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May 12, 2023

La utilidad de los registros históricos para el análisis de amenazas en un área de influencia marginal de ciclones

Comunicaciones Tierra y Medio Ambiente

Communications Earth & Environment volumen 4, Número de artículo: 193 (2023) Citar este artículo

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Shark Bay Marine Park es una propiedad del Patrimonio Mundial de la UNESCO ubicada en una región de influencia marginal de ciclones tropicales. La gestión sostenible de este entorno único a medida que cambia el clima requiere una comprensión cuantificada de su vulnerabilidad a los peligros naturales. Aquí, describimos un análisis estructurado de nueva información de archivo histórico que ha descubierto informes de una marejada ciclónica extrema asociada con un ciclón tropical en 1921 que generó un flujo terrestre notable que dejó varados peces y tiburones hasta 9,66 km (6 millas) tierra adentro. La información ponderada de los archivos históricos se coloca en un nuevo marco y proporciona insumos para modelar este evento, lo que mejora la comprensión de su magnitud y proporciona registros de los impactos de lo que ocurrió ese día y, en particular, también en los años siguientes. El conjunto de pistas plausibles que reproducen los datos históricos contextualizan la tormenta como una tormenta marginal de categoría 4 o 5 y su intervalo de retorno es equivalente o ligeramente mayor que el nivel de planificación local actual para inundaciones costeras en la región. El resultado subraya la importancia global de examinar el evento máximo probable para la gestión de riesgos en áreas de influencia marginal de ciclones donde se encuentran ecosistemas vulnerables o infraestructura regional vital de importancia económica clave, y la necesidad de tener en cuenta el riesgo de CT en la conservación y planificación marina en el Propiedad del Patrimonio Mundial de Shark Bay.

Los ciclones tropicales (TC) representan un riesgo considerable a nivel mundial y examinar los cambios en el riesgo de ciclones y determinar los factores causales de dichos cambios son vitales para las medidas de adaptación para los eventos de ciclones1. Convencionalmente, se cree que las intensidades crecientes de TC están asociadas con un clima más cálido2. Sin embargo, la confianza en esta asociación disminuye en sitios de influencia marginal de ciclones o en áreas donde las observaciones de ciclones se han registrado de manera deficiente o donde los datos instrumentales disponibles se ven inhibidos por una resolución espacial y temporal deficiente3. Tales limitaciones causan dificultades para detectar la importancia de cualquier tendencia de intensidad en las observaciones, ya que están inherentemente vinculadas a las heterogeneidades en los registros instrumentales pasados ​​relativamente cortos de TC. El trabajo reciente ha aumentado la confianza en las proyecciones de una mayor intensidad de TC bajo un calentamiento continuo1,2,4.

Es probable que los ciclones tropicales se desplacen hacia los polos en un clima más cálido5,6,7 y algunos sugieren que esta tendencia es particularmente evidente en el hemisferio sur8. Se han encontrado pruebas de los desplazamientos hacia los polos en las trayectorias de las tormentas tanto en los nuevos análisis de los registros instrumentales9,10 como en las proyecciones de modelos numéricos, incluidos modelos con concentraciones mejoradas de gases de efecto invernadero1,5,8,11,12,13,14. Por ejemplo, Chang et al.8 sugieren que las trayectorias de las tormentas probablemente podrían desplazarse hacia los polos entre 1° y 2° de latitud en promedio si las emisiones de CO2 se duplicaran. Puede parecer poco probable que se duplique el nivel de CO2, pero 10 años después de la publicación de Chang et al.8, los niveles de CO2 en papel ya han aumentado a más de 420 ppm y la tasa de emisiones continúa aumentando a nivel mundial15. Si bien se han propuesto varios mecanismos para explicar el cambio hacia los polos, ha habido poco o ningún consenso sobre los procesos dominantes que están impulsando tal tendencia16. Independientemente del mecanismo causal, es probable que la migración hacia los polos de los TC afecte áreas más allá de los puntos críticos tradicionales de TC. Esta probabilidad subraya la necesidad de construir registros sólidos y extensos de actividad ciclónica en áreas de riesgo de ciclones poco frecuentes que se encuentran en cuencas oceánicas propensas a ciclones.

Shark Bay se encuentra en la costa occidental de Australia a una latitud de 26 ° S, en el extremo sur de la influencia de TC en el margen oriental del Océano Índico. Shark Bay es reconocida como una propiedad del Patrimonio Mundial de la UNESCO, ya que alberga los conjuntos de pastos marinos más grandes y diversos del mundo17. El área de Shark Bay también proporciona hábitats favorables para la fauna marina de alto valor de conservación, incluidos los dugongos y las tortugas marinas18,19. También tiene los estromatolitos y tapetes microbianos más diversos del mundo20. El Parque Marino Shark Bay (SBMP) es parte de la Propiedad del Patrimonio Mundial. Conocida localmente como Gathaagudu (Dos bahías), Shark Bay es la ensenada marina más grande de Australia y consta de dos golfos poco profundos con una profundidad promedio de menos de 10 m (Fig. 1). Los patrones del ciclo de mareas de Shark Bay son diurnos y semidiurnos mixtos con un rango de 1,4 m y la bahía está orientada en dirección norte-sur y tiene una batimetría compleja y poco profunda21. La morfología alargada de norte a sur de la bahía demuestra características que probablemente amplifiquen la magnitud de la marejada ciclónica durante el paso de las raras TC estacionales.

Registros históricos de impactos de TC de 1921, Shark Bay, Australia. A Muestra la ubicación de Shark Bay en la costa occidental de Australia junto con las trayectorias de ciclones de 1980 a 2005 de la base de datos del Archivo internacional de mejores trayectorias para la administración del clima (IBTrACS)102. Los datos de campo de los Sitios I a IV (B) se usaron para restringir la reconstrucción del modelo inverso de la marejada ciclónica y sus impactos. La mejor trayectoria de la Oficina de Meteorología27 para el posible ciclón de 1921 está marcada con una línea de puntos amarilla en los paneles A y B. Los paneles A y B usan Google Earth con datos de SIO, NOAA, US Navy, NGA, GEBCO e imágenes de Landsat/ Copérnico.

Actualmente, la investigación dentro del contexto de SBMP se centra principalmente en los impactos ambientales de eventos extremos como la ola de calor marina de 2010/1122,23,24,25. Por el contrario, las CT y el riesgo de marejadas ciclónicas siguen siendo relativamente poco estudiados a pesar de la amenaza que representan para el estado de los valores del patrimonio mundial, la seguridad de la infraestructura costera, los valores culturales indígenas y los medios de subsistencia locales en una economía regional que depende en gran medida del turismo basado en la naturaleza20. Tal ignorancia probablemente se deba a la ocurrencia relativamente rara de eventos TC en la región, ya que no se ha registrado ningún evento dañino de marejada ciclónica desde la creación del SBMP en 1994.

Las observaciones satelitales confiables de ciclones tropicales en Australia Occidental comenzaron en la temporada 1969/7026. Durante la era de los satélites, se produce un promedio de aproximadamente un TC capaz de generar vientos que exceden la fuerza de un vendaval o 34 nudos cada cinco años en la principal ciudad regional de Denham (Fig. 1)27. Los registros recientes de ciclones tropicales en el área de Shark Bay incluyen TC Seroja (2021), TC Hazel (1979) y TC Herbie (1988)28,29,30,31,32,33. Los registros históricos indican que se han observado varios eventos de TC graves en Shark Bay, en particular del 28 de febrero al 1 de marzo de 1839, 25 de febrero de 1893, 24 de enero de 1898 y 11 de febrero de 1937, además del evento del 17 al 18 de febrero de 1921 informado aquí. . Más allá de los registros históricos, los estudios geológicos realizados cerca de Hamelin Pool, al sur de Shark Bay (Fig. 1) estiman una frecuencia severa de TC de 190 a 270 años durante el Holoceno, según las crestas de conchas paralelas cercanas34.

Las marejadas ciclónicas son eventos extremos del nivel del mar provocados por una combinación de fuertes vientos que acumulan agua contra la costa y una superelevación del nivel del mar local en alta mar debido a una presión atmosférica más baja. Las marejadas ciclónicas pueden producir grandes flujos terrestres e inundaciones costeras en costas vulnerables35,36. El riesgo de marejada ciclónica generalmente se caracteriza por el período de retorno o el intervalo de recurrencia promedio (ARI), que se expresa simplemente como el tiempo promedio entre eventos de una altura de marejada ciclónica particular. El desarrollo costero en la costa de Australia Occidental requiere la consideración de un ARI de 500 años para eventos de inundación costera. Sin embargo, es difícil estimar este nivel a partir de mediciones debido al historial limitado de marejadas ciclónicas inducidas por ciclones, tanto temporal como espacialmente37. Los eventos históricos limitados, junto con la escasez de registros de mareógrafos que datan de principios del siglo XX, socavan significativamente los datos disponibles para completar un análisis ARI preciso y, por lo tanto, limitan la precisión de dichos valores. La mayoría de los análisis de ARI utilizan marcos de modelado estocástico que generan una climatología sintética de TC y marejadas ciclónicas basada en la climatología histórica de eventos de TC38,39. Por lo tanto, evaluar la calidad de esta climatología histórica subyacente es fundamental para mejorar la precisión del análisis ARI.

Los registros históricos pueden desempeñar un papel importante en la evaluación de numerosos peligros, ya que abordan una limitación de datos inherente que plantean los registros instrumentales fragmentados, limitados espacialmente y relativamente cortos40,41,42. Aquí, examinamos registros históricos únicos de un intenso ciclón que tocó tierra en la costa de Shark Bay el 17 y 18 de febrero de 1921. Ofrecemos un marco de validación para usar observaciones históricas y describimos una metodología para reconstruir tormentas históricas en entornos de influencia marginal de ciclones.

En este estudio comparamos un registro histórico del impacto de un gran ciclón con el mejor conjunto de datos de seguimiento de la Oficina Australiana de Meteorología (BOM). Los conjuntos de datos de seguimiento óptimo se utilizan ampliamente en aplicaciones meteorológicas y climáticas y vienen inherentemente con un nivel de incertidumbre en términos de posición e intensidad de TC43,44. Por lo general, la incertidumbre de la posición y la intensidad disminuye a medida que los ciclones se vuelven más intensos, ya que la aparición de un ojo ciclónico en los conjuntos de datos satelitales permite una mayor precisión para determinar el centro de circulación43. La incertidumbre en la posición y la intensidad de la mejor pista no son triviales y los conjuntos de datos de la mejor pista deben revisarse cuando salgan a la luz nuevas observaciones de los conjuntos de datos históricos o instrumentales o se realicen avances sobre cómo incorporar diferentes fuentes de información en conjuntos de datos de la mejor pista.

Se han realizado considerables esfuerzos de investigación para incorporar archivos prehistóricos y paleoarchivos en las evaluaciones regionales de riesgo de ciclones en solo unos pocos lugares del mundo45,46,47, incluidos algunos estudios en la costa occidental de Australia34,48. Podría decirse que los depósitos de sedimentos dejados por el lavado de tormentas son el indicador más empleado para la reconstrucción de tormentas pasadas45,46 y pueden proporcionar registros de duración centenaria a milenaria para examinar la frecuencia de inundaciones por marejadas ciclónicas. Sin embargo, dichos registros indirectos dependen en gran medida de la geomorfología costera, las condiciones hidrodinámicas y las características de las tormentas49 y registran solo los eventos más impactantes en un sitio porque solo las marejadas ciclónicas más intensas dejan huellas sedimentarias en los ambientes costeros.

Recientemente, los registros de alta resolución con capacidad de resolución anual se han vuelto populares y generalmente provienen de estudios geoquímicos de proporciones isotópicas medidas en espeleotemas50 o anillos de árboles51,52. Los anillos de los árboles también tienen la ventaja adicional de aplicar métricas derivadas del ancho de los anillos de los árboles para producir estimaciones de la precipitación de ciclones tropicales53,54. Resaltar registros históricos detallados de tormentas pasadas como la que se presenta aquí proporciona referencias cruzadas valiosas para registros de alta resolución y contribuye a construir registros proxy más sólidos.

En la historia del clima, las observaciones históricas del tiempo y el clima llenan un vacío crítico entre los registros instrumentales y los conjuntos de datos paleocientíficos a largo plazo55. Los registros históricos pueden proporcionar detalles sobre los eventos de TC para reconstruir el evento a través de modelos numéricos56,57,58,59. Los resúmenes de ciclones tropicales en Australia Occidental para la era anterior a los satélites indicaron que el evento de 1921 resultó en dos muertes y ~10 000 libras esterlinas en infraestructura perdida y dañada, lo que afectó principalmente a la industria perlera local60,61.

A través de una encuesta exhaustiva de los archivos en la Oficina de Registros del Estado de Australia Occidental y los informes de los periódicos a través de la base de datos 'Trove' de la Biblioteca Nacional de Australia, descubrimos evidencia adicional de los impactos de 1921 TC. Nuestra inspección localizó un testimonio detallado escrito a mano del TC de 1921 por un inspector de perlas, el Sr. Wally Edwards, quien fue testigo del ciclón y sus secuelas. El testimonio constituyó observaciones de los impactos del ciclón en las áreas más afectadas del golfo occidental de Shark Bay, durante un período de más de 6 semanas después del evento.

La calidad de la información histórica integrada en el modelo numérico se cuantificó a través de un Marco de Datos Históricos Cuantificados (QHDF) novedoso donde los relatos históricos se examinaron utilizando una evaluación de cinco dimensiones a lo largo de ejes de 'proximidad', 'inmediatez', 'precisión', ' imparcialidad' y 'procedencia' (ver métodos) a los que se les dio igual peso en términos de importancia. El relato de Edwards se destaca por ser increíblemente detallado, consistente y sólido y, en particular, señaló que las mareas de tormenta estaban ~3,0 m (10 pies) y ~6,1 m (20 pies) por encima de la marea más alta en Denham (Sitio I) en la orilla este. de Freycinet Reach y en Useless Inlet (Sitio II) en la orilla occidental, respectivamente. También cabe destacar que Edwards encontró que la inundación terrestre y la inundación alcanzaron un máximo de ~2,1 m (7 pies) sobre el nivel del suelo en el Sitio III en el extremo sur de Freycinet Reach cerca de la estación Tamala (Fig. 1). Cerca del sitio III, Edwards también encontró tiburones y peces que estaban varados hasta 9,66 km (6 millas) tierra adentro, una nota clara sobre la extensión probable del flujo terrestre en el área. Además, Edwards observó encallamientos de barcos, pozos costeros inundados, inundaciones y geomorfología costera alterada en otros lugares en Freycinet Reach y Freycinet Estuary (Fig. 1 y Tabla complementaria 1). La evidencia de los impactos ambientales y socioeconómicos a más largo plazo también se recopiló de fuentes de archivo (Tabla complementaria 2) para facilitar la comparación con los impactos documentados de eventos de CT más recientes.

Los informes meteorológicos publicados después del evento indican que al menos tres barcos probablemente hicieron observaciones del ciclón de 1921 frente a la costa de Australia Occidental. el SS Toromeo, al suroeste de Fremantle, el 19 de febrero; y el SS Great City y el SS Carignano, al oeste de Shark Bay, del 18 al 19 de febrero62. Estos barcos son la fuente probable de las observaciones meteorológicas instrumentales extraídas del Conjunto internacional completo de datos océano-atmósfera (ICOADS; Fig. 1 complementaria). Cabe destacar que un barco (no se indica el nombre) observó una presión mínima en la superficie de 988,5 hPa ~ 300 km al oeste del TC inferido a las 01 UTC del 18 de febrero de 1921. Esto implica además que la tormenta fue de mucha mayor intensidad y tamaño de lo que se sugirió anteriormente. .

Usamos modelos numéricos para reconstruir el TC de 1921 e investigamos si los niveles elevados de agua y las inundaciones descritas en los registros históricos podrían replicarse. Utilizamos un enfoque de modelado inverso no lineal similar a un modelo de búsqueda de cuadrícula con elementos de fuerza bruta según lo indiquen los datos históricos. Los niveles de marejadas ciclónicas en estuarios y bahías semicerradas son muy sensibles a los cambios en los parámetros de TC, como la presión central, el ángulo de aproximación a la costa, la velocidad de avance y el radio de los vientos máximos (RMW)63,64,65,66. Por ejemplo, se ha informado que un cambio en el ángulo de aproximación a la costa de 10 a 15° genera una variación de >0,5 m en la magnitud de la marejada ciclónica67. Si el ángulo de aproximación del ciclón de 1921 se alineara con la orientación NNW-SSE del eje longitudinal de Shark Bay, esto probablemente amplificaría la marejada ciclónica en el extremo sur de la bahía (Fig. 1). El objetivo del ejercicio de modelado es estimar combinaciones probables de parámetros de seguimiento de TC que dieron como resultado las observaciones históricas de inundación por marea de tormenta y, por lo tanto, establecer la intensidad y la categoría probables del TC de 1921 en función de un conjunto de resultados del modelo que cumplen con los datos de campo. (Figura 2).

Figura esquemática que resume la metodología para reconstruir ciclones históricos que tocaron tierra. El QFHD permite una evaluación detallada del conjunto de datos históricos y la oportunidad de examinar la coherencia y la calidad de los datos históricos utilizados en las reconstrucciones.

Se realizó un conjunto de 225 simulaciones numéricas, en primer lugar utilizando la pista especificada por la Oficina Australiana de Meteorología (BOM) Ciclones tropicales anteriores: la base de datos de ciclones tropicales de Australia27 del TC de 1921 (Fig. 1B y Tabla 1). Luego, modelamos un conjunto de trayectorias de ciclones con diferentes velocidades de avance, RMW, ángulos de aproximación y posiciones de trayectoria (Figura complementaria 2 y Tabla complementaria 4). Este ejercicio se puede considerar como un enfoque de modelado inverso, no lineal, guiado por expertos (Fig. 2), mediante el cual la distribución subyacente de cada parámetro de la trayectoria del ciclón se informa primero por la trayectoria del ciclón archivada, luego varía dentro de rangos factibles restringidos por la observaciones históricas.

El conjunto de prueba de trayectorias de ciclones que representa el TC de 1921 consta de 225 trayectorias (Tabla complementaria 4), que se componen de combinaciones construidas a partir de; cinco presiones centrales, tres radios de vientos máximos (RMW), tres orientaciones diferentes de la trayectoria al tocar tierra y cinco posiciones de la trayectoria (desplazamiento hacia el oeste en 0,1° desde la posición de la mejor trayectoria de la BOM). El ojo del ciclón también se desplazó hacia atrás a lo largo de la trayectoria para reflejar los cambios en el RMW mientras se mantenía la sincronización del inicio de los vientos del noreste en Denham anotados en el registro histórico de Edwards. Las observaciones a bordo de los relatos históricos indican vendavales prolongados en alta mar, por lo que los radios de los vendavales se establecieron en 400 km para todas las pistas de prueba.

Simulamos el viento ciclónico y los campos de presión utilizando un modelo paramétrico68. El modelo utiliza información de seguimiento de TC, como presiones centrales y ambientales y radios de vientos y vendavales máximos. Para el modelado de marejadas ciclónicas, aplicamos el modelo oceánico del sudoeste de Australia de Baird69,70 que se construye en el modelo hidrodinámico vertical 2D de código abierto de malla no estructurada Delft3D-FM71,72,73 (consulte la sección "Métodos"; Figura complementaria 2A, B). El modelo de Baird se calibró previamente para la marea astronómica y se validó para 35 eventos históricos de marejadas ciclónicas TC en toda Australia, y pudo replicar los residuos de marea máximos medidos con un ajuste lineal de 0,9957 (R2 = 0,96)70. Notamos que nuestro estudio no considera la contribución de las olas a los niveles elevados de las aguas costeras a través de la configuración de las olas como un componente de los procesos previos. El entorno de las olas del golfo de Shark Bay estaría limitado en profundidad debido a las aguas poco profundas donde se produce el rompimiento de olas en tales condiciones energéticas en alta mar y, por lo tanto, limitaría la contribución de las olas a las alturas de inundación costeras señaladas. Es probable que la formación de olas a partir de la ruptura de olas en la bahía aumente los niveles de agua en las ubicaciones de los mareógrafos en el orden de 0,1 a 0,2 m, tal como se encontró en entornos y condiciones ciclónicas similares (p. ej., cerca de Mermaid Sound, Australia Occidental (Churchill et al.73), y también Moreton Bay, Queensland74,75.

La calidad de la información histórica integrada en el modelado numérico se cuantificó utilizando la evaluación de cinco dimensiones de nuestro QHDF. Usando el QHDF, se priorizaron las observaciones de Edwards y otros observadores en Denham, seguidas de las observaciones realizadas por Edwards en la estación Tamala (Sitio III) y seguidas de informes de inundación en Useless Inlet (Sitio II) y en otros lugares (Supplementary Inlet). Tabla 5).

Nuestra simulación numérica de 1921 TC BOM Best Track (Fig. 1 y Fig. 2D complementaria) no reproduce la marejada ciclónica extrema alrededor de Shark Bay que se observó en los registros históricos. La marejada ciclónica máxima simulada usando el TC BOM Best Track de 1921 fue de solo 0,86 m en Denham y 1,28 m en el lugar de llegada a tierra, por debajo de los datos de observación en más del 50 % (Tabla 1).

Los resultados de la simulación numérica de 225 escenarios indican que existe una variabilidad considerable en la magnitud de la marejada ciclónica cuando se somete a variaciones en los parámetros de trayectoria de TC en Denham (Sitio I) y al tocar tierra (Fig. 3). De los 225 escenarios simulados, 29 satisfacen las restricciones de las observaciones históricas en Denham, solo incluyen vientos máximos del cuadrante noreste que exceden la fuerza del vendaval (34 m/s) y el nivel máximo del agua en la marea viva >3 m (10 pies; Fig. 3). Agregar las restricciones en Useless Loop (sitio IV) y al tocar tierra al norte de la estación Tamala (sitio III) reduce el número de escenarios de tormenta que coinciden con el registro histórico a cinco (Tabla 1).

Salidas del modelo de la velocidad máxima del viento frente a la marejada ciclónica máxima en Denham (Sitio I) para variantes de 1921 TC BOM Best Track: Presión central, Radio de vientos máximos, Orientación al tocar tierra, Posición de la pista. En conjunto, 29 escenarios coinciden con los registros históricos en Denham.

Los resultados de nuestro modelo numérico indican una presión central probable para el TC de 1921 en el rango de 930-945 hPa correspondiente a un TC de Categoría 4 o límite de Categoría 5. Esto es de una intensidad mucho mayor que la implícita en el registro BOM Best Track con un Pc de 989 hPa (Tabla 1). También sugiere que la marejada ciclónica de TC de 1921 está a la par con el ciclón Vance que pasó por el golfo de Exmouth ~450 km al norte de Denham en 199976,77,78 pero probablemente no fue de tal intensidad (Vance tenía 910 hPa)30. La tormenta de 1921 probablemente también tuvo una intensidad e impacto similares a los del ciclón Yasi, que azotó el centro de Queensland, en la costa noreste de Australia, en 201178.

Un hallazgo clave es que esto clasifica a esta tormenta como el evento más intenso registrado en la región de Shark Bay en comparación con el archivo BOM Best Track33 y el evento TC más intenso registrado en Australia Occidental al sur de 25°S. En Australia Occidental, 25°S es un límite geográfico importante, ya que aquí es donde el código de construcción estatal con respecto a los vientos cambia a la Región C (menor riesgo) de la Región D al Norte79. Esto implica que el riesgo que representan los vientos ciclónicos al sur de 25°S también puede estar subestimado.

La Figura 4 muestra los resultados del modelo para la Corrida 180, una de las 5 corridas del modelo más consistentes (Tabla 1) con las observaciones históricas. Este ejemplo (Ejecución 180) reproduce una marejada ciclónica en Denham de 3,2 m + 0,8 m de marea alta, lo que da un nivel total de agua por encima del MSL de 4,0 m, consistente con la altura de inundación observada de entre 2,1 m (7 pies) y 3,05 m (10 pies), con una elevación muy baja de 2 a 3 m MSL en la costa costera baja de Denham. Todas las corridas presentadas en la Tabla 1 son consistentes con el relato de Edwards, quien registra que la inundación ocurrió en la cima de la marea viva. El ojo de la tormenta en los 5 escenarios del modelo no pasó por Denham, lo que nuevamente es consistente con los relatos históricos.

Resultados del modelo para la ejecución 180. Este modelo es uno de cinco consistentes con las observaciones históricas, en Denham del nivel del agua por encima de 3 m del nivel medio del mar y consistente con la inundación observada de entre 2,1 m (7 pies) y 3,05 m (10 pies) sobre tierra El modelo también reproduce las marejadas ciclónicas extremadamente altas en Useless Loop (sitio IV) y al tocar tierra al norte de la estación Tamala (sitio III).

Una limitación notable son las observaciones históricas del flujo terrestre y los peces varados que se extienden 6 millas tierra adentro en la estación Tamala en el extremo sur de Shark Bay (Fig. 1 y Tabla complementaria 1). El paisaje alrededor de la estación Tamala está dominado por un campo de dunas de bajo relieve orientado de norte a sur, como lo indican las estrías en las imágenes de satélite y lo describen Playford et al. 31. El análisis superficial de las imágenes satelitales de topografía STRM y GoogleStreetMap (Fig. 3 complementaria) indica que las áreas de tierras bajas con elevaciones <6 m podrían estar conectadas tierra adentro más allá de la estación Tamala. No modelamos el flujo terrestre debido a la falta de datos de elevación de calidad en esta ubicación tan remota. Sin embargo, nuestros resultados muestran que el nivel elevado del agua era probablemente ~6 m sobre el nivel medio del mar cerca de la costa en el extremo sur del Golfo cerca de la Estación Tamala (Sitio III). Actualmente, no pudimos modelar si una marea de tormenta de esta magnitud podría propagar la distancia observada hacia el interior, ya que esto está más allá del alcance de este proyecto y se señala como una limitación y una vía de investigación futura. Sin embargo, interpretamos a partir de la geomorfología que, dada la orientación normal de la costa de norte a sur del campo de dunas de bajo relieve, es probable que una marejada ciclónica de más de 5 m pueda canalizarse tierra adentro (Fig. 3 complementaria). Además, la escala de la marejada ciclónica probablemente provocó una modificación considerable de las suaves formas costeras a través de los procesos de transporte de sedimentos, la destrucción de las dunas y la apertura de nuevos canales. El modelado hidrodinámico acoplado: el transporte de sedimentos también está más allá del alcance de este estudio para este evento histórico dado que los datos de observación son muy limitados.

Contextualizamos la gravedad del TC de 1921 en relación con los niveles de planificación actuales para Denham, donde el nivel ARI de 100 años para el desarrollo existente es de 3,6 m por encima del Datum de altura australiano (AHD) (que incluye una asignación de aumento del nivel del mar de 0,9 m), y el ARI de 500 años el nivel para el desarrollo de nuevos dominios es de 4,2 m AHD según lo exige la Política de planificación estatal 2.6. Estos niveles se determinaron a través de la simulación de 1000 años de trayectorias sintéticas de TC (154 eventos) que impactaron en Shark Bay en función de la climatología de TC desde 196080. Al restar la asignación del aumento del nivel del mar, se obtiene una marea de tormenta ARI de 500 años de 3,3 m, que es equivalente o ligeramente inferior a los niveles de agua observados en el TC de 1921. Este resultado implica que se subestima la climatología de TC y, por lo tanto, el nivel de planificación, o que el evento de TC de 1921 fue un caso atípico extremo en términos de intervalo de recurrencia. Es probable que esto sea importante tanto para el riesgo de marejadas como de vientos y se puede probar ampliando la climatología de TC subyacente al conjunto de trayectorias de TC sintéticas, que actualmente solo abarca la era de los satélites (posterior a 1969/70).

El TC de 1921 fue claramente más intenso que un evento de categoría 1 o 2 indicado en los registros de la Oficina de Meteorología. Nuestro modelo numérico indica que el TC de 1921 fue probablemente un evento límite de categoría 4-5. El evento TC de 1921 en Shark Bay es probablemente comparable a un TC Yasi igualmente intenso que cruzó la costa norte de Queensland en 2011. TC Yasi tuvo una presión central mínima de 929 hPa y generó una marejada ciclónica de 5,3 m en Cardwell, en la costa de Queensland78. Nuestro modelo del TC de 1921 indica una marejada ciclónica probable en Denham de ~3,0 m encima de una marea de primavera hasta un nivel de agua de ~4,0 m. Esta cifra supera con creces las inundaciones registradas durante las CT Hazel (~1,9 m AHD) y Herbie (~2,4 m AHD)80. La marejada ciclónica modelada de 1921 TC también es comparable a la marejada ciclónica experimentada en Exmouth Gulf (Fig. 1) durante el paso de TC Vance en 1999, donde se registró un nivel máximo de agua de 3,6 m por encima del nivel de referencia local dentro del puerto deportivo de la ciudad77. Una repetición del evento de 1921 hoy probablemente tendría consecuencias devastadoras considerando el desarrollo sustancial de la costa en Denham desde 1988 y, en el contexto de los altos riesgos del cambio climático para los valores clave del Patrimonio Mundial dentro del SBMP20,81.

El propósito central del modelado de marejadas ciclónicas realizado en este estudio es ayudar en la interpretación del rango de intensidades probables del evento TC de 1921, no replicar completamente los procesos complejos de transporte de sedimentos y olas hidrodinámicas que probablemente ocurrieron. El modelado de procesos acoplados más detallado y complejo se deja para futuras investigaciones. Las fuentes de incertidumbre en la magnitud máxima de la marejada ciclónica y la relación con la intensidad del ciclón se analizan en la sección de métodos y se resumen en la Tabla 2. El impacto acumulativo de estas fuentes de incertidumbre no influye mucho en la conclusión de este estudio, ya que el error de cada La fuente se distribuiría aleatoriamente y podría cancelarse entre sí, y es muy poco probable que todas las fuentes de error durante este evento hayan contribuido en su extensión máxima (aproximadamente 1 m en total). Es más probable un RMSE combinado de 0,2-0,3 m, lo que no cambiaría considerablemente la estimación de la intensidad del evento en este sentido.

En particular, el TC de 1921 también tuvo considerables implicaciones socioeconómicas y ambientales a largo plazo, que se informaron hasta 30 años después del evento82. Por ejemplo, Denham experimentó inundaciones de agua salada en sus pozos de agua dulce, que permanecieron salinos hasta principios de la década de 1950 en un contexto en el que la disponibilidad de agua dulce era una limitación importante para el desarrollo económico regional81. Las estaciones de pastoreo en la península de Perón (Fig. 1) sufrieron pérdidas de ganado debido a la inundación de pozos costeros (perforaciones). La industria de la perla se vio afectada por la disminución a corto plazo de las poblaciones de Pinctada albina y, a más largo plazo, por la lenta recuperación de las existencias (Tabla complementaria 2). En Shark Bay, P. albina se intercala con conjuntos de pastos marinos dominantes82. Una fuente contemporánea sugiere que los dugongos también se encontraron con menos frecuencia en los años posteriores al TC de 1921 (Tabla complementaria 2).

El daño al ecosistema observado en el TC de 1921 es consistente con los informes en otros lugares sobre eventos recientes. Por ejemplo, TC Yasi en 2011 proporciona un ejemplo contemporáneo del impacto que tienen los TC en las poblaciones de pastos marinos y dugongos. Yasi dañó el 98 % de las praderas de pastos marinos intermareales tropicales en las aguas del norte de Queensland83,84 y provocó una disminución de la biomasa y la densidad de brotes en las praderas supervivientes85. Los pastos marinos de Queensland se clasificaron principalmente como especies colonizadoras, de las que se esperaría que tuvieran una menor persistencia pero una tasa de recuperación más rápida después de eventos de perturbación que los pastos marinos persistentes que dominan Shark Bay86. La pérdida de hábitat de pastos marinos provocada por los ciclones coincidió con la disminución de la población estimada de dugongos en la región sur de la Gran Barrera de Coral87, y se han observado patrones similares en Shark Bay luego de la pérdida de pastos marinos provocada por el clima88. La pérdida de pastos marinos relacionada con los ciclones en Shark Bay tendría efectos colaterales considerables a largo plazo en las funciones y servicios de los ecosistemas, particularmente porque los pastos marinos de Shark Bay contribuyen a varios valores del Patrimonio Mundial.

Usando una comparación de la magnitud de la marejada ciclónica con la topografía local en una aproximación de baño de primer orden de la extensión de la inundación, una marejada ciclónica que supere los 2 m en Denham hoy probablemente inundaría la calle principal a lo largo de la playa e inundaría la infraestructura crítica, incluida la sede del condado. , oficinas clave del gobierno estatal, un Centro de Descubrimiento del Patrimonio Mundial, la mayoría de las tiendas de comestibles, gasolineras y restaurantes de la ciudad, alojamiento turístico y el embarcadero de la ciudad, así como la instalación de botadura de botes81. Esto sería devastador para la economía del turismo regional que se estima generará $64 millones por año en gastos de visitantes20. Una instalación de sal solar en Useless Inlet, que aporta aproximadamente $40 millones por año20 a la economía regional, también estaría amenazada por una tormenta de magnitud similar al evento de 1921.

Otra consideración importante es el impacto del cambio climático en el SBMP y la región circundante. El aumento gradual de las temperaturas de la superficie del mar (TSM) y los fenómenos meteorológicos extremos episódicos, como las olas de calor marinas, aumentarán el estrés por calor y mejorarán la vulnerabilidad de los pastos marinos templados (Amphibolis antarctic y Posidonia australis) que ya existen en el límite de temperatura alta de sus límites de tolerancia térmica dentro de Shark bahía23. Las especies que forman hábitats, como los pastos marinos, son particularmente vulnerables a los factores estresantes sinérgicos que ocurren en el mismo tiempo y lugar. Esto se ejemplificó dentro del SBMP durante la ola de calor marina de 2011, donde los prados adyacentes al río Wooramel (Fig. 1) estuvieron entre los más afectados debido a la combinación de altas temperaturas y poca disponibilidad de luz debido a la inundación del río y la entrada de sedimentos finos. en los alrededores23. La amenaza combinada que plantean las olas de calor marinas, las tormentas cada vez más frecuentes e intensas y el aumento del nivel del mar ha llevado a Shark Bay a recibir la calificación más alta de vulnerabilidad según el Índice de Vulnerabilidad al Cambio Climático, una metodología desarrollada recientemente para evaluar los impactos del cambio climático en los sitios del Patrimonio Mundial89 .

Es probable que la climatología regional de los ciclones tropicales cambie con el cambio climático (IPCC 2021) con un cambio hacia los polos en la latitud de máxima intensidad del desarrollo de ciclones tropicales a medida que se calientan las TSM y aumenta la duración de los ciclones tropicales90,91. Kossin et al. 90. descubrió que la cuenca del Océano Índico Sur ha experimentado un cambio del 18 % por década en la probabilidad de superación de la intensidad de los principales TC (categorías 3 a 5 de Saffir Simpson) según el análisis de un registro satelital global homogéneo de 39 años desde 1979 hasta 2017. Usando reducción de escala dinámica comparando el período histórico (1965-2014) con RCP8.5 (2045-2094), Cattiaux et al. 7, investigó los cambios potenciales en la climatología TC en el sur del Océano Índico. Encontraron una disminución del 20% en la frecuencia y un cambio en la intensidad máxima de por vida de categorías más bajas a más altas. También encontraron una ligera extensión hacia el polo de las pistas TC de aproximadamente 1° durante 80 años. Su hallazgo de un posible cambio en el momento de la temporada de TC hacia la segunda mitad de la temporada (febrero-abril) también podría significar que los eventos de TC tienen una mayor probabilidad de coincidir con los eventos de marea más alta (rey).

Los administradores ambientales deben considerar los TC dentro de un conjunto de posibles factores de estrés climático para las praderas de pastos marinos y el ecosistema marino más amplio dentro del SBMP. La importancia del ecosistema marino significa que cualquier gran ciclón probablemente tendrá un gran potencial para erosionar la resiliencia ecológica e impactar directamente en los valores del Patrimonio Mundial.

Este estudio destaca el riesgo que representan para las comunidades en los márgenes de la influencia de TC donde los eventos de ciclones raros en el rango de ARI de 100 a 500 años y más allá son difíciles de evaluar. Demostramos el claro valor de mejorar los métodos cuantitativos de gestión de riesgos con múltiples líneas de evidencia que ofrecen los archivos históricos para comprender la climatología de ciclones tropicales y el peligro de marejadas ciclónicas a largo plazo. Tal enfoque tiene implicaciones importantes para la planificación del uso de la tierra, la gestión de emergencias y la gestión ambiental de esta propiedad única del Patrimonio Mundial y otros sitios marginales de influencia ciclónica. Las observaciones históricas proporcionan un recurso clave para la planificación y la gestión y una extensión de la climatología TC que debe utilizarse para la planificación y los programas de sostenibilidad cuando sea posible.

Para los estudios meteorológicos y climáticos, los datos históricos llenan un vacío crítico entre los registros instrumentales y los conjuntos de datos paleocientíficos a largo plazo55. Los registros históricos pueden proporcionar detalles sobre los eventos de TC para reconstruir el evento a través de modelos numéricos59. Los resúmenes de ciclones tropicales en Australia Occidental para la era anterior a los satélites indicaron que el evento de 1921 resultó en 2 muertes y ~£10,000 en infraestructura perdida y dañada60. Inspeccionamos los archivos en la Oficina de Registros del Estado de Australia Occidental y los informes periodísticos a través de la base de datos 'Trove' de la Biblioteca Nacional de Australia y descubrimos evidencia adicional de los impactos de TC de 1921 que no se mencionaron anteriormente. Nuestra encuesta localizó relatos de testigos oculares en forma de cartas, entradas de diarios, memorias y entrevistas de historia oral, en múltiples puntos de Shark Bay. La información histórica integrada en el modelado numérico se cuantificó a través de un QHDF, basándose en métodos, conceptos y hallazgos clave en climatología histórica y tempestología histórica. Las observaciones históricas son producidas por individuos y su interpretación es específica del contenido; 'Para evaluar e interpretar estas fuentes, 'los investigadores necesitan saber quién las produjo, por qué y cómo registraron las condiciones meteorológicas y sus consecuencias humanas'55. Por lo tanto, generalmente se aplica en la climatología histórica92 un enfoque de 'fuente crítica' para identificar el sesgo humano, cotejar datos de varias fuentes y evitar la repetición de errores en fuentes secundarias. Como fenómeno meteorológico singular, los ciclones y las marejadas ciclónicas plantean cuestiones adicionales de fiabilidad en los registros de observación. En su evaluación de la evidencia disponible relacionada con TC Mahina (Qld, 1899), Nott et al. 93 demuestran la veracidad de las observaciones de primera mano de personas conocidas en el momento del evento en sí, sobre relatos anónimos o de segunda mano producidos después del evento. Por otro lado, Christensen61 ha observado una tendencia a que los impactos de los ciclones sean exagerados por testigos presenciales afectados por la confusión, la conmoción o el dolor inmediatamente después de eventos severos. Para abordar estos problemas, adaptamos el 'índice de confianza' cualitativo de tres puntos de Kelso y Vogel's94 de relatos narrativos de sequía para distinguir datos verificados y confiables en reconstrucciones históricas del tiempo y el clima95 a una evaluación de cinco dimensiones de ciclones y marejadas ciclónicas observados impactos Nuestro QHDF aplica una calificación de confianza de 1 (la observación es cuestionable), 2 (la observación no está verificada en otras fuentes) o 3 (la observación es verificada por otros), a lo largo de ejes de 'inmediatez' (se realizó la observación durante el evento, o en sus consecuencias), 'proximidad' (es en primera persona o de segunda mano), precisión (existen puntos de referencia precisos y consistentes), objetividad (puede detectarse un sesgo, a través de la conmoción, el miedo o el dolor, etc.), y procedencia (puede el observador ser identificado como un individuo histórico conocido). Asumimos el mismo peso para cada variable y los resultados detallados se enumeran en la Tabla complementaria 5.

El modelo oceánico del sudoeste de Australia utilizado en este estudio es parte del conjunto de modelos70 de toda Australia de Baird construidos en el modelo hidrodinámico vertical 2D de código abierto Delft3D-FM71,72. El dominio del modelo se extiende desde 19,1°S hasta 35,72°S y desde 107,6°E hasta 115°E (Figura complementaria 2), un área que contiene toda la trayectoria del ciclón de 1921. La malla del modelo no estructurado (Figura 2 complementaria) tiene una resolución máxima de 1 km entre el contorno de profundidad de -10 m y la costa, y una resolución más fina en áreas complejas, resolución de 3 km entre -100 m y -10 m de profundidad y 8–20 km resolución más allá de −100 m de profundidad. La batimetría del modelo se interpola a partir de los datos hidrográficos disponibles, extraídos de Australian Navy Electronic Navy Charts96. Los puntos de salida del modelo se especificaron en Shark Bay a profundidades que oscilaban entre −0,85 y −19,85 m.

Para calibrar el modelo, los límites del océano se forzaron con componentes de marea TOPEX-897 y se compararon con calibraciones de mareas de un año de duración de las tablas de mareas nacionales australianas en los nueve puertos estándar australianos. La calibración dentro del dominio del modelo es excelente con un error de amplitud medio de 0,02 m o menos y un error de fase de 2,5° para los ocho constituyentes principales en todos los sitios. En Denham (Tabla complementaria 4), la calibración de mareas para una simulación de año completo para el año 2011 logró un error RMS de 0,064 m y un sesgo del modelo de 0,021 m.

La marejada ciclónica del Shark Bay TC de 1921 se reprodujo utilizando el modelo oceánico Delft3D-FM, con parámetros de entrada de vientos ciclónicos y campos de presión. Las simulaciones se realizaron en la supercomputadora en la nube Microsoft AzureTM. Los campos de presión y viento ciclónico se simularon utilizando la descripción paramétrica de la ref. 68, que asume la relativa uniformidad de los vientos ciclónicos. El modelo paramétrico utiliza información de la trayectoria del ciclón, incluida la presión central y ambiental, el radio de los vientos máximos (RMW) y el radio de los vendavales (R34) (Figura complementaria 3)68. Para tener en cuenta la naturaleza asimétrica de los ciclones, donde la velocidad de avance del sistema aumenta la velocidad del viento en un lado, se realizó la corrección de la velocidad de avance, α, de Shea y Gray98 para la velocidad del viento en gradiente. Además, se hizo una corrección del ángulo de entrada, β, para representar el flujo isobárico cruzado debido a la fricción superficial99. Los modelos oceánicos australianos utilizados aquí fueron validados para 35 eventos históricos de marejadas ciclónicas70, replicando los residuales de marea máxima medidos con un ajuste lineal de 0,9957 (R2 = 0,96) (Fig. 5 en Burston et al.70).

El conjunto de prueba de trayectorias de ciclones que representan el ciclón tropical Shark Bay de 1921 consta de 225 trayectorias (Tabla complementaria 4), compuestas por una combinación de cinco presiones centrales, tres radios de vientos máximos (RMW), tres orientaciones de trayectoria al tocar tierra y cinco posiciones de derrota (desplazamiento hacia el oeste 0,1° desde la posición de la mejor derrota de la lista de materiales). La primera pista es la mejor pista de BOM. Las 225 variaciones de la trayectoria de la tormenta de la mejor trayectoria de la lista de materiales se obtuvieron ajustando los parámetros de la trayectoria mientras se aseguraba de que estos parámetros aún fueran consistentes con las cuentas históricas (Tabla 1). Las variaciones en RMW también varían la velocidad de avance, ya que el ojo del ciclón se desplazó hacia atrás a lo largo de la trayectoria para reflejar el cambio de RMW mientras se mantenía la sincronización del inicio de los vientos del noreste en Denham. Los relatos históricos indican que los vendavales se extendieron bastante según las observaciones a bordo de los barcos, por lo que el radio de los vendavales se fijó en 400 km para todas las pistas de prueba. El modelo puede considerarse un enfoque de modelado inverso no lineal similar a un modelo de búsqueda de cuadrícula con elementos de fuerza bruta según lo indiquen los datos históricos. Por lo tanto, cada escenario está limitado por una variedad de variables vinculadas a la información histórica de tiempo, ubicación y altura de la marejada ciclónica.

La intensidad de la trayectoria y otros parámetros de la trayectoria son la principal fuente de incertidumbre en la estimación de la marejada ciclónica máxima y son el tema de esta investigación. Otras fuentes de incertidumbre incluyen las del modelo hidrodinámico, incluida la batimetría del modelo, la rugosidad del lecho y el coeficiente de resistencia al viento, y procesos adicionales como el establecimiento de olas, la interacción entre olas y corrientes, la inundación y los procesos dinámicos de transporte de sedimentos.

Varios aspectos de la parametrización del campo de viento pueden añadir un grado de incertidumbre de segundo o tercer orden a la estimación de la velocidad del viento y, por tanto, a la magnitud de la marejada ciclónica. Las pistas TC sintéticas modeladas se variaron en el paso de tiempo de 12 horas del registro Best Track, ya que no se dispone de información de mayor resolución temporal en la era anterior a los satélites. La pista puede haber variado en pasos de tiempo más finos que conducen a cambios locales en el comportamiento. Sin embargo, en esta región del sudoeste de Australia Occidental, las trayectorias de TC que tocan tierra hacia el suroeste son típicamente sistemas 'capturados'32 y exhiben un comportamiento lineal debido a los fuertes vientos dominantes que guían su trayectoria y generan altas velocidades de avance caracterizadas por una rápida aceleración asociada con un sistema frontal del oeste. .

La relación de la presión central (Pc) con la velocidad máxima del viento se determina en el estudio de Holland et al. 68 utilizando el parámetro 'bs', que se ha encontrado que se ajusta bien a la región de Australia Occidental en comparación con las observaciones posteriores al satélite de BOM de Pc y las velocidades máximas sostenidas del viento. En este experimento, se prescribe un rango de valores de Pc y se usa para construir un campo de viento. Cualquier ciclón individual puede variar en la velocidad máxima del viento en relación con su presión central, y esta dispersión introduce un grado de incertidumbre en la magnitud de la marejada ciclónica resultante, ya que la velocidad del viento fuerza la superficie del agua. Los autores estiman que el rango de incertidumbre para la magnitud máxima de la marejada ciclónica debido a esta dispersión es del orden de 0,2 m.

Lowe et al. 100 muestran que la variabilidad estacional e interanual del nivel del mar puede aumentar el nivel del mar costero a lo largo de la costa de Australia Occidental, aunque este es un efecto de segundo orden en relación con una marejada ciclónica de 4 a 6 m. El modelado se realizó en marea alta, ya que se observó en ese momento, y no se incluyó ningún componente estacional dada la edad del evento, aunque esto puede haber contribuido hasta 20 cm al nivel medio del mar en ese momento. Esto está dentro de la incertidumbre de las observaciones de los niveles máximos de agua que se aproximaron al pie más cercano. Además, a medida que la marejada ciclónica se desarrolla a una magnitud mayor en aguas menos profundas, el uso del nivel de agua de la marea alta es algo conservador.

Desafortunadamente, la falta de mediciones en este sitio significa que el modelo hidrodinámico no pudo verificarse bien para un ciclón reciente. La marea se reprodujo bien, lo que sugiere que la batimetría y la parametrización del modelo hidrodinámico, como la rugosidad del fondo, eran adecuadas. Las simulaciones de TC Hazel (1979) y Herbie (1988) (no se muestran) dan magnitudes de marejadas ciclónicas en Denham comparables a las observaciones visuales de inundaciones en el suelo de fuentes no verificadas considerando la mala calidad de la información de seguimiento de TC para estos eventos, lo que impide su usar como eventos de calibración estrictos100. El coeficiente de arrastre del viento se validó comparando un conjunto de 35 eventos de TC históricos modelados con buenas observaciones de marejadas ciclónicas en Australia69.

En el modelo de este estudio se supone que la batimetría de Shark Bay, tal como se representa en el modelo, era aplicable en 1921. Es una suposición razonable, aunque reconocemos que la ubicación de los bancos de arena probablemente haya cambiado. Las condiciones oceanográficas generalmente bajas a moderadas conducirían a la evolución de los bancos de arena hacia su estado de equilibrio en los 100 años intermedios. Es probable que el volumen total de agua contenido en Shark Bay y la profundidad promedio no hayan variado considerablemente. La ubicación de bajíos locales particulares probablemente no sea un control fuerte en el desarrollo de picos de oleaje ya que las corrientes extremas probablemente los erosionarían rápidamente.

Si bien la distribución local de sedimentos en Shark Bay puede haber cambiado desde 1921, permanece su configuración a gran escala como un embudo abierto hacia el norte. Los sedimentos también se habrían movido considerablemente en el evento mismo dadas las fuertes fuerzas ejercidas por las corrientes y olas ciclónicas. Es probable que el forzamiento extremo del viento durante el ciclón de 1921 hubiera producido una marejada ciclónica muy grande, independientemente de los patrones de sedimentos locales en ese momento, y el evento hubiera forzado el transporte de sedimentos a gran escala para alinear el sedimento con el forzamiento hidrológico. La incertidumbre en el nivel máximo del agua introducida por el cambio batimétrico en el material sedimentario sería del orden de 10 a 20 cm.

Se supone que el entorno de las olas está limitado por la profundidad en este entorno de aguas poco profundas en condiciones de olas ciclónicas, lo que significa que el rompimiento de las olas se produce muy lejos de la costa y, por lo tanto, contribuye al establecimiento de las olas en la escala de toda la entrada en lugar de localmente contra la costa. Se estima que la configuración de las olas puede contribuir de 0,1 a 0,2 m al nivel del agua a lo largo de la entrada como se encuentra en lugares similares en condiciones ciclónicas (p. ej., Mermaid Sound, Australia Occidental)70. Esta suposición puede probarse en un estudio futuro usando una combinación de modelo de ola promediada por fase junto con un modelo de perfil de ola 2D cerca de la costa como XBeach. Una limitación en este caso es que no hay datos de observación de olas disponibles en esta ubicación para ningún evento contemporáneo para la calibración o validación del modelo.

El modelado de inundación fue impedido para este evento por la falta de datos topográficos de alta resolución y sería informativo comprender cómo una marejada ciclónica de esta magnitud se propaga por tierra cuando dichos datos estén disponibles. Informar cómo pueden ocurrir cambios a gran escala en la batimetría y los accidentes geográficos costeros durante un evento ciclónico extremo.

Los datos utilizados en este estudio incluyen datos de archivos históricos disponibles en la Oficina de Registros Estatales de Australia Occidental, la Biblioteca Estatal de Australia Occidental y a través de la base de datos de periódicos digitales 'Trove' de la Biblioteca Nacional de Australia. El diario y la correspondencia de Wally Edwards, y los informes de los impactos a más largo plazo se derivan de los registros en poder de la Oficina de Registros del Estado de Australia Occidental (consulte la Oficina de Registros del Estado (www.wa.gov.au)). Las observaciones de Ines Fletcher y GW Fry se derivan de las colecciones de la Biblioteca Estatal de Australia Occidental (Biblioteca Estatal de Australia Occidental (slwa.wa.gov.au)). Todos los informes periodísticos se derivan de la base de datos de periódicos digitales 'Trove' de la Biblioteca Nacional de Australia, que es de acceso público abierto (Acerca de | Trove (nla.gov.au)). Para la Oficina de Registros del Estado y la Biblioteca del Estado, los materiales relevantes no son accesibles en línea sino como elementos físicos que deben verse en persona, pero en este sentido son registros de acceso público abierto.

Para el modelado de marejadas ciclónicas, aplicamos el modelo oceánico del sudoeste de Australia de Baird (refs. 69, 70), un modelo hidrodinámico vertical 2D de código abierto de malla no estructurada Delft3D-FM (https://oss.deltares.nl/web/delft3dfm). El modelo oceánico Baird del sudoeste de Australia está restringido comercialmente, aunque los autores aceptarán solicitudes para el componente relacionado con este proyecto.

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Los autores reconocen a los Pueblos Malgana como los custodios tradicionales de Gathaagudu y rinden homenaje a sus Ancianos pasados, presentes y emergentes. ADS y JC (en la Universidad de Murdoch) fueron asistidos por el Australian Research Council LP150100649 y JC por el Social Sciences and Humanities Research Council of Canada. ADS fue apoyado por el Fondo de Investigación Académica del Ministerio de Educación de Singapur MOE2019-T3-1-004 y el Observatorio de la Tierra de Singapur (subvención n.º 003113-00001) a través de su financiación de la Fundación Nacional de Investigación de Singapur y el Ministerio de Educación de Singapur bajo el Iniciativa Centros de Excelencia. Los autores reconocen a HOLSEA y PALSEA, grupos de trabajo de la Unión Internacional de Ciencias Cuaternarias (INQUA) y Cambios Globales Pasados ​​(PAGES), que a su vez recibieron el apoyo de la Academia de Ciencias de Suiza y la Academia de Ciencias de China. MWF recibió el apoyo de la beca de investigación Robson and Robertson otorgada por UWA, y el proyecto Integrated Coastal Analyses and Sensor Technology (ICoAST) con fondos del Indian Ocean Marine Research Centre, una asociación conjunta entre UWA, AIMS, CSIRO y DPIRD WA. Este artículo es una contribución al Proyecto 725 del Programa Internacional de Geociencias (IGCP), "Pronóstico del cambio costero: de los núcleos al código". Este trabajo comprende la contribución número 524 de EOS. Los autores agradecen a Constance Chua por los comentarios sobre un borrador anterior, Fiona Williamson por los comentarios sobre el QHDF y Emma Hill por los comentarios sobre el modelado inverso.

Observatorio de la Tierra de Singapur, Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur, Singapur

Adam D. Switzer

Escuela Asiática del Medio Ambiente, Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur, Singapur

Adam D. Switzer

Escuela de Humanidades, Universidad de Australia Occidental, Perth, Australia

José Christensen

Escuela de Geociencias, Universidad de Sydney, Sydney, Australia

Juana Aldridge

Centro Griffith para la Gestión Costera, Universidad Griffith, Nathan, Australia

Juana Aldridge

Baird Australia, Nivel 22 227 Elizabeth St, Sídney, Australia

David Taylor, Jim Churchill y Holly Watson

Centro OceanOmics, Fundación Minderoo, Forrest Hall, Perth, Australia

Mateo W. Fraser

Escuela de Ciencias Biológicas e Instituto de Océanos, Universidad de Australia Occidental, Perth, Australia

Mateo W. Fraser

Institución de Ciencias Marinas de Australia Occidental, Perth, Australia

jenny shaw

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ADS lideró la conceptualización, metodología, análisis formal, redacción del borrador original, revisión y edición; JC lideró el desarrollo de QHDF y la fuente de datos y la compilación de conjuntos de datos históricos junto con la redacción, revisión y edición. JA y DT dirigieron el componente de modelado del programa con contribuciones al modelo de Jim Churchill y Holly Watson. MWF y JS dirigieron el trabajo sobre los impactos en el ecosistema, proporcionaron el contexto local y contribuyeron a la redacción del borrador original.

Correspondencia a Adam D. Switzer.

ADS es miembro del consejo editorial de Communications Earth & Environment, pero no participó en la revisión editorial ni en la decisión de publicar este artículo. Todos los demás autores no tienen intereses en competencia.

Communications Earth & Environment agradece a Ning Lin y a los otros revisores anónimos por su contribución a la revisión por pares de este trabajo. Editor principal de manejo: Joe Aslin. Un archivo de revisión por pares está disponible

Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

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Switzer, AD, Christensen, J., Aldridge, J. et al. La utilidad de los registros históricos para el análisis de amenazas en un área de influencia marginal de ciclones. Medio Ambiente Común de la Tierra 4, 193 (2023). https://doi.org/10.1038/s43247-023-00844-z

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Recibido: 20 de diciembre de 2021

Aceptado: 12 de mayo de 2023

Publicado: 31 mayo 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-023-00844-z

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