Understanding the long-term morphodynamic evolution of tidal environments is crucial for their sustainable management in climate change related to sea-level rise and human activities. However, the computational burden of physically based numerical models used in the short term is such that their application in the long term is prohibitive, and upscaling with a morphological factor does not allow for the consideration of stochastic processes, such as wind waves and storm surges, which are fundamental in determining the morphology of tidal environments. The model presented in this thesis proposes to consider the stochasticity of the forcing, using synthetic but realistic time series to describe the morphological evolution over the long term. Based on the possibility of describing erosion and deposition events as Poisson processes, a synthetic series of bottom stress and suspension concentration can be generated by knowing the mean interarrivals, intensities, and durations of morphologically significant events. The resulting series can be combined to calculate erosion and deposition for use in Exner's equation, to describe changes in bottom elevation and to evaluate different scenarios of long-term morphological evolution.
La comprensione dell’evoluzione morfodinamica a lungo termine degli ambienti a marea, riveste un ruolo cruciale per la loro gestione sostenibile nell'ottica degli effetti dei cambiamenti climatici legati all'innalzamento del livello del mare e alle attività antropiche. Tuttavia, l’onere computazionale dei modelli numerici fisicamente basati utilizzati sul breve termine, è tale da rendere proibitiva una loro applicazione sul lungo termine e l’upscaling con fattore morfologico non permette di tenere in considerazione processi stocastici, come onde da vento e storm surge, che invece sono fondamentali nel determinare la morfologia degli ambienti a marea. Il modello che si presenta in questa tesi si propone di considerare la stocasticità delle forzanti, utilizzando serie temporali sintetiche, ma realistiche, per descrivere l’evoluzione morfologica sul lungo termine. Basandosi sulla possibilità di descrivere gli eventi di erosione e deposito come processi di Poisson, le serie sintetiche di sforzo al fondo e concentrazione in sospensione possono essere generate noti gli interarrivi, le intensità e le durate medi degli eventi significativi dal punto di vista morfologico. Le serie così ottenute possono essere combinate per calcolare erosione e deposito da utilizzare nell’equazione di Exner, per descrivere le variazioni di quota del fondo e valutare diversi scenari di evoluzione morfologica sul lungo termine.
Modellazione dell'evoluzione morfodinamica a lungo termine degli ambienti a marea
RALLO, PAOLO
2023/2024
Abstract
Understanding the long-term morphodynamic evolution of tidal environments is crucial for their sustainable management in climate change related to sea-level rise and human activities. However, the computational burden of physically based numerical models used in the short term is such that their application in the long term is prohibitive, and upscaling with a morphological factor does not allow for the consideration of stochastic processes, such as wind waves and storm surges, which are fundamental in determining the morphology of tidal environments. The model presented in this thesis proposes to consider the stochasticity of the forcing, using synthetic but realistic time series to describe the morphological evolution over the long term. Based on the possibility of describing erosion and deposition events as Poisson processes, a synthetic series of bottom stress and suspension concentration can be generated by knowing the mean interarrivals, intensities, and durations of morphologically significant events. The resulting series can be combined to calculate erosion and deposition for use in Exner's equation, to describe changes in bottom elevation and to evaluate different scenarios of long-term morphological evolution.File | Dimensione | Formato | |
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https://hdl.handle.net/20.500.12608/79821