La dinámica de la costa

El término zona costera describe el área del litoral, incluyendo las dunas costeras y la topografía del fondo hasta una profundidad tal que eventualmente se ve afectada por la acción del oleaje. Las costas arenosas son altamente dinámicas y sus rasgos morfológicos evolucionan continuamente en respuesta a las condiciones cambiantes del mar. La descripción de la zona costera incluye una amplia variedad de términos, que se ilustran en la figura.

La causa del estado dinámico de la costa es la concentración de la energía del oleaje en una zona relativamente estrecha. Aquí la energía del oleaje, que es función de su altura, se transforma en energía turbulenta, que luego se disipa. De aquí que cuando oleaje de tormenta se propaga hacia la costa, la cantidad de energía que se disipa en la zona cercana a la costa puede ser enorme.

Una playa puede sufrir erosión o acreción y por consiguiente la formación o desaparición de uno o varios elementos fisiográficos. Muchos de estos cambios pueden ser pequeños y pasar desapercibidos, en cambio pueden ser un problema si son muy grandes. Una playa puede tener una tendencia general a crecer o a erosionarse. Se habla entonces de cambios a largo plazo. De la misma manera, puede haber cambios a corto plazo, por ejemplo, una playa puede cambiar de aspecto drásticamente durante una tormenta y ser gradualmente recuperada por las condiciones de oleaje subsecuentes. Los cambios temporales en una playa estable son parte de un equilibrio dinámico. Las oscilaciones a corto término en una playa pueden ser de hasta 30 m en unos cuantos meses. Estos son los llamados cambios a escala de tiempo humana, mientras que los cambios a escalas de tiempo geológicas pueden ser del orden de 10.000 años.
Comúnmente se acepta que existen perfiles de equilibrio para condiciones extremas de la acción del oleaje. Estos perfiles se consideran estacionales. El perfil de verano
(deposicional o reflejante) se forma bajo condiciones de oleaje que en general es de pequeña altura y de relativamente largo periodo y que provoca que la arena se acumule por encima del nivel medio del mar, procedente del pie del perfil, formando una berma que a su vez provoca la reflexión del oleaje (contraola). Por otra parte, está el perfil de invierno (erosivo o disipativo) que se forma bajo condiciones de oleaje incidente de gran altura y periodo relativamente corto y provoca que el perfil inicial se erosione transportando arena de la zona media del perfil, acumulándola por debajo del nivel medio del mar, formando una o más barras, que a su vez provocan la rotura de las olas antes de llegar a la playa reduciendo su acción erosiva. Ambos tipos de perfiles son formas de equilibrio del lecho arenoso bajo la acción de un determinado tren de ondas, que dependiendo de su altura o periodo, alcanzarán distintos perfiles de equilibrio.
Cuando las fuerzas que afectan la geometría de una playa cambian, esta responde a dichos cambios tratando de restaurar el equilibrio. Estas fuerzas son debidas principalmente a la acción del oleaje y las corrientes inducidas por su rotura, aunque no se debe restar importancia a las acciones del hombre (espigones, rompeolas, etc.) que afectan la dinámica litoral.

Rotura del oleaje
El oleaje adquiere su energía del viento que sopla sobre la superficie del mar. En especial, los vientos asociados a las tormentas pueden generar trenes de olas muy grandes que viajen por cientos de kilómetros hasta alcanzar la línea de orilla. Esta energía (adquirida a través de grandes extensiones de mar) se disipa en un área relativamente estrecha de la zona costera: la zona de rompientes o zona de surf. La mayor parte de la energía del oleaje se disipa cuando este rompe. Esta es, por mucho, la más importante de las aportaciones de energía en la zona costera.

Tipo de rompientes
Se acepta que existen tres tipos comunes de rompientes: spilling, plunging y surging
(aunque algunos autores aceptan un tipo de rotura adicional denominada rotura collapsing). La rotura tipo spilling se da preferentemente en situaciones de oleaje peraltado propagándose sobre playas con poca pendiente. La cresta de las olas se va haciendo cada vez más aguda, hasta que se hace inestable y se derrama hacia abajo por la pendiente frontal de la ola. Esta rotura es gradual sobre la zona de rompientes (por lo que no se puede hablar exclusivamente de un punto de rotura) y el decaimiento de la altura es aproximadamente uniforme. Muy poco de su momentum es reflejado hacia el mar.
La rotura tipo plunging ocurre con olas con poco peralte propagándose sobre playas relativamente inclinadas. La cara frontal de la ola se hace casi vertical, la cresta de la ola se hace más aguda, curvándose hacia el frente hasta que finalmente se precipita. El proceso de este tipo de rotura produce una gran turbulencia y una gran entrada de aire. La reducción de la altura de la ola durante la rotura se produce rápida y drásticamente. Las olas reformadas son usualmente de menos de una tercera parte de la altura de la ola en rotura y suelen romper de nuevo muy cerca de la línea de orilla. Poco del momentum de dicha ola es reflejado hacia el mar.
La rompiente tipo surging ocurre en playas con pendientes altas. Este tipo de rotura comienza a desarrollarse de una forma similar a la rotura tipo plunging, donde su cara frontal se hace muy vertical, pero con la particularidad de que la base de la ola llega a la playa antes de que se lleve a cabo la rotura, por lo que la cresta se colapsa y desaparece. Con este tipo de rompiente, generalmente la zona de surf es muy estrecha y aproximadamente la mitad del momentum de las olas es reflejado hacia el mar. La rompiente collapsing, un cuarto tipo, es intermedia entre la rompiente tipo plunging y surging.

Tipo de rompientes, dependiendo de la pendiente de la playa y el peralte del oleaje

Perfiles de distintos tipos de rompientes obtenidos a partir de fotografías instantáneas. La flecha indica el punto inicial de la rompiente.
En playas con pendiente alta (reflejantes), la zona de surf es relativamente estrecha, por lo que las olas rompen muy cerca del estrán. En contraste, en playas con menos pendiente (disipativas), generalmente la zona de surf es más ancha y el oleaje rompe lejos de la cara de la playa. Las olas con rompiente tipo plunging disipan su energía casi en su totalidad y de forma muy eficiente justo después de la línea de rompientes, mientras que la tasa de disipación del oleaje con rompiente tipo spilling es menor y lo hacen en una porción más ancha de la zona de surf. Así, los patrones de disipación de la energía del oleaje en la zona de surf dependen en buena parte del tipo de rompiente y por lo tanto, de la morfología del perfil de la playa. Si la pendiente es lo bastante uniforme, lo más probable es que haya una disipación uniforme de la energía del oleaje conforme el oleaje cruza la zona de surf, aún cuando haya olas rompiendo a distintas profundidades. Por el contrario, si el perfil de la playa tiene barras sumergidas, habrá una concentración de la rompiente del oleaje en una zona relativamente estrecha en la zona de menor profundidad donde se encuentre la cresta de la barra. Una vez que el oleaje ha roto sobre la barra, se puede reformar y volver a romper sobre una segunda barra.