Predicting the occurrence of sandy seabed macroforms in the areas dominated by tidal processes

• Autorzy: Kusek K. , Mioskowska M.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.7453

Warianty tytułu

PL

Prognozowanie występowania makroform piaszczystego dna morskiego na obszarach z dominacją procesów pływowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main aim of the article is the review study of semidiurnal tides impact into the seabed surface sedimentary structures. Presented results of numerical modeling created on the basis of previous studies is focused on changes in the marine bedforms caused by strong bottom currents and their correlation with previous research in Europe – the southern part of the North Sea and in the USA at the Long Island coast. Particular attention was given to the velocity and frequency of rhythmic tidal events. Described hydrodynamic models include also the values of depth, sediment grain size as well as stresses between marine water and the sandy bottom. Results confirmed the effectiveness of used method in the study of changes in the bedforms height and length and the need to consider other factors to obtain more accurate results. Important from the point of view of the research of seabed macroforms and processes causing their formation is also the fact that intense transport of sandy material may condition human activity, primarily the interference in surface sedimentary structures shape, e.g. during foundation of hydrotechnical constructions, cables and pipelines, offshore wind farms or construction of port infrastructure. For these reasons, there is necessary to investigate what factors affect the areas of modern shelves and determine the sediment transport.

PL

Głównym celem artykułu jest przegląd badań naukowych dotyczących oddziaływania pływów półdobowych na powierzchniowe struktury sedymentacyjne dna morskiego. Przedstawione wyniki uzyskane przy użyciu modeli numerycznych stworzonych na podstawie prowadzonych wcześniej badań koncentrują się na zmianach wysokości i rozstępu piaszczystych form morfologicznych w środowiskach zdominowanych przez występowanie silnych prądów przydennych przy jednoczesnej korelacji z uzyskanymi rezultatami analiz przeprowadzonych w Europie (południowa część Morza Północnego) oraz USA (wybrzeża Long Island, NY). Szczególną uwagę poświęcono prędkościom prądów pływowych i ich częstotliwości. Zastosowane modele hydrodynamiczne uwzględniają również zmiany głębokości, średnicy ziaren osadu oraz naprężenia występujące pomiędzy wodą morską a powierzchnią dna. Uzyskane rezultaty potwierdzają efektywność zastosowanej metody badań w prognozowaniu zmian rozstępu i wysokości form akumulacyjnych dna, ale także potrzebę uwzględniania większej ilości parametrów hydrodynamicznych w celu uzyskania bardziej dokładnych wyników. Istotny punktu widzenia opisywanych badań makroform oraz procesów kierujących ich powstawaniem wydaje się być fakt, iż intensywny transport materiału skalnego może warunkować działalność człowieka, przede wszystkim jego ingerencję w zmiany powierzchni dna morskiego między innymi podczas posadawiania budowli hydrotechnicznych, kabli i rurociągów, farm wiatrowych czy budowy infrastruktury portowej.

Słowa kluczowe

EN

seabed morphology; hydrodynamics; tides; numerical modelling

PL

morfologia dna morskiego; hydrodynamika; pływy; modelowanie numeryczne

• Wydawca: Index Copernicus Sp. z o.o.
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Morskiego w Gdańsku
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 33, No. 1
• Strony: 15--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Kusek K.

• Institute of Oceanography, University of Gdansk, Gdynia, Poland

autor

Mioskowska M.

• Institute of Oceanography, University of Gdansk, Gdynia, Poland

Bibliografia

• 1. Ashley, G. M. , (1990). Classification of large-scale subaqueous bedforms: a new look atan old problem. Journal of Sedimentary Research, Vol. 69, p.160–172.
• 2. Belderson, R.H., Johnson, M.A., Kenyon, N.H., (1982). Bedforms. [In] : Stride, A.H. (Ed.),Offshore tidal sand, processes and deposits. London: Chapman & Hall, p. 27-57.
• 3. Besio, G. et al., (2008). Sand waves characteristics: Theoretical predictions versus fielddata. RCEM 2007, p. 985-991.
• 4. Blondeaux, P., Vittori, G. (2016). A model to predict the migration of sand waves inshallow tidal seas. Continental Shelf Research, Vol. 112, p.31-45.
• 5. Campmans, G. et al., (2017). Modeling the influence of storms on sand wave formation: A linear stability approach. Continental Shelf Research, Vol. 37, p.103-116.
• 6. Campmans, G. et al., (2018). Modeling wave and wind climate effects on tidal sand wave dynamics: A North Sea case study. Estuarine, Coastal and Shelf Science, vol. 213, 30 p. 137-147.
• 7. Curtis, J.S., (2011). – Effect of Stokes Number on Turbulent Fluid – Solid Flows. Derivedfrom: https://mfix.netl.doe.gov/workshop/files/2011/02_Jenifer_Sinclair_Curtis .pdf[Access: 2017-01-16].
• 8. Dorst, L. L. et al., (2008). Sand wave migration in an anchorage area in the Southern North Sea. Derived from: https://www.rijksoverheid.nl/binaries/rijksoverheid/documenten/brochures/2008/04/01/sand-wave-migration-in-an-anchorage-area-in-thesouthern-north-sea/sand-wave-migration-in-an-anchorage-area-in-the-southernnorth-sea.pdf [cited 2018 June 27].
• 9. Dorst, L. L., Dehling, T., Howlett, C., (2013). Developments in North Sea wideresurveying and charting of dynamic sand wave areas. MARID IV – 15 i 16 April 2013 –Bruges, Belgium, p. 81-87.
• 10. Gerkema, T., (2000). A linear stability analysis of tidally generated sand waves. Journalof Fluid Mechanics, Vol.417, p. 303-322.
• 11. Hoan, L.X. et al., (2011). Modeling regional sediment transport and shorelineresponse in the vicinity of tidal inlets on the Long Island coast, United States. CoastalEngineering, Vol. 58(6), p. 554-561.
• 12. Hulscher, S.J., (1996). Tidal induced large-scale regular bed form patterns in a three-dimensional shallow water model. Journal of Geophysical Research, Vol. 101 (C9), p. 20 727–20 744.
• 13. Hulscher, S.J., Van den Brink G.M., (2001). Comparison between predicted and observed sand waves and sandbanks in the North Sea. Journal of Geophysical Research,Vol. 106 (C5), p. 9327–9338.
• 14. Hulscher, S. J., & Dohmen-Janssen, C. M., (2005). Introduction to special section on MarineSand Wave and River Dune Dynamics. Journal of Geophysical Research, Vol. 110, F04S01.
• 15. Knaapen M.A., Hulscher S.J., (2002). Regeneration of sand waves after dredging.Coastal Engineering, Vol. 46, p. 277-289.
• 16. Mackie, A.S .Y., et al., (2007). The Outer Bristol Channel Marine Habitat Study:Summary Document. Amgueddfa Cymru – National Museum Wales, Cardiff. pp.20.
• 17. Madsen, O.S., (1993). Sediment Transport on the Shelf. Massachusetts Institute ofTechnology, Cambridge, MA.
• 18. MATLAB and Statistics Toolbox Release 2012b, The MathWorks, Inc., Natick,Massachusetts, United States.
• 19. Naqshband, S., (2014). Turbulent sediment fluxes along migrating sand dunes.Derived from: https://coreacuk/download/pdf/31147597pdf [cited 2018 June 27].
• 20. Németh, A. A., Hulscher, S. J., de Vriend, H. J., (2002). Migration of sand waves inshallow shelf seas. Derived from: https://www.utwente.nl/ctw/wem/organisatie/medewerkers/hulscher/publicaties/csr02n.pdf [cited 2018 January 11].
• 21. Passchier, S., (2005). Observations of sand waves, megaripples, and hummocks inthe Dutch coastal area and their relation to currents and combined flow conditions.Journal of Geophysical Research, Vol. 110, F04S15.
• 22. Soulsby, R. L., (1997). Dynamics of marine sands: a manual for practical applications.London: Thomas Telford.
• 23. Tonnon, P. K., van Rijn, L. C., Walstra, D. J., (2007). The morphodynamic modelling oftidal sand waves on the shoreface. Coastal Engineering, Vol. 54, p. 279-296.
• 24. Van der Veen, H. H., Hulscher, S. J., Knaapen M. A., (2006). Grain size dependency inthe occurence of sand waves. Ocean Dynamics, Vol. 56, p. 228-234.
• 25. Waage, M., (2012). Sand Waves and Sediment Transport on the SW Barents Sea. Masterthesis. University of Tromsø, p. 130. Derived from: http://munin.uit.no/handle/10037/4668 [cited 2018 September 10].
• 26. Whitmeyer S. J., Fitzgerald D. M., (2008). Episodic dynamics of a sand wave field.Marine Geology, Vol. 252, p. 24-37.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).