Un estudio del IMEDEA plantea un nuevo modelo de estudio de las costas frente al aumento del nivel del mar

19/10/2023

Este nuevo modelo permitirá una mejor cuantificación de los efectos del cambio climático sobre las costas.

La posición de la línea de costa es un parámetro clave del estado de una playa, utilizada a menudo para describir la respuesta de estos sistemas al oleaje o al nivel del mar. Los cambios en la posición de la línea de costa son el resultado de complejos procesos acoplados que actúan a diferentes escalas. En este estudio se ha desarrollado un modelo que predice la posición de la línea de costa  utilizando una teoría llamada de “perfiles de equilibrio de playas”. Mediante este modelo se pueden evaluar los cambios en la posición de la línea de costa esperados frente a distintos escenarios de aumento del nivel del mar.

 

Foto: Playa de Es caragol  Autor: Olaf Tausch

 

En qué consiste este nuevo modelo

El nuevo modelo indica qué límites deben utilizarse para definir la zona activa de la playa, es decir, en qué parte de ésta se moviliza el sedimento debido a la acción del oleaje. Hasta ahora, los modelos basados en perfiles de equilibrio definían estos límites de forma arbitraria, existiendo así diversos criterios, la mayoría de los cuales se basaban en ver hasta dónde podía llegar el efecto del oleaje durante los temporales más intensos; por ejemplo, uno de los criterios más extendidos utiliza el oleaje que sólo se supera 12 horas al año. Algunos modelos llegaban incluso a despreciar completamente la parte emergida de la playa.

 

Por otro lado, el nuevo modelo introduce el concepto de “playa estrecha”: aquélla en la que los forzamientos marinos actúan sobre la totalidad de la playa emergida, en cuyo caso los cambios en la línea de costa pueden ser diferentes a los usuales.

 

A partir de este estudio, se podrán establecer estudios a gran escala (playas a nivel regional, estatal, o incluso mundial) de los efectos combinados del nivel del mar y el oleaje bajo el contexto de cambio climático, así como primeras aproximaciones para playas concretas.

 

Este estudio, que ha tenido una duración de 2 años, surgió a partir de un proyecto previo (PIMA-ADAPTA) en el que el grupo de investigadores determinó la magnitud de las potenciales inundaciones costeras y la erosión de playas esperables frente a la subida del nivel del mar causada por el cambio climático sobre nuestro archipiélago. Durante el desarrollo del proyecto, los investigadores descubrieron que había razones para dudar de los modelos comúnmente utilizados para predecir los cambios en la posición de la línea de costa a escala regional, lo que derivó en una revisión que dio pie al nuevo modelo.

 

 

En primer lugar,  los investigadores repasaron la derivación del modelo de Dean, uno de los más usados directa o indirectamente hoy en día, puesto que de él se derivan otros tantos modelos ampliamente utilizados.  Repitieron su desarrollo matemático en detalle, e identificaron los fallos presentes en estos desarrollos. Entonces, también repararon en que había problemas en el planteamiento de las ecuaciones de las que parten estos desarrollos matemáticos: la selección de los límites de la zona activa y el hecho de no considerar un ancho de playa finito. A partir de estas dudas, plantearon una ecuación que corrigiese todos estos problemas y que a la vez fuese mucho más general, para poder aplicarla en otros casos en futuras investigaciones.

 

Una vez obtenida la ecuación mejorada para describir la evolución de la línea de costa utilizando perfiles de equilibrio, los investigadores iniciaron un nuevo desarrollo matemático para obtener los modelos que les permitieran predecir esta evolución en función de la subida del nivel del mar, diferenciando entre el caso de playas “anchas” y el de playas “estrechas”.

 

Finalmente, probaron los nuevos modelos para predecir la evolución de la línea de costa en un posible caso futuro, correspondiente a una potencial subida del nivel del mar en una de las playas de Baleares durante el siglo XXI. También calcularon esta evolución utilizando modelos basados en perfiles de equilibrio anteriores, y mediante una simulación por ordenador también basada en perfiles de equilibrio.

 

Los resultados indican que los modelos anteriores o bien indican una evolución de la línea de costa significativamente distinta de la prevista por la simulación numérica, o bien indican una evolución parecida pero con una gran incertidumbre. En comparación, el nuevo modelo da una evolución bastante parecida a la prevista por la simulación numérica y con una incertidumbre pequeña comparada con los modelos preexistentes.

 

Las simulaciones por ordenador suelen ser más fiables, puesto que son capaces de representar multitud de procesos que no se pueden considerar con los modelos matemáticos como el que presenta este estudio. Sin embargo, lo hacen a expensas de un elevado coste computacional, lo cual se traduce en largos tiempos de simulación, incluso para playas individuales de dimensiones reducidas y para periodos de tiempo simulados cortos. Por ello resultan interesante los modelos matemáticos como el que presenta el presente estudio, especialmente para análisis a largo plazo y a escala regional, estatal, o mundial.

 

Enlace a la publicación:

https://www.nature.com/articles/s41598-023-42672-3