Introducción
Las playas por su naturaleza geológica, compuestas por litologías de edades recientes y poco consolidadas, se convierten en sitios muy susceptibles a sufrir cambios en un corto lapso de tiempo. El oleaje, las mareas, las corrientes, el viento, los cambios seculares del nivel medio del mar y la actividad antropogénica son algunos de los factores que influyen en la dinámica de las playas, determinando su grado de fragilidad. En el caso de las regiones tropicales y especialmente en la caribeña, los fenómenos hidrometeorológicos extremos, como los huracanes y los frentes fríos de las tormentas extratropicales, aceleran notablemente los procesos de erosión o acreción a lo largo del litoral. La posición más septentrional del archipiélago cubano, marcada en los 27° 17’ de latitud norte, en el margen del Trópico de Cáncer, determina la combinación de dichos fenómenos; los huracanes entre junio y noviembre, y los frentes fríos entre noviembre y marzo.
A nivel internacional, las investigaciones morfo-dinámicas de la costa se dirigen fundamentalmente a la evaluación de la variabilidad estacional de las playas y de los cambios costeros ante el ascenso del nivel medio del mar (Juanes-Martí, 1996; Lanfredi et al., 1998; Hammer-Klose y Thieler, 2001; Hernández-Santana et al., 2008; Kabuth et al., 2013; Ortiz-Pérez et al., 2013); al cálculo de la vulnerabilidad y de los riesgos costeros por eventos hidrometerorológicos extremos (Salas et al., 1999; Boruff et al., 2005; Froede, 2006; Thomas-Bohórquez, 2013) con fines de reordenamiento territorial y a la estimación de la degradación de sistemas costeros por la intervención humana (Alonso et al., 2014; González-Vázquez et al., 2014; Ho et al., 2014).
En Cuba diversos autores han estudiado los tipos de costa y la morfodinámica costera de las playas (Massip e Ysalgué, 1942; Núñez Jiménez, 1959; Zenkovich, 1969; Zenkovich et al., 1969; Ionin y Pavlidis, 1970; Suárez Moré, 1971, 1976; Zenkovich, 1976; Medvedev y Juanes, 1981; Ramírez, 1989; Juanes, 1996; Hernández-Santana y Reyes, 2002; Tristá, 2008; Rodríguez et al., 2009), entre otros; los aspectos de la dinámica sedimentaria (Ionin y Pavlidis, 1967, 1970; Ionin et al., 1972a, 1972b); la evaluación de la contaminación y el manejo ambiental costero (Arcia et al., 1997; Díaz et al., 1998); y el nivel de peligrosidad por olas de surgencia y la vulnerabilidad en las zonas costeras (Pérez, 2005).
El factor antropogénico es una de las causas principales del retroceso de las playas. El monitoreo de una gran muestra de playas cubanas (Tristá, 2008), mostró valores medios de retroceso entre 1 y 3 m/año. En ese mismo sentido, Pérez (2005) reportó retrocesos de hasta 3 m en el litoral de la costa sur de las provincias Mayabeque y Artemisa. En la famosa playa de Varadero, al norte de Cuba, estudios de monitoreo realizados por Juanes (1996) y Juanes et al. (1998) entre los años 1978 y 1998, reportaron pérdidas promedio de arena del orden de 50 000 m3/año, debido principalmente a la extracción en la plataforma submarina de unos 990 000 m3 de arena entre los años 1968 y 1978 para las actividades de construcción.
Por otra parte, Rodríguez et al. (2009) reportan retrocesos medios de la línea de costa, inferiores a 0,6 m/año, en 53.4% de las playas de la región noreste de la Isla de Cuba, basándose en el estudio de 99 playas, e intenso sólo en el 3.4% de estas. Asimismo, identifica diez causas fundamentales que están intensificando los procesos de erosión, entre ellas los oleajes generados por eventos hidro- meteorológicos extremos, que acentúan aún más el deterioro de estas playas.
La costa sur cubana, y especialmente la occidental, ha experimentado en las últimas décadas el paso de intensos huracanes que han provocado cambios notables en sus playas, entre ellos: Alberto (1982), de categoría I, según la escala Saffir-Simpson; Isidore (2002), de categoría II; Charley (2004), de categoría III; Iván (2004), de categoría IV; Gustav (2008), de categoría IV; Ike (2008), de categoría IV; y Paula (2010), de categoría I, pero con grandes impactos de inundaciones.
Ordaz et al. (2009) realizaron un estudio detallado de los principales impactos producidos por el huracán Iván (2004) en el sector costero circundante a la playa Bailén. Entre los impactos más notables están los provocados sobre la playa La Salina, ubicada a unos 25 km al este de la playa Bailén. En esta playa se pudieron cartografiar retrocesos de la línea de costa de aproximadamente - 15.0 m, similar efecto sufrió la línea de manglar. Así mismo, en la playa Boca de Galafre (8.0 km al noreste de la Playa Bailén), se estimaron retrocesos de la línea de costa del orden de -1.0 a -7.0 m y un reacomodo de las arenas en la zona posterior del perfil de playa, expresado en aumento de la altura de las dunas de 0.5 m como promedio.
Ante esta problemática, el objetivo del presente trabajo está enfocado al conocimiento de las tendencias morfodinámicas de la playa de Bailén, localizada en la costa suroccidental de la Isla de Cuba, entre los años 2003 y 2013. Para ello se investigaron las condiciones morfológicas de la playa, el comportamiento morfodinámico de la costa y la dinámica sedimentaria durante estos diez años, con vistas a establecer medidas tendientes a su explotación sostenible.
Área de estudio
La playa Bailén está localizada en la costa suroccidental del municipio Guane, provincia de Pinar del Río, Cuba, y posee una longitud aproximada de 2 km, así como un ancho que oscila entre 150 y 300 m, quedando comprendida entre los 22° 7’ 9.6” y 22° 8’ 14.8” de latitud norte, y entre los 83° 58’ 14” y 83° 57’ 30.4” de longitud oeste. Las mareas que influyen sobre esta playa son de tipo semidiurno con un rango de variación entre 0.18 y 0.61 m, esta última en casos extremos (Díaz Llanes, 1989). El oleaje alcanza entre 0.5 y 1.0 m en régimen normal y de hasta 3 m y más durante las marejadas asociadas a huracanes durante el verano. La mayor frecuencia del oleaje es de dirección Este.
Desde el punto de vista estructural y neotectónico, la playa Bailén se ubica al sur del macrobloque occidental, aproximadamente en la zona de contacto entre el mesobloque Pinar y Batabanó (Cabrera et al., 2012) (Figura 1). El área está representada por arenas carbonatadas muy poco consolidadas (depósitos holocénicos de playa), las cuales sobreyacen a las arenas arcillosas, arenas y gravas de la Formación Guane, de génesis aluvial- marino y de edad Plioceno-Pleistoceno inferior. El corte estratigráfico continúa en profundidad con las calizas y margas de la Formación Paso Real, de edad Mioceno inferior-medio.
Materiales y métodos
Materiales topográficos y geológicos
El levantamiento e interpretación geológica de la playa Bailén ocupó las hojas topográficas 3482-m-a-1 y 3482-III-a-4, a escala 1:10 000 (Instituto Cubano de Geodesia y Cartografía, 1981), con una equidistancia entre curvas de nivel de 5.0 m. Esta información, junto con el levantamiento topográfico, a escala 1 000 de Benítez (2003), con una equidistancia de 0.25 m, permitió la identificación de las geoformas del relieve costero y precisar los sitios para los perfiles transversales, el monitoreo de la línea de costa y los sitios de muestreo del material sedimentario.
Evolución de la línea de costa
El análisis morfodinámico del comportamiento temporal de la línea de costa se obtuvo en cuatro fechas, espaciadas cada tres años. La primera en el mes de diciembre del año 2003, cuando la línea de costa fue digitalizada, a partir del levantamiento topográfico detallado, a escala 1: 1 000 de Benítez (2003). El resto de las posiciones de la línea costera se obtuvo en los años 2007, 2010 y 2013, a partir de mediciones topográficas realizadas directamente en la playa por los autores. Para las mediciones se tomaron puntos estables georreferenciados y cartografiados, como las construcciones civiles, cuya ubicación está correctamente establecida en el levantamiento topográfico de la playa Bailén, a escala 1: 1 000. En total se establecieron 15 estaciones de monitoreo de la línea de costa, a lo largo de los 2 140 m de playa, con una separación entre las estaciones de medición entre 130 y 180 m. Todas las mediciones fueron realizadas con cinta métrica, siguiendo un trazado perpendicular respecto a la línea de costa, comenzando a partir de esta y alcanzando distancias entre los 50 y 300 m tierra adentro aproximadamente, en función del ancho del perfil de playa, el cual en la mayoría de los casos se encuentra truncado por construcciones o viales (Figura 2).
Variaciones espacio-temporales de la morfología del perfil transversal de playa
El levantamiento de perfiles topográficos es una herramienta utilizada para valorar las transformaciones temporales en el relieve de la playa (Farris y Lis, 2007; Jiménez, 2010), consistiendo en medir periódicamente la variabilidad de la pendiente de la playa, la altura de la berma y de las cadenas de dunas o dunas aisladas. Estos datos proveen información precisa para la estimación de volúmenes de arena erosionados o acumulados (Puleo et al., 2008). Para la determinación de los cambios espacio-temporales en el perfil transversal de la playa Bailén se realizaron 15 perfiles topográficos transversales en 2007. En este caso de estudio se empleó el nivel automático NI-040 (Carl Zeiss), con una precisión de 1.5 cm por kilómetro de nivelación. Los perfiles transversales coincidieron con los sitios de monitoreo morfodinámico de la línea de costa.
El conocimiento detallado de la topografía de la playa en 2003 y 2007 permitió crear sus respectivas superficies topográficas con el empleo del programa Surfer, v. 11. Posteriormente, se estimaron los volúmenes acumulados o erosionados para cada punto de la malla utilizada para la interpolación. Estas diferencias se compararon con un plano de referencia, el plano Z=0, con lo cual se obtuvieron los valores netos del volumen de arena arrastrado hasta la playa, así como el volumen removido y la diferencia absoluta entre ambos (Tabla 1).
Tabla 1
Volúmenes de arenas erosionados o acrecionados en cada segmento de la playa Bailén (período 2003-2007).
Análisis granulométrico de los sedimentos
Para la obtención de las características granulométricas se recolectaron 4 000 g de arena en cada una de las 15 estaciones seleccionadas. Las muestras fueron tomadas en la berma de la playa en los años 2007, 2010 y 2013, bajo el criterio de cinco porciones de 800 g por metro cuadrado (Figura 2) y en los mismos sitios del monitoreo morfodinámico costero. Posteriormente, se aplicó el método de cuarteo para la obtención de los 1 000 g requeridos, los que fueron secados y tamizados, según establece la Norma Cubana 10: 1998 “Geotecnia. Preparación de muestras de suelos” (Oficina Nacional de Normalización, 1998).
Los resultados granulométricos fueron procesados en la macro sobre Excel Gradistat v. 4.0 (Blott, 2000). Esta herramienta permitió acceder a la estadística descriptiva de los datos de entrada, clasificar las muestras y obtener gráficos representativos de la composición granulométrica de las arenas.
Resultados y discusión
Variaciones en la línea costera.Período 2003-2013
La línea de costa de referencia, estimada por Benítez (2003), y las sucesivas mediciones realizadas por los autores en los años 2007, 2010 y 2013, permitieron obtener los primeros datos sobre la evolución reciente de la línea de costa de la playa Bailén (Figuras 2 y 3).
Figura 3
Gráico ilustrativo de los cambios recientes en la línea costera de la playa Bailén. El eje 0 marca la posición de referencia (año 2003).
El análisis de las mediciones efectuadas en los 15 puntos de monitoreo revelan dos tendencias generales durante los diez años de monitoreo. La primera obedece a un retroceso de la línea de costa entre los años 2003 y 2010, aunque la pérdida de la playa ocurre, de manera diferenciada, a lo largo de los 2 140 m de playa. La segunda tendencia consiste en una recuperación paulatina de la playa, principalmente en su zona sur, entre los perfiles 1 y 8 del 2010 al 2013 (Figura 3). Sin embargo, para la zona norte de la playa continuó el retroceso de la línea de costa o los procesos de resiliencia no alcanzan los niveles necesarios para conseguir las posiciones originales de la línea costera del año 2003.
Los resultados alcanzados muestran una correspondencia entre los sectores que han experimentado retroceso de la línea de costa, con emplazamientos de obras construidas en su entorno cercano, como sucede en la zona norte de la playa (del perfil 9 al 15), donde las edificaciones se emplazaron a menos de 30 m, como promedio, respecto a la línea de costa.
Esta situación ha determinado la mayor tasa de retroceso costero de la playa, alcanzando máximos de hasta - 2.0 m/año y un valor promedio de - 1.5 m/año entre 2007 y 2010, mientras que las tasas de recuperación han sido muy inferiores respecto a las experimentadas en el sector sur. En este último segmento (perfiles 1 al 8), el valor máximo de acreción es de + 2.6 m/año y el promedio alcanza + 1.2 m/año en el mismo período temporal.
Modificaciones en el perfil de playa. Período 2003-2007
El 13 de septiembre del año 2004 el huracán Iván afectó el sector costero estudiado, con surgencias cercanas a los 3.0 m de altura y vientos sostenidos hasta de 193 km/h, con ráfagas de hasta 230 km/h. Este evento meteorológico extremo provocó transformaciones de consideración en la morfología de la playa, con manifestaciones de retroceso de la línea de costa y reacomodo de las arenas hacia las dunas, aumentando su altura. En la comparación de los perfiles de playa elaborados para los años 2003 y 2007, se aprecia muy bien este fenómeno, sobre todo en los perfiles 1, 2, 3 y 4, localizados al sur de la playa (Figura 4).
Como se aprecia en la figura 4, en los 15 perfiles realizados se comprobaron cambios en la morfología de la playa, posteriores al paso del huracán Iván, evidenciando la vulnerabilidad de los sistemas costeros frente a estos eventos extremos. En general, las variaciones morfológicas fueron de 0.20 a 0.50 m de aumento en la altura de las dunas, y en los casos degradativos la disminución de la misma osciló entre 0.15 y 0.40 m.
Por otra parte, el cálculo de los volúmenes de arena erosionada o acrecionada también confirma el efecto diferenciado de los procesos erosivos sobre la playa Bailén. En los 100 600 m2 que cubre la playa, en el período 2003-2007, se acumularon 17 758.5 m3 de arena y fueron erosionados 12 814.5 m3. En la figura 5 se pueden observar los sectores afectados por ambos procesos costeros, siendo el sector norte de la playa el más sensible a sufrir afectaciones por pérdida de arena y retroceso costero; justamente donde las construcciones se ubican más cerca de la línea de la costa.
Modificaciones en la granulometría de la arenas. Período 2003-2013
El análisis de las características granulométricas de los 15 puntos muestreados en la berma de la playa Bailén durante el año 2013 demostró la presencia de sedimentos relativamente gruesos hacia la zona norte de la playa. Entre los perfiles 9 y 15 existe predominio de arenas gruesas o gravas finas, con diámetro medio de las partículas cercanos a los 2 000 micrones. Situación opuesta ocurre al sur de la playa (entre los perfiles 1 y 8), donde predominan las arenas finas y medias con aproximadamente 680 micrones de diámetro, como promedio.
Al comparar la dinámica de la granulometría de las arenas en ambos sectores de la playa (norte y sur), se manifiestan distintos comportamientos. En el sector sur, la granulometría ha experimentado pocos cambios, como lo indica la comparación de las curvas granulométricas correspondientes a las muestras tomadas en los años 2007, 2010 y 2013 (Figura 6A), mientras que en el sector norte se aprecia un continuo incremento de la fracción gruesa en igual período (Figura 6B).
Figura 6
Evolución temporal de la granulometría en la playa Bailén. Columna (A): muestras tomadas en los años 2007, 2010 y 2013 en el punto de monitoreo 3 (sector sur) y columna (B): muestras tomadas en los mismos años en el punto de monitoreo 11 (sector norte).
La planeación en la ubicación de las construcciones es un elemento clave para el ordenamiento territorial de los sistemas costeros (Figura 7), especialmente en los planes de conservación de las playas o transformaciones futuras del patrimonio construido (Gutiérrez y González, 1999; Moreno et al., 2006; Juanes, 2006). Las investigaciones en la playa Bailén demostraron el efecto diferenciado de la erosión sobre la playa, del retroceso de la línea de costa, de la pérdida de volúmenes de arenas y del incremento de la fracción gruesa de los sedimentos en el perfil de playa.
Figura 7
Manejo antropogénico de la costa y el efecto diferenciado del oleaje (tomado de Juanes, 2006).
Las construcciones sobre las dunas o en su parte frontal al mar actúan negativamente al facilitar los procesos erosivos de las olas de tormenta, este es el caso del sector norte de la playa Bailén. Según Juanes (2006), en un perfil natural de playa las olas disipan su energía al moverse por la post-playa y, en ocasiones, por encima de la duna, predominando el “efecto disipativo” del relieve local, beneficiando la regeneración, estabilidad y consolidación de las dunas y de la berma (Figura 8).
Figura 8
Posición de las construcciones respecto a las dunas en el sector sur de la playa Bailén. La ubicación de las construcciones en la parte interior, a sotavento de las dunas, facilita la disipación de las olas provocadas por tormentas u otros fenómenos hidrometeorológicos extremos, evitando la ruptura del peril de equilibrio de la playa.
Figura 9
Posición de las construcciones respecto a las dunas en el sector norte de la playa Bailén. La cercanía de las construcciones acelera los procesos erosivos, especialmente frente a eventos meteorológicos extremos.
De manera opuesta, en las playas con construcciones en dichas condiciones inadecuadas, las olas que chocan con la berma y las dunas frontales son reflejadas, provocando que la energía suspenda una mayor cantidad de arena, la que es transportada por las corrientes litorales fuera de la línea de rompiente, predominando el “efecto reflexivo” del relieve costero.
Conclusiones
Los procesos morfodinámicos a lo largo de la playa Bailén, al sur de Cuba occidental, durante los últimos diez años revelan la ocurrencia de procesos morfodinámicos bien diferenciados de retroceso y acreción en su línea de costa. Para los primeros siete años analizados (2003-2010), los 2 140 m de playa experimentaron retroceso costero, con una tasa máxima de - 2.0 m/año y un valor promedio de - 0.8 m/año. En el período 2010-2013 la línea de costa tiende a recuperarse con respecto a la posición de referencia del 2003. Sin embargo, la recuperación no es homogénea, ocurriendo de forma más lenta en el sector norte, donde los procesos erosivos son más notables.
Se manifiestan indicios de erosión en el sector norte de la playa, pues en el 2013 los análisis granulométricos revelaron sedimentos clasificados como arenas gruesas o gravas finas, con diámetro medio de las partículas cercanos a los 2 000 micrones, mientras que en la zona sur de la playa predominan las arenas finas y medias, con 680 micrones de diámetro como promedio. Además, las comparaciones temporales de la granulometría arenosa en el sector norte evidencian un continuo incremento de su fracción gruesa.
La ubicación inadecuada de las construcciones civiles en la zona más dinámica de la playa refleja una estrecha correlación espacial entre los sitios con emplazamientos cercanos a la costa, menores de 30 m como promedio, generalmente sobre las dunas frontales y bermas, con el desarrollo de los procesos erosivos más intensos, como ocurre en el sector norte de Bailén. Esta situación contribuye significativamente al incremento paulatino del diámetro medio de los sedimentos debido a la lenta recuperación de la posición original de la línea de costa, determinando una baja resiliencia de estos tramos de playa, lo que se agudiza ante la presencia de fenómenos hidrometeorológicos extremos.
Para la recuperación futura del perfil de equilibrio de la playa, mediante vertimientos de arena, esencialmente nativa del sitio, es indispensable mantener el monitoreo en las estaciones y perfiles transversales sobre el cambio de posición de la costa, los cambios morfológicos del relieve eólico- marino y la dinámica sedimentaria, para con ello establecer el volumen medio de arena por metro lineal de playa y garantizar la efectividad de la regeneración de este recurso natural. La eliminación de antiguas construcciones en la berma y la porción frontal de las dunas, así como la prohibición de nuevas, contribuirá al equilibrio morfodinámico y a la calidad del servicio turístico.