Hydrodynamic Thresholds for Seagrass Seedlings Establishment: A case study of Grange and Glenelg, Adelaide, South Australia
(2026) In TVVR 5000 VVRM05 20261Division of Water Resources Engineering
- Abstract
- The global decline of seagrass meadows has increased the need for effective restoration strategies, yet recovery is often limited by physical environmental stressors. This thesis investigates the hydrodynamic thresholds influencing seagrass seedling survival and recruitment along the Adelaide coastline in Gulf St. Vincent, South Australia. The study focuses on two sites with similar environmental conditions: Grange, where natural seagrass recruitment is occurring, and Glenelg, where recovery remains absent despite improved water quality. Field measurements were conducted in Grange using an AQUAscat acoustic profiler and RBR pressure sensors to evaluate significant wave height and period, water depth, tidal slope, bottom orbital velocity,... (More)
- The global decline of seagrass meadows has increased the need for effective restoration strategies, yet recovery is often limited by physical environmental stressors. This thesis investigates the hydrodynamic thresholds influencing seagrass seedling survival and recruitment along the Adelaide coastline in Gulf St. Vincent, South Australia. The study focuses on two sites with similar environmental conditions: Grange, where natural seagrass recruitment is occurring, and Glenelg, where recovery remains absent despite improved water quality. Field measurements were conducted in Grange using an AQUAscat acoustic profiler and RBR pressure sensors to evaluate significant wave height and period, water depth, tidal slope, bottom orbital velocity, wave-induced bed shear stress, and sediment transport. Additional sediment and wave datasets provided by South Australian Water and Flinders University were incorporated into the analysis. The processes affecting seagrass establishment were found to be strongly linked to wave-induced sediment mobility and hydrodynamic forcing near the seabed. Grange was characterized by a relatively stable, low-energy environment, whereas Glenelg experienced more high energy wave conditions with higher bottom orbital velocities and bed shear stresses. Consequently, critical thresholds for sediment mobilization and seedling tolerance were exceeded more frequently at Glenelg, increasing the risk of seedling uprooting and burial. The maximum orbital velocity recorded in Grange was 0.34 m/s and the maximum bed shear stress was 0.59 N/m2. For Glenelg the resulting values was 0.57 m/s and 1.23 N/m2 respectively. These results indicate that the higher frequency of high energy wave events and elevated bed shear stress at Glenelg may create an unstable environment that restricts natural recovery. This highlights the importance of integrating localized hydrodynamic assessments into future coastal restoration and management projects. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Vågornas betydelse för etablering av sjögräs
Sjögräsängar utgör ett av världens viktigaste marina ekosystem. De fungerar som kolsänkor, renar kustvatten och är en kritisk barnkammare för fisk och andra arter. Däremot har nästan 30 procent av allt sjögräs globalt försvunnit sedan slutet på 1900-talet och därför har FN utropat 2021 - 2030 till det globala årtiondet för återställande av ekosystem, för att vända denna kritiska utveckling. Australien är hem till världens största sammanhängande sjögräsängar och i bukten Gulf St. Vincent utanför Adelaide, Australien, försvann enorma ytor under 1900-talet till följd av övergödning och utsläpp. Vattenkvaliteten har sedan dess förbättrats avsevärt, men återväxten förblir oförutsägbar. Utanför... (More) - Vågornas betydelse för etablering av sjögräs
Sjögräsängar utgör ett av världens viktigaste marina ekosystem. De fungerar som kolsänkor, renar kustvatten och är en kritisk barnkammare för fisk och andra arter. Däremot har nästan 30 procent av allt sjögräs globalt försvunnit sedan slutet på 1900-talet och därför har FN utropat 2021 - 2030 till det globala årtiondet för återställande av ekosystem, för att vända denna kritiska utveckling. Australien är hem till världens största sammanhängande sjögräsängar och i bukten Gulf St. Vincent utanför Adelaide, Australien, försvann enorma ytor under 1900-talet till följd av övergödning och utsläpp. Vattenkvaliteten har sedan dess förbättrats avsevärt, men återväxten förblir oförutsägbar. Utanför stranden Grange har sjögräset nu börjat återvända naturligt, medan bottnen vid närliggande Glenelg förblir kal. Detta utgör ett vetenskapligt pussel, då båda platserna ligger på cirka sju meters djup och bottensedimentet ser nästintill identiskt ut.
För att förstå mekanismerna bakom detta fokuserar därför det här studien på krafterna från vattenrörelser som påverkar sjögräset. Hittills har mycket av den globala forskningen fokuserat på fullvuxet sjögräs men för att förstå varför nya ängar inte bildas fokuserar denna studie därför helt på plantornas allra första och mest sårbara livsstadium, fröväxterna (seedlings), vilket är stadiet mellan ett frö och en mer fullvuxen planta. Genom att placera ut två olika mätare på havsbotten, samlades data in kring vågor och sedimentdynamik. Analysen fokuserade sedan på att beräkna hur dessa komponenter påverkar sjögräset i form av vattnets rörelse precis ovanför botten, samt den kraft som vågorna utövar på sedimentet.
Resultaten visar att små sjögräsplantor befinner sig i en extremt skör balans. I Glenelg skapar dyningar och vindvågor en marginellt högre energi. Detta, kombinerat med att sandkornen där är aningen finare gör att det kritiska tröskelvärdet för sedimentrörelse överskrids oftare. I praktiken innebär det att sanden sköljs bort eller rörs upp, vilket antingen sliter upp de små plantorna med rötterna eller begraver dem. I Grange är botten mer stabil, vilket ger skotten möjlighet att rota sig.
Det finns dock betydande osäkerheter i studien. Mätperioderna var korta och fångade in ett ovanligt lugnt vågklimat jämfört med en långsiktig vågmodell. Dessutom exkluderades havsströmmar från beräkningarna på grund av brist på data och den använda linjära vågteorin tenderar att överskatta bottenströmhastigheterna. En intressant, och hittills oförklarad detalj, är att det akustiska instrumentet registrerade mer partiklar i vattnet vid den lugnare stranden, vilket motsäger de teoretiska modellerna och kräver fortsatta studier.
Dessa osäkerheter belyser en komplex verklighet: även om vi med dessa modeller kan identifiera lovande platser för restaurering, kan oförutsedda väderhändelser inträffa och rasera arbetet. Trots detta är kartläggningen av tröskelvärden helt central, inte minst för de statliga myndigheterna i södra Australien som just nu driver stora restaureringsprojekt för sjögräs. Genom att vetenskapligt förstå den exakta hydrodynamiska gränsen för vad sjögräset fysikaliskt klarar av, kan myndigheterna undvika att plantera ut sjögräs i fel miljöer. Istället kan resurserna riktas dit där FN:s och lokala aktörers arbete verkligen ger resultat, och hjälper ekosystemen att överleva och frodas. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
https://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9239842
- author
- Richter, Sara LU and Ström Ho, Julia LU
- supervisor
- organization
- course
- VVRM05 20261
- year
- 2026
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Hydrodynamics, Bottom orbital velocity, Bed shear stress, Seagrass restoration, Seedling survival, Sediment dynamics
- publication/series
- TVVR 5000
- report number
- TVVR26/5013
- ISSN
- 1101-9824
- language
- English
- additional info
- Examiner; Caroline Hallin
- id
- 9239842
- date added to LUP
- 2026-06-18 09:11:28
- date last changed
- 2026-06-18 09:11:28
@misc{9239842,
abstract = {{The global decline of seagrass meadows has increased the need for effective restoration strategies, yet recovery is often limited by physical environmental stressors. This thesis investigates the hydrodynamic thresholds influencing seagrass seedling survival and recruitment along the Adelaide coastline in Gulf St. Vincent, South Australia. The study focuses on two sites with similar environmental conditions: Grange, where natural seagrass recruitment is occurring, and Glenelg, where recovery remains absent despite improved water quality. Field measurements were conducted in Grange using an AQUAscat acoustic profiler and RBR pressure sensors to evaluate significant wave height and period, water depth, tidal slope, bottom orbital velocity, wave-induced bed shear stress, and sediment transport. Additional sediment and wave datasets provided by South Australian Water and Flinders University were incorporated into the analysis. The processes affecting seagrass establishment were found to be strongly linked to wave-induced sediment mobility and hydrodynamic forcing near the seabed. Grange was characterized by a relatively stable, low-energy environment, whereas Glenelg experienced more high energy wave conditions with higher bottom orbital velocities and bed shear stresses. Consequently, critical thresholds for sediment mobilization and seedling tolerance were exceeded more frequently at Glenelg, increasing the risk of seedling uprooting and burial. The maximum orbital velocity recorded in Grange was 0.34 m/s and the maximum bed shear stress was 0.59 N/m2. For Glenelg the resulting values was 0.57 m/s and 1.23 N/m2 respectively. These results indicate that the higher frequency of high energy wave events and elevated bed shear stress at Glenelg may create an unstable environment that restricts natural recovery. This highlights the importance of integrating localized hydrodynamic assessments into future coastal restoration and management projects.}},
author = {{Richter, Sara and Ström Ho, Julia}},
issn = {{1101-9824}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
series = {{TVVR 5000}},
title = {{Hydrodynamic Thresholds for Seagrass Seedlings Establishment: A case study of Grange and Glenelg, Adelaide, South Australia}},
year = {{2026}},
}