Modelling storm hydrodynamics on gravel beaches with XBeach-G

The research in this study was funded by the Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC; EP/H040056/1). The full text is under embargo until 01.09.1

TiEMPO: Open-source time-dependent end-to-end model for simulating ground-based submillimeter astronomical observations

The next technological breakthrough in millimeter-submillimeter astronomy is 3D imaging spectrometry with wide instantaneous spectral bandwidths and wide fields of view. The total optimization of the focal-plane instrument, the telescope, the observing strategy, and the signal-processing software must enable efficient removal of foreground emission from the Earth's atmosphere, which is time-dependent and highly nonlinear in frequency. Here we present TiEMPO: Time-Dependent End-to-End Model for Post-process Optimization of the DESHIMA Spectrometer. TiEMPO utilizes a dynamical model of the atmosphere and parametrized models of the astronomical source, the telescope, the instrument, and the detector. The output of TiEMPO is a time-stream of sky brightness temperature and detected power, which can be analyzed by standard signal-processing software. We first compare TiEMPO simulations with an on-sky measurement by the wideband DESHIMA spectrometer and find good agreement in the noise power spectral density and sensitivity. We then use TiEMPO to simulate the detection of a line emission spectrum of a high-redshift galaxy using the DESHIMA 2.0 spectrometer in development. The TiEMPO model is open source. Its modular and parametrized design enables users to adapt it to design and optimize the end-to-end performance of spectroscopic and photometric instruments on existing and future telescopes.Comment: Presented at SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2020. Full published paper, poster and video available at https://doi.org/10.1117/12.2561014 Open-source Python package of TiEMPO: https://pypi.org/project/tiempo-deshima/ Open-source code of TiEMPO: https://zenodo.org/record/4279086#.X_jAsdhKg2

The Tordera Delta, a hotspot to storm impacts in the coast northwards ofBarcelona (NW Mediterranean)

The Catalan coast, as most of the developed Mediterranean coastal zone, can be characterized as a high-risk area to the impact of storms due to the large concentrationof values together with the dominance of eroding shorelines. In consequence, any long-term coastal management scheme must include a risk analysis to permitdecision makers to better allocate resources. This can be done in a nested approach in which hotspots are first identified along the coast at a regional scale andsecondly, they are further analysed to produce dedicated risk reduction strategies. In this work, we apply the methodology developed within the RISC-KIT project foridentifying and analysing coastal hotspots in the Catalan coast as a test for applying it to Mediterranean conditions. Obtained results show that this methodology isvery efficient in identifying hotspots of storm-induced flooding and erosion at a regional scale. The adoption of the response approach resulted in the direct assessmentof the hazards' probability distributions, which allowed for the selection of the severity of the hotspots to be identified. When a given coastal stretch behaves as ahotspot for both hazards, it is identified as a very highly-sensitive area to storm impacts. In the study area, the Tordera Delta possesses this condition of very high“hotspotness.” This has been demonstrated by the large and frequent damages suffered by the site during the past decades. The paper analyses different aspects related to the risk management of this area, including stakeholder actions

Surf beat and its effect on cross-shore profiles

Civil Engineering and Geoscience

Kustverdediging na 1990 (Kustnota 1990): Technisch rapport 14: Onderwateroeversuppleties

De laatste decennia heeft in Nederland een belangrijke verschuiving plaatsgevonden in de aanpak van kusterosieproblemen. Waar men vroeger gewend was met harde constructies, zoals strandhoofden, strandmuren, dijken en duinvoetverdedigingen de problemen te bestrijden of althans te vertragen, gaat men tegenwoordig steeds meer over tot 'zachte', flexibele verdedigingsmethoden, zoals strand- en duinsuppleties. Enerzijds is dit te danken aan de ontwikkeling van de baggertechnologie, waardoor deze methoden haalbaar zijn geworden; anderzijds heeft ook een verandering van de onderhoudsfilosofie tot deze ontwikkeling geleid. De eerstgenoemde methoden zijn passief; ze vertragen of verplaatsen slechts het probleem. Bij de laatste methoden wordt aktief ingegrepen in het kustsysteem. Onderkend wordt, dat de oorzaak van de kusterosie ligt in een geleidelijk verlies van zand uit de kustzone; dit verlies wordt gecompenseerd door een kustvak op gezette tijden aan te vullen. Deze methode is flexibel en hoeft niet tot een verlies aan waardevolle functies in het kustgebied te leiden. Door uitvoerings-technische problemen is de prijs per kubieke meter echter nog aan de hoge kant. Meer recentelijk is het begrip gegroeid, dat de onderwateroever een belangrijke rol vervult in het kustsysteem, en dat voortgaande erosie ervan, met enige vertraging, tot kusterosie en verhoogde duinafslag kan leiden. Andersom geldt ook, dat een aangroeiende onderwateroever tot een gunstiger kustgedrag aanleiding geeft. Het is dan ook zinvol, te bezien of kunstmatige voeding van de onderwateroever door onderwateroeversuppleties een (gedeeltelijk) alternatief voor strandsuppleties kan inhouden. Het is aannemelijk, dat het rendement van onderwateroeversuppleties, uitgedrukt in zandhoeveelheden, door grotere verliezen naar dieper water geringer zal zijn dan dat van strandsuppleties. Doordat de uitvoering veel eenvoudiger is, is het echter goed mogelijk dat de totale onderhoudskosten bij toepassing van onderwateroeversuppleties lager liggen dan bij strandsuppleties. Om deze afweg ing te kunnen maken, is in deze studie de effectiviteit van verschillenden vormen van onderwateroeversuppleties onderzocht in termen van zandhoeveelheden; de kostenafweging valt buiten het kader van de opdracht. In het buitenland zijn in het verleden enige experimenten uitgevoerd met suppleties op de onderwateroever. In het algemeen vonden deze plaats op betrekkelijk diep water. De ervaringen zijn niet erg gunstig; in deze studie is de aandacht dan ook voornamelijk gericht op suppleties in de zogenaamde 'aktieve zone', ruwweg tussen de waterlijn en de 8 m dieptelijn.Kustnot

Zandconcentraties onder lopende golven

Er is een onderzoek gedaan naar zandconcentratieverdelingen onder regelmatige, lopende golven. De aandacht is hierbij gericht op een beschrijving van het suspensiemechanisme door middel van de diffusievergelijking. Een aantal aspecten is onderzocht: - de invloed van de niet-uniformiteit van het bodemmateriaal op de diffusiecoëfficiënt voor het sediment. - de verdeling van de korreldiameter over de hoogte. - de relatie tussen de valsnelheid van het bodemmateriaal en de diffusiecoëfficiënt voor het sediment, onder identieke omstandigheden. - de relatie tussen de beta-factor, die de verhouding weergeeft tussen de diffusiecoëfficiënt voor het sediment en die voor de waterbeweging, enerzijds, en de valsnelheid en de diffusiecoëfficiënt voor de waterbeweging anderzijds. Uit meetresultaten wordt een mogelijk verloop van de beta-factor als functie van de laatstgenoemde parameters afgeleid.KustwaterbouwkundeHydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience

Dissipation in random wave groups incident on a beach

The transformation of certain parameters of an incident random wave train across the surf zone has been the subject of much study and modelling effort. In recent literature, two classes of models have been developed, which are both based on the wave energy balance or the wave action equation, but use markedly different approaches. The main goal of this study is to develop a suitable formulation for the time-varying dissipation due to wave breaking. As it is impossible to measure the time-varying dissipation directly, the formulation can only be checked by building it into models that predict measurable parameters, such as the average dissipation, the fraction of breaking waves and the mean wave energy, and by verifying these models both externally and internally. For this purpose, one wave propagation model of the probabilistic class and three models of the parametric class were formulated, calibrated and verified in this study, all based on the same dissipation formulation. Although it has not been the primary goal of the study, these models are an interesting by-product in themselves

Comparison between predicted and observed large-scale sea bed features

The bottom of the Southern North Sea is partly covered by tidal sand banks and also partly covered with sand waves; these two patterns can also overlap or both be absent. A theoretical morphodynamic approach has provided a model which gives two physical parameters (Stokes number and resistance parameter) discriminating between a flat bed, the growth of tidal sand banks, sand waves, both sand banks and sand waves and parallel ridges. This paper reports whether this bed pattern model is able to make correct predictions in the Southern North Sea. In order to judge the level of agreement both predictions as well as observations have to be treated at an aggregated level, the level of patches of patterns. This leads to the results that the order of magnitude of the predictions is correct, which means that for realistic values of the input parameters all types of observed patterns are indeed predicted in the North Sea. The predictions show patchy behaviour of patterns, like observed. For the major part of the observed patterns it has explicitly been shown that there are input parameters which are able to predict the local correct pattern. The present study shows that the presence of bed patterns can be, in a global way, predicted by the model. Due to the assumptions underlying this model this implies that the bed patterns in the Southern North Sea can be explained as the res ult of long-term bed-tide interactions