Short-, medium- and long-term analysis of beach morphodynamics at Aveiro-Mondego Cape Coastal stretch (NW Portugal)

Abstract

Understanding the coastal response to storms is crucial as the impact of those events can lead to several coastal issues such as erosion, shoreline recession and destruction of coastal properties and engineering structures. These effects can persist in a time scale of years or decades, but also depend on the supply of sediments to the coastal system and other anthropogenic processes (i.e., beach nourishments and the mean sea-level rise). Hence, improve the knowledge of coastal dynamics becomes crucial to make adequate coastal management decisions. The main purpose of the present dissertation is to study the geomorphological variability of the coastal system between Ria de Aveiro lagoon inlet and Mondego Cape (NW Portugal) in short-, medium- and long-term corresponding to different key drivers, respectively, storm events, wave seasonal variability, sea level rise and sediment deficit. The main research method consisted on gathering topographical data along this coastal stretch during a period of two years. Several geoindicators, such as dune crest, beach width, beach volume, shoreline position were defined and extracted from the surveys to evaluate the impact of the storms in short- time scale, and assess the vulnerability and resilience of different sectors to coastal erosion in a medium-term. In a long- term perspective, the shoreline displacement under different sea-level rise scenarios was forecast using a stochastic mathematical model. Furthermore, since the coastal area is characterised by an erosional trend, the volume of sand needed to hold the shoreline was estimated under different sea-level rise scenarios. The results show that this coastal sector is highly dynamic. The coastal response to storm events is influenced by several factors, such as the main wave direction, the longshore sediment transport, the storm power, and tidal level. Furthermore, it was observed that nearshore beach fills mitigate the impact of the storms coming from the NW-NNW. In a medium term, the most vulnerable and resilient areas along the coastal site were identified. Since the coastal sector is exposed to high wave conditions, more than 80% of the study area is characterised by a moderate-high vulnerability to erosion, finding the most vulnerable areas in the northern sector, which is the anthropized one. In the long-term, the results show which areas will display shoreline recession and progradation in the future. Besides, it is also highlighted which are the key drivers in future shoreline displacement. This dissertation contributes to increasing the knowledge of coastal morphodynamic behaviour in the short, medium and long-term, supporting decision-making and coastal management.

Compreender a resposta da zona costeira a eventos de temporal é crucial, uma vez que eles podem induzir erosão e recessão da linha de costa e destruir o edificado e infraestruturas. Estes efeitos podem persistir numa escala temporal de anos ou décadas, mas dependem também do fornecimento de sedimentos ao sistema costeiro e outros processos antropogénicos (por exemplo, alimentações de praia, e a subida do nível médio do mar). Por conseguinte, melhorar o conhecimento da dinâmica costeira torna-se crucial para tomar decisões adequadas de gestão costeira. O principal objetivo da presente dissertação é estudar a variabilidade geomorfológica do sistema costeiro entre a embocadura da Ria de Aveiro e o Cabo Mondego (Noroeste de Portugal), a curto, médio e longo prazo, correspondendo a diferentes fatores, respetivamente, a eventos de temporal, à sazonalidade do clima de agitação marítima, à subida do nível médio do mar e ao défice sedimentar. A metodologia utilizada consistiu na recolha de dados topográficos ao longo deste trecho costeiro durante um período de dois anos. Vários geoindicadores, tais como a posição da linha de costa, a largura da praia, o volume da praia, e a altura da crista de duna costeira foram definidos e calculados a partir dos levantamentos para avaliar o impacto das tempestades, e avaliar a vulnerabilidade e a resiliência de diferentes sectores do trecho costeiro à erosão costeira. A longo prazo, foi simulado o deslocamento da linha de costa para diferentes cenários de subida do nível do mar utilizando um modelo matemático estocástico. Além disso, como este trecho costeiro se caracteriza por uma tendência erosiva, o volume de areia necessário para manter a linha de costa atual foi estimado para diferentes cenários de subida do nível médio do mar. Os resultados obtidos mostram que este sector costeiro é altamente dinâmico. A resposta das praias aos eventos de temporal é influenciada por vários fatores, tais como a direção das ondas, o transporte de sedimentos longitudinal, a potência do temporal e o nível da maré. Além disso, observou-se que alimentações de praia efetuadas no nearshore mitigam o impacto das tempestades provenientes do NW-NNW. A médio prazo, foram identificadas as áreas mais vulneráveis e resilientes. Uma vez que o sector costeiro está exposto a condições de agitação marítima elevada, mais de 80% da área de estudo apresenta uma vulnerabilidade moderadamente elevada à erosão, sendo as áreas no sector norte, mais antropizado, as mais vulneráveis. Os resultados a longo termo mostram quais as áreas que irão apresentar regressão/progradação da linha de costa. Além disso, são também evidenciados os principais fatores que promovem as variações da linha de costa no futuro. Esta dissertação contribui para aumentar o conhecimento do comportamento morfodinâmico da costa a curto, médio e longo prazo, servindo de apoio à tomada de decisões e uma adequada gestão costeira.