Extreme storm surges in the south of Brazil: atmospheric conditions and shore erosion

Marés meteorológicas que geram sobre-elevações do nível do mar são freqüentes na costa do Rio Grande do Sul e respondem às variações ocorridas na atmosfera. Torna-se importante, dessa maneira, definir padrões meteorológicos sinóticos responsáveis por gerar eventos de marés meteorológicas intensas na Praia do Cassino como objetivo desse trabalho. O uso de dados de reanálise associados a uma técnica eficiente de localização do ciclone, aplicando o conceito de vorticidade, permitiu definir uma nova classificação com base na trajetória de ciclones extratropicais responsáveis pela subida do nível do mar. Três padrões de trajetórias foram identificados: 1) Ciclogênese ao sul da Argentina com deslocamento para leste e trajetória entre 47.5ºS e 57.5ºS; 2) Ciclogênese ao sul do Uruguai com deslocamento para leste e trajetória entre 35ºS e 42.5ºS; 3) Ciclogênese ao sul do Uruguai com deslocamento para sudeste e trajetória entre 35ºS e 57.5ºS. O estudo de 23 ciclones extratropicais permitiu verificar máximas elevações do nível e erosão respectivamente associados a tempestades ocorridas no inverno e verão. A Praia do Cassino apresentou um comportamento sazonal, com erosão episódica associada a eventos de alta energia mais freqüentes no inverno, e longos períodos de acresção relacionados ao regime hidrodinâmico normal.The region under study is regularly subject to the occurrence of storms associated with frontal systems and extratropical cyclones, since it is located near one of the cyclogenetic regions in South America. These storms can generate storm surges that cause anomalous high sea level rises on Cassino Beach. The use of reanalysis data along with an efficient technique for the location of the cyclone, using a vorticity threshold, has provided a new classification based upon the trajectories of events that produce positive sea level variation. Three patterns have been identified: 1) Cyclogenesis to the south of Argentina with displacement to the east and a trajectory between 47.5ºS and 57.5ºS; 2) Cyclogenesis to the south of Uruguay with displacement to the east and a trajectory between 35ºS and 42.5ºS; and 3) Cyclogenesis to the south of Uruguay with displacement to the southeast and a trajectory between 35ºS and 57.5ºS. Maximum water level elevation above the mean sea level and beach erosion were associated, respectively, with winter and summer storms. Cassino beach displayed a seasonal morphological behavior, with short periods of episodic erosion associated with winter storm events followed by long periods of accretion characterized by the dominance of fair weather conditions

Determinação da Intensidade das Tempestades que atuam no Litoral do Rio Grande do Sul, Brasil

Waves generated by South Atlantic storms are greatly responsible for the beach and coastal erosion verified at the central coast of Rio Grande do Sul State, Brazil. These beaches are classified as intermediate, according to the morphodynamic approach suggested by the “Australian School of Coastal Geomorphology”. The storm wave regime controls the morphodynamic variability of those sandy beaches. Through the classification proposed by Dolan and Davis (1992). South Atlantic storms were classified and related to meteorological systems, considering corresponding beach responses. Out of the 3 year wave gauge storm data analyzed, 54.4% corresponded to Class I (weak), 23% to class II (moderate), 19.25% to class III (significant), 2.75% to class IV (severe) and for class V (extreme), 1 storm was recorded (0.6%). Coincidently, the proportion of storm class frequencies for the 3 year data of South Atlantic storms showed to be similar to the 42 year data studied by Dolan and Davis (1992) for North Atlantic storms. Such classification has proved to be effective for the southern Brazilian coast. Autumn and winter are the storm periods with greatest intensity, wich associated to maximum spring tides and storm surges generate the erosion cicle at this coast. The inverse process is verified to spring and summer, when the accretion cicle takes place. In addiction to this seasonal behavior trend, a continuous process of erosion without further recovering occurred at Conceição Lighthouse and Lagamarzinho beach locations, at rates of 3,6 meter per year and 1 meter per year respectively. The use of such method made possible quantifying storm intensity and establishing its relationship to seasonal erosion processes taking place in the southern Brazilian beaches

Morfodinâmica da Praia do Futuro, Fortaleza-CE: uma sintese de dois anos de estudo

The comprehension of the mechanisms of the processes responsible for the morphodynamics of coastal environments and formation and migration of sandy banks is important, considering their roles on beach stabilization and identification of coastal risks. What concerns to beach morphodynamics, different conceptual models have been applied, approaching variations on morphodynamic stages aiming to establish a universal classification for beaches under different tide regimen. This study was conducted at Futuro Beach, Fortaleza-CE. Through seasonal, morphological, hydrodynamic and sedimentological data, was possible to relate the evolution of accretion and erosion cycles to energy variation in the breaker zone. The area was divided in three sectors and classified according to Tide Relative Parameter (TRP), model of morphodynamic stages characterized by mesotidal environments. The first two sectors presented coarse and medium grain sizes, and were classified as intermediate morphodynamic stage. Sector 02 (P03) has shown the highest indexes for beach mobility (σYb=34,65m). The variations of sedimentary package in the first two sectors are more expressive at the medium and lower intertidal zone. At sector 03, characterized by fine sediments, the major stage was ultradissipative.O entendimento dos processos responsáveis pela morfodinâmica dos ambientes costeiros, e pela formação e migração dos bancos arenosos, é necessário tendo em vista que tais processos assumem um importante papel na conformação, estabilização do ambiente praial e identificação de riscos costeiros. No que diz respeito à morfodinâmica de praias, diferentes modelos conceituais, abordando variações nos estágios morfodinâmicos, têm sido aplicados com o intuito de estabelecer uma classificação universal para praias submetidas a diferentes regimes de marés. O presente estudo foi conduzido na praia do Futuro, Fortaleza-CE. Por meio de dados morfológicos, hidrodinâmicos e de sedimentologia, sazonais, pôde-se acompanhar a evolução dos ciclos de acresção e erosão na localidade em função da variação de energia na zona de arrebentação. A área foi dividida em três setores de monitoramento e classificada de acordo com o Parâmetro Relativo da Maré (RTR), modelo de estágios morfodinâmicos característico de ambientes de mesomaré. Os dois primeiros setores, caracterizados por granulometria predominantemente grossa e média, foram enquadrados nos estágios morfodinâmicos intermediários. O setor 02 (P03) apresentou os maiores valores para o índice de mobilidade da praia (σYb=34,65m), durante os monitoramentos sazonais. As variações do pacote sedimentar nos dois primeiros setores são mais acentuadas na região do estirâncio médio e inferior. No setor 03, caracterizado por sedimentos finos, predominou o estágio ultradissipativo

Minerais pesados da plataforma continental interna adjacente à Ilha de Santa Catarina, SC, Brasil

A plataforma continental interna adjacente à ilha de Santa Catarina, litoral do estado de Santa Catarina, região Sul do Brasil, foi estudada objetivando analisar a ocorrência de pláceres de minerais pesados nos sedimentos superficiais. Para isso foram coletadas 100 amostras entre 15 e 50m de profundidade usando um amostrador van Veen que foram analisadas quanto à granulometria com peneiras de malha entre 0,180-0,090mm e separação gravimétrica com uso de bromofórmio. Os minerais foram identificados com uso de lupa binocular e calculadas as porcentagens relativas de cada espécie de mineral pesado. Algumas amostras foram selecionadas para serem submetidas ao separador isodinâmico Frantz de forma a parametrizar a análise mineralógica de todo conjunto amostral. Uma análise multivariada (vetorial modo Q-R) foi aplicada para identificar possíveis relações entre a ocorrência dos minerais com a variável profundidade e distância da costa. Aplicou-se também o índice entre as percentagens de zircão, turmalina e rutilo (índice ZTR) para avaliar a maturidade dos depósitos e especular sobre suas proveniências. As análises demonstraram que as concentrações mais significativas são de turmalina, ilmenita e epidoto, com ocorrência secundária de hornblenda e tremolita. Os resultados permitiram também um melhor entendimento sobre as distribuições das principais assembleias mineralógicas e forneceram informações para a gestão dos recursos minerais presentes na ZEE brasileira e orientar orgãos públicos em futuras tomadas de decisões, de forma a assegurar a explotação sustentada e a devida preservação da plataforma continental brasileira

Medium-term morphodynamic behavior of a multiple sand bar beach

Cassino beach, located in southern Brazil, is a very fine sand beach with morphodynamic stages ranging from dissipative to intermediate. This beach can display up to three sand bars which are active during high energy events. Since the beach is located in a microtidal area, flood events are mainly caused by storm surges which can reach 1.8 m. During such events the highest rates of beach erosion are observed. A series of six years (from March 2005 to February 2011) of data from video images have been used to study the nearshore morphodynamic behavior. Daily data of sandbars and waterline position were obtained from these images. The generated data was analyzed in order to recognize flood events patterns as well as patterns of beach morphodynamic both during flood events and during normal conditions. Forty seven flood events were identified, 53% during winter, 24% during autumn, 17% during spring, and 6% in the summer. The average duration of events is 1.5 days. During this period, the whole system is migrating offshore in a rate of 9 m/year. Wavelet analysis showed a gradation of frequencies that govern the variability of the surf zone features. Closer to the beach high frequencies processes (associated with tides and meteorological forcing) have larger influence than further offshore, where longer processes gain importance

Beach Erosion along the Uruguayan Atlantic Coast

The Uruguayan Atlantic coast is wave dominated. It appears as a sequence of beaches built between rocky headlands showing all ranges of morphodynamic behaviors from reflective to dissipative. Several beaches are undergoing erosion. All of them coincide with urbanized areas. In most cases the causes have not been established yet but there is no doubt that human activities have contributed to such problems. This fact raises the question about the nature of the erosion process. Does location of beaches under erosion on urbanized areas prove the man-induced origin of it? This paper discusses the possible factors involved on the beach erosion process. Sediment inputs to the beaches are limited. The inner shelf is likely to be the main source as it is covered with sandy sediments and shows a low gradient relief. The most significant continental source are the gullies although this remains a controversial issue as sediments eroded from them are usually finer than beach sediments. Anyway, as minor as it might be, this input contributes positively to the beach sediment budget. Sediment losses occur mainly by the inland migration of dunes and human activities. The latter includes the occupation of the backshore and frontal dunes, the building of seawalls, revetments and other hard structures to protect the houses, and the fixation of mobile dunes by planting. Pinus and Eucalyptus forests. Possible natural causes for beach erosion include storm surges and concentration of wave energy due to wave refraction. The latter hypothesis arouse in this research from wave refraction diagrams that showed a strong influence of the shelf relief on wave climate

Morfodinâmica praial: uma breve revisão Beach morphodynamics: a brief review

Desde o início dos anos 30 perfis de praia foram classificados em um dos dois tipos: perfis de tempestade ou perfis de ondulação associados, respectivamente, com ondas de alta e baixa esbeltez. Mudanças no perfil praial envolvem muitas variáveis, tornando muito difícil a formulação de modelos de prediçâo de comportamento praial. Somente a partir da década de 70, as características dos sedimentos c os processos de transformação de ondas operantes na plataforma interna e antepraia, acoplados com a morfologia tridimensional e a hidrodinâmica da praia, começaram a ser estudados de maneira integrada. Tais estudos levaram a um melhor entendimento do comportamento de sistemas praiais e zonas de arrebentação e também à formulação de modelos seqüenciais de comportamento morfodinâmico daqueles sistemas. Apresenta-se aqui uma breve síntese dos principais trabalhos e modelos introduzidos pela escola australiana de geomorfologia costeira na área de morfodinâmica praial e o resultado de sua aplicação em algumas praias do sul e sudeste do Brasil.Since the early 1930's, beach profiles have been broadly classified in one of the two types: storm profiles or swell profiles associated, respectively, with steep or low waves. Changes in beach profiles involves so many variables that becomes very difficult to obtain a model which can account for a sucessfull explanation or prediction of these changes. Only in the early 1970's. the sediment characteristics, the process of wave transformation in shallow waters and the coupling between the three-dimensional morphology and the hydrodynamics were sistematically analyzed in order to get a better understanding of the processes responsible for beach changes and its evolutionary sequences. In this paper a brief review about the sucessfull beach morphodynamic models developed by the Australian school of coastal geomorphology is presented as well as some results of this approach applied to some of the southern and southeastern Brazilian beaches

Evolução geomorfológica de um esporão arenoso na desembocadura da Laguna dos Patos, RS, Brasil – resultado de 85 anos de monitoramento

No estuário da Laguna dos Patos, os padrões de circulação são dirigidos principalmente pelo vento e pela descarga de água doce. A direção do vento influencia os padrões de circulação local. Sob ventos de NE o gradiente de pressão aumenta e a retração das águas costeiras favorece a descarga lagunar. Contrariamente, ventos de SE e SO causam a inversão do fluxo aumentando o nível de água. Embora esteja localizada em uma área de micromaré (0,47m), as marés meteorológicas induzidas por ventos de sul podem elevar o nível acima de 2 m. Este fluxo bidirecional propicia o desenvolvimento de um delta de maré vazante e um esporão arenoso adjacente a foz. Fotografias áreas combinadas com cartas batimétricas permitiram traçar a evolução morfológica do esporão arenoso. Durante este período o esporão cresceu 427m na direção noroeste ao mesmo tempo em que seu comprimento na direção norte sul cresceu 304,5m. A origem, evolução e estabilização destas feições ao longo da margem leste tem sido freqüente mesmo após a construção de dois molhes convergentes. O propósito deste trabalho é discutir o modelo de evolução deste esporão arenoso sujeito a fluxo bi-direcional em uma costa sujeita a influência de marés meteorológicas.In the estuarine portion of the Patos Lagoon circulation patterns are driven mostly by wind and freshwater. Wind direction influences circulation patterns. Under NE winds a pressure gradient raise along the inlet and the retreating coastal waters favors flushing of the lagoon water. Contrarily, SE and SW winds cause the inversion of flow raising the water level in the northern part of both the inlet and the main lagoon body. Storm surges induced by southern winds can raise the level up to 2m. As a result of the strong bi-directional flow an ebb tide delta and a spit developed in the inner portion of inlet. Aerial photos, combined with bathymetric charts allowed to track the morphological evolution of a sand spit located at the extreme end of the inlet. During this period, the spit has grown 427m in the northwest direction at the same time its length north to south has grown 304,5m. The origin, evolution and stabilization of these features along the east margin had been quite frequent even after the construction of two jetties. The aim of this work is to discuss the evolutionary model of this sand spit