Bluff Retreat Induced by Wave Action on a Tropical Beach, in Espírito Santo, Brazil

Abstract

ABSTRACT. Interest in understanding sea bluff erosion along the coasts around the world has grown in recent years, especially when in proximity to urban expansion. To prevent economic, social and environmental losses, it is necessary to understand the factors behind the sea bluff erosion. This study analyzed temporal and spatial changes in wave exposure over 60 years (1948-2008) and the corresponding impacts of these variations on three sea bluffs with similar lithology over 55 years (1953-2008). Erosion distances and annual erosion rates were obtained from aerial and satellite images for the time intervals 1953-1970, 1970-1995 and 1995-2008. Analysis of bluff retreat and wave exposure compared annual wave behavior, extreme wave occurrences and modeled spatial and temporal variations in wave energy to yearly retreat rates obtained from imagery analysis and assessed for each of the three intervals. For the three bluffs, the total erosion distance decreased northward – 51, 43 and 18 m, resulting in recession rates of 0.8, 0.69 and 0.43 m/year, respectively. Overall, annual erosion rates appear to slow down during long periods (63 years) compared to the short-term (8-25 years). The shift in modeled wave energy distribution is mainly in accordance with the longshore variability of erosion rates. However, the relationship between bluff recession and wave energy shows that periods of high energy are not necessarily related to intense bluff recession. The erosion process induces debris deposition, which may be able to protect the bluff toe from wave action for a while. The bluffs in our study receded at different rates, despite proximity, in response to spatial and temporal differences in wave energy distribution. Based on results, we propose a bluff erosion cycle model for the studied area and infer current erosion vulnerability.Keywords: Short-term events, decadal mobility, wave exposition, bluff cycle model.RESUMO. Nas últimas décadas, questões relativas à erosão de falésias marinhas têm sido importantes ao longo das costas ao redor do mundo, especialmente devido à expansão urbana nessas áreas. Torna-se, portanto, necessário entender os fatores por trás do processo de erosão destas falésias, a fim de evitar perdas econômicas, sociais e ambientais. Este estudo analisou como o grau de exposição às ondas muda ao longo do tempo, no espaço entre 1948 e 2008, e também os impactos desta modificação sobre três falésias com mesma litologia, durante o intervalo de 1953-2008. Distâncias erodidas e taxas de erosão anual foram obtidas através da análise de imagens de satélite e aérea para os intervalos de tempo de 1953-1970, 1970-1995 e 1995-2008. A correlação entre o recuo das falésias e a ação das ondas foi baseada no comportamento das alturas significativas médias anuais, ocorrência de onda extremas e modelagem da variação espaço/temporal da energia de onda de 1953 a 2008. O recuo das três falésias estudadas apresenta um incremento no sentido norte-sul, variando de 51, 43 a 18 m, resultando em taxas erosivas anuais de 0,8; 0,69 e 0,43 m/ano, respectivamente. Em geral, taxas de erosão parecem menores durante longos períodos (63 anos) em comparação com taxas de curto prazo (8-25 anos). Além disso, a mudança na distribuição de energia de onda modelada se mostra de acordo com a variabilidade espaço/temporal das taxas de erosão. No entanto, os resultados mostram que fases de alta energia de ondas não estão necessariamente relacionadas com intenso recuo das falésias. Discute-se que processo de erosão induz a deposição de detritos na base da falésia, que podem ser capazes de proteger da ação de onda até que sejam transportados para o mar. Portanto, conclui-se que falésias homogêneas mostram ritmos diferentes de recessão que respondem a alterações espaciais e temporais em distribuição de energia de onda. Além disso, a partir do modelo esquemático do ciclo de erosão no pé de falésias proposto neste estudo, é possível inferir a atual vulnerabilidade de erosão das falésias estudadas com base nos resultados obtidos.Palavras-chave: Eventos a curto prazo, mobilidade decadal, exposição às ondas, modelo evolutivo de falésias.

Metodologia para determinação do grau de exposição às ondas utilizando energia de ondas e respostas de perfis praiais, aplicada ao litoral sul do Espírito Santo

“…No presente estudo utilizou-se o Sistema de Modelagem Costeira do Brasil (SMC-Brasil), desenvolvido pelo Instituto de Hidráulica Ambiental da Cantábria (IH-Cantábria), amplamente utilizado para determinação da dinâmica de ondas, variabilidade de exposição e avaliação de processos erosivos em praias (ex. : De Almeida et al, 2015;Albino et al, 2016b;Rodriguez et al, 2016;Silva et al, 2017;Eguchi & Albino, 2018;Marcelino et al, 2018).…”

“…Os impactos na linha de costa causados por ondas oriundas de mar aberto dependem da quantidade de energia dissipada ao longo de seu percurso sobre águas rasas e da capacidade das praias em se adaptar e absorver esta energia de ondas (Viavattene et al, 2015;Durán et al, 2016;Eguchi & Albino, 2018;Lins-de-Barros et al, 2018;Firmino & Bulhões, 2020). Neste sentido, a proposta deste estudo é determinar classes de grau de exposição levando em conta a quantificação da energia de onda sobre a plataforma interna e antepraia, em conjunto com a variabilidade dos perfis de praia.…”

“…Além da morfologia do fundo marinho, a orientação da linha de costa também controla o nível de energia das ondas em função do maior ou menor grau de exposição à entrada de ondas. A determinação do grau de exposição à energia de ondas do litoral pode ser feita a partir das características morfológicas do perfil praial (Da Silva et al, 2020) e/ou de simulações de reanálises do clima de ondas, considerando a morfologia do fundo e a orientação da linha de costa (Bulhões et al, 2014;De Souza et al, 2016;Eguchi & Albino, 2018;Lins-de-Barros et al, 2018;Firmino & Bulhões, 2020).…”

“…Albino et al (2016a) e Lins-de-Barros et al (2018) descrevem a variação do grau de exposição às ondas incidentes ao longo do litoral sudeste do Brasil com base no clima de ondas sobre a plataforma continental externa. Porém, os efeitos das particularidades do litoral sobre as ondas incidentes são destacados em estudos que aplicam a propagação de ondas em águas rasas para incluir a interação das ondas com o leito marinho e a orientação da linha de costa (Bulhões et al, 2014;Souza et al, 2016;Eguchi & Albino, 2018;Bingölbali et al, 2020;Firmino & Bulhões, 2020;Patel et al, 2020;Yang et al, 2020).…”

Vulnerabilidade costeira a partir da abordagem multicritério: estudo de caso no litoral sul do Espírito Santo

“…Por outro lado, regiões costeiras com presença de falésias estão mais propensas ao aumento do alcance das ondas e o ataque a base das falésias, consequentemente aumentando a frequência do ciclo de erosão das mesmas (EGUCHI; ALBINO, 2018). Esta situação salienta a vulnerabilidade erosiva das falésias, mesmo sendo áreas mais altas o processo erosivo representa perda permanente de terreno em comparação as regiões arenosas sem as presenças de falésias, que podem ser recuperadas ou reconstruídas naturalmente se ou quando as condições meteoceanográficas voltarem às passadas.…”