Influence of infragravity waves on the hydrodynamics of beaches

Abstract

Infragravity waves behavior on three natural beaches were studied. Swash Oscillations were analyzed trough camera systems on an intermediate beach of Sylt, Germany, and a dissipative beach of Cartagena, Colombia. On the intermediate beach, under calm conditions swash spectra was dominated by Sea-Swell energy, by contrast, under storm conditions, swash spectra was dominated by infragravity energy. A different behavior was observed on the dissipative beach, where under calm conditions infragravity energy dominated the swash spectra. Furthermore, different signatures in the swash spectra saturation were found in both beaches. On the other hand, mechanism of infragravity waves generation and evolution of infragravity energy flux were analyzed on a dissipative beach Costa Verde, Ciénaga, by using traditional methods and introducing the Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition (CEEMD) method, which was designed to analysis of aperiodic signals from non-linear and non-stationaries systems. CEEMD method proved superiority describing the energy distribution at the IG band. Furthermore, analysis with both methods, suggest that Bound Long Wave (BLW) was the main source of IG energy, showing that BLW release occurred before the Sea-Swell wave breaking. Moreover, seaward and shoreward energy flux variation were analyzed finding that the behavior in the infragravity band was different between lower and higher infragravity periods, also was observed that linear energy fluxes were the main source of infragravity energy.

Resumen: el comportamiento de las ondas infragravitatorias fue estudiado en tres playas naturales. Las Oscilaciones de Swash fueron analizadas a través de sistemas de cámaras en una playa intermedia de Sylt, Alemania, y una playa disipativa de Cartagena, Colombia. En la playa intermedia, bajo condiciones de calma, el Espectro de Swash fue dominado por la energía de Sea-Swell, por el contrario, bajo condiciones de tormenta, el Espectro de Swash fue dominado por la energía infragravitoria. Un comportamiento diferente fue observado en la playa disipativa, donde bajo condiciones de calma, la energía infragravitatoria domino el Espectro de Swash. Además, diferentes características en la saturación del Espectro de Swash fueron observadas en ambas playas. Por otra parte, fueron analizados los mecanismos de generación de las ondas infragravitatorias y la evolución de los flujos de energía infragravitatoria, en una playa disipativa en Ciénaga, Colombia, usando métodos tradicionales e introduciendo el método Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition (CEEMD), el cual fue diseÏado para el análisis de señales no periódicas de sistemas no lineales y no estacionarios. El método CEEMD demostró superioridad en describir la distribución de energía en la banda infragravitatoria. Además, el análisis con ambos métodos, sugirió que la onda forzada fue la principal fuente de energía infragravitatoria, mostrando que la liberación de la onda forzada ocurre antes de la rotura de las ondas de Sea-Swell. Además, fueron analizados los flujos de energía hacia el mar y hacia la costa, encontrando que el comportamiento en la banda infragravitatorias fue diferente entre los altos y bajos periodos infragravitatorias. También fue observado que los flujos lineales fueron la principal fuente de energía infragravitatoria.