Caracterización del Comportamiento del Retroceso de los Acantilados Costeros de Cantabria

Abstract

RESUMEN: El retroceso de los acantilados costeros es un proceso natural que ocurre gradualmente debido a la acción de fuerzas marinas, atmosféricas y las propiedades litológicas del material. A nivel global, se estima que los acantilados costeros representan aproximadamente el 52% de la línea de costa. Además, se calcula que el retroceso de estos es de entre 3 y 23 centímetros al año, dependiendo de la dureza del material. Dicho retroceso se ve agravado por la subida del nivel del mar, a consecuencia del cambio climático. El presente estudio “Caracterización del comportamiento de los acantilados costeros de Cantabria” tiene como objeto la caracterización de los acantilados a lo largo de la costa de Cantabria con el fin de clasificarlos en función de sus características físicas y litológicas, con objeto de entender su comportamiento frente a la erosión. Para ello se han empleado dos zonas de estudio: una a escala regional y otra a escala local. Para la escala local se han elegido las playas de Los Locos, Los Caballos, La Árnía/Portio y Langre. En cada una de ellas está planteado un seguimiento (de 2 a 3 campañas al año) mediante UAV (Unmanned Aerial Vehicle) con el fin de monitorizar los cambios que se vayan produciendo. Hasta la fecha se ha realizado una campaña en cada zona de estudio. En el caso de la escala regional, esta comprende la costa de Cantabria al completo. Para caracterizarla, ha sido necesario utilizar una topobatimetría con una resolución de 2 metros, generada mediante un modelo digital del terreno de 2m de resolución del 2018 (centro de descargas del Intituto Geográfico Nacional, IGN), y la batimetría del Sistema de Modela Costero (SMC). A continuación, sacamos perfiles cada 100 metros perpendiculares a la línea de costa, descartando todos aquellos que no tuvieran acantilado, no fueran perpendiculares o presentaran estructuras de origen antropogénico entre el mar y el acantilado. Tras este proceso se lograron obtener 972 perfiles válidos a los cuales se les extrajo una serie de atributos. Una vez obtenidos y validados los perfiles, se realizó la clasificación de estos. Para ello, se escogieron una serie de atributos (elevación de la cumbre del acantilado, pendiente del acantilado, pendiente de la zona sumergida, pendiente de la playa, unidad geológica primaria, presencia de playa, buzamiento y orientación) y se normalizaron en un rango del 0 al 1 mediante el método de máximos y mínimos. Tras la normalización de los datos, se optó por emplear mapas autoorganizados (SOM) los cuales se encargan de extraer patrones o grupos de un vector multidimensional (en este caso el vector de atributos) para representarlos en un espacio de dos dimensiones por medio del criterio de vecindad. Tras esto, obtuvimos 49 grupos de perfiles. Con el fin de reducir este número de grupos se aplicó el algoritmo de k-means (determinando previamente el número óptimo de grupos mediante los métodos de Elbow y Silhouette), pasando de 49 grupos a 10. El número de grupos elegido permite visualizar de manera sencilla las diferentes tipologías de acantilados presentes en la costa de Cantabria. Finalmente, para analizar el comportamiento de cada tipología de acantilado frente a la erosión, se ha utilizado el Mapa morfológico de procesos activos de Cantabria 1:25.000 asociando a cada perfil sus características morfológicas. De esta forma, hemos encontrado patrones con Nivel de Atención altos correspondientes con grupos con buzamientos altos, o materiales más blandos, y otros con Niveles de atención medios, correspondiendo principalmente con acantilados protegidos por playas o buzamientos bajos. Este trabajo es, por tanto, hasta nuestro conocimiento, la primera tentativa de clasificación no supervisada de los acantilados cántabros. Y ofrece una metodología para aplicar a nivel nacional.

ABSTRACT: The retreat of coastal cliffs is a natural process that occurs gradually due to the action of marine and atmospheric forces and the lithological properties of the material. Globally, it is estimated that coastal cliffs represent approximately 52% of the coastline. Furthermore, it is estimated that the retreat of these cliffs is between 3 and 23 centimeters per year, depending on the hardness of the material. This retreat is aggravated by rising sea levels as a result of climate change. The present study "Characterization of the behavior of the coastal cliffs of Cantabria" aims to characterize the cliffs along the coast of Cantabria in order to classify them according to their physical and lithological characteristics, and to understand their behavior in the face of erosion. Two study areas were used for this purpose: one at a regional scale and the other at a local scale. For the local scale, the beaches of Los Locos, Los Caballos, La Árnía/Portio and Langre have been chosen. In each of them a follow-up (2 to 3 campaigns per year) is planned using UAV (Unmanned Aerial Vehicle) to monitor the changes that occur. To date, one campaign has been carried out in each study area. At the regional scale, to characterize the whole Cantabria coast, it has been necessary to use a topo-bathymetry with a resolution of 2 meters, generated using a 2m resolution digital terrain model of 2018 (download center of the National Geographic Institute, IGN), and the bathymetry of the Coastal Modeling System (SMC). Then, we took profiles every 100 meters perpendicular to the coastline, discarding all those that had no cliff, were not perpendicular, or presented structures of anthropogenic origin between the sea and the cliff. After this process, 972 valid profiles were obtained from which a series of attributes were extracted. Once the profiles were obtained and validated, they were automatically classified. For this purpose, a series of attributes (cliff top elevation, cliff slope, submerged zone slope, beach slope, primary geological unit, presence of beach, dip and orientation) were chosen and normalized in a range from 0 to 1 using the method of maxima and minima. After the normalization of the data, we chose to use self-organizing maps (SOM), which extract patterns or groups from a multidimensional vector (in this case the vector of attributes) to represent them in a two-dimensional space by means of the neighborhood criterion. After this, we obtained 49 groups of profiles. In order to reduce the number of groups, the k-means algorithm was applied (previously determining the optimal number of groups using the Elbow and Silhouette methods), reducing the number of groups from 49 to 10. The number of groups chosen allows a simple visualization of the different types of cliffs present on the coast of Cantabria. Finally, to analyze the behavior of each cliff typology in the face of erosion, the Morphological Map of active processes of Cantabria 1:25,000 has been used, associating its morphological characteristics to each profile. In this way, we have found patterns with high Level of Attention corresponding to groups with high dips, or softer materials, and others with medium Levels of Attention, corresponding mainly to cliffs protected by beaches or low dips. This work is, therefore, to our knowledge, the first attempt of unsupervised classification of the Cantabrian cliffs. And it offers a methodology to be applied at national level.