Coastal parallel sediment transport on the SE Australian inner shelf : a study of barrier morphodynamics

Abstract

In SE Australia, sediments are moved northwards by longshore currents and deposited as
barriers, dunes, and estuarine or inner shelf deposits. According to Roy & Thom (1981), the
magnitude and complexity of the deposition morphology increase from south to north.
Modelling by Cowell, Roy, and Jones (1995) shows that the steepness of the regional
substrate is the primary influence on coastal morphodynamics. It is even more important than
slow sea level changes. More sediment is available for transport where the shoreface slope is
gentle (a larger volume of sand between any two depths), simply because waves will entrain
more sand across a greater distance of the inner continental shelf. Correlation between the
size of coastal sediment deposits and the inclination of the inner continental shelf (between
20 and 60 metres depth) for the coastline between Fraser Island (Lat. 25º S) and Cape Howe
(Lat. 37.5º S) suggests that the direction of long-term residual sediment transport on the inner
continental shelf is along, i.e. northward, and towards the coast during stable to semi-stable
relative sea level.
The dataset consists of 698 two kilometre wide (north-south) segments of coast. The size
of the sand deposits and the local substrate inclination for each segment are extracted from a
GIS, created through the interpretation and digitisation of geologic, topographic, and
bathymetric maps. A simple linear correlation shows that the size of a barrier is partly
controlled by the size of the potential sediment supply directly offshore. Added lag shows
that much more can be explained by littoral transport. The correlation improves when the size
of a deposit is explained by the steepness of the substrate south of its location.
To see if the result can be reproduced on parts of the data, the coast is divided into four
geologically separable sections. They are Fraser Island - Byron Bay, Byron Bay - Port
Stephens, Port Stephens - Beecroft Head, skipping Jervis Bay, and St. Georges Head - Cape
Howe. These four sections are in turn divided, yielding nine new zones that are analysed also.
There are variations in the strength of the correlation that seem to reflect the different sizes
of the coastal cells. This can be seen when the correlation is plotted on one axis and the lag
on the other. More importantly, each section has a different “lag correlation pattern”, which
seems to give insight into the many different scales involved, i.e. we can see that the sand is
transported from one embayment to the next, that the sand is transported passed the next
major headland, and so on.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning: I Australien är intresset stort för kustprocesser, och en sådan process är masstransport av sand
i kustnära områden. Utmed östra Australiens kust finns stora områden med sanddyner och de
flesta stränder är sandstränder. I Queensland finns till och med mycket stora öar som består
av sand. Den största av dessa öar heter Fraser Island.
Många forskare tror att sand transporteras av kustparallella strömmar längs med
kusten söderifrån, och att sanden då ackumuleras i de norra delarna. Norr om Fraser Island
finns stora havsdjup som slukar den sand som når så långt. Teoretiskt sett kan sanden på
Fraser Island komma så långt ifrån som Cape Howe i söder.
Genom att mäta storleken på sandområden på land och korrellera dessa med
sluttningsgraden på havsbottnen mellan tjugo och sextio meters djup är det möjligt att
bestämma hur ett samband mellan dessa kan se ut. I studien i fråga delades kuststräckan
mellan Cape Howe och Fraser Island upp i mindre områden för att underlätta
undersökningen. Det visade sig svårt att bestämma huruvida ett samband existerar eller inte.
Med syfte att undersöka om man på något vis kan få visshet om sandens
rörelseriktning i olika områden, förskjöts variablerna i förhållande till varann. En viss del av
kusten korrelleras då med en del av havet som ligger antingen på ett bestämt avstånd norrut
eller söderut ifrån den kustbiten. Det är då möjligt att genom jämnförelse av många
kombinationers resultat få en bild av hur sanden möjligen rör sig.
Det är viktigt att man har klart för sig att sanden inte egentligen rör sig på det här
sättet. Vad som beräknas är residualtransportriktningen, d v s den transportriktning som är
övervägande. I själva verket rör sig sanden naturligtvis i tre dimensioner, eller i fyra om man
räknar med tiden, men den här studien fokuserade alltså på en dimension.
Ett försök att utveckla studien så att fler dimensioner tas med i beräkningen gjordes i
form av en datormodell som beräknar mängden sand som är i suspension under ett år. För att
beräkna detta behöver modellen sandstorlek, vågdata och havsdjup. På grund av få
sandstorleksprov i vissa områden, otillräckliga vågdata och nödvändiga generaliseringar i
havsbottnens utseende producerade inte modellen fullgoda värden, men viss betydelse för
undersökningen av residualtransportriktningen fick modellen trots allt.
Studiens slutsats är att sand mycket riktigt förs norrut längs östra Australiens kust,
men det finns områden där mycket komplicerade processer styr hur sanden rör sig. Studiens
slutsats baserar sig ingalunda på entydiga bevis, utan snarare på en överväldigande mängd
indicier. Studien skulle kunna förbättras genom att räkna på volym, istället för på area, men
det kräver ett omfattande fältarbete, som skulle ta flera år.
Framsteg inom oceanografin bäddar för bättre möjligheter att förstå de här processerna.
Än så länge är det mesta som föregår under vattenytan tämligen lite undersökt. Nya sensorer
och avancerad radarutrustning kan förhoppningsvis hjälpa oss i vår förståelse av processer av
det här slaget i framtiden.

• author: Arvidsson, Håkan
• supervisor: Jonas Åkerman; Peter Cowell; Peter Roy
• organization: Dept of Physical Geography and Ecosystem Science
• alternative title: Kustparallell sedimenttransport på sydöstra Australiens inre kontinentalhylla
• year: 2002
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: Geomorphology, Pedology, Cartography, Climatology, Naturgeografi, Geomorfologi, Marklära, Kartografi, Klimatologi, Physical geography, Deposition morphology, Geographic information systems, Coastal processes
• publication/series: Lunds universitets Naturgeografiska institution - Seminarieuppsatser
• report number: 87
• language: English
• additional info: Dr. Peter Cowell and Dr. Peter Roy at Coastal Studies Unit, Sydney University, Australia.
• id: 1332912
• date added to LUP: 2005-10-26 00:00:00
• date last changed: 2011-12-05 13:01:23