veio de três grandes barcaças de navegação encalhadas no lado do Golfo da ilha após a tempestade. Uma imagem de satélite tirada meses antes mostra as mesmas barcaças presas a postos de atracação no Canal Lydia Ann, o canal de navegação que corre ao longo do lado continental da ilha.

É normal que as ilhas barreira percam grandes quantidades de sedimentos durante os furacões, disse Paine. O fator que influenciará a integridade a longo prazo das ilhas barreira é se o sedimento arrastado pode retornar à costa.

De acordo com os dados sísmicos offshore coletados pelos pesquisadores da UTIG, o destino dos sedimentos que foram arrastados para o mar é incerto. Sinais de erosão do fundo do mar em Lydia Ann Channel e Aransas Pass indicam que a onda de tempestade do furacão saiu dos cursos de água em alta velocidade, varrendo grandes quantidades de sedimentos das ilhas e para o Golfo. E em Aransas Pass, dois molhes que estendem o alcance natural do canal podem ter exacerbado a perda de sedimentos agindo como o bico de uma mangueira - concentrando a água que flui rapidamente e atirando-a para o mar.

ALUNOS DE PÓS-GRADUAÇÃO KAT WILSON (ESQUERDA) E JOHN SWARTZ DIG A TRENCH TO STUDY DEPOSITION
TAXAS E SEDIMENTAÇÃO NA ILHA DE SAN JOSÉ.

“Sem os molhes, a areia poderia ter sido depositada [fora do canal]”, disse Goff. “Os molhes canalizaram os sedimentos para o mar.”

Os sedimentos offshore ainda podem retornar ao sistema de ilhas-barreira. No entanto, se por acaso se aventurar além de um ponto conhecido como “profundidade de fechamento”, o sedimento sai completamente do sistema costeiro e é improvável que volte. Os valores exatos para determinar a profundidade de fechamento ainda estão em debate. No entanto, Goff espera aprender mais sobre para onde os sedimentos foram - e se eles podem voltar - coletando amostras de testemunho ao largo das ilhas barreira.

Enquanto o litoral perdeu sedimentos, a planície aluvial perto de Liberty era uma história diferente, com as águas da enchente retirando material do rio Trinity e depositando-o na planície.

A pesquisa de Hassenruck-Gudipati revelou que as águas da enchente mantiveram velocidades altas o suficiente por tempo suficiente para espalhar sedimentos a milhares de metros de distância das margens do rio.

“Pensamos que qualquer sedimentação ocorreria localmente perto das margens, não a meio quilômetro da margem”, disse Mohrig, que é Ph.D. de Hassenruck-Gudipati. conselheiro.

Os dados mostraram o contrário, com a água movendo-se com rapidez suficiente para deixar depósitos no meio da planície de inundação, uma vez que a água secou. Com o tempo, esse processo pode influenciar a configuração do terreno e afetar as áreas ao redor de Liberty que são suscetíveis a futuras enchentes.

Além disso, Hassenruck-Gudipati observa que a distribuição de sedimentos é um bom indicador de como outras substâncias, de nutrientes a produtos químicos sintéticos, podem ser transportadas por um ambiente durante uma inundação, informação que pode ser útil para estudar como materiais perigosos podem ter se espalhado. a área de Houston.

Os dados coletados pelas missões de Resposta Rápida são uma linha de base que pesquisadores e formuladores de políticas podem usar para avaliar os efeitos de Harvey e já estão se mostrando úteis para os esforços de recuperação de longo prazo coordenados pelo GLO, disse Frenzel.

Os dados do levantamento LIDAR que documentam a erosão na costa estão ajudando a agência a se candidatar a verbas federais para projetos de renovação de praias, que trazem novos suprimentos de areia para litorais erodidos. As praias renovadas ajudam a reforçar a resiliência da costa a futuras tempestades, disse Frenzel, bem como recarregar as economias locais que sofreram com a tempestade.

“Nosso benefício de custo para alimentação de praia varia que para cada US $ 1 gasto, obtemos um retorno de US $ 6 a US $ 8”, disse Frenzel. “Isso é um grande retorno sobre o investimento.”

Os resultados do Rapid Response também estão ajudando os cientistas da Jackson School a conduzir pesquisas básicas sobre a geociência das tempestades. Em particular, as conclusões da missão liderada por David Mohrig do departamento estão revelando como eventos distantes podem preparar praias para erosão quando furacões como o de Harvey atacam.

Coastlines Unzipped

Existe uma teoria em sedimentologia que, quando um furacão perturba a areia e os sedimentos ao longo de uma costa, essa perturbação inicial torna a costa mais vulnerável a mais erosão. Os grãos de areia não assentados são simplesmente mais fáceis de mover.

“Uma vez que você teve um grande evento de erosão e liberou muita areia que forma o depósito costeiro, é muito mais suscetível a retrabalho futuro por tempestades subsequentes que acontecem em um curto espaço de tempo”, disse Mohrig. "Você meio que descompactou."

A teoria faz sentido conceitualmente, mas de acordo com Mohrig, há poucos dados de campo para mostrar como a erosão ocorre com muito mais facilidade após o ataque inicial de um furacão. Um leque de sedimentos incomum observado pela equipe de Mohrig em Sargent Beach está ajudando a mostrar como esse processo de "descompactação" funciona e quais forças podem influenciá-lo.

Os leques de sedimentos são depositados durante as tempestades, com os sedimentos registrando a distância que a tempestade atingiu no interior. A equipe esperava encontrar uma faixa ininterrupta de sedimentos deixados por Harvey. Em vez disso, eles descobriram que o leque continha quebras e áreas onde os depósitos dobraram de espessura. Quando a equipe cavou uma trincheira na areia para obter uma melhor leitura da história de deposição da praia - com cada evento de sedimentação registrado como uma camada distinta - a quebra apareceu ali na forma de uma camada escura feita de um material muito menor e mais fino do que as camadas circundantes.

“Essa pausa nos deixou coçando a cabeça e imaginando o que causou isso”, disse Kat Wilson, um Ph.D. candidato que participou da missão.

Os pesquisadores inicialmente atribuíram as quebras ao aumento repentino de Harvey recuando e avançando em diferentes pontos durante a tempestade. No entanto, as fotos aéreas do ventilador coletadas pela missão de Paine combinadas com dados sobre a energia das ondas na costa durante as semanas após Harvey sugeriram uma história diferente: o furacão Nate e o furacão Irma - duas tempestades que não atingiram a costa do Golfo do Texas - ainda assim, foram capazes de perturbar sedimentos em suas praias. As tempestades até geraram tanta energia das ondas quanto Harvey, embora durante um período muito mais curto.

Wilson observa que, em circunstâncias diferentes, as ondas geradas por Nate e Irma não teriam perturbado a praia de forma alguma. Mas a erosão causada por Harvey, que achatou a praia e perturbou os sedimentos, permitiu que as ondas das tempestades distantes varressem a costa e deixassem seus próprios depósitos.

“A costa já foi danificada e ainda está em fase de recuperação”, disse Wilson. “Tempestades tão distantes podem definitivamente causar um efeito desproporcional à costa do que aconteceria de outra forma.

Mohrig disse que as descobertas da Resposta Rápida ilustram como os efeitos de uma tempestade podem influenciar os danos causados ​​por outras. O registro sedimentar descoberto na trincheira inspirou sua equipe de pesquisa a procurar sinais de mais interações de tempestades em eventos anteriores, incluindo o furacão Ike e o furacão Ida, e como a erosão e a deposição relacionadas aos eventos do furacão influenciam a paisagem costeira ao longo do tempo.

“Esta é a coisa mais interessante para relatar cientificamente, essa ideia de que você pode remobilizar essas coisas por eventos distantes”, disse Mohrig. “Quando pensamos em nossa costa sendo atingida por grandes tempestades que erodem, temos que pensar de forma mais ampla do que costumamos fazer. Outras tempestades no Golfo podem causar muitos danos - especialmente se já houve uma tempestade anterior. ”

Construindo no Conhecimento

Levará anos para entender os efeitos de longo prazo do furacão Harvey na costa do Golfo do Texas. Os dados recuperados pelas missões de Resposta Rápida serão um importante ponto de partida para avaliar como a costa está se recuperando e quais ações o estado pode tomar para evitar danos de tempestades futuras.

“Muito raramente dados como este foram coletados tão cedo”, disse Paine. “Temos bons dados de como estavam as condições logo após a tempestade. E isso é realmente crítico porque, no momento em que a tempestade passa, a recuperação começa. ”

Mas os dados de resposta rápida são apenas parte do que torna a análise possível. Os pesquisadores puderam colocar suas descobertas em contexto graças ao monitoramento consistente da costa pela Escola Jackson e por organizações de pesquisa estaduais e federais.

"The reports and data we get from the [BEG] are just spot on. It's a big asset that we have the university here."

– Kevin Frenzel, General Land Office

Paine compared his group’s LIDAR data with surveys conducted by the Army Corps of Engineers in 2016 Hassenruck-Gudipati had been monitoring the site in Liberty for months prior to Harvey and Goff’s baseline data for the seafloor surveys came from channel surveys collected in 2009 and 2012 by Jackson School students during their Marine Geology and Geophysics summer field courses.

GRADUATE STUDENT KAT WILSON (LEFT) AND UNDERGRADUATE ARISA RUANGSIRIKULCHAI NEXT TO A BARGE THAT WAS WASHED ASHORE ON SAN JOSE ISLAND DURING HURRICANE HARVEY.

Together, the data are helping Jackson School scientists evaluate the aftermath of the storm. It will take ongoing research to determine the storm’s long-term effects and what should be done to mitigate them.

“It’s hard to know at this point how much permanent damage was done,” Paine said. “Material will be coming back to the beach and dune system within weeks, months and years after the storm.”

Having data collected in the wake of the storm — when dunes were flattened, channels were scoured, and a flood plain was still filled with water — will make this future data even more meaningful.

Frenzel, the geologist from the GLO, said the Rapid Response data from the bureau will be key in informing how Texas will rebuild.

“The reports and data we get from them are just spot on,” Frenzel said. “It’s a big asset that we have the university here.”

Rebuilding is just part of the process. According to Mohrig, the Rapid Response missions kicked off research on the state’scoastlines that will last for hurricane seasons to come.


Pessoas

Chris has over 15 years of experience investigating coastal changes and their impacts on people and the environment. After being a guest student at Woods Hole Oceanographic Institution and receiving his PhD in 2014 from the University of Massachusetts Boston he has served as an Associate Professor of Coastal Geography and the director of the Arctic Coastal Geoscience Lab at the University of Alaska Fairbanks. Chris applies the principles of geomorphology and stratigraphy integrated with high resolution geophysical, geospatial, and sedimentary tools to research and educate about earth surface processes specifically related to the coastal response to climate change, natural hazards, and human impacts. His current research is broadly focused on understanding how a warming climate will impact the coastlines of the circumpolar north. His research passion is using sediment cores to develop paleo-proxy records of environmental changes spanning multiple spatial and temporal scales. In recent work in western Alaska, Chris has developed effective partnerships with local and regional tribal and governmental organizations. Through these partnerships community-based erosion monitoring sites have been established in 12 Alaska Native coastal villages leading to citizen-scientist training, the collection of new baseline datasets allowing for the mapping of coastal hazards, and incorporation of new datasets in adaptation and mitigation plans. These combined efforts are providing the foundation for resilient coastal communities in Alaska.

Nancy Bigelow

Director, Alaska Quaternary Center

Current Graduate Students
Reyce Bogardus

Reyce earned his B.S. in Geoscience at the University of Alaska Fairbanks, concentrating in landscape analysis and climate change with a minor in Geographic Information Systems. Since graduating in 2018, he has been in the graduate program at UAF where his research includes coastal geomorphology, numerical modelling, and oceanography. Reyce in interested in measuring and forecasting the effects of climate change on ocean conditions, which drive coastal change in the Arctic. Reyce has been working with the ACGL for 3 years now.

Richard Buzard

Richard earned his B.S. in Environmental Science and Earth System Sciences at the University of Washington Bothell, where he worked on water quality analysis, performed hazard studies, and studied environmental policy. Through his studies, he found that low-income communities disproportionately suffered from natural hazards, and he began looking into low-cost techniques that could assist communities in mitigation and response. This brought him to UAF, where he began working with many remote Alaska Native villages to install community-based erosion monitoring sites for an Alaska Sea Grant project. He also began collecting unmanned aerial survey data in order to create highly detailed elevation models of the remote villages. After earning his M.S. in Geology and Remote Sensing, he continued to pursue a PhD in Geology at UAF. He has taken a leave of absence for the Digital Coast project with DGGS. When this project ends he plans to continue working on improving state resources for mitigating disasters.

Lindsey Smith

Lindsey earned her B.S. in Geology at Lake Superior State University, with an emphasis on fieldwork and geophysical techniques and instrumentation. Lindsey came to UAF in 2019 and has been part of the graduate program and ACGL for one year. Her research will focus on gamma spectroscopy of Lead and Cesium radioisotopes, preserved in sediment cores. Research goals focus on the potential applications in reconstructing paleoclimate, storm history, climate forecasting, and carbon stock assessments for Arctic coastlines.

Roberta Glenn

Roberta is a graduate student in the Geoscience department who got her B.S. in Geography at UAF, concentrating in Landscape Analysis and Climate Change Studies. Roberta is Iñupiaq and grew up in Utqiaġvik, a hub for Arctic research. She became interested in how climate change is affecting coastal communities through various mapping and GIS internships. Roberta has been involved with the DGGS Coastal Hazards Program mapping flood and erosion hazards for coastal communities in western Alaska since 2017. She is working toward a M.S. project mapping coastal change in Wainwright and the Bristol Bay region using historical aerial imagery and community-based methods of monitoring erosion. Roberta is interested in developing tools and methods that support community planning and climate change mitigation efforts in rural Alaska.

Interns
David Harvey

David is current UAF geoscience undergraduate interested in volcanology and natural hazards. As a new sediment core intern in the ACGL, David has been assisting with Lindsey Smith’s lead and cesium radioisotope research while preparing to start his own project. His other research will focus on creating age models for Kodiak Island sediment cores based on carbon-14 age data. David is particularly interested in how the ages and compositions of several tephra layers within the Kodiak cores may help to tell part of the story of Alaska’s recent volcanic past.

Skye hart

Skye is an undergraduate student majoring in Geoscience with a concentration in Geophysics and a minor in math at UAF. Skye is from Juneau and commercial fishes in Bristol Bay. Skye is interested in researching geologic hazards impacting Alaskan communities.

Current STAFF
Harper baldwin

Harper graduated from Middlebury College in 2019 with a joint B.S. in Environmental Studies and Biology and an emphasis on ecological fieldwork and Geographic Information Systems (GIS) methods. In her senior work she used GIS to map tick density at the county-scale, in order to increase public knowledge of tick-borne disease risk. After graduation, she moved to Fairbanks and has worked in a variety of field and office positions, ranging from GIS analysis and mapping for environmental management to botanical field work. Her research interests include environmental justice, interior Alaskan plant communities, and utilizing GIS to increase community health and resilience to climate change. Harper joined the ACGL in the fall of 2020 to contribute to village hazard assessments and manage lab data

Former STAFF
Cheryl Kriska

Cheryl earned her B.S. in Geosciences with a concentration in Geospatial Sciences in August 2019. Cheryl is half Yup’ik and half Athabascan, she is currently using her knowledge to help assess coastal changes in rural communities while working at ACGL. She takes advantage of online classes with Esri to further her knowledge in ArcGIS, because the field of geospatial sciences is always developing. Her lifetime goal is to continue helping Alaskan rural communities in assessing temporal changes while developing strong relationships with those who seek to help them. Outside of work, Cheryl enjoys being outdoors and active. She spends her free time at fish camp, out hunting, out berry picking, and participating in general recreation whether it be her children’s or her own.

Shira Ellenson

After graduating from Cornell University with a BS in Natural Resources, Shira moved to the Rocky Mountains of Colorado and worked in a variety of jobs from environmental education to ecological fieldwork. She came to Fairbanks in 2018 to begin work on wetland delineations and habitat mapping. Her research interests include geospatial analysis of landscape change and socio-ecological systems. Shira is excited about using her background in education to work with ACGL in enhancing scientific outreach with coastal villages. Outside of work, she enjoys rock climbing, backcountry snowboarding, and traveling.


Continental Shelf

The Continental Shelf is the area of the seabed and subsoil which extends beyond the territorial sea to a distance of 200M from the territorial sea baseline and beyond that distance to the outer edge of the continental margin as defined in Article 76 of the Convention. The continental shelf is largely coextensive with the exclusive economic zone within 200M from the territorial sea baselines (there are certain areas between Australia and Indonesia and Australia and Papua New Guinea where they are not coextensive).

Australia has sovereign rights over the continental shelf for the purposes of exploring and exploiting the mineral and other non-living resources of the seabed and subsoil, together with sedentary organisms. In this area, Australia also has jurisdiction with regard to marine scientific research as well as other rights and responsibilities.

In order to support any claim to delineation of the outer limit of the extended continental shelf beyond 200M as measured from the territorial sea baseline, Australia has submitted details, together with supporting scientific information, to the United Nations Commission on the Limits of the Continental Shelf. In areas where the area of extended continental shelf is within 200M of another country, Australia will not be required to take that area to the Commission on the Limits of the Continental Shelf.

Geoscience Australia's Law of the Sea and Maritime Boundary Advice Project is responsible for the survey and definition of the limits of the Continental Shelf.


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