Dinámica sedimentaria y evolución geomorfológica de las playas, plataforma sumergida y dunas de Maspalomas (Gran Canaria)
- Autores: Ángela Fontán Bouzas
- Directores de la Tesis: Javier Alcántara Carrió (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Católica de Valencia San Vicente Mártir ( España ) en 2012
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Germán Santos Flor Rodríguez (presid.), Ana María Blázquez Morilla (secret.), Rui Pires de Matos Taborda (voc.), Joao M. Alveirinho Dias (voc.), Jorge Rey Salgado (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
- español
El Sistema Sedimentario de Maspalomas (S de Gran Canaria) está compuesto por el Campo de Dunas de Maspalomas, las Playas de Maspalomas y El Inglés, unidos por una franja arenosa, la Punta de La Bajeta, y el área circundante sumergida, presentando entre sí múltiples interacciones sedimentarias.
El objetivo principal de esta tesis es describir la morfodinámica actual de este sistema costero. En base a ello, los objetivos específicos son: i) la caracterización del clima marítimo, ii) la cuantificación de los flujos sedimentarios, iii) la cuantificación del espesor de sedimentos, y la disponibilidad de sedimentos no consolidados en las dunas, playas, y área sumergida, iv) la determinación de la evolución geomorfológica y su influencia en la morfodinámica actual, y, v) el análisis de la influencia del cambio climático en la evolución futura del sistema.
Para ello, se han llevado a cabo diferentes trabajos de campo entre 2005 y 2010, incluyendo mediciones topo-batimétricas de alta resolución mediante monitorización con DGPS y ecosonda monohaz/multihaz, complementados con técnicas geofísicas (perfiles sísmicos, tomografías eléctricas e imágenes de sonar de barrido lateral). Para obtener la monitorización topográfica de las playas se realizaron veintiún levantamientos con DGPS de las zonas submareal, supramareal e intermareal de las Playas de Maspalomas y El Inglés (incluyendo la Punta de La Bajeta). Dichas medidas fueron tomadas en trayectorias transversales en zigzag y otras paralelas a la costa realizadas durante las mareas vivas de cada mes, con la obtención de más de 30.000 datos para cada campaña. La topografía inicial se midió en septiembre de 2005. A continuación se tomaron datos mensualmente entre marzo de 2006 febrero de 2007 y las siguientes mediciones se realizaron, estacionalmente hasta junio de 2009.
El estudio batimétrico en la playa submareal y la plataforma interna del Sistema Sedimentario de Maspalomas se llevó a cabo inicialmente en febrero de 2007, utilizando una ecosonda multihaz GeoSwath GeoAcoustic 250kHz.
Los cambios topográficos estacionales a corto plazo en la zona sumergida fueron monitoreados a través de otras tres campañas de batimetría (en agosto de 2007, noviembre de 2007 y febrero de 2008) realizadas con ecosonda monohaz Valeport Surveyor Midas de 210 kHz. En el campo dunar se midieron un total de 28 perfiles sísmicos (cada uno de 115 m de largo, con geófonos cada 5 m) y 4 perfiles de tomografía eléctrica (cada uno de 235 m de largo, con electrodos cada 5 m) realizados en marzo y septiembre de 2006 respectivamente.
En octubre de 2010 se realizó una campaña geofísica marina en la zona sumergida próxima con perfiles de sísmica de reflexión de 3,5 kHz, utilizando un sistema de Chirp Knudsen 3200. Se registraron un total de 89.649 m en paralelo y 49.850 m perpendiculares a las isóbatas. La cartografía de facies del fondo marino en la plataforma interna en la misma zona (6 km2) se obtuvo a partir imágenes acústicas obtenidas con un sonar de barrido lateral (SSS) Edgetech 4125-P.
El análisis del régimen de viento y oleaje se realizó, por una parte, durante el trabajo de campo en 2006-2007 con registros del viento local y oleaje in situ, así como con el diseño de rosas de viento y oleaje utilizando las bases de datos de una estación meteorológica local de la AEMET y las predicciones de los modelos HIRLAM y WANA aplicados por Puertos del Estado.
Se elaboró un modelo de elevación digital (DEM) para toda el área del sistema sedimentario de Maspalomas. Todos los mapas fueron referidos tanto al WGS84 como al sistema geodésico REGCAN (Sistema Geodésico local de las Islas Canarias). Por lo tanto, el DEM obtenido integra los relieves de las dunas (subaéreo), las playas (supramareal al submareal) y la plataforma (sumergido). De las topografías de las playas se obtuvieron además las variaciones de línea de costa con respecto al Nivel Medio del Mar durante diferentes periodos medidos. Los balances sedimentarios han permitido cuantificar los periodos de erosión y acreción de las Playas de Maspalomas y El Inglés, las cuales presentan tendencias similares u opuestas dependiendo del predominio del transporte de sedimentos transversal o longitudinal, respectivamente. Las playas de Maspalomas y El Inglés presentan una orientación W-E y N-S respectivamente, y ambas playas suministran sedimentos a La Punta Bajeta, sector que muestra las mayores variaciones de la línea de orilla en el sistema, con oscilaciones de hasta 100 m en su margen oriental. Este comportamiento está en concordancia con el análisis del régimen de viento y oleaje, y con los resultados de los análisis de propagación de oleaje. Por lo tanto, de acuerdo con su comportamiento morfodinámico, este sistema sedimentario ha sido definido como un cuspate foreland.
La erosión por temporales se muestra como el factor más importante en la tendencia erosiva existente en el Sistema Sedimentario de Maspalomas, principalmente debido al oleaje de los temporales procedentes del SW con alturas de ola mayores de 2,5 m y periodo de retorno de 5 años. La cuantificación del balance sedimentario ha puesto en evidencia la pérdida de arena para el conjunto del sistema, tanto a corto, como a medio plazo. Por lo tanto, se ha deducido que estas playas no responden a un ciclo anual de erosión-acreción, sino que es necesaria casi una década (7,8 años) para recuperarse después de los intensos temporales.
El análisis de los datos topo-batimétricos (DEM) en combinación con perfiles geofísicos para las áreas emergida y sumergida ha permitido deducir la evolución geomorfológica y determinar el espesor de sedimentos en el sistema. Así, mediante los perfiles de sísmica se ha podido definir además la superficie de las terrazas aluviales Pleistocenas sobre las que se asientan los depósitos actuales del Holoceno (para todo el sistema dunas, playas, y sumergido). La identificación de una terraza aluvial submarina ha permitido explicar la morfología de la amplitud de la llanura sumergida proximal hacia el sur de la playa de Maspalomas, en contraste con la estrecha plataforma hacia el este de El Inglés y La Punta de la Bajeta, donde esta terraza aluvial no se encuentra tan desarrollada. El techo de estos depósitos aluviales es más superficial en las zonas hacia el Norte y Oeste del Sistema Sedimentario de Maspalomas, para las áreas tanto emergida como sumergida del complejo litoral.
Los perfiles geofísicos y el cálculo del DEM, han permitido cartografiar la superficie del muro de sedimentos actuales no consolidados, así como obtener el mapa de isopacas. Con estos resultados se ha podido deducir una intensa progradación de arena hacia el Este en Maspalomas. En consecuencia, la tendencia erosiva actual puede ser justificada por el déficit de sedimentos en las zonas hacia el oeste y norte, lo que explicaría la frecuencia del afloramiento del sustrato aluvial en estas áreas. Por el contrario, la Playa de El Inglés y la Punta de La Bajeta presentan una alta disponibilidad de arena y el sustrato aluvial no aflora.
Se ha podido determinar el espesor y volumen de los sedimentos no consolidados en Maspalomas. Se ha calculado un volumen total de 97,76×106 m3 para todo el sistema, incluyendo el campo de dunas, playas y plataforma proximal de Maspalomas. Dado que se han cuantificado los volúmenes tanto para el área emergida como sumergida del sistema, estos resultados indican que gran parte de los sedimentos disponibles (64,55%) se encuentra actualmente en la plataforma interna.
El análisis del DEM y las imágenes de sonar han proporcionado la cartografía sedimentaria de la zona sumergida, mostrando la presencia de varias facies: sustrato rocoso, rocas volcánicas, cantos y gravas, arena cubierta de vegetación, y por último arena móvil, incluyendo campos de ripples y megaripples. La presencia de campos de ripples y megariples cerca del talud se ha relacionado con la zona principal de pérdidas de arena en el Sistema Sedimentario de Maspalomas, donde los sedimentos se pierden hacia zonas más profundas debido principalmente a los temporales de SW.
En la región de Canarias se ha descrito el efecto del cambio climático en la literatura científica mediante predicciones con modelos numéricos, observándose una reducción de la intensidad de los vientos y un aumento de los temporales. En consecuencia, el Sistema Sedimentario de Maspalomas, y en particular la Playa de Maspalomas, podría verse afectada en un futuro próximo por una tendencia erosiva más intensa. Por ello, los datos reunidos en esta tesis podrían ser útiles para el entendimiento y desarrollo sostenible de este entorno natural, tan sensible al cambio climático y las actividades antropogénicas. Así, pretende ser una referencia científica útil como apoyo en la toma de decisiones futuras encaminadas a preservar este extraordinario espacio natural.
- English
ABSTRACT The Maspalomas Sedimentary System (S of Gran Canaria Island) is composed of the Maspalomas Dune Field, Maspalomas and El Inglés beaches, connected by the sandy strip of La Bajeta Cape, and the surrounding submerged area, with multiple sedimentary interactions among them.
The main objective of this study is to describe the current mophodynamics of this sedimentary system. According to it, the specific objectives have been: i) the characterization of the wind and wave regimes, ii) the quantification of the sedimentary fluxes, iii) the quantification of the sedimentary thickness and availability of unconsolidated sediments in the dunes, beaches and proximal submerged area, iv) the determination of the geomorphological evolution and its influence in the present morphodynamics, and v) the analysis of the influence of the climate change in the future evolution of the system.
Fieldwork studies have been carried out during 2005-2010, including accurate topo-bathymetric surveys by Differential GPS (Global Positioning System) and multibeam/monobeam echosounder, combined with geophysical techniques (seismic profiles, electrical tomographies and Side-Scan Sonar (SSS) images).
For the topographic monitoring, twenty-one Differential GPS topographic surveys of the supratidal, intertidal and upper subtidal zones of Maspalomas and El Inglés (including La Bajeta Cape) were carried out by crosshore zigzag and alongshore trajectories during low spring tides, obtaining more than 30,000 data for each survey. Initial topography was measured in September 2005. Monthly surveys were performed from March 2006 to February 2007, and after that, seasonally surveys were carrying out until June 2009.
The bathymetric survey on the subtidal beaches and the inner shelf of the Maspalomas sedimentary system was initially carried out in February 2007, using a GeoAcoustic Geoswath 250kHz multibeam echosounder. Later, seasonal short-term topographic changes at the submerged area were monitored via three additional bathymetric surveys (in August 2007, November 2007 and February 2008) taken by a Valeport Midas Surveyor 210kHz monobeam echosounder.
A total of 28 seismic profiles (each one of 115 m long, with seismic sensors every 5 m), and 4 electric tomography profiles (each one of 235 m long, with electrodes every 5 m) were performed over the dune field in March and September 2006 respectively.
High-resolution 3.5 kHz seismic-reflection profiles were acquired along a marine geophysical survey in October 2010 using a Chirp Knudsen 3200 system. Thus, a total length of 89,649 m parallel and 49,850 m perpendicular to the isobathic lines were recorded. The facies cartography on the same area (about 6km2) of the inner shelf seafloor was obtained from SSS images recorded using an Edgetech 4125-P.
Data analysis began with the local wind and wave characterization by wind profiles and wave record measurements during 2006-2007 fieldwork, as well as the design of wind and wave roses from data bases of a local AEMET meteorological station and offshore wind and wave regimes obtained from HIRLAM and WAM models applied by Puertos del Estado. Local wave and littoral currents were simulated by the SMC propagation model, which was applied over the bathymetry and beach topography measured in this study.
Digital Elevation Models (DEM) for the entire area of the Maspalomas sedimentary system has been carried out. All the maps were referred to the World Geodetic System 84 (WGS84) and the REGCAN (Red Geodésica de Canarias) geodesic systems. Thus, the obtained DEM integrate dunes (subaerial), beaches (supratidal to subtidal) and shelf (submerged) reliefs. Shoreline variations maps relatives to mean sea level were obtained too from topo-bathymetric maps.
Topo-bathymetric data has allowed quantify erosion and accretion periods for Maspalomas and El Inglés beaches, which present similar or opposite trends after the dominance of the crosshore or longshore sediment transport, respectively. Maspalomas and El Inglés beaches present a W-E and N-S shoreline orientation respectively, and both beaches supply sediments to La Bajeta Cape, which show the highest shoreline variations, until 100 m at its eastern margin. This sedimentary pattern is in agreement with the analysis of the wind and wave regimes, as well as the results of the numerical wave propagations studies. Therefore, according to its morphodynamical behavior, this complex sedimentary system has been defined as a cuspate foreland.
Storm erosion has been identified as the main factor inducing erosion in the Maspalomas Sedimentary System, mainly due to the winter SW storm waves with Hso higher than 2,5 m and return period of 5 years. Sediment budget has shown a shortage of sediment for the entire area in short (months) to medium-term (months to years) scales. Therefore, it has been deduced that theses beaches are not controlled by a classical annual erosion-accretion cycle, but almost a decade (7,8 years) are necessaries to recover the Maspalomas beaches after intense SW storm erosion events.
The analysis of the accurate topo-bathymetric DEM combined with geophysical profiles for the emerged and submerged sectors have allowed deduce the geomorphological evolution and to determine the sediment thickness of the system. Thus, seismic profiles allowed identify the Pleistocene alluvial terraces above the actual Holocene deposits for the whole system. The new identification of a submarine alluvial terrace has allowed explain the wide morphology of the proximal submerged plain southward of Maspalomas Beach, in contrast with the narrow shelf eastward of El Inglés and La Bajeta Cape, where this alluvial terrace was not developed. The top of these alluvial deposits is more superficial in the northern and western areas of the Maspalomas Sedimentary System, for both the emerged and submerged sectors.
The geophysical profiles and DEM have also allowed design the map of the wall for the modern unconsolidated sediment layer, and calculate the isopach map of this layer. Thus, an intense easterward progradation has been deduced from the isopach map.
Consequently, the origin and present erosive tendency of the Maspalomas dune field and Maspalomas Beach can be explained by the sediment scarce on the west and northern areas, which explain the frequent outcroup of the alluvial substrate. In contrast, El Ingles Beach and La Bajeta Cape present a high availability of sand and the alluvial substrate does not outcroup.
Sediment thickness has been determined in both the emerged and the submerged area by geophysical methods (seismic refraction and electrical tomography for the subaerial sector; seismic reflection respectively). Thus, a total volume of 97.76×106 m3 has been calculated for the entire system, including the dune field, beaches and inner shelf of Maspalomas, with most of the available sediments (64.55%) in the inner shelf.
The analysis of the DEM and the SSS images allowed obtain the sedimentary cartography of the submerged area, which shows the presence of several facies: rocky substrate, volcanic boulders, sandstone cobbles and gravel, sand covered with vegetation, and finally mobile sand, including ripples and megaripple fields. The presence of ripples and megarriples fields close to the talus has been related to the main sinking area of the Maspalomas sedimentary system, where sediments output mainly due to SW storm-wave events.
The effect of the climate change in the Canary Islands region has been described in the literature, by numerical models prediction, as a reduction of the trade winds intensity and an increase of wave storms. Consequently, the Maspalomas Sedimentary System, and particularly Maspalomas Beach, could be affected in the near future by a higher erosion trend.The data gathered in this thesis could be very helpful to improve the knowledge about the development of a sustainable and durable natural environment as sensitive to climate change and anthropogenic activities. It is meant to be used as a reference to help in decisions of future actions aimed to preserve this outstanding natural space.
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