Введение

Прибрежная география – это изучение постоянно меняющегося региона между океаном и сушей, объединяющее физическую географию (включая прибрежную геоморфологию, климатологию и океанографию) и человеческую географию (социологию и историю) побережья. Она включает в себя понимание процессов, происходящих в прибрежной зоне, таких как выветривание, особенно воздействие волн, перемещение осадочных пород и погодные условия, а также способы взаимодействия человека с побережьем.

Волны и дрейф на берегу

Волны различной силы, постоянно обрушивающиеся на берег, являются основными движущими силами, формирующими береговую линию. Несмотря на простоту этого процесса, различия между волнами и скалами, о которые они ударяются, приводят к огромному разнообразию форм рельефа. Влияние волн зависит от их мощности. Сильные волны, также называемые разрушительными, характерны для пляжей с высокой энергией и типичны для зимы. Они уменьшают количество осадочного материала на пляже, вынося его в бары под водой. Слабые, конструктивные волны типичны для пляжей с низкой энергией и наиболее распространены летом. Они оказывают противоположное воздействие разрушительным волнам, увеличивая размер пляжа за счет накопления осадка на берегу. Один из важнейших механизмов переноса связан с волновым преломлением. Поскольку волны редко обрушиваются на берег под прямым углом, подъем воды на пляж (прибой) происходит под наклонным углом. Однако откат воды (отлив) происходит под прямым углом к пляжу, что приводит к переносу пляжного материала в боковом направлении. Это явление известно как береговой перенос (см. рис. 3). Бесконечный цикл прибоя и отлива и, как следствие, береговой перенос можно наблюдать на всех пляжах. Это может варьироваться в зависимости от побережья. Вероятно, наиболее важным эффектом является долгобереговой перенос (ЛБП) (также известный как литоральный перенос) – процесс непрерывного перемещения осадочного материала вдоль пляжей под действием волн. ЛБП происходит потому, что волны ударяются о берег под углом, поднимают осадочный материал (песок) и несут его вдоль пляжа под углом (это называется прибой). Под действием силы тяжести вода затем отступает обратно перпендикулярно пляжу, сбрасывая осадочный материал по мере потери энергии (это называется отливом). Затем осадочный материал поднимается следующей волной и сдвигается еще дальше вдоль пляжа, что приводит к непрерывному движению осадка в одном направлении. Именно поэтому длинные участки побережья покрыты осадочным материалом, а не только районы вблизи устьев рек, которые являются основными источниками пляжного осадка. ЛБП зависит от постоянного поступления осадочного материала из рек, и прекращение этого поступления или попадание осадка в подводные каньоны в любой точке пляжа может привести к обнажению пляжей в дальнейшем по течению. ЛБП способствует формированию многих форм рельефа, включая барьерные острова, заливные пляжи и косы. В целом, действие ЛБП способствует выпрямлению береговой линии, поскольку образование барьеров отрезает заливы от моря, а осадочный материал обычно накапливается в заливах, потому что волны там слабее (из-за волнового преломления), в то время как осадочный материал уносится с открытых мысов. Отсутствие осадочного материала на мысах лишает их защиты от волн и делает их более уязвимыми к выветриванию, в то время как накопление осадочного материала в заливах (где долгобереговой перенос не может его удалить) защищает заливы от дальнейшей эрозии и делает их приятными для отдыха.

Атмосферные процессы

Ветры, дующие вдоль пляжа, поднимают песок и переносят его к берегу, формируя песчаные дюны. Дождь обрушивается на берег и разрушает скалы, а продукты выветривания переносятся к береговой линии, образуя пляжи. Теплая погода может ускорять биологические процессы. В тропических районах некоторые растения и животные защищают камни от разрушения, в то время как другие растения и животные фактически разъедают скалы. Температуры, колеблющиеся от отрицательных до положительных значений, приводят к морозному выветриванию, а погода, более чем на несколько градусов ниже нуля, способствует образованию морского льда.

Биологические процессы

В тропических регионах, особенно, растения и животные не только способствуют выветриванию горных пород, но и сами являются источником осадочного материала. Раковины и скелеты многих организмов состоят из карбоната кальция, и при их разрушении образуются осадок, известняк и глина.

Физические процессы

Основным физическим процессом выветривания на пляжах является рост кристаллов соли. Ветер переносит соляной спрей на скалы, где он впитывается в мелкие поры и трещины. Там вода испаряется, и соль кристаллизуется, создавая давление и часто разрушая породу. На некоторых пляжах карбонат кальция способен связывать другие осадочные породы, образуя пляжный камень, а в более теплых районах – дюновые породы. Ветровая эрозия также является формой разрушения: пыль и песок переносятся по воздуху и медленно разрушают скалы, подобный процесс происходит и в море, где соль и песок накатываются на скалы и постепенно их разрушают.

Изменения уровня моря (эустатика)

Уровень моря на Земле регулярно повышается и понижается из-за климатических изменений. В холодные периоды большая часть воды Земли запасается в виде льда в ледниках, а в теплые периоды она высвобождается, и уровень моря поднимается, затапливая больше суши. В настоящее время уровень моря довольно высок, тогда как всего 18 000 лет назад, в эпоху плейстоценового оледенения, он был значительно ниже. Глобальное потепление может привести к дальнейшему повышению уровня моря в будущем, что представляет риск для прибрежных городов, поскольку даже небольшое повышение может привести к их затоплению. По мере повышения уровня моря формируются фьорды и рии. Фьорды – это затопленные ледниковые долины, а риасы – затопленные речные долины. Фьорды обычно характеризуются крутыми скалистыми склонами, в то время как риасы имеют разветвленную систему долин, типичную для водоразделов. По мере движения тектонических плит по Земле они могут подниматься и опускаться из-за изменения давления и веса ледников. Если берег поднимается относительно других плит, это называется изостатическими изменениями, и могут формироваться поднятые пляжи.

Изменения уровня земли (изменение изостатики)

Это наблюдается в Великобритании: выше линии от Уоша до устья реки Северн земля была покрыта ледниковыми щитами во время последнего ледникового периода. Вес льда привел к опусканию северо-восточной Шотландии, что вызвало подъем юго-восточной части. По мере отступления ледниковых щитов происходил обратный процесс, когда земля освобождалась от нагрузки. По современным оценкам, юго-восток опускается со скоростью около 2 мм в год, а северо-восток Шотландии поднимается на ту же величину.

Слюны

Если береговая линия внезапно меняет направление, особенно в районе устья реки, то, вероятнее всего, образуются косы. Длинное прибрежное течение переносит осадочный материал вдоль пляжа, но, достигая изгиба, как показано на диаграмме, оно не всегда легко повторяет его, особенно вблизи устья реки, где речной сток может отталкивать осадок от берега. Кроме того, этот участок может быть защищен от воздействия волн, что снижает интенсивность прибрежного течения. На стороне мыса, подверженной меньшему воздействию волн, под водой накапливается галька и другой крупный осадочный материал, который волны не могут сдвинуть с места. Это создает благоприятные условия для накопления более мелкого осадка до уровня моря. Осадок, пройдя мимо мыса, накапливается с другой стороны и не продолжает движение вдоль пляжа, будучи защищенным как мысом, так и галькой. Постепенно, со временем, осадок накапливается в этой области, удлиняя косу в сторону моря и формируя песчаную пересыпь. Время от времени направление ветра меняется и дует с противоположной стороны. В этот период осадок переносится в другом направлении. Коса начинает расти в обратную сторону, образуя "крюк". После этого коса снова начинает расти в первоначальном направлении. В конечном итоге рост косы прекращается, поскольку она больше не достаточно защищена от эрозии волнами или течение в устье реки препятствует отложению осадка. Обычно в спокойных, но солоноватых водах за косой формируются соленые болота. Косы часто образуются вокруг волноломов искусственных гаваней, что требует проведения дноуглубительных работ. Иногда, если нет устья реки, коса может перерасти через залив и образовать так называемую пересыпь, или барьер. Пересыпи бывают разных типов, но все они формируются аналогично косам. Обычно они замыкают залив, образуя лагуну. Они могут соединять два мыса или мыс с материком. Когда остров соединяется с материком пересыпью, это называется томболо. Обычно это происходит из-за рефракции волн, но также может быть вызвано изостатическими изменениями – изменением уровня суши (например, Чесил-Бич).