Symulacja i predykcja erozji wybrzeża wybranych odcinków Zatoki Gdańskiej w modelu SWAN

• Autorzy: Sapiega Patryk

Identyfikatory

DOI

10.7306/2021.40

Warianty tytułu

EN

Simulation and forecast of coastal erosion in the Gulf of Gdańsk in the SWAN model

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

EN

The increasing climatic changes and their possible negative impact on the marine and coastal environment prompt the search for alternative estimating and predicting dangerous phenomena. Hydrodynamic modeling is an underappreciated model which enables forecasting waves and their effects. In the presented work, the author assessed the influence of the dynamics of undulations on the morphological changes of the Gulf of Gdańsk coast in three transects representing different geomorphological zones of the shore. Using the SWAN wave model, simulations were carried out reflecting the hydrodynamic conditions of the most giant storms in 2015-2020, calculating the amount of eroded sediment material in bottom and suspension transport. In addition, based on the significant wave height data from ERA5-ECMWFfrom 1981-2020 and the assumed scenarios, a prediction was made of a potential increase in coastal erosion caused by the rise in the mean value of the significant wave height. Taking into account the implemented and set atmospheric, hydrodynamic, and sedimentological conditions, it has been estimated that the highest erosion characterizes the cliff area in Gdynia-Orłowo (transect B), where the average amount of erosion of the bottom sediment is 0.5 kg/m/s, of the sediment in suspension - 20 kg/m/s, and the average speed of the transported sediment exceeds 2 m s^-1. The lowest dynamics of changes is characteristic for the western part of the Vistula Spit (transect C), where the average velocity of the transported sediment is 0.28 m s^-1, and the average size of the eroded bottom sediment is 0.014kg/m/sand 0.15kg in suspension/m/s. In the analyzed storm events, at all locations, the greatest erosion was generated by the wave conditions from January 2019. The maximum wave height in the open sea was record-breaking, over 13 meters. Depending on the analyzed area and its geomorphology and exposure to storm waves, the predicted amount of erosion varied significantly. For Scenario A, assuming a 15% increase in the average frequency and height of the significant wave, the forecast of coastal transport is 138-161 thousand m³/year, for Scenario B (30%) 150-175.5 thousand m³/year, and for Scenario C (50%) 180-210 thousand m³/year. In addition, the aim of the work is a cause-and-effect analysis of wave activity on the coast of the Gulf of Gdańsk and the assessment of its impact on quantitative changes in the sediment transport balance.

Słowa kluczowe

PL

erozja; Zatoka Gdańska; model numeryczny SWAN

EN

erosion; Gulf of Gdansk; numerical model SWAN

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Przegląd Geologiczny
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 69, nr 11
• Strony: 721--727
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Sapiega Patryk

• Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowy Instytut Badawczy, ul. Waszyngtona 42, 81-342 Gdynia

Bibliografia

• 1. BONIECKA H. (red.) 2013 - Monitoring i badania dotyczące aktualnego stanu brzegu morskiego - ocena skuteczności systemów ochrony brzegu morskiego zrealizowanych w okresie obowiązywania wieloletniego „Programu ochrony brzegów morskich”. Instytut Morski w Gdańsku, nr 6973: 1-250. Gdańsk.
• 2. Copernicus Climate Change Service (C3S) 2017 - ERA5: Fifth generation of ECMWF atmospheric reanalyses of the global climate. Copernicus Climate Change Service Climate Data Store (CDS), date of access. https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/home
• 3. DOBRACKI R., UŚCINOWICZ S. 2007 – Geozagrożenia polskiego brzegu Bałtyku. Prz. Geol., 55 (8): 639-640.
• 4. GRADZIŃSKIR., KOSTECKAA., RADOMSKI A., UNRUG R. 1986 - Zarys sedymentologii. Wyd. Geol., Warszawa.
• 5. KAPIŃSKI J. OSTROWSKI R., PRUSZAK Z., SKAJA M., SZMYTKIEWICZ M., SZMYTKIEWICZ P. 2007 - Hydro- i morfodynamika strefy brzegowej w świetle badań terenowych (Lubiatowo'2006). Inż. Mor.,28 (3):149-158.
• 6. PIKIES R., JUROWSKA Z. 1994 - Mapa geologiczna dna Bałtyku, ark. 12 Puck. Państw. Inst. Geol.
• 7. PRUSZAK Z., OSTROWSKI R. 2005 - Ustępujące wybrzeże, ginące plaże. Academia, Mag. PAN, 1 (1): 24-25.
• 8. PRUSZAK Z., SCHONHOFER J., SKAJA M., SZMYTKIEWICZ P. 2008 - Sezonowy wpływ falowania na zmienność linii brzegowej w przypadku wielorewowej strefy brzegowej. Inż. Mor., 29 (2): 72-77.
• 9. SZMYTKIEWICZ P., MORAWSKI M., RÓŻYŃSKI G. 2016 - Cross-Shore numerical model CSHORE for prediction of sand beach and dune erosion - region of Coastal Research Station at Lubiatowo. Inż. Mor., 37 (6): 333-339.
• 10. SZMYTKIEWICZ P., SCHONHOFER J., SZMYTKIEWICZ M. 2017 - Zastosowanie modelu XBEACH do obliczania abrazji brzegu wydmowego na przykładzie obszaru położonego w rejonie Morskiego Laboratorium Brzegowego w Lubiatowie. Inż. Mor., 38 (2): 62-70
• 11. TUBIELEWICZ W., ONOSZKO J., SZOPKOWSKI Z., MOLSKI R. 1961 - Materiały do monografii polskiego brzegu morskiego. Wybrane zagadnienia dynamiki brzegu morskiego. PAN, Inst. Bud. Wod., 1: 1-60.
• 12. WIBIG J., JAKUSIK E. (red.) 2012 - Warunki klimatyczne i oceanograficzne w Polsce i na Bałtyku południowym. Spodziewane zmiany i wytyczne do opracowania strategii adaptacyjnych w gospodarce krajowej. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB Warszawa. MASSIE W.W. 1986 - Coastal Engineering, vol. II - Harbor and beach problems, TU Delft, Department Hydraulic Engineering.
• 13. UŚCINOWICZ S., ZACHOWICZ J. 1993 - Mapa geologiczna dna Bałtyku, ark. 6 Gdańsk, ark. 7 Elbląg. Państw. Inst. Geol.
• 14. VAN RIJN, L.C. 2013 - Simple general formulae for sand transport in rivers, estuaries and coastal waters. Aqua Publications, Amsterdam.
• 15. VISSERP.J. 1984-Amathematicalmodelofuniformlongshorecurrents and comparison with lab data, rep. nr. 82-1, fac. Civil Eng., Delft University.
• 16. ZAWADZKA-KAHLAU E. 1999 - Tendencje rozwojowe polskich brzegów Bałtyku południowego. Gdańskie Towarzystwo Naukowe, Gdańsk 1-147.