Mark Coughlan, Marco Guerrini, Shauna Creane, Michael O´Shea, Sophie L. Ward, Katrien J. J. Van Landeghem, Jimmy Murphy, Paul Doherty; A new seabed mobility index for the Irish Sea: Modelling seabed shear stress and classifying sediment mobilization to help predict erosion, deposition, and sediment distribution, Science Direct – Elsevier – Continental Shelf Research, Volume 229, 1 November 2021, 104574 – (link)

Título

A new seabed mobility index for the Irish Sea: Modelling seabed shear stress and classifying sediment mobilization to help predict erosion, deposition, and sediment distribution

(Um novo índice de mobilidade do fundo marinho para o Mar da Irlanda: modelação da tensão de cisalhamento do fundo marinho e classificação da mobilização de sedimentos para ajudar a prever a erosão, a deposição e a distribuição de sedimentos)

Resumo

The seafloor is increasingly being used for siting renewable energy and telecommunication infrastructure as well as supporting key fisheries and biodiversity. Understanding seabed stability and sediment dynamics is, therefore, a fundamental need for offshore engineering and geoscience and biological studies. In this study we aim to quantify the levels of sediment mobility in the Irish Sea: an area of increasing socio-economic interest and subsequent seabed pressures. The temporal and spatial interaction between bathymetry, hydrodynamics and seabed sediments leads to a complex pattern of erosion, bedload transport and deposition which can affect seabed infrastructure and modify habitats. Information on current and wave conditions were obtained from numerical modelling to assess their role in generating seabed hydrodynamic conditions. These outputs were coupled with observed seabed grain-size data to predict the exceedance of sediment mobility thresholds by bed shear stress values for a period of one year according to empirical formulae. Exceedance frequency values were used to calculate a number of sediment disturbance and mobility indexes to allow for a robust assessment of sediment dynamics. Sediment in the Irish sea, on average, is being mobilised 35% of the time during the year, with 35% of the spatial area studied being mobilised over 50% of the time. Even in areas of low sediment mobilisation frequency (<5%), there are implications for bedform dynamics. The spatial patterns of the calculated sediment mobility are discussed in the context of current seabed geomorphology and the implications for both engineering and environmental considerations.

TRADUÇÃO LIVRE

O fundo do mar é cada vez mais utilizado para instalar infraestruturas de energias renováveis e de telecomunicações, bem como para apoiar as principais pescas e a biodiversidade. Compreender a estabilidade do fundo marinho e a dinâmica dos sedimentos é, portanto, uma necessidade fundamental para a engenharia offshore e os estudos de geociências e biológicos. Neste estudo pretendemos quantificar os níveis de mobilidade de sedimentos no Mar da Irlanda: uma área de crescente interesse socioeconómico e subsequentes pressões no fundo do mar. A interacção temporal e espacial entre a batimetria, a hidrodinâmica e os sedimentos do fundo marinho conduz a um padrão complexo de erosão, transporte de carga e deposição que pode afectar a infra-estrutura do fundo marinho e modificar os habitats. Informações sobre as condições das correntes e das ondas foram obtidas a partir de modelagem numérica para avaliar o seu papel na geração das condições hidrodinâmicas do fundo do mar. Estes resultados foram acoplados a dados observados sobre o tamanho dos grãos do fundo do mar para prever a superação dos limites de mobilidade dos sedimentos pelos valores de tensão de cisalhamento do leito durante um período de um ano, de acordo com fórmulas empíricas. Os valores de frequência de excedência foram utilizados para calcular uma série de índices de perturbação e mobilidade dos sedimentos para permitir uma avaliação robusta da dinâmica dos sedimentos. Os sedimentos no mar da Irlanda, em média, são mobilizados 35% do tempo durante o ano, com 35% da área espacial estudada a ser mobilizada em 50% do tempo. Mesmo em áreas de baixa frequência de mobilização de sedimentos (<5%), há implicações para a dinâmica do leito. Os padrões espaciais da mobilidade de sedimentos calculada são discutidos no contexto da atual geomorfologia do fundo do mar e as implicações para considerações de engenharia e ambientais.

Artigo publicado no site Science Direct – Elsevier – Continental Shelf Research