Dalga yalama zonu

Çalkantı (coğrafyada ön yıkama), gelen bir dalga kırıldıktan sonra sahilde yıkanan çalkantılı bir su tabakasıdır. Çalkalama hareketi, plaj malzemelerini sahilden aşağı ve yukarı hareket ettirerek kıyı boyunca tortu değişimine neden olabilir.^[1] Çalkalama hareketinin zaman ölçeği, plaj türüne bağlı olarak saniyelerle dakikalar arasında değişir (plaj türleri bkz. Şekil 1). Genelde daha düz plajlarda daha fazla çalkantı meydana gelir.^[2] Çalkalama hareketi, morfolojik özelliklerin oluşumunda ve çalkalama alanındaki değişimlerde birincil rolü oynar. Çalkantı hareketi, daha geniş kıyı morfodinamiğindeki anlık süreçlerden biri olarak da önemli bir rol oynamaktadır.

Çalkalama iki aşamadan oluşur: basma (karada akış) ve geri yıkama (açık deniz akışı). Genellikle ters yıkama geri yıkamadan daha yüksek hıza ve daha kısa süreye sahiptir.^[3] Kıyı hızları en fazla ayaklanmanın başlangıcındadır ve daha sonra azalırken açık deniz hızları geri yıkamanın sonuna doğru artar. Ayaklanmanın yönü hakim rüzgarla değişirken geri yıkama her zaman sahil şeridine diktir. Bu asimetrik eğik hareket, kıyı boyunca tortu taşınmasının yanı sıra kıyı şeridi sürüklenmesine de neden olabilir.^[4][5]

Çalkalama bölgesi, plajın fırtınalar sırasında yoğun erozyonun meydana geldiği sırt kepçesi ve sörf bölgesi arasındaki üst kısımdır (Şekil 2). Çalkalama bölgesi dönüşümlü olarak ıslak ve kurudur. Sızma akışı ve plaj yeraltı suyu tablosu arasında sızma (hidroloji) (su tablasının üstünde) ve sızma (su tablasının altında) gerçekleşir. Beachface, berm, beach step ve beach cusps; eğik hareketle ilişkili tipik morfolojik özelliklerdir. Sızma (hidroloji) ve eğik hareketle tortu taşınması, sahil yüzünün eğimini yöneten önemli faktördür.

Plaj yüzeyi, plaj profilinin eğilme işlemlerine tabi olan düzlemsel ve nispeten dik kısmıdır (Şekil 2). Plaj yüzeyi, bermden gelgit seviyesine kadar uzanır. Sahil yüzeyi, yukarı ve geri yıkama ile tortu taşınması miktarı eşit olduğunda çalkalama hareketi ile dinamik bir dengededir. Plaj yüzeyi denge eğiminden daha düz ise ayaklanma tarafından daha fazla tortu taşınır ve net karasal tortu taşınmasına neden olur. Eğer sahil yüzeyi denge eğiminden daha dik ise tortu taşınmasına geri yıkama hakimdir ve bu net deniz kıyılarında tortu taşınmasına neden olur. Denge sahil yüzeyi gradyanı, çalkalama bölgesindeki tortu boyutu, geçirgenlik ve düşme hızı ile dalga yüksekliği ve dalga periyodu gibi faktörlerin karmaşık bir ilişkisi ile yönetilir. Plaj yüzeyi, morfolojik değişiklikleri ve dengeleri anlamak için sörf bölgesinden ayrı olarak düşünülemez, çünkü bunlar sörf bölgesi ve sığ dalga süreçleri ile dalgalı bölge süreçlerinden güçlü bir şekilde etkilenir.

Berm, tortu birikiminin çalkalama hareketinin en karaya doğru gerçekleştiği, çalkalama bölgesinin nispeten düzlemsel kısmıdır (Şekil 2). Berm sırt ağını ve kıyı kumullarını dalgalardan korur ancak fırtına gibi yüksek enerji koşullarında erozyon meydana gelebilir. Berm, çakıl plajlarında daha kolay tanımlanır ve farklı yüksekliklerde birden fazla berm olabilir. Buna karşılık kumlu plajlarda sırt ağzı, berm ve plaj yüzünün eğimi benzer olabilir. Bermin yüksekliği, ayaklanma sırasındaki tortu taşınımının maksimum yüksekliği ile yönetilir. Berm yüksekliği Takeda ve Sunamura (1982) denklemi kullanılarak tahmin edilebilir.

Plaj adımı, plaj yüzeyinin dibindeki batık bir skarptır (Şekil 2). Plaj basamakları genellikle en kaba malzemeyi içerir ve yükseklik birkaç santimetreden bir metrenin üzerine kadar değişebilir. Geri adımların yaklaşmakta olan olay dalgası ile etkileştiği ve girdap oluşturduğu plaj adımları oluşur. Hughes ve Cowell (1987), Zstep basamak yüksekliğini tahmin etmek için denklemi önerdi.

Plaj doruğu, bir sahilde yarım daire şeklindeki depresyonu çevreleyen hilal şeklinde bir kum veya çakıl birikimidir. Çalkalama hareketi ile oluşurlar ve çakıllı plajlarda kumdan daha yaygındırlar. Klipslerin aralığı eğiklik hareketinin yatay boyutu ile ilgilidir ve 10 cm ile 50 m arasında değişebilir. Daha kaba tortular dik-eğimli, denize doğru işaret eden “tepe” boynuzlarında bulunur (Şekil 3). Şu anda ritmik plaj kulplarının oluşumu için yeterli bir açıklama sağlayan iki teori vardır; duran dalgalar ve kendi kendini örgütleme.

Guza ve Inman (1975) tarafından ortaya atılan duran kenar dalga teorisi, kıvrımın kıyıya doğru ilerleyen duran dalgaların hareketi üzerine bindirildiğini düşündürmektedir. Bu, kıyı boyunca eğrilik yüksekliğinde bir değişiklik oluşturur ve sonuç olarak düzenli erozyon kalıpları ile sonuçlanır. Cusp yerleşimleri aşınma noktalarında oluşur ve cusp boynuzları kenar dalga düğümlerinde meydana gelir. Plaj tepe boşluğu, harmonik altı dalga modeli kullanılarak tahmin edilebilir.

Kendi kendini örgütleme teorisi Werner ve Fink (1993) tarafından ortaya atılmıştır. Topoğrafik düzensizliği, toplanma veya erozyonu engelleyen olumsuz geri bildirimi teşvik eden plaj morfolojisi ve eğik hareketle çalıştırılan olumlu geri bildirimin bir kombinasyonu sebebiyle plaj tepelerinin oluştuğunu düşündürmektedir. Hesaplamalı kaynaklar ve tortu taşıma formülasyonlarının, kararlı ve ritmik morfolojik özelliklerin bu tür geri besleme sistemleri tarafından üretilebildiğini göstermek için nispeten yeni olmuştur. [4] Kendiliğinden örgütlenme modeline dayanan plaj tepe boşluğu, denklemi kullanan eğik hareket S'nin yatay boyutu ile orantılıdır.

Kumsalın su altı ve su altı bölgeleri arasındaki kıyı tortu tortu alışverişi, öncelikle eğilme hareketi ile sağlanır. [6] Çalkalama bölgesindeki nakil oranları, sörf bölgesine göre çok daha yüksektir ve askıdaki tortu konsantrasyonları yatağa yakın 100 kg / m³'ü aşabilir. Çalkantı ile karada ve denizde tortu taşınması bu nedenle plajın toplanması ve erozyonunda önemli bir rol oynar.

Çalkalama akışının kabarması ve geri yıkaması arasında tortu taşınmasında temel farklılıklar vardır. Özellikle dik plajlarda delik türbülansının baskın olduğu ayaklanma genellikle taşınması için çökeltileri askıya alır. Akış hızları, askıdaki tortu konsantrasyonları ve askıdaki akışlar türbülans maksimum olduğu zaman en fazla artışın başlangıcındadır. Daha sonra türbülans, kıyıdaki akışın sonuna doğru dağılır ve asılı tortuyu yatağa yerleştirir. Tersine, geri yıkamaya tabaka akışı ve yatak yükü tortu taşınması hakimdir. Akış hızı, geri yıkamanın sonuna doğru artar ve daha fazla yatağın ürettiği türbülansa neden olur. Bu da yatağın yakınında tortu taşınmasına neden olur. Net tortu naklinin yönü (karada veya denizde) büyük ölçüde sahil yüzeyi gradyanı tarafından yönetilmektedir.

Çalkantı ile kıyıya doğru kayma, ya plaj tepe morfolojisine ya da kıyı boyunca güçlü dalgalanma hareketine neden olan eğik gelen dalgalara bağlı olarak ortaya çıkar. Uzun kıyı sürüklenmesinin etkisi altında, geri yıkama akışları sırasında durgun su fazı olmadığında, çökeltiler denizde tortu taşınması ile sonuçlanacak şekilde asılı kalabilir. Yavaşlama işlemleriyle plaj yüzeyi erozyonu çok yaygın değildir, ancak yuvarlamanın önemli bir kıyı bileşeni olduğu durumlarda erozyon meydana gelebilir.

Çalkalama bölgesi son derece dinamik, erişilebilir ve insan faaliyetlerine açıktır.^[6] Bu bölge gelişmiş özelliklere çok yakın olabilir. Dünyadaki en az 100 milyon insanın ortalama deniz seviyesinin bir metre içinde yaşadığı söyleniyor.^[7] Çalkantı bölgesi süreçlerini ve akıllı yönetimi anlamak, erozyon ve fırtına dalgalanması gibi kıyı tehlikelerinden etkilenebilecek kıyı toplulukları için hayati öneme sahiptir. Gezinme bölgesi işlemlerinin, sörf bölgesi işlemleriyle güçlü bir şekilde bağlantılı olduğu için, tek başına düşünülemeyeceğini belirtmek önemlidir. İnsan faaliyetleri ve iklim değişikliği de dahil olmak üzere diğer birçok faktör, dallanma bölgesindeki morfodinamiği de etkileyebilir. Başarılı kıyı yönetiminde daha geniş morfodinamiğin anlaşılması şarttır.

Deniz duvarlarının inşası, yollar ve binalar gibi gelişmiş mülkleri kıyı erozyonu ve durgunluğundan korumak için yaygın bir araç olmuştur. Ancak deniz duvarının mülkün korunmasını veya plajın tutulmasını genellikle sağlamaz. Çalkalama bölgesi içinde bir deniz duvarı gibi geçirimsiz bir yapı inşa etmek, çalkalama bölgesindeki morfodinamik sistemi etkileyebilir. Bir deniz duvarı inşa etmek su masasını yükseltebilir, dalga yansımasını artırabilir ve duvara karşı türbülansı yoğunlaştırabilir. Bu sonuç olarak bitişikteki plajın aşınmasına veya yapının bozulmasına neden olur.^[8] Boulder surları (kaplama veya riprap olarak da bilinir) ve tetrapodlar, erozyona neden olmayan çalkalama ve geri yıkama üretmek için dalgaların malzemeler boyunca kırılması beklendiği için geçirimsiz deniz duvarlarından daha az yansıtıcıdır. Kayalık enkaz bazen dalga etkisini azaltmak ve aşınmış plajın iyileşmesine izin vermek için bir deniz duvarının önüne yerleştirilir.^[9]

Çalkalama bölgesindeki tortu taşıma sisteminin anlaşılması, plaj besleme projeleri için de hayati önem taşımaktadır. Swash, plaja eklenen kumun taşınmasında ve dağıtımında önemli bir rol oynamaktadır. Geçmişte yetersiz anlayış nedeniyle başarısızlıklar olmuştur. [9] Beslenme projesinin başarılı olması için hem çalkalamada hem de sörf bölgesinde tortu hareketlerinin anlaşılması ve öngörülmesi hayati önem taşımaktadır.

Avustralya, Phillip Körfezi'nin kuzey-doğu kıyısındaki Black Rock'taki kıyı yönetimi, sahil erozyonuna yapısal bir tepki vermenin iyi bir örneğidir ve bu da dalgalı bölgede morfolojik değişikliklere neden olmuştur. 1930'larda, uçurumun Black Rock'taki durgunluktan korunması için bir deniz duvarı inşa edildi. Bu, kışın tekrarlanan fırtınalardan zarar gören deniz duvarının önünde plajın tükenmesine neden oldu. 1969 yılında, deniz duvarını korumak için sahilde kum hacmini artırmak amacıyla iç kısımdan yaklaşık 5000m3 kum ile plaj beslendi. Bu, kum hacmini yaklaşık% 10 oranında artırdı, ancak deniz duvarını tekrar kış fırtınalarının etkilerine maruz bırakmak için kum sonbaharda kuzeye doğru sürüklenerek taşındı. Proje, kıyı şeridinin sürüklenmesinin mevsimsel kalıplarını hesaba katmamış ve özellikle plajın güney kesiminde beslenecek kum miktarını hafife almıştı.

Çalkalama bölgesindeki morfoloji araştırmalarının ve saha ölçümlerinin yürütülmesinin, hızlı ve kararsız çalkalama akışlarına sahip sığ ve havalandırılmış bir ortam olduğu için zor olduğu söylenir.^[10][5Çalkalama bölgesine erişebilirliğe ve kıyıya yakın bölgenin diğer bölümlerine kıyasla yüksek çözünürlükte ölçüm yapabilme kabiliyetine rağmen, verilerin düzensizliği analiz için bir engel olmasının yanı sıra teori ve gözlem arasındaki kritik karşılaştırmalar olmuştur. [5] Çalkalama alanındaki saha ölçümleri için çeşitli ve benzersiz yöntemler kullanılmıştır. Dalga yükselmesi ölçümleri için, örneğin, Guza ve Thornton (1981, 1982), plaj profili boyunca uzanan ve iletken olmayan desteklerle kumun yaklaşık 3 cm üzerinde tutulan 80 m uzunluğunda çift dirençli bir tel kullandılar. Holman ve Sallenger (1985), su hattının zaman içindeki pozisyonlarını sayısallaştırmak için çalkantı videoları çekerek hazırlık soruşturması yapmışlardır. Çalışmaların çoğu, yapıları aşırı çalışmalarla üst üste binmeye karşı koruyan tasarım kriterleri oluşturmak için deniz duvarları, iskeleler ve dalgakıranlar da dahil olmak üzere mühendislik yapılarını içeriyordu. [2] 1990'lardan bu yana, swash hidrodinamiği, Hughes MG, Masselink J. ve Puleo JA gibi kıyı araştırmacıları tarafından daha aktif bir şekilde araştırıldı ve türbülans, akış hızları, plaj yeraltı suyu ile etkileşim de dahil olmak üzere morbodinamiğin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulundu. Bununla birlikte, anlayıştaki boşluklar, türbülans, tabaka akışı, yatak yükü tortu taşınması ve ultra-dağıtıcı plajlardaki hidrodinamik gibi çalkalama araştırmalarında hala kalmaktadır. [5]

Swash, anlık kıyı süreçlerinden biri olarak önemli bir rol oynar ve deniz seviyesinin yükselmesi ve kıyı morfodinamiğindeki jeolojik süreçler gibi uzun vadeli süreçler kadar önemlidir. Çalkantı bölgesi, sahildeki en dinamik ve hızla değişen ortamlardan biridir ve sörf bölgesi süreçleriyle güçlü bir şekilde bağlantılıdır. Çalkalama mekanizmasını anlamak, çalkalama bölgesi morfolojisinin oluşumunu ve değişikliklerini anlamak için gereklidir. Daha da önemlisi, dalgalı bölge süreçlerinin anlaşılması toplumun kıyıyı akıllıca yönetmesi için hayati önem taşımaktadır. Son yirmi yılda önemli ilerlemeler kaydedilmiştir ancak çalkalama araştırmasında anlayış ve bilgi eksiklikleri bugün de devam etmektedir.