Salt marsh edge erosion due to wind-induced waves

Bendoni, Michele

Erosion von Salzmarschrändern durch winderzeugte Wellen ist einer der wichtigsten Mechanismen zur führenden Sumpfgebiet Reduktion in verschiedenen Teilen der Welt. Dies bringt den Verlust einer großen Menge von Ökosystemleistungen in Mündungs- und Küstengebiete. Die vorliegende Untersuchung soll das Wissen über die Erosion der Grenzen der Salzwiesen, die sich auf die räumlichen Skala der Salzsumpf Bank und dem benachbarten mudflat zu verbessern. Das Thema wird durch drei verschiedene Ansätze gerichtet. Die Interpretation von Laborexperimenten, inspiriert vorher durchgeführt, um die Entwicklung eines mathematischen Modells der Beschreibung der einsetzenden Massenausfall des Typs Umkippen. Das Modell ist in der Lage, die Wellengruppe verantwortlich für das Scheitern eines Blocks des Bodens durch das Vorhandensein eines Spannungsriss zu identifizieren und gibt Auskunft über die Kombinationen von Wasserstand und Wellenhöhe zu Bank Instabilität führt. Ein Feld Kampagne wurde auf einem Salz-Sumpf der Lagune von Venedig durchgeführt. Lokalisierte und detaillierte Messungen von Erosion und Wellenklima erlaubt eine Beziehung zwischen Wellenkraft und Erosionsrate in monatlichen Zeitskala zu bestimmen. Felddaten zeigten auch, daß in dem überwachten Bereich der untere Teil der Bank ist anfälliger für Erosion als die Spitze, was zur Bildung von Auslegerprofilen. Ein einfaches mathematisches Modell basierend auf Felddaten zeigt, dass die verschiedenen erodibility des Sumpfes Böschung entlang der vertikalen Profil auf eine höhere kumulative Rückzug des Sumpfes Kante führen kann. Die Entwicklung eines 1-D-Verfahren basierendes Modell erlaubt, durch numerische Experimente zu untersuchen, um die Wirkung von Variationen der Zusammensetzung des Bodens auf die Entwicklung des Bankprofil, mit und ohne Vegetation. Ein schlammiger Bank neigt dazu, durch die Aufrechterhaltung der steilen Profil der Klippe zum Rückzug, während die Verringerung der Schlammfraktion die Bank eine sanftere Profil erreicht. Die Wirkung der Vegetation in der Bodenmatrix gegen Scher Erosion Stärkung vernachlässigbar für schlammige Banken und bedeutsam für Sandbanken. Unabhängig von der Bodenbeschaffenheit, Vegetation macht die Bank zum Rückzug einen steilen Profil. Derzeitige Forschung gibt mehrere Einblicke in den Prozess der Erosion der Salzsumpf aufgrund der Wirkung von Wind-induzierten Wellen Kanten. Die erhaltenen Ergebnisse können bei der Erhaltung der Salzwiesenfläche zu bewerten und zu planen Maßnahmen zur eingesetzt werden, und sie legen auch die Basis für zukünftige Forschungen auf dem Gebiet der morphodynamische Entwicklung von Gezeiten Umgebungen.

Salt marsh edge erosion due to wind-waves is one of the chief mechanisms leading to marsh area reduction in various parts of the world. This entails the loss of a large amount of ecosystem services in estuarine and coastal environments. The present research seeks to improve the knowledge on the erosion of the boundaries of the salt marshes, focusing on the spatial scale of the salt marsh bank and the adjacent mudflat. The topic is addressed through three different approaches. The interpretation of laboratory experiments, previously carried out, inspired the development of a mathematical model describing the incipient mass failure of toppling type. The model is able to identify the wave group responsible for the failure of a block of soil identified by the presence of a tension crack and gives information about the combinations of water level and wave height leading to bank instability. A field campaign was carried out on a salt marsh of the lagoon of Venice. Localized and detailed measurements of erosion and wave climate allowed to determine a relationship between wave power and erosion rate at monthly time scale. Field data also demonstrated that in the monitored area the lower part of the bank is more prone to erosion than the top, leading to the formation of cantilever profiles. A simple mathematical model based on field data shows that the different erodibility of the marsh scarp along the vertical profile can lead to a higher cumulative retreat of the marsh edge. The development of a 1-D process-based model allowed to investigate, through numerical experiments, the effect of variations of soil composition on the evolution of the bank profile, with and without vegetation. A muddy bank tends to retreat by maintaining the steep profile of the cliff, whereas decreasing the mud fraction the bank attains a more gentle profile. The effect of vegetation in strengthening the soil matrix against shear erosion is negligible for muddy banks and significant for sandy banks. Independently of soil composition, vegetation makes the bank to retreat maintaining a steep profile. Present research gives several insights into the process of erosion of salt marsh edges due to the effect of wind-induced waves. Obtained results can be employed to evaluate and plan measures aimed at the preservation of salt marsh area and they also lay the base for future researches in the field of the morphodynamic evolution of tidal environments.

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Bendoni, Michele: Salt marsh edge erosion due to wind-induced waves. 2015.

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