Seasonal and storm induced morphological variations at praia de Faro, península do Ancão, southern Portugal

Dissertação de Mestrado, Estudos Marinhos e Costeiros, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2009

A zona costeira de Portugal caracteriza-se por estar sujeita, cada vez mais, a erosão intensa e recuo acelerado da linha de costa causados por processos naturais múltiplos, cuja intensidade é frequentemente amplificada pelas actividades antropogénicas. A erosão costeira já está a pôr em risco várias zonas naturais bem como património edificado. Uma das principais preocupações dos gestores de zonas costeiras é a perda da praia emersa devido à erosão, principalmente no descurso de temporais. Como os processos morfológicos costeiros ainda não estão completamente conhecidos, a melhoria do conhecimento dos processos morfodinâmicos pode ajudar a preservar o valor natural da zona costeira. As mudanças morfológicas das praias arenosas estão tradicionalmente relacionadas, entre outros, com variações no nível energético da agitação marítima. Os períodos de calmaria predominam durante o Verão, resultando na acreção da praia e na formação de praias amplas, com bermas acentuadas. Durante o Inverno as condições mais energéticas mudam a morfologia da praia e provocam erosão, criando praias mais estreitas. Este trabalho teve como objectivo principal estudar e descrever o comportamento morfológico duma zona costeira na Península do Ancão, chamada Praia de Faro. A zona de estudo localiza-se na extremidade Este da Península do Ancão, que forma a ligação do sistema de Ilhas da Ria Formosa com o continente, no Sul de Portugal. A área de estudo localiza-se numa zona caracterizada por marés de tipo semidiurno, um regime de maré mesotidal, com uma amplitude média de ±2.5m e uma praia aberta, arenosa e de média energia, caracterizada por uma altura significativa média anual de ±1m e um período de pico médio de ±8s. Os eventos de tempestade estão associados a alturas significativas de onda ao largo superiores a 3 metros. A direcção predominante das ondas é de Oeste e Sudoeste, enquanto que as condições de “Levante” ocorrem menos frequentemente. Ao longo de mais de 2.5 anos, entre Junho 2001 e Dezembro 2003, foi efectuada uma monitorização da morfologia de praia através da realização de trabalhos topográficos e batimétricos, resultando em perfis da praia emersa e submersa e colheita de sedimentos. Para a mesma época foram analisados registos da agitação marítima e da previsão de maré. O objectivo principal desta dissertação foi investigar a variação sazonal dos mecanismos forçadores (ondas e marés) e relacioná-los com o comportamento morfológico da praia em estudo, através de perfis transversais, parâmetros morfológicos associados e classificação morfodinâmica baseada nos parâmetros mais utilizados na literatura científica. Um segundo objectivo foi relacionar os factores condicionadores de temporais com as variações morfológicas da praia. iii Para alcançar estes objectivos foram calculadas médias mensais, sazonais e características de temporais dos seguintes parâmetros: (i) mecanismos forçadores, seja o clima da agitação marítima seja a variação de maré, (ii) características do receptor, sejam a morfologia da praia, suas estruturas morfológicas, posição vertical do perfil transversal relativo ao nível médio do mar e o volume de areia, e (iii) parâmetros morfodinâmicos mais utilizados na literatura, sejam a amplitude relativa de maré (RTR), a velocidade de sedimentação adimensional (-), o surf scaling parameter (ε) e o número de Irribaren ou surf similarity parameter (ξ), para descrever o ajustamento mútuo da morfologia da praia e a dinâmica da agitação. As médias sazonais foram calculadas para os dois períodos marítimos definidos na zona, o Inverno (Outubro - Março) e o Verão (Abril - Setembro). A fim de investigar a possibilidade das variações significativas entre os períodos Abril-Maio e Junho-Setembro, também para estes períodos foram calculadas as médias dos parâmetros Os resultados desta análise foram utilisados para definir o comportamento sazonal da praia e o da praia durante as tempestades. A análise dos registos de agitação marítima durante o período de estudo revelou uma média anual de Hs = 0.96 m e Tp = 8.2 s e um comportamento bimodal da direcção, ou seja predominância de condições de W-SW alternadas com condições de E-SE (“Levante”). A agitação com Hs > 1m, ocorreu apenas nos meses de Inverno. As médias mensais reflectem a sazonalidade do clima da agitação marítima, sobretudo dado pelas diferenças significativas entre a média (Hs e direcção) das condições no Inverno marítimo e no Verão marítimo. Uma análise aprofundada mostrou que as condições médias da agitação marítima do período Abril-Maio e Junho-Setembro, distinguiram-se das condições médias do Inverno e do Verão ou seja, as condições no período Abril-Maio eram muito mais energéticas do que as no período de Junho-Setembro. Concluiu-se que a aplicação duma divisão entre Inverno, Abril-Maio e Junho-Setembro reflectiu melhor as variações da agitação marítima na área de estudo. A morfologia da praia durante o período de estudo caracterizou-se pela presença (i) duma duna estável situada ao nível 6.3 m acima do Nível Médio do Mar (NMM); (ii) duma berma superior, com ±15m de largura situada a +5m NMM; (iii) duma segunda ou terceira berma cuja presença foi influenciada pelas tempestades; (iv) duma face de praia com um pendor médio de 7.5°; (v) dum terraço sub-tidal (TS) durante 63% das observações; (vi) duma barra submersa (BS) durante 22% das observações e (vii) um perfil sem morfologias submersas durante 15% das observações. O número de bermas sub-aéreas apresentou uma relação significativa com a variação da agitação marítima sazonal, ou seja, uma predominância da ocorrência duma segunda berma no Verão (15/15) em comparação com a sua presença no Inverno. No Inverno, devido às consequências dos temporais, a segunda berma desaparece. Conclui-se que a presença duma segunda e terceira bermas está relacionada com o processo de recuperação da praia. Não foram encontradas variações significativas do pendor da face de praia entre a média do Inverno, Verão ou Abril-Maio ou Junho-Septembro. iv Em geral, os três tipos de perfis não coexistiram e mostraram uma forte ligação com as variações sazonais e ocorrência de temporais. A análise efectuada mostrou que o tipo de perfil é resultado da combinação da agitação marítima (quer anterior, quer posterior a um temporal), do tipo de perfil anterior ao temporal e da variação sazonal da agitação marítima. A formação dum perfil com barra submersa está relacionada com a ocorrência de um temporal, mas a sua persistência depende da energia das ondas no período após a formação do perfil. Para estudar a variação volumétrica da praia e as variações da agitação marítima sazonal foi efectuada a delimitação transversal da praia em quatro sectores. Os resultados demonstraram que a reacção sazonal dos quatro sectores definidos é semelhante às reacções dos sectores durante uma tempestade. Relativamente aos parâmetros morfodinâmicas, o estudo mostrou que o estado da praia era altamente dependente do ciclo da maré. Em média a praia encontra-se no domínio intermédio com barra, apesar de estar no limite do domínio reflectivo. A presença das três estruturas morfológicas importantes (face de praia, terraço sub-tidal e barra submersa) levou à conclusão de que o comportamento da praia perante a agitação marítima dependia do ciclo do maré e do tipo de perfil: (i) o perfil sem morfologia submersa com um comportamento reflectivo durante as marés alta e baixa, caracterizado por rebentação mergulhante; e (ii) o perfil com morfologia submersa com comportamento dissipativo, caracterizado por rebentação do tipo progressivo durante a maré baixa e um comportamento reflectivo, caracterisado pela rebentação mergulhante durante a maré alta. Em geral, também os parâmetros morfológicos demonstraram a mesma sazonalidade que a agitação marítima, a variação do volume da praia e as entidades morfológicas. A divisão do ano em três períodos também se reflectiu na variação dos parâmetros morfológicos. Como excepção salienta-se o comportamento do parâmetro surf similarity que não mostrou associação com as outras variações, devido à quase invariabilidade do pendor médio da praia nos três períodos definidos. Em conclusão, o estudo revelou uma forte ligação do comportamento morfológico da praia em estudo às variações da agitação marítima. Os estudos anteriores descreveram um comportamento típico, relacionado ao Inverno e ao Verão marítimo. Este trabalho mostrou, em primeiro lugar, a existência de um comportamento morfodinâmico da praia associado a três períodos do ano: (i) uma baixa variabilidade morfológica entre Junho e Setembro, (ii) uma alta variabilidade, com uma tendência erosiva, durante o Inverno marítimo e (iii) recuperação da praia entre Abril e Maio. Em segunda lugar, observou-se que as variações morfológicas da praia atravez estes três períodos do ano mostraram um comportamento semelhante às quais observadas durante e depois tempestades, mas differente em magnitude e em escala temporal.

Changes in beach morphology are traditionally correlated to variations in the incident wave energy level, typically related to seasonal variations in the local wave climate. During summer calm conditions prevail, resulting in accretion and wide beaches with pronounced berms, while during winter more energetic conditions will cause erosion, narrows the beaches and creates nearshore bar morphology. As a consequence of the seasonal wave climate change, a seasonal cycle of beach changes can be identified at a large number of beaches worldwide. However, these morphological beach changes can also be irregular and intermittent, associated to periodic or storm versus post-storm conditions. The main objective of this thesis is to describe the different morphological status of the beach at Praia de Faro (Ria Formosa, Portugal) and analyse its morphological and volumetric behaviour in order to find out seasonal, non-seasonal and storm induced changes. The knowledge of this behaviour is based on a monitoring campaign including topographic and bathymetric surveys of cross-shore beach profiles between July 2001 and December 2003. Widely used morphodynamic parameters, like the Dean number -, the surf similarity ε and the scaling parameter ξ are applied to the data, resulting in morphodynamic characterisation of the beach. Morphological changes are analysed and compared with the wave energy. Seasonal changes are defined and compared to erratic/periodic changes in order to determine which have a stronger signal. The beach response to storms is expected to be quick, but could not be clearly observed throughout all measurements. Previous results mentioned a typical Winter, Summer behaviour of the beach. This study conforms on the one hand the existence of significant difference between maritime Winter and Summer, for both driving factors (waves) as the behaviour of the receptor (beach). On the other hand non-seasonal periodic changes were found. The results show that three main statuses seem to exist: (i) a low morphodynamic variability between June and September; (ii) high variability with (high) erosion trend in the maritime Winter period and (iii) mainly recovery in April and/or May. The non-seasonal morphological variations of the beach demonstrated comparable behaviour to those that can be observed during and after storms, although the time span and order of magnitude of the changes are different. The present work was elaborated on a dataset of only 2.5 years, therefore further research based on measurements with a short time step (tidal or daily variations) is essential to provide additional information to support the above findings.