Una foto del vento in azione. Le strisce chiare sulla spiaggia sono concentrazioni di sabbia che viaggiano attraverso la spiaggia bagnata verso le dune.
Contenuti
- Come si formano le dune di sabbia?
- Tipi di dune di sabbia
- Dune di sabbia artificiali
- Forme comuni di dune
- Blowouts
- Cross Bedding
- Le erbe e le dune
- Problemi con le dune ruspanti e artificiali
Come si formano le dune di sabbia?
Anche se non è altro che un mucchio di sabbia soffiata dal vento, le dune assumono una notevole gamma di dimensioni e forme, a seconda della quantità di sabbia disponibile, la dimensione della sabbia, e le direzioni prevalenti del vento. Nel corso del tempo le dune possono crescere, ridursi o spostarsi nella direzione dei venti prevalenti. Le dune possono essere create e distrutte sia dalla natura che dagli uomini. Le dune possono rotolare sugli alberi e sugli edifici, o essere spazzate via dalle tempeste.
Figura 1.10. Una foto del luglio 1999 di una scarpata di erosione sulla duna frontale a Caswell Beach. In un sistema naturale, questa erosione fornirebbe sabbia alla spiaggia come parte della risposta naturale alla tempesta. Ma quando le case sono in mezzo, l’equilibrio naturale della spiaggia crea seri problemi alle comunità della spiaggia. Sullo sfondo, sul ponte del cottage più vicino che ora è esposto alla spiaggia, qualcuno sta pescando nella zona di surf. La spiaggia è l’unica fonte di sabbia per le dune costiere, e ogni singolo granello di sabbia in una duna ha attraversato la spiaggia in qualche momento della sua storia. Infatti, ogni granello probabilmente ha fatto il viaggio molte volte (Fig. 3.1) perché quando il vento si inverte e soffia al largo alcuni dei granelli tornano direttamente alla spiaggia. Certamente la scarpata prominente (vedi Fig. 1.10), spesso vista nella punta della duna dopo una tempesta, è la prova che le onde hanno ridistribuito la sabbia della duna alla spiaggia. La sabbia può venire a riva sia dalla spiaggia del suono che dalla spiaggia dell’oceano.
La costruzione delle dune è aiutata dai caratteristici venti costieri onshore. Indipendentemente dai modelli generali di circolazione del vento della regione, i venti soffiano onshore almeno per un certo periodo di tempo, e se c’è vegetazione, parte della sabbia sarà intrappolata per far crescere una duna. Non solo la sabbia si muove, ma anche l’energia viene talvolta trasferita ad altri oggetti. Una bottiglia di vetro lasciata sulla spiaggia diventerà smerigliata. Come i granelli di sabbia sabbiano la lucentezza e la chiarezza della superficie del vetro.
Figura 3.2. Paglia di Spartina (palude salata) sulla spiaggia di Ocracoke Island. La linea di paglia ha causato l’accumulo di sabbia e ora fornirà sostanze nutritive a qualsiasi pianta che viene seminata qui.
Le dune iniziano comunemente come cumuli di sabbia accumulata sotto l’effetto di detriti della spiaggia come cumuli di alghe (soprattutto Sargassum), ciuffi di paglia di palude salata, e una serie di rifiuti umani (reti da pesca, bottiglie, legname) (Figg. 3.2 e 3.3). I detriti della spiaggia rallentano il vento o lo bloccano, causando l’accumulo di sabbia nell'”ombra” dell’oggetto. Alla fine, i semi dell’erba delle dune (specialmente l’avena marina) trovano la loro strada verso i nuovi cumuli di sabbia, germinano, spuntano e intrappolano altra sabbia. La vegetazione in decomposizione, le alghe o l’erba delle paludi salmastre che hanno causato l’accumulo di sabbia all’inizio, ora forniscono nutrienti per aiutare le nuove piantine a sopravvivere. Man mano che la pianta cresce, continua a far accumulare sempre più sabbia. Se tutto va bene e la zona di surf rimane abbastanza lontana, nasce una nuova duna! Mentre queste dune embrionali crescono, la vegetazione continua a muoversi verso l’alto e verso l’esterno, tenendo gran parte della sabbia al suo posto.
Tipi di dune di sabbia
Figura 3.3. Alberi di Natale accatastati davanti alla duna di Holden Beach nel marzo 2002. Azioni come questa sono prese nella speranza che gli alberi intrappolino la sabbia e costruiscano la duna, ma in generale questo approccio non ha funzionato, e la spiaggia diventa semplicemente ingombra di alberi morti.
Comunemente, la duna sul retro di una spiaggia naturale è chiamata duna anteriore, una cresta di sabbia che si forma con il suo asse, o cresta, parallela alla linea di riva. Tale duna o cresta di sabbia in associazione con una spiaggia è anche chiamata cresta di spiaggia. La vegetazione serve come un’ancora per i sedimenti trasportati dal vento e genera una crescita continua della duna. Quando l’erba viene rimossa dalle tempeste, dal fuoco, dal calpestio, dal pascolo eccessivo, o semplicemente da troppa sabbia che arriva a riva attraverso la spiaggia, le dune sono destabilizzate e possono iniziare a migrare verso terra.
Medaños è il termine usato per descrivere grandi dune isolate che si trovano nelle aree costiere. I medaños derivano il loro nome dalla parola spagnola per “collina di sabbia costiera” e sono un tipo distintivo di duna non vegetata. Queste alte, ripide, isolate colline di sabbia hanno enormi volumi di sabbia e variano in altezza da decine a diverse centinaia di piedi. I medaños sono formati da venti che spostano la sabbia verso la cima da diverse direzioni. Nonostante la loro mancanza di vegetazione, i medaños migrano solo lentamente forse a causa del numero di direzioni diverse del vento che trasportano il vento verso le dune.
Queste dune non sono ben comprese e possono semplicemente rappresentare cumuli di sabbia dove c’è una quantità eccezionalmente alta di sabbia che arriva alla spiaggia. Ma perché la grande quantità di sabbia dovrebbe venire a riva dalla superficie della riva in un punto particolare? La risposta all’origine degli Outer Banks Medanos deve trovarsi sulla piattaforma continentale, la fonte ultima della sabbia. Le dune artificiali sono state aggiunte alla lista dei tipi di dune nel 20° secolo, quando la gente ha iniziato a costruire dune nel tentativo di tenere la linea di costa in posizione. I tentativi di migliorare le dune esistenti o di creare nuove dune di solito includono il piantare erbe dunali e/o l’uso di “recinzioni di sabbia”. Le recinzioni riducono la velocità del vento e fanno cadere la sabbia e la accumulano nella loro ombra. Funzionano con successo variabile. Uno studio nel New Jersey ha indicato che il ruolo più importante delle recinzioni di sabbia era quello di tenere le persone fuori dalle nuove dune permettendo alle piante di duna di prosperare.
Dune di sabbia artificiali
Il bulldozer è diventato una forma comune di costruzione di dune artificiali, in parte perché l’approccio vegetazione/recinto richiede un certo tempo per intrappolare la sabbia e costruire una nuova duna. Su molte spiagge, i bulldozer sono attivi tutto l’anno per spingere su cumuli di sabbia sul retro della spiaggia. Possiamo difficilmente chiamare queste dune di sabbia perché mancano di tutte le caratteristiche delle dune naturali (per esempio, sabbie ben assortite e stratificate che supportano la crescita di erbe stabilizzatrici di dune). Il nonno delle dune artificiali era il vecchio progetto di costruzione di dune del Civilian Conservation Corps (CCC) sulle Outer Banks del North Carolina, USA negli anni ’30. Quella vecchia linea di dune viene spesso violata durante le tempeste e le nuove grandi dune artificiali tappano i buchi nella linea. Una volta, anche le vecchie auto venivano usate per aiutare a stabilizzare le dune!
La motivazione dietro la stabilizzazione artificiale delle dune è stata quella di tenere in piedi una linea costiera in erosione. Ironicamente, la costruzione di nuove dune ha probabilmente poca influenza sui tassi di erosione. Il volume di sabbia nelle dune è molto piccolo rispetto al volume di sabbia coinvolto nell’erosione. L’arretramento della linea di riva è in realtà un arretramento dell’intera superficie della riva, che costituisce un grande volume di sabbia, molte volte più grande dei volumi delle dune anteriori. Così, nel processo di erosione, le dune possono essere spazzate via e fare poco per tenere la linea di riva al suo posto.
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Forme comuni di dune
Figura 3.4. Un passo di overwash tra basse dune naturali su Ocracoke. L’avena marina incoraggia la formazione di singole dune (piuttosto che una linea continua di dune) separate da passaggi o aree basse che permettono l’overwash all’interno dell’isola. Questa penetrazione di sedimenti è importante, in quanto aiuta l’isola ad aumentare la sua elevazione in risposta all’aumento del livello del mare.
La dimensione di una duna è principalmente una funzione della fornitura di sabbia: maggiore è la fornitura dalla spiaggia, più alte sono le dune. Le direzioni prevalenti del vento, la larghezza della spiaggia e il tempo disponibile per costruire una duna fanno parte del quadro della fornitura di sabbia. La cosa più importante però è la sabbia disponibile dal mare. Finora non è chiaro perché più sabbia arriva a riva in alcune località e costruisce grandi dune mentre a 100 metri di distanza le dune sono piccole e basse. La maggior parte delle dune anteriori hanno occasionali aperture tra di loro dove le onde della tempesta penetrano nelle isole. Queste aperture sono chiamate passaggi di sovrascorrimento (vedi Fig. 3.4) e sono molto importanti per l’evoluzione delle isole specialmente in un periodo di innalzamento del livello del mare. I passaggi di overwash permettono l’accumulo di sabbia derivata dalle tempeste che innalza le isole (di cui si parlerà più avanti). Alcuni passaggi di sovrascorrimento sono il risultato di tagli artificiali attraverso le dune alle estremità di strade e vie. Anche quelli che sembrano essere naturali sono spesso il risultato di onde che infrangono una zona debole (Fig. 3.6) indotta da attività umane (ad esempio, sentieri, intagli sul retro per la costruzione o una migliore vista del mare). Quando la duna anteriore è molto grande non ci sono vuoti di sovrascorrimento. I depositi di sovrascorrimento sui lati posteriori delle dune sono facilmente distinguibili dalle sabbie delle dune a causa del loro alto contenuto di conchiglie. Le onde possono portare a riva le conchiglie, ma i venti no.
Blowouts
Figura 3.6. Percorsi per beach buggy attraverso le dune a sud di Fort Fisher. Chiaramente, il traffico veicolare senza restrizioni è dannoso per la vegetazione delle dune.
Un modo in cui le dune di sabbia vengono erose è il vento che rimuove la sabbia e la spinge fuori dalla duna, un processo noto come deflazione. La caratteristica di deflazione più comune è il blowout, una depressione a forma di scodella con un pavimento piatto che si trova sotto l’elevazione della maggior parte delle dune adiacenti. I blowout hanno il pavimento piatto perché la sabbia viene soffiata via fino a quando la superficie della sabbia raggiunge la cima della falda acquifera. A questo livello, la sabbia bagnata resiste ad essere soffiata via e la superficie diventa vegetale. Puoi testare questo controllo della falda acquifera sui processi del vento scavando una buca con le tue mani in un blowout della Carolina del Nord. Meno della lunghezza di un avambraccio sotto la superficie, raggiungerai l’acqua dolce.
Cross Bedding
Più veloce è il vento, più grandi sono le dimensioni della sabbia che può essere raccolta e spostata. Poiché la velocità e la direzione del vento cambiano continuamente, l’aspetto della superficie di una duna varia in consistenza, colore, granulometria e forma del letto quasi quotidianamente. Nella duna, strati consecutivi di sabbia soffiata dal vento si accumulano l’uno sull’altro e, nel tempo, gli strati formano un tipo unico di stratificazione, chiamato cross-bedding del vento. I letti incrociati, che di solito possono essere visti nelle cicatrici erosive vicino alla spiaggia, hanno diverse serie di strati di sabbia che sono inclinati ad angoli diversi (Fig. 3.7). Ogni singolo strato indica una precedente superficie della duna.
La stratificazione della duna è di solito costituita da centinaia di strati molto sottili alternati di sabbia di quarzo, sabbia di frammenti di conchiglie e sabbia minerale pesante più alcuni strati che sono miscele di tutti e tre. Gli strati neri, alcuni spessi solo un grano o due, sono gli strati di minerali pesanti. Gli strati di frammenti di conchiglie sono di solito di colore marrone. Questi strati sono stati depositati in condizioni di vento diverse. Forse singole raffiche di vento possono formare alcuni strati mentre altri possono riflettere le condizioni del vento per minuti o ore. L’asportazione dei grani leggeri lasciando dietro di sé uno strato scuro di minerali pesanti forma alcuni strati. La superficie della duna su cui stai camminando sarà un giorno uno strato esposto in una scarpata di erosione sulla spiaggia! Forse anche le tue impronte rimarranno.
Erbe e dune
Figura 3.7. Letto incrociato in una duna a Kill Devil Hills. Sono evidenti due orientamenti distinti del letto, con lo strato superiore, quasi piatto, che tronca bruscamente gli strati inferiori. Ognuno degli strati qui visibili era una volta alla superficie della duna.
L’erba della duna stabilizza la sabbia in cui sta crescendo e il modo in cui l’erba si diffonde influenzerà inevitabilmente la forma della duna. A causa della natura di raggruppamento di alcune erbe, le dune che sono dominate dall’erba possono avere lacune o passaggi di overwash. Tali lacune facilitano la penetrazione delle onde di tempesta sull’isola. Al contrario, le dune dominate da altri tipi di erba possono avere meno spazi vuoti. Questo impedisce o riduce l’overwash delle tempeste, tranne che nelle tempeste più grandi. La penetrazione delle onde temporalesche attraverso le dune è importante perché porta la sabbia di sovrascorrimento all’isola, aumentandone l’altezza. La crescita verticale attraverso l’overwash accumulato e la sabbia delle dune è importante per un’isola barriera per evolvere con l’aumento del livello del mare.
Una volta che le erbe stabilizzano la linea delle dune, altre piante prendono piede, in particolare sul lato più protetto verso terra della duna. Le piante sulle isole e vicino alle spiagge hanno bisogno di vari gradi di protezione dal vento e dalla salsedine. Se si formano più creste di duna, le paludi in mezzo saranno popolate da arbusti, viti, piccoli alberi, e alla fine nella successione delle piante, può crescere una foresta marittima. In condizioni naturali, i tipi e la densità della vegetazione sono indicatori dell’età e della durata della stabilità delle dune. Le erbe possono essere stabilite in una stagione, ma gli arbusti impiegano da 10 a 20 anni per stabilirsi, e sono necessari decenni, anche secoli, per far crescere una foresta marittima. Quando la foresta matura viene rimossa per lo sviluppo, l’equilibrio vegetativo viene interrotto. Il pascolo eccessivo di bovini e cavalli, un problema diffuso in alcune aree, rimuove alcune specie di piante, danneggia le paludi salmastre e impedisce la crescita del sottobosco nelle foreste marittime.
Problemi con le dune ruspanti e artificiali
Su molte spiagge, è legale, con i permessi corretti in mano, ruspare le spiagge per formare “dune” o almeno per formare cumuli di sabbia contro gli edifici per la protezione dalle tempeste. Le “dune” ruspanti sono facili da individuare. Queste “dune” hanno una forma diversa dalle dune naturali, e spesso sembrano grandi mucchi di sabbia che sono stati scaricati sulla spiaggia. Questi mucchi di sabbia contengono molto materiale di conchiglie, una componente rara della sabbia delle dune naturali. Dopo alcuni giorni sulla spiaggia superiore, il vento soffia via la sabbia più fine sulla superficie, causando la formazione di uno strato di conchiglie o “shell lag” sulla superficie di una duna rasa al suolo. Poiché il vento spesso non può soffiare le conchiglie nelle dune, il ritardo delle conchiglie è un indicatore positivo che il bulldozer ha fatto una visita. Le dune naturali, specialmente quelle con le radici impigliate nella sabbia, forniscono un solido (anche se temporaneo) baluardo contro una piccola tempesta. Quando vengono attaccate dalle onde, si forma rapidamente una scarpata o un piccolo bluff. Le onde successive vengono almeno in parte riflesse dalla scarpata, rotolando giù per la spiaggia e scontrandosi con l’onda successiva che arriva a riva. A poco a poco, tuttavia, la scarpata della duna si sposta verso terra sotto l’attacco delle onde. A rinforzare e rafforzare le dune naturali (oltre all’effetto benefico delle radici delle piante) contribuiscono le forze elettroniche, o forze di Vanderwaal, tra i granelli di sabbia di dimensioni uniformi e l’acqua tra i granelli. Nelle “dune” ruspanti, che sono costituite da sabbia di spiaggia con una vasta gamma di grani di quarzo e frammenti di conchiglie, né le radici né le forze di Vanderwaal sono al lavoro per stabilizzare il deposito. Di conseguenza, le dune artificiali si erodono con molta più facilità. La sabbia ruspante, meno gli animali che una volta vivevano lì, ritorna alla spiaggia (di solito durante la prossima tempesta) e le dune vengono appiattite e lavate nell’entroterra.
Il bulldozing della spiaggia, o raschiamento della spiaggia, rimuove un sottile strato di sabbia dalla zona di swash interna (di solito un piede o meno di spessore) nel tentativo di incoraggiare un ulteriore accumulo di sabbia. Spesso, tuttavia, il limite legale di un piede di penetrazione nella spiaggia viene violato. La sabbia raschiata viene spinta sul retro della spiaggia, di solito in una bassa cresta di sabbia. Bulldozing la sabbia non è una buona cosa per le spiagge. Per prima cosa, prendere la sabbia da qualsiasi parte della spiaggia è una forma di erosione della spiaggia, pura e semplice. In secondo luogo, uccide gli organismi della spiaggia – i granchi talpa, le vongole coquina, e tutti gli organismi microscopici che vivono tra i granelli di sabbia. Per giorni dopo il bulldozing, i gabbiani hanno un’inaspettata bonanza; piombano e afferrano le creature arenate e in difficoltà della spiaggia che sono ora alte e asciutte nella duna bulldozed. L’odore degli organismi in decomposizione durante il periodo post-bulldozing può anche fornire un’atmosfera sgradevole per chi passeggia sulla spiaggia. Il processo influisce su tutta la catena alimentare, compresi gli uccelli della riva e i pesci della costa.
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