Monitoring zmian brzegu morskiego Kazimierz Furmańczyk Instytut

Monitoring zmian brzegu morskiego
Kazimierz Furmańczyk
Instytut Nauk o Morzu, Uniwersytet Szczeciński, ul. Mickiewicza 18,
70-383 Szczecin,
e-mail: [email protected]
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.