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Lagoon-barrier system response to recent climate conditions and sea level rise, Mozambique, Africa Resumo Sistemas de barreira de laguna em transição e dunas transgressivas costeiras oferecem a valiosa oportunidade de correlacionar sua formação e interações com as condições sazonais de clima seco e úmido, elevação relativa do nível do mar em degraus de ~ 3,5 m e fornecimento de sedimentos em várias escalas. Este manuscrito examina as mudanças do nível do mar Holocênico e as recentes condições climáticas e controles em um sistema de barreira costeira de 150 m de altura em Moçambique, sudeste da África. A abordagem metodológica foi baseada no uso de 7 kyr B.P. curva relativa do nível do mar; 37 anos de registros eólicos de 1979 a 2016; 52 anos de registros pluviométricos de 1960 a 2012; e 56 anos de temperatura média registrada de 1960 a 2016. As mi ntrações de dutos locais foram monitoradas e a taxa de transporte de areia foi medida de 2016 a 2017. Os efeitos combinados da elevação relativa do nível do mar e da oferta de sedimentos indicam a formação da lagoa. sistema de barreira no sul de Moçambique. Enquanto as recentes condições climáticas secas e úmidas sugerem que elas podem ser um fator de controle na geração de dunefields transgressivos que migram para a terra. Essa migração é refletida na taxa de transporte de areia de 1,4 kg m1 / s1, que é controlada pelos ventos dos quadrantes SSW, S e SSE. As dunas parabólicas ativas monitoradas indicaram uma taxa de migração de 22,5 m ano, que rapidamente enterra lagos e lagoas. A formação de diferentes características geomorfológicas nas paleodunas transgressivas e nas dunas modernas reflete sua exposição aos ventos predominantes S, SSE, SE, E e N, a precipitação anual de 1600 mm ano 1 e a ausência de chuva por 7 meses ano 1. Os escalonadas holocênicas alterações do nível do mar combinadas sob alto nível de sedimento e de agir persistente de condições climáticas secas e molhadas sazonais conduzido sobre a sedimentação e definição de campos de dunas morfologia de transgressão em costa sul Moçambique.

Introducao A origem das barreiras está associada a mudanças relativas no nível do mar e no suprimento de sedimentos que freqüentemente acompanham as margens das margens passivas e outras margens agonizacionais (Otvos, 2012). Os sistemas de barreira costeira podem ser formados de diferentes maneiras (Boyd et al., 1992) e podem ser ocupados por dunefields costeiros. De fato, Dillenburg e Hesp (2009) definiram as barreiras de dunas como dunas migradas em direção a terra, dunas de costas e lençóis de areia eólicos associados, derivados das zonas costeira e terrestre. Estes dunefields costeiros e sistemas continentais ocupam ~ 10% da superfície da Terra (Thomas e Wiggs, 2008). Processos eólicos nesses campos geram dunas transgressivas ativas e dunas semi-ativas ou fixas (Thomas e Wiggs, 2008; McKenna-Neuman et al., 1996; Argaman et al., 2006; Ashkenazy et al., 2012; Tsoar, 2013; Kinast et al., 2013). As dunas ativas ou semi-ativas ocorrem quando a velocidade do vento é maior que 6ms1 (Castro, 2005; Fryberger, 1979), com precipitação anual considerável e quando a cobertura vegetal é inferior a 30% (Ashand Wasson, 1983). A remobilização e a migração de dunas costeiras geralmente dependem: das condições meteorológicas (Tsoar, 2005; Kilibarda e Shillinglaw, 2014); erosão costeira (Aagard et al., 2007); alterações relativas do nível do mar e oferta de sedimentos (Boyd et al., 1992; Ramsay, 1995; Argaman et al. 2006); cobertura vegetal (Pye, 1993); topografia (Hesp et al., 2005); fornecimento de areia (Hesp, 2013); tamanho de grão, umidade da superfície da areia (Wiggs et al., 2004); atividades antropogênicas e as interações desses fatores. A influência da atividade eólica sobre estas dunas costeiras é sensível ao clima condições, principalmente vento e precipitação (Yizhaq et al., 2013; Tsoar, 2013). No entanto, suas interações interdependentes ainda são uma discussão aberta e exigem mais pesquisas para fornecer uma melhor compreensão (Thomas e Wiggs, 2008).

Extensos estudos sobre a importância dos processos eólicos em ambientes continentais e costeiros foram conduzidos em todo o mundo (Hesp, 1982; Fryberger, 1979; Hesp e Thom, 1990; Rust, 1990; Pye, 1993; Castro, 2005; Aagard e cols. . 2007; Yizhaq et al., 2013; Tsoar, 2013). Estes estudos concordam que a formação de dunas transgressivas costeiras depende dos efeitos da variação topográfica, cobertura vegetal, precipitação, padrões de vento, índice de mobilidade de dunas, oferta de sedimentos, espaços de acomodação existentes, níveis de lençol freático e mudanças relativas no nível do mar . Apesar da disponibilidade de vários modelos físicos e matemáticos aplicados a ambientes eólicos continentais (Mesbahzadehe Ahmadi, 2005; Bullard, 1997; Tsoar e Blumberg, 2002; Pearce e Walker, 2005), suas adaptações aos ambientes costeiros são relativamente inconsistentes devido aos efeitos oceanográficos e meteorológicos associados. Algumas das literaturas sobre reconstrução ambiental e evolução de sistemas de barreira costeira (Armitage et al., 2006; Anthony et al., 2007; Arens, 1996, 1997; Arens et al., 1995; Saye et al., 2005; Hesp, 1982; Hesp e Curta, 1999; Cooper e Pilkey, 2002; Davis, 1974), descreve com uma certa eficácia a atividade eólica processa em suma e períodos de médio prazo. De acordo com esses estudos, existem grandes lacunas nas pesquisas existentes, em particular aquelas que se concentram na migração de dunas, mobilidade, características de orientação e transporte eólico de dunas costeiras transgressivas em Moçambique, na costa sudeste da África. 1995; Argaman et al. 2006); cobertura vegetal (Pye, 1993); topografia (Hesp et al., 2005); fornecimento de areia (Hesp, 2013); tamanho de grão, umidade da superfície da areia (Wiggs et al., 2004); atividades antropogênicas e as interações desses fatores. A influência da atividade eólica sobre estas dunas costeiras é sensível ao clima condições, principalmente vento e precipitação (Yizhaq et al., 2013; Tsoar, 2013). No entanto, suas interações interdependentes ainda são uma discussão aberta e exigem mais pesquisas para fornecer uma melhor compreensão (Thomas e Wiggs, 2008). Extensos estudos sobre a importância dos processos eólicos em ambientes continentais e costeiros foram conduzidos em todo o mundo (Hesp, 1982; Fryberger, 1979; Hesp e Thom, 1990; Rust, 1990; Pye, 1993; Castro, 2005; Aagard e cols. .2007; Yizhaq et al., 2013; Tsoar, 2013). Estes estudos concordam que a formação de dunas transgressivas costeiras depende dos efeitos da variação topográfica, cobertura vegetal, precipitação, padrões de vento, índice de mobilidade de dunas, oferta de sedimentos, espaços de acomodação existentes, níveis de lençol freático e mudanças relativas no nível do mar . Apesar da disponibilidade de vários modelos físicos e matemáticos aplicados a ambientes eólicos continentais (Mesbahzadeh e Ahmadi, 2005; Bullard, 1997; Tsoar e Blumberg, 2002; Pearce e Walker, 2005), suas adaptações aos ambientes costeiros são relativamente inconsistentes devido aos efeitos oceanográficos e meteorológicos associados. Algumas das literaturas sobre reconstrução ambiental e evolução de sistemas de barreira costeira (Armitage et al., 2006; Anthony et al., 2007; Arens, 1996,1997; Arens et al., 1995; Saye et al., 2005; Hesp, 1982; Hesp e Curta, 1999; Cooper e Pilkey, 2002; Davis, 1974), descreve com uma certa eficácia a atividade eólica processa em suma e períodos de médio prazo. De acordo com esses estudos, existem grandes lacunas nas pesquisas existentes, em particular aquelas que se concentram na migração de dunas, mobilidade, características de orientação e transporte eólico de dunas costeiras transgressivas em Moçambique, na costa sudeste da África. Embora existam estudos regionais que descrevam a evolução da geomorfologia costeira na África Austral (Armitage et al., 2006; Hobday, 1977; Cooper e Pilkey, 2002; Maud e Botha, 2000; Botha et al., 2003), a falta de pesquisa focada em processos eólicos costeiros regidos por mudanças relativas no nível do mar e condições ambientais é

bastante evidente. Além disso, esses estudos de estudos de dunas costeiras não fornecem informações suficientes sobre as idades absolutas das dunas estudadas sua relação com dados ambientais recentes ou com mudanças relativas no nível do mar. O objetivo desta pesquisa é examinar as mudanças relativas no nível do mar e os padrões ambientais, e seu controle sobre a formação do sistema de barreira das dunas em Moçambique, no sudeste da África. 1.1. Cenário regional O sistema de barreira costeira e os campos de dunas transgressivos descritos neste estudo são aqueles que formam um sistema paralelo entre lagunas e lagos costeiros e o mar ao longo da costa de Moçambique (Fig. 1). A exposição da barreira de areia sudoeste-nordeste a fatores ambientais formou um conjunto de dunefields gressivos que migram para a terra e são orientados perpendicularmente à linha de costa. Enquanto isso, o paleo interior fixo dunas são o resultado de padrões paleoambientais relacionados ao último nível máximo do mar que ocorreu durante o Pleistoceno. De acordo com Cooper e Pilkey (2002) e Botha et al. (2003), estas estão entre as maiores dunas costeiras da África e do mundo. Estas dunas costeiras estendem-se ao longo da costa de Durban na República da África do Sul até à Beira na República de Moçambique, e são caracterizadas por paleo-dunas fixas, pequenas dunas embrionárias, erupções e dunas parabólicas transgressivas modernas. O dunefields modernos podem alcançar alturas de aproximadamente 150 m. O clima da região é tropical úmido de acordo com a classificação de Koppen, influenciado pela baixa pressão, células tropicais anticiclônicas e um pouco pelas frentes polares antárticas. O clima é distintamente sazonal, o verão entre setembro e março e inverno de abril a agosto. Segundo Været et al. (2011), a precipitação anual é de aproximadamente 1300 mm ano 1 com uma temperatura média mensal de ~ 23 ° C. Været et al. (2011) afirmam que a evaporação média anual é superior a 1100 mm ano 1 (dados de evaporação de 1954 a 2001). A precipitação máxima ocorre entre dezembro e março, quando a zona de convergência intertropical com os cinturões de precipitação atinge a região mais meridional (Moore et al., 2008). Moore et al. (2008), Ramsay (1995) e Armitage et al. (2006) relatou que as estações anuais são influenciadas pela corrente de água quente do Canal de Moçambique. A região tem nebulosidade fraca e ventos locais marítimos predominantes no leste e ventos alísios regionais do quadrante sudeste. Segundo Langa (2007) e Miguel et al. (2017), o regime de vento mensal local (a uma altura de 10 m) tem uma média entre 3,5 m1 s 1 e 8,5 m1s 1 com as frequências principais ocorrendo do NE, E, SE, S e SW. Os alísios SE persistentes são o principal fator na geração de swell waves, cuja média de 1,5 m de altura. A região de interesse é delimitada pelo Oceano Índico a leste, com a exposição à corrente de água quente de Moçambique, norte-sul, que é caracterizada por giros anticiclónicos e ciclónicos periódicos (Halo et al., 2014). De acordo com o Instituto Nacional de Hidrografia e Navegação de Moçambique, em 2015, o regime de marés é mesotidal com amplitudes máximas de 4 m durante as marés de primavera. O clima de ondas é predominantemente do sudeste com um efeito de deriva ao longo da costa sul-norte (Lutjeharms e Da Silva, 1987; Langa, 2007). Uma corrente de deriva costeira local é responsável pela dinâmica do transporte de sedimentos ao longo da costa e circulação hidrodinâmica. Mudanças do nível relativo do mar no Holoceno no sul de Moçambique Ao longo das margens passivas do sudeste da África, uma planície costeira contínua de cerca de 800 km estende-se desde a Beira em Moçambique até Durban na África do Sul (Armitage et al., 2006). As mudanças históricas do nível do mar neste litoral foram previamente estudadas por Ramsay e Cooper (2002), Ramsay (1995), Compton (2001), Jaritz et al. (1977), Gomes et al. (2017), Norstrom et al. (2011), Green et al. (2015) e De Lecea et al.

(2017). Essas pesquisas encontraram transgressões no nível do mar de 3,5 m registradas em sequências de preenchimento estuarino da barreira de encosto, registros de diatomáceas, beachrocks e depósitos de contorno na margem da plataforma continental submersa. As transgressões registadas ao nível do mar provocaram uma cumeeira alongada e paralela à costa na costa sul de Moçambique, consistindo em diferentes unidades geomórficas, incluindo praias, paleo-dunas, dunas modernas, lagoas, lagos, enseadas de marés e lavagens na boca de o rio Limpopo. Este areal é constituído por dunas parabólicas transgressivas, barchans e dunas longitudinais associadas a dunas de coppice. Segundo Armitage et al. (2006), estima-se que as idades geológicas dessas dunas datam em algum momento entre o Pleistoceno e o Holoceno. Sua formação está associada ao suprimento de sedimentos e às mudanças relativas do nível do mar no sudeste da África, conforme apresentado por Jaritz et al. (1977), Ramsay (1995), Perry (2004) e Armitage et al. (2006) a partir de 7 kyr B.P. ao presente (Fig. 2). A combinação de mudanças relativas no nível do mar, suprimento de sedimentos e condições climáticas gerou o sistema de barreira subjacente à fácies da terra semelhante àquele depositado em lagos, estuários, lagoas e pântanos locais durante a transgressão. A relação entre a formação deste sistema de barreira e o nível do mar transgressão foi teoricamente proposta por Boyd et al. (1992) e foi encontrado em outras partes do mundo, inclusive por Armitage et al. (2006) nas Ilhas Inhaca e Bazaruto em Moçambique, e por Hesp et al. (2005) e Dillenburg et al. (2006) no estado do Rio Grande do Sul no sul do Brasil, entre 8 kyr B.P. e 7 kyr B.P., o mesmo período referenciado aqui. Diferentes estimativas existem para as mudanças no nível do mar e cada um apresenta níveis do mar ligeiramente diferentes durante os diferentes períodos da cronologia geológica (Fig. 2). Dependendo de qual curva de estimativa do nível do mar é usada, a influência relativa da mudança do nível do mar na formação de barreiras e dunefields é diferente. Neste caso, as quatro curvas relativas ao nível do mar para este segmento costeiro, curva (A), utilizaram um método de luminescência opticamente estimulada (OSL) para datar eolianitos e depósitos de areia, enquanto as curvas (B), (C) e (D) usaram método de datação por radiocarbono (14C) até à data beachrock e conchas. Vale a pena mencionar que a Curva (A) é representativa para as ilhas barreira da Inhaca e do Bazaruto em Moçambique; A curva (B) é representativa de toda a costa de Moçambique; A curva (C) é representativa da barreira ilhas do sul de Moçambique; e Curve (D) é representativo do litoral da África Austral, incluindo o sul de Moçambique. Diferentes materiais geológicos permitem fornecer boa documentação das idades absolutas de mudanças relativas no nível do mar usando esses métodos. De fato, Castro et al. (2014a, b) dataram recentemente vermetídeos utilizando o método de radiocarbono para determinar flutuações do nível do mar e evolução costeira no Estado do Rio de Janeiro, no sudeste do Brasil, e obtiveram resultados coerentes que permitem comparações importantes com estudos anteriores. Nesse caso, Angulo et al. (2006), em sua revisão, referem-se a interpretações errôneas da idade, que geralmente ocorrem quando se utilizam diferentes fontes de informação sobre o nível paleo-marinho e sua geocronologia. As curvas apresentadas possuem diferentes indicadores com diferentes abordagens que podem resultar em interpretações de baixa qualidade. Para melhor interpretação da formação das paleo-dunas internas, as lagoas, o sistema de barreira e os modernos campos de dunas transgressivos, a curva (D) provou ser a melhor referência para adoção na área estudada. 2. Material e métodos Vários mapas geológicos e geomorfológicos e fontes de dados ambientais foram utilizados nesta investigação, incluindo:

A seleção de uma curva relativa do nível do mar (D) da Fig. 2, que apresenta melhor interpretação sobre a formação das paleo-dunas internas, as lagoas, o sistema de barreira e o sistema moderno. dunefields transgressivos; Mapas geológicos digitais que descrevem as características litológicas da costa sul de Moçambique (disponível e vendido pela Direcção Nacional de Geologia de MoçambiqueDNGM para o período de 1975 a 2016); Dados de altimetria para a região no Modelo de Elevação Digital, disponível a partir do United States Geological Survey (Projeto de Website Earth Ex-Plorer) acessado em 2016; Os registros de temperatura de 1960 a 2012, registros de velocidade e direção do vento de 1960 a 2015 e dados de precipitação de 1960 a 2012; O monitoramento da migração de dunas e taxa de transporte de areia de janeiro de 2016 a fevereiro de 2017. As imagens selecionadas foram georreferenciadas no ambiente do ArcMap. do programa ArcGIS®, versão 10.2.2 em WGS1984 (UTMZona-36S) projeção geográfica. O processo de georreferenciamento aplicou o método do ponto de controle, que incluiu mais de 10 pares de coordenadas geográficas. Este processo permitiu um erro estatístico espacial inferior a 7,0 m no mapa base da costa de Moçambique. O mapa litoestratigráfico desenvolvido pela DNGM em 2013 com escala de resolução espacial de 1: 50.000 foi selecionado e digitalizado. Com base nessas informações, foi elaborado um mapa temático digital que destacou as paleo-dunas transgressivas formadas antes do nível máximo do Holoceno do mar e das dunas modernas e ativas formadas após o nível máximo do mar, incluindo os depósitos sedimentares de lagoas, planaltos, planícies de maré, pântanos e lagos.