Analisi preliminare delle dinamiche di battigia da immagini di videomonitoraggio

The present work has the aim of studying the swash zone processes using video-monitoring data. The video-monitoring station is called “Sena Gallica Speculator” (SGS) and is installed in the Senigallia Harbour (Ancona, Italy). It is composed of four cameras that frame the Misa River estuary and the stretch of beach to the south, up to the Rotonda Pier. Two videos acquired by the camera framing the shoreline area were analysed. They were characterized by different wave directions, from North-East (NE) and East-South-East (ESE). A product, called Timestack, was derived from the videos for five transects uniformly distributed along the analysed stretch of beach. For each transect, the Timestack represents the temporal evolution of the intensity of pixels belonging to the transect. Using the Matlab Image Segmenter toolbox, the run-up profile was identified with a semi-automatic procedure based on image segmentation techniques. The maximum amplitude and the mean period of the detected shorelines were 23,4 m and 37,9 s for NE waves and 17,1 m and 36,07 s for ESE waves. Results show that the wave direction strongly influence the shape of the run-up along the beach. For NE waves, with fronts parallel to the coast, the run-up profile shows the same peaks at all the transects because the wave front impacts the entire stretch of beach at the same time. Conversely, when the waves are oblique to the coastline, like for the ESE waves, the wave front impacts the beach first at the location of the fifth transect (the furthest from the river pier) and then at the other locations. Therefore, the run-up profile is different from Timestack to Timestack and it is more complicated to find the corresponding peaks. Another process visible in the Timestacks is the wave-wave interaction, that is the phenomenon occurring when a large and fast wave catches a small, slower wave, this visible by the two wave paths intersecting and merging. Such nonlinear process is important for the beach erosion and the sediment transport since gives waves reflected off the beach of height and period difference from the incident waves. Finally, the wave celerity can be estimated from the slope of the wave paths, identified in the Timestacks as bright pixels. The Timestack turned out to be a video-monitoring product very useful and effective to observe and study the swash zone dynamics.

La presente tesi ha come obiettivo lo studio delle dinamiche di battigia a partire dai dati acquisiti da una stazione di video-monitoraggio, denominata “Sena Gallica Speculator” (SGS), installata nel porto di Senigallia (Ancona, Italia). La stazione, costituita da quattro telecamere, inquadra la zona estuarina del fiume Misa ed il tratto di spiaggia che si sviluppa a sud fino alla Rotonda, rappresentativo delle spiagge sabbiose della costa adriatica centrale. Sono stati analizzati due video relativi alla telecamera che osserva l’area intorno alla linea di riva, caratterizzati da onde provenienti da diverse direzioni, in un caso Nord-Est (NE), nell’altro Est-Sud-Est (ESE). Dai video è stato ricavato un prodotto chiamato Timestack per cinque transetti distribuiti uniformemente lungo il tratto di costa che va dal molo del fiume alla Rotonda. Per ciascun transetto, il Timestack rappresenta l’evoluzione temporale dell’intensità dei pixels che costituiscono lo stesso. Tramite l’applicazione Image Segmenter di Matlab, è stato possibile individuare, in modo semi-automatico e tramite operazioni di segmentazione delle immagini, il profilo del run-up ondoso. Da questo sono stati ricavati l’ampiezza massima e il periodo medio dell’oscillazione della linea di riva, che risultano pari a 23,4 m e 37,9 s per le onde da NE e 17,1 m e 36,07 s per le onde da ESE. I risultati mostrano che la direzione ondosa influenza molto la forma del run-up lungo la spiaggia. Nel caso di onde da NE, con fronti paralleli a costa, il profilo del run-up mostra gli stessi picchi in tutti i transetti poiché il fronte d’onda impatta l’intero tratto di costa analizzato circa nello stesso istante temporale. Al contrario, quando il fronte d’onda è inclinato rispetto alla linea di costa, come nel caso delle onde da ESE, il fronte d’onda impatta prima la spiaggia in corrispondenza del quinto transetto (il più lontano dal fiume) e poi degli altri. Di conseguenza, il profilo ondoso risulta diverso nei vari Timestacks ed è più complicato trovare la corrispondenza tra i picchi. Un altro processo che si può osservare dai Timestacks è l’interazione onda-onda, cioè quel fenomeno per cui un’onda grande viaggia più velocemente di una piccola fino ad inglobarla, questo visibile da due percorsi d’onda che si intersecano e si fondono. Tale processo non lineare è importante ai fini dell’erosione costiera e del trasporto di sedimenti, in quanto determina un campo d’onde riflesso a riva diverso da quello incidente. Infine, si può stimare la celerità ondosa a partire dalla pendenza dei percorsi d’onda, identificati sui Timestacks come linee di pixels chiari. Il Timestack è risultato quindi essere un prodotto del video-monitoraggio molto utile ed efficace per l’osservazione e lo studio delle dinamiche di battigia.