Thesis:

Nuevo Método de Medición de Alta Frecuencia de la zona swash basado en Sensores Remotos

El entendimiento de la zona de swash es de vital importancia para la sociedad y en específico de las comunidades costeras, ya que la comprensión de los procesos responsables de la evolución de la costa a diferentes escalas de tiempo es vital para la gestión de playas y el sustentamiento de las comunidades costeras; no obstante, la zona de swash es la parte de la costa menos entendida, y entre las razones para este déficit se puede mencionar la complejidad de los fenómenos físicos existentes, tales como las altas velocidades en una lámina de agua de unos pocos centímetros de espesor que inducen un gran transporte de sedimentos y turbulencia, lo que representa un gran desafío y dificultad para la instrumentación in situ, con la consiguiente falta de información para validación y análisis; en este contexto, la comunidad científica ha llegado a un consenso de que la comprensión de esta zona debe enfocarse en la alta frecuencia temporal, en un enfoque ola a ola. Por otro lado, durante las últimas décadas las herramientas de teledetección remota han progresado significativamente, siendo una técnica muy efectiva para medir diversos procesos costeros a alta frecuencia temporal y en grandes dominios espaciales, a bajo costo. En este trabajo se propone un nuevo método de medición de alta frecuencia temporal de la zona de swash, basado en la disposición física de barras morfológicas circulares (“palitos”) que, junto a cámaras de video, permiten la extracción de series de tiempo de la superficie libre y nivel de fondo del swash, apoyándose en la naturaleza sinóptica de la teledetección y en las variaciones de intensidad ópticas presentes en esta parte de la costa; se presenta aquí la metodología utilizada, la disposición física de elementos y recomendaciones, junto a los lugares donde la técnica ha sido aplicada y el procesamiento de imágenes necesario para la extracción de datos; la validación del método se realiza contrastando los resultados con otros obtenidos desde instrumentos convencionales (LIDAR, sensores ultrasónicos y sensores de presión), apoyándose en el análisis estadístico y en la comparación cualitativa entre resultados, los cuales, en conjunto con las características de los instrumentos, permiten identificar las principales ventajas y limitaciones de la técnica propuesta.

The thorough comprehension of the swash zone is of critical importance because the understanding of the processes responsible for the coastal evolution at different time scales is crucial for beach management and the sustainability of the coastal areas, impacting both coastal population and nearby ecosystems; however, the swash zone is the area of the nearshore least understood, and among the reasons for this deficit, the most important is the complexity of the physical phenomena involved, such as high velocities in a shallow lens of water of a few centimeters depth, inducing high levels of sediment transport and turbulence, which represents a challenge and difficulty for in situ instrumentation of this zone and the consequent lack of information for validation and analysis; in this context, there has been a consensus in the scientific community that the comprehension of the swash zone must be focused at high temporal frequencies, i.e., at the wave‑by‑wave scale. On the other hand, during the last decades, techniques based on stereometric and remote sensing have been widely used, being an effective low‑cost technique for measuring different coastal processes at various time scales and over large spatial domains; in this work, we introduce a new method to measure the swash zone at high frequencies, consisting of the deployment of morphological rods (palitos) and a video camera recording a cross‑shore transect of vertical poles, where the synoptic nature of these stereometric techniques and the variations in optical intensity present in the swash zone enable the extraction of bed‑level and water‑depth time series; first, the methodology is outlined, including the physical deployment and recommendations in conjunction with the undertaken field studies where the technique has been applied, and the image processing necessary for the data extraction is also explained; the validation is carried out against conventional instruments (LIDAR, ultrasonic level sensors, and pressure sensors), and analysis is done by means of statistical properties and qualitative analysis, which serve as a base to identify the main advantages and drawbacks of the proposed method.