Monitoring zmian brzegu morskiego
Kazimierz Furmańczyk
Instytut Nauk o Morzu, Uniwersytet Szczeciński, ul. Mickiewicza 18, 70-383 Szczecin,
e-mail: kaz@univ.szczecin.pl
Referat zawiera przemyślenia autora dotyczące monitorowania zmian morfologicznych brzegu, rozumiejąc brzeg, jako strefę brzegową. Granice strefy brzegowej przyjmiemy na potrzeby referatu następująco. Jest to pas wybrzeża od strony lądu ograniczony zasięgiem pasa wydm nadmorskich lub górną krawędzią klifu, a od strony morza linią biegnącą na dnie wzdłuż brzegu, na której zauważyć można oddziaływanie fal występujących w danym miejscu na dno (Furmańczyk, 1994).
Strefa brzegowa morza jest jednym z najbardziej dynamicznych morfologicznie obszarów na Ziemi i z tego powodu niesamowicie trudnym do monitorowania. Monitoring brzegu może być prowadzony w różnych skalach czasowych, a co za tym idzie i przestrzennych (Cowell i Thom, 1994) oraz wymusza zastosowanie różnorodnych metod badawczych. Monitoring zmian brzegu morskiego oprócz jednostek państwowych, prowadzony jest również na Uniwersytecie Szczecińskim.
Jedno z podejść do monitoringu brzegu obejmuje okresową rejestrację jego zmian morfologicznych i ewentualną ‘interpolację” tych zmian w czasie między kolejnymi rejestracjami. Do monitorowania zmian brzegu w skali krótko- i średniookresowej obecnie powszechnie stosuje się kamery video (Andrzejewski, 2012) do analizy zmian linii brzegowej i wałów rewowych, zdjęcia lotnicze, do analizy zmian dna morskiego (Cieszyński i in., 2012), pomiary z wykorzystaniem lotniczego skanowania laserowego, np. do analizy zmian objętościowych brzegu morskiego ( Dudzińska-Nowak i Wężyk, 2014), a także pomiary przy użyciu GPS RTK, do analizy zmian profilu brzegu morskiego (Bugajny i in., 2014). Te ostatnie są zwykle powtarzane w regularnych odstępach czasu, w celu pomiaru poszczególnych parametrów elementów strefy brzegowej, aby lepiej zrozumieć fizyczne aspekty tego środowiska (Komar, 1998; Short, 1999). W dłuższej skali czasowej i przestrzennej wykorzystuje się zwykle materiały teledetekcyjne np. w postaci zdjęć lotniczych i analizuje poszczególne elementy strefy brzegowej jak linia brzegowa czy linia podstawy wydmy (Dudzińska-Nowak, 2006).
Drugim podejściem, jest opisanie procesu zmian morfologicznych z zastosowaniem modeli matematycznych. Podejście to wymaga oczywiście wpierw przeprowadzenia szeregu eksperymentów zarówno w terenie jak i w kanale czy basenie falowym. Zastosowanie modelu jest o tyle wygodniejsze, iż umożliwia przewidywanie zmian brzegu z różną dokładnością zależną od perspektywy czasowej. Wówczas okresowy monitoring stanu brzegu, stanowić może niezbędny materiał do kalibracji i walidacji modeli. Jednym z wielu modeli umożliwiających przewidywanie zmian brzegu morskiego w krótkiej perspektywie czasowej jest model XBeach (Roelvink i in, 2009). Pierwsze próby zastosowania modelowania krótkookresowych zmian brzegu morskiego w Uniwersytecie Szczecińskim przeprowadzone
były już od roku 2009 na odcinku Mierzei Dziwnowskiej w ramach europejskiego projektu MICORE (Bugajny i in, 2013) i kontynuowane są aktualnie w projekcie SatBałtyk (Furmańczyk i in., 2012, Furmańczyk i in., 2014 ). Badania te są w fazie początkowej, gdyż aplikacja modelu odbywa się na niewielkich, testowych docinkach brzegu. Natomiast modelowanie zmian brzegu w skali długookresowej realizowano w ramach projektu COPAF, w którym opracowano model DESM, w celu aproksymacji historycznej morfologii strefy brzegowej i oszacowania budżetu sedymentów (Deng i in., 2013).
Literatura
Andrzejewski, P., 2012, Wykorzystanie technik video do monitoringu zagrożeń w strefie brzegowej, [w:] Musielak, S., Wiśniewski, B., (Eds.) Zintegrowane Zarządzanie Obszarami Przybrzeżnymi w Polsce – stan obecny i perspektywy, część 4, Zagrożenia i systemy ostrzegania, Szczecin, 105–112.
Bugajny, N., Furmańczyk, K., Dudzińska-Nowak, J., Paplińska-Swerpel, B., 2013, Modelling morphological changes of beach and dune induced by storm on the Southern Baltic coast using XBeach (case study: Dziwnow Spit), [w:] Conley, D.C., Masselink, G., Russell, P.E. and O’Hare, T.J. (Eds.), Proceedings 12th International Coastal Symposium (Plymouth, England), Journal of Coastal Research, Special Issue No. 65, 672–677.
Bugajny, N., Furmańczyk, K., 2014, Dune coast changes caused by weak storm events in Miedzywodzie, Poland, [w:] Green, A.N., Cooper, J.A.G. (Eds.), Journal of Coastal Research, Special Issue No. 70, 211–216.
Cieszyński, Ł., Furmańczyk, K., Giza, A., Terefenko, P., 2012, Batymetria na podstawie zdjęć lotniczych, [w:] Musielak, S., Wiśniewski, B., (Eds.) Zintegrowane Zarządzanie Obszarami Przybrzeżnymi w Polsce – stan obecny i perspektywy, część 4, Zagrożenia i systemy ostrzegania, Szczecin, 113–122.
Cowell, P.J., Thom, B.G., 1994, Morphodynamics of coastal evolution, [w:] Carter, R.W.G., Woodroffe, C.D. (eEds.), Coastal evolution, Late Quaternary shoreline morphodynamics, Cambridge University Press, 33–86.
Deng, J., Zhang, W., Harff, J., Schneider, R., Dudzinska-Nowaka, J., Terefenko, P., Giza, A. and Furmańczyk, K., 2013, A numerical approach for approximating the historical morphology of wave-dominated coasts - A case study of the Pomeranian Bight, southern Baltic Sea, Geomorphology, 204, 425–443.
Dudzińska-Nowak J., 2006, Coastline Long-term Changes of the Selected Area of the Pomeranian Bay, [w:] Tubielewicz, A. (Ed.), Coastal Dynamic, Geomorphology and Protection, EUROCOAST – LITTORAL 2006, Gdańsk,163–170.
Dudzińska-Nowak, J., Wężyk ,P., 2014, Volumetric changes of a soft cliff coast 2008–
2012 based on DTM from airborne laser scanning (Wolin Island, southern Baltic Sea) [w:] Green, A.N., Cooper, J.A.G. (Eds.), Journal of Coastal Research, Special Issue No. 70, 59–64.
Furmańczyk, K., 1994, Współczesny rozwój strefy brzegowej morza bezpływowego w świetle badań teledetekcyjncyh południowych wybrzeży Bałtyku, Rozprawy i studia, T. 16, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego, 149.
Furmańczyk, K., Andrzejewski, P., Benedyczak, R., Bugajny, N., Cieszyński, Ł., Dudzińska-Nowak, J., Giza, A., Terefenko, P., Zawiślak, T., 2012a, Monitoring brzegów Morza Bałtyckiego w projekcie SatBałtyk [w:] Musielak, S., Wiśniewski, B., (Eds.) Zintegrowane Zarządzanie Obszarami Przybrzeżnymi w Polsce – stan obecny i perspektywy część 4, Zagrożenia i systemy ostrzegania, Szczecin, 87–97.
Furmańczyk, K., Andrzejewski, P., Benedyczak, R., Bugajny, N., Cieszyński, Ł.,
Dudzińska-Nowak, J., Giza, A., Paprotny, D., Terefenko, P., Zawiślak, T., 2014, Recording of selected effects and hazards caused by current and expected storm events in the Baltic Sea coastal zone [w:] Green, A.N., Cooper, J.A.G. (Eds.), Proceedings 13th International Coastal Symposium (Durban, South Africa), Journal of Coastal Research, Special Issue No. 66, 338–342.
Komar, P.D., 1998, Beach Processes and Sedimentation. 2nd ed. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 544.
Roelvink, D., Reniers, A., van Dongeren, A., van Thiel de Vries, J., McCall, R. and Lescinski, J., 2009, Modelling storm impacts on beaches dunes and barrier islands, Coastal Engineering, 56 (11-12), 1133–1152
Short, A.D., 1999, Beach and Shoreface Morphodynamics. John Wiley and Sons, Chichester, 379.
