Original paper
Conditions of Beach Retrogression in a Low-Energy Environment
Warnke, Detlef A.
Zeitschrift für Geomorphologie Volume 11 Issue 1 (1967), p. 47 - 61
11 references
published: Apr 13, 1967
ArtNo. ESP022001101004, Price: 29.00 €
Abstract
A survey site located on Alligator Spit in northwest Florida was repeatedly surveyed between 1963 and 1965. Although this location contains the coastal segment with a lower wave energy (based on mean annual wave height), it became clear during the course of the surveys that the mean annual retrogression of the beach is over 6 meters. It was found that this beach's displacements—perpendicular to the coastline—did not occur uniformly, but were dependent on the occurrence of storm surge waves triggered by cyclones. The extent of the individual beach displacements, however, was largely independent of the distance between the survey site and the eye of the cyclone at the time of the beach loss. Three tropical cyclones were responsible for the beach movements during the study period: Dora and Hilda in the fall of 1964 and Betsy in the fall of 1965. Although the (albeit weakened) cyclones Dora and Hilda followed paths that passed through the immediate vicinity of the study site, they caused less beach movement than Betsy, a cyclone that never directly touched the study area but cut through the Gulf of Mexico to the south. While the extent of the beach movements caused by Dora and Hilda appeared to be directly dependent on the meteorological conditions associated with the cyclones, the significant beach movement caused by Betsy must be due to interference phenomena between the tidal wave and the storm surge. Other explanations are being considered. The short-term, but relatively significant for a flat coast, sea-level fluctuations caused wave energy to act on the part of the beach that is normally outside the wave zone. The mathematical treatment of such phenomena is still in its infancy, and therefore it is not yet possible to accurately predict the arrival and extent of storm surge waves. We are therefore also not yet able to accurately correlate the extent of geomorphological coastal changes with meteorological-oceanographic parameters. However, it is clear that tropical cyclones occur in the Gulf of Mexico every year and that when these cyclones pass through the sector south of the "Big Bend" coast, storm surge waves are sent north and may interfere with the tidal wave. These storm surges, however, always quickly cause beach erosion in the dune area of Alligator Spit. Such processes associated with developed cyclones are not "catastrophic" in the geological sense, but rather form an integral part of the physical processes occurring in the sea-land-air boundary zone of West Florida. For these reasons, the south beach of the hook, even though it is in equilibrium for most of the year, had to be considered unstable. The majority of the eroded material is deposited in shallows south of the hook. Lateral beach displacement over longer distances cannot be detected. The hook is currently being destroyed because no new material is being added to it. We may also consider it a geomorphological relic of a time when it was an active component of the growing Apalachicola Delta.
Kurzfassung
Eine auf dem Alligator Spit (Haken) in Nordwest Florida gelegene Untersuchungsstelle wurde während der Jahre 1963-1965 wiederholt vermessen. Obwohl das diese Lokalität enthaltende Küstensegment als ein Raum niedriger Wellenenergie (bezogen auf mittlere jährliche Wellenhöhe) klassifiziert werden muß, stellte sich im Laufe der Untersuchungen heraus, daß die mittlere jährliche Retrogression des Strandes über 6 m beträgt. Es erwies sich, daß diese Strandverschiebungen - senkrecht zum Küstenverlauf - nicht gleichmäßig vor sich gingen, sondern vom Auftreten von Sturmflutwellen abhängig waren, die von tropischen Zyklonen ausgelöst wurden. Das Ausmaß der einzelnen Strandverschiebungen war indessen weitgehend unabhängig von der Entfernung Untersuchungsstelle-Auge des Zyklons zur Zeit des Strandverlustes. Drei tropische Zyklone waren für die Strandverschiebungen während der Untersuchungszeit verantwortlich: Dora und Hilda im Herbst 1964 und Betsy im Herbst 1965. Obwohl die (allerdings abgeschwächten) tropischen Zyklone Dora und Hilda Bahnen folgten, die durch die unmittelbare Nähe der Untersuchungsstelle führten, verursachten sie geringere Strandverschiebungen als Betsy, ein Zyklon, der zu keiner Zeit das Untersuchungsgebiet direkt berührte, sondern südlich davon den Golf von Mexico durchschnitt. Während das Ausmaß der von Dora und Hilda verursachten Strandverschiebungen direkt von den mit den tropischen Zyklonen verknüpften meteorologischen Verhältnissen abhängig zu sein schien, muß für die von Betsy verursachte bedeutende Strandverschiebung eine weitere Erklärung herangezogen werden, nämlich Interferenzerscheinungen zwischen der Gezeitenwelle und der Sturmflut. Die so verursachten kurzfristigen aber für eine Flachküste relativ bedeutenden Meeresspiegelschwankungen ließen die vorhandene Wellenenergie auf den Teil des Strandes einwirken, der normalerweise außerhalb des Wellenbereichs liegt.Die mathematische Behandlung solcher Erscheinungen steckt noch in den Anfängen, und daher ist es zur Zeit noch nicht möglich, das Eintreffen und Ausmaß der Sturmflutwellen genau vorherzusagen. Wir sind daher auch noch nicht in der Lage, das Ausmaß der geomorphologischen Küstenveränderungen genau mit meteorologisch-ozeanographischen Parametern zu korrelieren. Es ist jedoch klar, daß in jedem Jahr tropische Zyklone im Golf von Mexico auftreten und daß, wenn diese Zyklone den Sektor südlich der „Big Bend“ Küste durchschreiten, Sturmflutwellen nach Norden gesandt werden, die u. U. mit der Gezeitenwelle interferieren können. Diese Sturmfluten aber verursachen fast immer einen Strandrückschritt im Dünengebiet des Alligator Spit. Solche mit tropischen Zyklonen verknüpften Prozesse sind nicht „katastrophal“ im geologischen Sinne, sondern bilden einen integralen Bestandteil der im See-Land-Luft-Grenzraum West Floridas auftretenden physikalischen Prozesse. Aus diesem Grunde muß auch der Südstrand des untersuchten Hakens, wenn er sich auch während des größten Teils des Jahres im Gleichgewicht befindet, als instabil betrachtet werden. Der größte Teil des erodierten Materials wird in Untiefen südlich des Hakens abgelagert. Eine laterale Strandversetzung über größere Entfernungen ist nicht nachzuweisen. Der Haken wird zur Zeit zerstört, da ihm kein neues Material zugeführt wird. Wir dürfen ihn also als ein geomorphologisches Relikt einer Zeit auffassen, in der er ein aktiver Bestandteil des wachsenden Apalachicola Deltas war.
Résumé
Un emplacement de recherches délimité sur la Flèche (Spit) de l’Alligator dans le N. W. de la Floride fut mesuré à nouveau en 1963-65. Bien que la région corresponde à un endroit où l’énergie des vagues est relativement faible (d’après la hauteur annuelle moyenne des vagues), les mesures révélèrent une régression annuelle moyenne du rivage supérieure à 6 m. Il fut démontré que les déplacements perpendiculaires au rivage ne se produisent pas de manière régulière, mais dépendent de l’arrivée de vagues de tempêtes, formées par des cyclones tropicaux. L’importance des reculs individuels du rivage est en grande partie fonction de la distance entre la station d’observation et l’oeil du cyclone au moment de l’érosion de l’estran. Trois cyclones tropicaux ont été responsables des reculs constatés pendant la période d’observation: Dora et Hilda pendant l’automne 1964 et Betsy pendant l’automne 1965. Bien que les cyclones Dora et Hilda, à la vérité déjà affaiblis, ont suivi des trajectoires les amenant à proximité immédiate de la station d’observation, ils ont produit moins de recul de rivage que Betsy, un cyclone qui ne toucha jamais directement cette région, mais traversa plus au S. le Golfe du Mexique. Tandis que l’importance des déplacements causés par Dora et Hilda semblaient bien être en relation directe avec les conditions météorologiques liées aux cyclones tropicaux, pour Betsy, les déplacements plus importants produits doivent appeler une explication supplémentaire, à savoir la production d’ondes d’interférence entre la marée et les vagues de tempête. Les variations de niveau de la mer ainsi produites, relativement brèves, mais assez importantes pour une côteplate, ont permis à l’énergie des vagues d’atteindre une portion du rivage normalement hors d’atteinte de leur action. Le traitement mathématique de tels effets en est encore à ses débuts, et par conséquent il n’est pas possible encore, à présent, de prédire assez bien le moment d’arrivée et l’importance des vagues de tempête. Nous ne sommes pas non plus capables de corréler l’importance des modifications subies par la côte avec les paramètres métérologiques et océanographiques. Il est cependant certain que, chaque année, des cyclones tropicaux se produisent dans le Golfe du Mexique, et que, quand ces cyclones traversent le secteur situé au S. du “Big Bend”, des vagues de tempête sont envoyées vers le N., qui peuvent notamment interférer avec les ondes de marée. Ces tempêtes produisent presque toujours un recul du rivage dans la région de dunes de la Flèche de l’Alligator. Les processus associés à de tels cyclones tropicaux ne sont pas “catastrophiques” du point de vue géologique, mais forment partie intégrante des processus physiques affectant l’ensemble mer-terre-air de l’ouest de la Floride. Pour cette raison, le rivage Sud de la flèche investiguée, bien qu’il se trouve aussi en équilibre pendant la plus grande partie de l’année, doit aussi être considéré comme non stable. La plus grande partie du matériel érodé va se déposer dans les faibles profondeurs marines au Sud de la flèche. On n’observe pas de déplacement latéral du rivage sur de plus grandes distances. La flèche sera prochainement détruite, parce qu’aucun matériau nouveau ne lui est fourni. Nous pouvons la considérer comme une relique morphologique d’une époque au cours de laquelle elle formait une partie active du delta en croissance de l’Apalachicola.
Keywords
beach;beach retrogression;