沿岸漂流物

沿岸漂流は、海岸線に平行な海岸沿いの堆積物（粘土、シルト、小石、砂、小石、貝殻）の輸送からなる地質学的プロセスであり、波の入射方向の角度に依存します。斜めの入射風が海岸沿いの水を圧迫し、海岸と平行に移動する水流を生成します。沿岸漂流は、沿岸流によって移動した堆積物です。この流れと堆積物の移動は、砕波帯内で発生します。このプロセスは沿岸漂流としても知られています。^[1]

斜めの風が吹く日には、海岸の波の打ち寄せと引き潮により、海岸の砂も移動します。砕ける波によって、海岸沿いに水が斜めに押し上げられ (打ち寄せ)、重力によって水は海岸線に垂直な斜面をまっすぐに流れます (引き潮)。このように、海岸の砂は 1 日に数十メートル (ヤード) も鋸歯状に海岸沿いに流れていきます。このプロセスは「海岸漂流」と呼ばれますが、海岸と平行に砂が全体的に移動することから、単に「沿岸漂流」の一部であると考える研究者もいます。

沿岸漂流は堆積物によってわずかに異なる働きをするため（例えば、砂浜の堆積物の沿岸漂流と小石浜の堆積物の沿岸漂流の違い） 、堆積物の多くのサイズに影響を及ぼします。砂は砕波の振動力、砕波の影響による堆積物の動き、沿岸流による河床せん断の影響を大きく受けます。^[2]小石浜は砂浜よりもはるかに急峻であるため、落波が発生しやすく、広範囲の砕波帯がないため沿岸輸送の大部分は波打ち際で発生します。 ^[2]

沿岸漂流、つまり波の作用によって海岸に平行に堆積物が運ばれるという概念は、時とともに大きく進化してきました。堆積物の移動に関する初期の観察は沿岸地域にまで遡ることができますが、これに関する正式な科学的理解は 19 世紀から 20 世紀初頭にかけて明確になり始めました。初期の認識は不正確でしたが、この進化により、海岸線で発生するプロセスに対する理解は徐々に洗練されていきました。海岸線のプロセスに対する理解は、何年も前に始まった一連の開発を通じて進化し続けています。

海岸の浸食と堆積物の運搬は、主に海岸の劇的な変化が起こる地域では、古代から知られていました。しかし、これらの初期の観察は、主に逸話的なものでした。漁師、船乗り、地元の人々は、砂と砂利が海岸を「移動」しているように見えることに気付きましたが、その仕組みを完全に理解していませんでした。一般的な科学的知識のため、これは興味深いものの、いくぶん誤解されている現象でした。

沿岸漂流の原因を含む海岸のプロセスに関する体系的な調査は、科学者が海岸沿いの堆積物の移動プロセスを説明しようとした 1800 年代半ばに始まりました。そのような理論の最初の 1 つは、フランスの技術者 Jean-Baptiste Fourier と英国の地質学者 Robert Mallet によって提唱されたものです。彼らは波の作用と堆積物の輸送を研究しましたが、当時は「沿岸漂流」という用語はまだありませんでした。代わりに、主な焦点は波のプロセスと、それが砂と小石の再浮遊と移動に与える影響を理解することでした。この主題は、海岸の形態的特徴を説明するのに役立つため、非常に重要でした。しかし、多くのことがカバーされている一方で、そのようなメカニズムの完全な重要性はまだ十分に認識されていませんでした。

20 世紀初頭、沿岸漂流は海洋学者や海岸技術者によって、より洗練された説明がなされるようになりました。彼らは、海岸に波が近づく角度が堆積物の輸送にとって極めて重要であることを認識しました。これが「沿岸流」という概念の発展につながり、沿岸に沿って堆積物を輸送します。この流れは沿岸漂流の主な要因として認識されるようになりました。この世代に出現した重要な概念は、「漂流に沿った」海岸です。これは、卓越風と波の方向の結果として海岸が形成される仕組みを説明し、海岸の片側では堆積が起こり、もう片側では浸食が起こることを説明しました。その仕組みはより明らかになってきていましたが、作用する力の相互関係は、海岸を管理しようとする人々にとって依然として非常に厄介な問題でした。

沿岸漂流物を発生させる要因を考慮した計算は数多くあります。これらの定式化は次のとおりです。

1. バイカー式 (1967、1971)
2. エンゲルントとハンセンの公式 (1967)
3. アッカーズとホワイトの公式（1973）
4. ベイラードとインマンの公式（1981）
5. ファン・レインの公式（1984）
6. 渡辺式（1992）^[3]

これらの式は、沿岸漂流物を生成するプロセスについて異なる視点を提供します。これらの式で考慮される最も一般的な要因は次のとおりです。

• 吊り荷輸送と荷台輸送
• 波（砕ける波と砕けない波など）
• 波によって生じるせん断力、または波に伴う流れ。 ^[3]

沿岸漂砂は海岸線の進化に大きな役割を果たしており、堆積物の供給、風向、その他の沿岸の影響がわずかに変化すると、沿岸漂砂は劇的に変化し、海岸システムや海岸線プロファイルの形成と進化に影響を及ぼします。これらの変化は沿岸システム内の 1 つの要因によって発生するわけではなく、実際には沿岸システム内で発生する可能性のあるさまざまな変化が沿岸漂砂の分布と影響に影響を及ぼす可能性があります。これらのいくつかを次に示します。

1. 地質学的変化、例えば侵食、後浜の変化、岬の出現など。
2. 流体力学的な力の変化、例えば岬や沖合の岸の環境における波の回折の変化。
3. 流体力学的影響の変化、例えば、新たな潮汐入り江やデルタによる漂流への影響。
4. 堆積物予算の変化、例えば、海岸線が漂流から流し込みへ変化する、堆積物源が枯渇するなど。
5. 崖の保護、突堤、離岸堤などの人間による介入^[2]

堆積物予算は、システム内の堆積物の供給源とシンクを考慮に入れます。^[4]この堆積物はあらゆる供給源から来る可能性があり、供給源とシンクの例は次のとおりです。

• 河川
• ラグーン
• 侵食される土地資源
• 人工的な供給源（例：栄養）
• 人工シンク（採掘・採掘など）
• オフショア輸送
• 海岸への堆積物の堆積
• 土地を貫く溝

この堆積物はその後沿岸域に入り、沿岸漂砂によって運ばれます。沿岸域で堆積物予算と沿岸漂砂が連携して機能している良い例としては、沿岸漂砂によって運ばれた砂を蓄える入江の干潮浅瀬が挙げられます。 ^[5]これらのシステムは砂を蓄えるだけでなく、他の海岸域に砂を移したり迂回させたりもするため、入江の干潮浅瀬は堆積物予算の優れた供給源とシンクとなります。^[5]

海岸線プロファイル全体にわたる堆積物の堆積は、ゼロ点仮説に従います。つまり、重力と水力によって、海に向かって細粒化する堆積物の分布における粒子の沈降速度が決まります。長海岸は 90 ～ 80 度の逆流で発生するため、波線と直角として表されます。

このセクションは、沿岸漂流が人工構造物によって妨げられることなく発生する海岸で発生する沿岸漂流の特徴で構成されています。

砂嘴は、沿岸漂流物が、支配的な漂流方向と海岸線が同じ方向に進まない地点（河口や凹地など）を通過したときに形成されます。^[6]砂嘴は、支配的な漂流方向だけでなく、波流の強さ、波の角度、および入ってくる波の高さによっても影響を受けます。^[7]

砂嘴は、2 つの重要な特徴を持つ地形です。1 つ目の特徴は、上流端または近位端の領域です (Hart ら、2008 年)。近位端は (破壊されない限り) 常に陸地と接しており、海と河口またはラグーンの間にわずかな「障壁」を形成することがあります^[8] (ロシアの地形学の伝統ではペレシプと呼ばれます)。2 つ目の重要な砂嘴の特徴は、下流端または遠位端で、陸地から離れており、波の方向の変化の影響により、複雑なフック形状または曲線を呈する場合があります^{[8] 。}

例えば、ニュージーランドのカンタベリーにあるニューブライトン砂州は、ワイマカリリ川から北に流れてきた堆積物の沿岸漂流によって形成されました。^[6]この砂州システムは現在は平衡状態にありますが、堆積と侵食の段階を交互に繰り返しています。

バリアシステムは近位端と遠位端の両方で陸地に付着しており、一般的に下流端で最も広くなっています。^[9]これらのバリアシステムは、カイトレテ砂州に囲まれたエルズミア湖/テ・ワイホラ湖や、ラカイア川の河口などの川と海岸の境界に形成されるハプアのような河口またはラグーンシステムを囲んでいる場合があります。

ニュージーランドのカンタベリーにあるカイトレテ砂州は、バリアー/砂州システム（一般的には、地形の両端が陸地に接しているためバリアーの定義に該当するが、砂州と名付けられている）であり、過去8,000年間バンクス半島の下に存在してきました。[ 10 ]^このシステムは、ワイマカリリ川（現在はバンクス半島の北を流れている）の剥離、浸食、および開放的な海洋状態の段階により、多くの変化と変動を経験してきました。 ^[10]このシステムは現在から 500年ほど前にさらに変化し、「砂州」システムの東端からの沿岸漂流物がバリアーを形成し、それが継続的な沿岸輸送により保持されました。^[10]

沿岸漂砂海岸の潮汐入り江の大部分は、干満の浅瀬に堆積物を蓄積する。^[4]干満の浅瀬は、露出度の高い海岸や狭い空間では成長が阻害される可能性があるが、湾やラグーン系にスペースがあれば、洪水の浅瀬は規模が大きくなる傾向がある。 ^[4]潮汐入り江は、大量の物質のシンクとソースとして機能する可能性があり、そのため海岸線の隣接部分に影響を与える。^[11]

潮汐入江の構造も沿岸漂流物にとって重要である。入江が構造化されていない場合、堆積物は入江を迂回し、海岸の下流部分に砂州を形成する可能性がある。^[11]これは入江の大きさ、デルタの形状、堆積速度、迂回メカニズムにも依存する可能性がある。^[4] チャネルの位置のばらつきと量も、潮汐入江に対する沿岸漂流物の影響に影響を与える可能性がある。

フランス南西部のアルカション潟湖は潮汐入江システムの一例であり、沿岸漂砂の大きな発生源と沈降源となっている。沿岸漂砂がこの入江システムに与える影響は、潟湖の入口の数と入口の位置の変化に大きく左右される。^[11]これらの要因が変化すると、深刻な下流侵食や大規模な斜面堆積を引き起こす可能性がある。^[11]

このセクションは、不自然に発生する沿岸漂砂地形で構成されており、場合によっては（突堤、離岸堤など）、海岸線への沿岸漂砂の影響を高めるために建設されていますが、他の場合には沿岸漂砂に悪影響を及ぼしています（港湾）。

突堤は海岸侵食を防ぎ、一般的には潮間帯を横切るために海岸線に沿って等間隔に設置される海岸保護構造物である。^{[2]このため、突堤構造物は通常、}高潮で失われた堆積物を海岸のさらに下流に留めるために、純流量が少なく年間沿岸漂流量が多い海岸で使用されている。^[2]

防波堤のデザインにはさまざまなバリエーションがありますが、最も一般的な 3 つのデザインは次のとおりです。

1. ジグザグの突堤は、波によって引き起こされる流れや砕波によって形成される破壊的な流れを消散させます。
2. 波の回折により波高を下げるTヘッド突堤。
3. Y字型の突堤、魚の尾のような突堤システム。^[2]

人工岬も海岸保護構造物であり、海岸や湾に一定の保護を与えるために作られます。^[2]岬の造成には岬の上流側での堆積物の堆積と岬の下流端での適度な侵食が伴いますが、これは海岸沿いのさらに先の海岸に物質が蓄積できるように安定したシステムを設計するために行われます。^[2]

人工岬は、自然の蓄積によって発生する場合もあれば、人工的な養分補給によって発生する場合もあります。

離岸堤は海岸保護構造物であり、暴風雨時の水位低下に対応するために砂質材料を堆積させるために作られます。^[2]暴風雨時の水位低下に対応するため、離岸堤は海岸線と接続されておらず、流れと堆積物が防波堤と海岸の間を通過できます。^[2]これにより、波のエネルギーが減少する領域が形成され、構造物の風下側に砂が堆積しやすくなります。 ^[2]

離岸堤は一般的に突堤と同じように使用され、高潮に対応するために海岸と防波堤構造物の間に土砂を堆積させるために使用されます。^[2]

世界中で港湾が作られると、沿岸漂砂の自然な流れに重大な影響を及ぼす可能性があります。港湾は短期的には沿岸漂砂に脅威を与えるだけでなく、海岸線の進化にも脅威を与えます。^[2]港湾の建設が沿岸漂砂に与える主な影響は堆積パターンの変化であり、それが今度は海岸や沿岸システムの堆積や浸食につながる可能性があります。^[2]

一例を挙げると、19世紀後半にニュージーランドのティマルーに港が作られたことで、南カンタベリー海岸沿いの沿岸漂砂に大きな変化が起こりました。^[6]沿岸漂砂は堆積物を海岸沿いに北上してワイマタイタイ潟湖に向かって運ぶのではなく、港の建設によってこれらの（粗い）堆積物の漂砂がブロックされ、ティマルーのサウスビーチの港の南側に堆積するようになりました。^[6]この堆積物の南側への堆積は、ワイマタイタイ潟湖（港の北側）付近の海岸に堆積する堆積物が不足することを意味し、1930年代には潟湖を囲む障壁が失われ、その後まもなく潟湖自体も失われました。^[6]ワイマタイタイラグーンと同様に、現在ティマルー港の北に位置するウォッシュダイクラグーンも浸食が進んでおり、最終的には決壊してラグーンの環境が失われる可能性があります。

• ビーチの進化
• 海岸の浸食と堆積
• 海岸管理、海岸侵食と海岸の形成を防ぐ
• 海岸侵食
• 沿岸地理
• 砂丘の安定化

• Bruun, Per 編 (2005)。科学技術における港湾および沿岸工学の発展。サウスカロライナ州: P. Bruun。
• Hart, DE; Marsden, I; Francis, M (2008)。「第 20 章: 沿岸システム」。Winterbourne, M; Knox, GA; Marsden, ID; Burrows, C (編)。カンタベリーの自然史(第 3 版)。カンタベリー大学出版局。pp. 653–684。
• Reeve, D; Chadwick, A; Fleming, C (2004)。沿岸工学 - プロセス、理論、設計の実践。ニューヨーク: Spon Press。

• カーク、RM、ローダー、GA (2000)。「ニュージーランド南島の重要な沿岸ラグーンシステム」。自然保護のための科学。DOC 46p: 13–24。
• Michel, D; Howa, HL (1997). 「混合エネルギー環境における潮汐入水システムの形態力学的挙動」.地球の物理と化学. 22 (3–4): 339–343. Bibcode :1997PCE....22..339M. doi :10.1016/s0079-1946(97)00155-9.
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• 学校向けの写真、アニメーション、説明、geography-site.co.uk
• Intranet.lissjunior.hants.sch.uk には沿岸漂流に関する短いアニメーションがあります。
• USGS — ケープコッドの海岸侵食、woodshole.er.usgs.gov
• 海岸漂流物、ecy.wa.gov
• サウスカロライナ州の沿岸漂流物、cofc.edu
• 英国地質調査所：沿岸堆積物輸送測定用のポータブルストリーマートラップ