Bruunovo pravidlo - The Bruun Rule

Pobřežní recese písečného pobřeží na pláži Norfolk na ostrově Coochiemuldo v Austrálii

The Bruunovo pravidlo je vzorec pro odhad velikosti ústupu pobřeží písečného pobřeží v reakci na změny hladiny moře. Původně publikoval v roce 1962 Per Bruun,^[1] Bruunovo pravidlo bylo první, které dalo vztah mezi vzestup hladiny moře a recese na pobřeží.^[2] Pravidlo je jednoduché, dvourozměrný Hmotnost konverze a nadále se běžně používá k odhadu pobřežní recese v reakci na vzestup hladiny moře, a to navzdory kritice a úpravám a dostupnosti komplexnějších alternativních modelů.^[3]

Pravidlo

Bruunovo pravidlo dává a lineární vztah mezi vzestup hladiny moře a recese na pobřeží na základě teorie rovnovážného profilu, která to tvrdí pobřeží profil obličeje udržuje rovnovážný tvar a jak hladina moře stoupá, zvyšuje se ubytovací prostor nutí tento rovnovážný profil směrem na pevninu a nahoru, aby zachoval svůj tvar vzhledem k nové hladině moře.^[4] Analýza Bruun Rule jako takové předpokládá, že horní pláž je erodován, jak se profil břehu pohybuje směrem k pevnině, a že objem rozrušený materiál je uložen na moři, což má za následek vzestup na moři dno který udržuje konstantní hloubku vody.^[5] Bruunovo pravidlo předpovídá pobřežní recese být až 10 až 50krát vzestup hladiny moře, záleží na sklon z pláž.^[6]

Ilustrace Bruunova pravidla Vědeckým výborem pro výzkum oceánů (1991)

Matematická notace Bruunova pravidla je:

${ displaystyle R = { frac {SL} {h + B}} = { frac {S} { tan beta}}}$^[7][3]

Kde,

• R je recese na pobřeží v metrech
• S je vzestup hladiny moře v metrech
• L je vodorovná délka dna ovlivněného vzestup hladiny moře (z duna vrchol do hloubky uzavření), v metrech
• h je hloubka uzavření (hloubka vody, za kterou je významná transport sedimentů nedochází^[8][9]), v metrech
• B je výška duny nad mořem, v metrech
• β je průměr sklon aktivního profilu^[7]

Dějiny

V roce 1954 publikoval Per Moller Bruun článek^[10] popisující profily pláže a rovnováhu mezi břehy.^[11] Na základě těchto myšlenek vydal v roce 1962 svůj dokument „Vzestup hladiny moře jako příčina eroze pobřeží“,^[1] který nejprve dal vztah mezi vzestup hladiny moře a recese na pobřeží profilů rovnovážné pláže.^[2] Jeho vláda dostala jméno až v roce 1967, kdy Schwartz vydal „Bruunova teorie vzestupu hladiny moře jako příčina eroze pobřeží“, která podrobně laboratoř a pole testy teorie a dospěl k závěru, že „koncept bude od nynějška známý jako„ Bruunovo pravidlo “.“^[12]

Per Bruun od té doby publikoval práce objasňující omezení a praktičnost svého modelu, včetně „Přehled podmínek pro použití Bruunova pravidla eroze“ v roce 1983,^[13] a „Bruunovo pravidlo eroze po vzestupu hladiny moře: diskuse o rozsáhlých dvou- a trojrozměrných použitích“ v roce 1988.^[14] Tyto publikace nastiňují omezení a praktičnost pravidla a zdůrazňují, že ačkoli je tento model záměrný dvourozměrný, je aplikován na trojrozměrný prostředí v praxi.^[13][14] Bruun uvádí, že pravidlo „musí být podrobeno realistickým úpravám“^[13] pro praktické použití.

Jak uznává Bruun, Bruunovo pravidlo je charakteristicky jednoduché pravidlo, a proto bylo několikrát pozměněno, aby zohledňovalo více faktorů a aby bylo ve více případech přesně použitelné.^[15] Pravidlo Bruun bylo nejčastěji upraveno tak, aby odpovídalo dálková doprava, přepláchnout, a Liparský transport sedimentů.^[15] Například Dean a Maurmeier v roce 1983 upravili pravidlo tak, aby bylo použitelné na bariérových březích a ostrovech, z nichž některé jsou vystaveny narůstání místo erozi.^[4][16] Rosati a kol. v roce 2013^[15] a Dean a Houston v roce 2016^[17] upravili pravidlo tak, aby zohledňovalo pobřežní dopravu a pohyb přes pobřeží přes předpokládanou hloubku uzavření.^[15][17] Dále Ashton et al. v roce 2011 upravil Bruunovo pravidlo pro použití na útesové pobřeží,^[18] a Hinkel a kol. v roce 2013 použil pravidlo jako součást širší metodiky k popisu účinků na vzestup hladiny moře dál a dál přílivové přívody.^[19] Zdá se, že největší výzvou zůstává izolace účinku vzestup hladiny moře na morfologii pláže ze spojených účinků vlnové energie, přílivových proudů, působení větru, zásob sedimentů, typů sedimentů a velikosti zrna.^[20][11]

V různých formách a ve spojení s jinými modely se nyní Bruunovo pravidlo používalo k odhadu pobřežních odpovědí vzestup hladiny moře celosvětově.^[6] Bylo použito pravidlo Bruun pobřeží včetně Kaspické moře,^[21] Korejský poloostrov,^[22] Zátoka Shuidong,^[23] Norfolk,^[24] Rhode Island,^[25] Florida,^[26] Accra,^[27] a Havaj.^[7]

Kritiky

Účinek klimatická změna na plážích je náročné přesně modelovat, protože jde o interdisciplinární předmět, který zahrnuje oceán, Země, a atmosférický vědy i stavební inženýrství a politika.^[28] K podpoře účinných strategií přizpůsobení s cílem připravit rostoucí pobřežní komunity a vysoce hodnotná pobřežní aktiva jsou zapotřebí spolehlivá posouzení dopadů změny podnebí na pobřeží.^[29] Výsledkem je, že modely pro odhad eroze pobřeží v důsledku zvyšování hladiny moří - včetně pravidla Bruun a modelů založených na pravidle Bruun - jsou neustále přezkoumávány a aktualizovány.^[7][8][9] Bruunovo pravidlo se stalo centrem mnoha akademických debat.^[19]

V reakci na své vlastní předpoklady byla Bruunova vláda široce kritizována.^{[4][7][9][29][30][31][11]} Mezi nejkritizovanější předpoklady pravidla patří neexistence přechody v dálkový transport sedimentů, existence hloubky uzavření, uzavřené rozpočet sedimentu a dostupnost dostatečné písek Zdroje.^[4] V roce 2015 Andersen a kol. označil pravidlo Bruun jako „samo o sobě ... prakticky nepoužitelné v pobřežních prostředích otevřeného oceánu“^[7] kvůli jeho předpokladům fyzikální prostředí nastavení.^[7]

Jedním z prominentně kritizovaných předpokladů pravidla Bruun je jeho postulace čistých účinků dopravy na pevnině jako zanedbatelná,^[4][7][11] zpravidla je to podle definice dvourozměrný model cross shore, který nezohledňuje longshore třetí dimenzi.^[3] Tyto účinky na pevnině však mohou být hlavní příčinou usazenina eroze nebo depozice podél pláží, dominující morfologie pobřeží a dokonce maskování dopadů zvýšení hladiny moře, jak je popsáno v modelu Bruun.^[4][7]

Dalším kritizovaným předpokladem je existence „hloubky uzavření“. Hloubka uzavření je považována za hloubku vody, za kterou nedochází k významným změnám v úrovni koryta, a je obvykle brána jako hranice mezi horním povrchem, charakterizovaná rozbitím vlny a pruhy a spodní břeh, který se vyznačuje neporušenými vlnami a nedostatkem barů.^[4] Bruunovo pravidlo stanoví, že zde není nic významného usazenina přes tuto hranici, nicméně o síle tohoto konceptu v praxi se diskutuje.^[4][11] Alternativní model R-DA, navržený Davidson-Arnottem,^[20] je založen na stejných předpokladech jako Bruunovo pravidlo, kromě toho, že rozpoznává významný přenos sedimentu mezi horním a dolním břehem, předpokládá, že sediment je erodován ze spodního břehu a transportován do horního břehu, aby se udržel rovnovážný profil, a to jako výsledek dochází k migraci hloubky uzavření směrem vzhůru i na pevninu se zvyšováním hladiny moře.^[4][20]

Cooper a Pilkey vystupovali přímo ve své kritice pravidla Bruun, publikovali v roce 2004 dokument s názvem „Vzestup hladiny moře a ústup pobřeží: čas opustit pravidlo Bruun“,^[11] který je pravidelně citován v následující literatuře.^[11] Tvrdí, že navzdory rozšířené kritice se původní Bruunovo pravidlo nadále uplatňuje v nevhodných kontextech, jak nastínil Bruun^[14] a experimentální historie a že Bruunovo pravidlo a jeho doprovodné kontroverzní předpoklady jsou zakotveny v pozdějších modelech, které tvrdí, že nabízejí sofistikovanější pohledy na chování na pobřeží.^[32] Cooper a Pilkey popisují použití pravidla Bruun jako „přístup jednoho modelu pro všechny“^[11] do řady komplexních pobřežních prostředí, pro která není vhodné je popsat.^[11] Uvádějí tři hlavní důvody, proč pravidlo „nefunguje“:^[11] jeho omezující předpoklady, vynechání důležitých proměnné a jeho spoléhání se na zastaralé a chybné koncepty.^[11] Popisují omezující předpoklady pravidla jako uzavřenou materiálovou bilanci, která ignoruje síť dálková doprava, a nedostatek akreční složky, která předpokládá vzestup hladiny moře vždy vede k plážová recese, které společně omezují použití pravidla na malý počet pobřeží.^[11] Cooper a Pilkey vypustili seznam proměnné jako přítomnost výchozy nebo dole proudy, účinek Kontinentální šelf sklon na míře ústupu, vztazích specifické zpětné vazby k místu a vysoce variabilním vzorům pobřežní evoluce na tisíciletí časové stupnice a zastaralé a chybné koncepty, na které se spoléhalo jako na univerzální teorii rovnovážného profilu, hloubku uzavření a na nepodložený názor, že strmost břehu má vliv na rychlost ústupu břehu.^[11] „Dospívají k závěru, že [pravidlo Bruun] přežilo svou užitečnost a mělo by být opuštěno“,^[11] byli však kritizováni za to, že neposkytují žádnou „smysluplnou alternativu“^[15] k pravidlu.

Ve svých novinách^[1][13][14] Bruun nepředložil důslednou matematickou derivaci své vlády, která způsobila zmatek v výzkumná komunita.^[16] Například Rosen v roce 1978, Allison a Schwartz v roce 1981, Dean a Maurmeyer v roce 1983 a Zhang, Douglas a Leatherman v roce 2004 všechny matematicky odvodili Bruunovo pravidlo odlišně, s nesouhlasem v předpokladech a omezeních Bruunova pravidla, které jsou pro jejich vlastní derivace.^[16] Druhá revize od Zhang et al.^[16] představuje alternativní derivaci, která ukazuje, že „i když je model Bruun velmi jednoduchý, má značnou obecnost“.^[16]

Některé polní a laboratorní testy podporovaly Bruunovo pravidlo, ačkoli se tvrdilo experimentální nedostatky v těchto publikacích byly kritizovány.^[7] Mimo jiné Ranasinghe a Stive v roce 2009,^[3] a později Andersen a kol. v roce 2015,^[7] dospěli k závěru, že „žádná studie nepřinesla komplexní a dobře přijímané ověření Brunnova modelu“.^[7] Existuje však téměř shoda, že základní kvalitativní model recese pobřeží je platný,^[3][7][5] i přes kvantitativní data získaná z Bruunova pravidla označovaná jako „velmi hrubá aproximace“^[7] nebo „obecně orientační odhady“.^[3] Navzdory těmto kritikám je Bruunovo pravidlo připisováno jeho jednoduchosti a zůstává zde „žádná jednoduchá, životaschopná alternativa“.^[15]

Viz také

• Eroze pobřeží
• Správa pobřeží
• Pobřežní geografie
• Transport sedimentů
• Longshore drift
• Vzestup hladiny moře

Reference