Emergence and Migration of a Nearshore Bar: Sediment Flux and Morphological Change on a Multi-Barred Beach in the Great Lakes

Abstract

Burley Beach (southeastern Lake Huron) exhibits a multi-barred shoreface, the long-term equilibrium morphology characteristic of many low angle, sandy beaches in the Canadian Great Lakes. During a single major storm, a new bar emerged 50-60 m offshore as an irregular trough-crest form, through differential erosion of an existing shore terrace. Emergence, bar growth and offshore migration were associated with: (a) an overall negative sediment balance in the inner surf zone initially (‑2.30 m³>/m beach width), but with a large positive sediment balance (+5.10 m³/m) subsequent to the storm peak and during the storm decay; (b) progradation of the beach step to produce a new shore terrace; and (c) offshore migration of the two outer bars to provide the accommodation space necessary for the new bar. The primary transport mechanisms accounting for emergence of the new bar, its growth and migration were: (a) the mean cross-shore currents (undertow), which always transported suspended sediment offshore; and (b) the onshore transport of suspended sediment by incident gravity wave frequencies early in the storm and subsequently by infragravity waves (at the storm peak and the decay period). The longshore transport of sediment was significant in terms of the gross transport, although the net result was only a small transport to the south-west (historic littoral transport direction). It did not cause bar initiation, but it may have supplied some of the sediment for bar growth. The primary mechanism for bar initiation and growth was the cross-shore displacement of sediment by wave-driven (oscillatory) transport and cross-shore mean currents (undertow).

Résumé

Émersion et migration d’une barre côtière : bilan sédimentaire et changements morphologiques d’une plage à barres multiples des Grands Lacs. La plage de Burley (sud-est du lac Huron) présente une avant-côte à barres multiples, état morphologique caractéristique de l’équilibre à long terme des plages sableuses à pente faible. Au cours d’un seul orage majeur, une nouvelle barre s’est développée à 50-60 m au large de la côte en forme de creux et crête irrégulière, suite à l’érosion d’une terrasse côtière. L’émersion, la croissance et la migration de la barre est attribuable à (a) un bilan sédimentaire négatif dans la zone interne du ressac (‑2,30 m³/m), mais à un bilan sédimentaire positif (+5,10 m³/m) durant l’apogée et la dissipation de l’orage, (b) l’exondation du gradin de plage pour générer une nouvelle terrasse côtière et (c) la migration de deux barres distales au large de la côte, laissant assez d’espace pour la mise en place d’une nouvelle barre. Les mécanismes de l’émersion, de la croissance et de la migration sont : (a) les contre-courants qui transportent les sédiments en suspension au large de la côte et (b) le transport vers la côte via la fréquence des vagues de gravité générées au début de l’orage et par les vagues d’infragravité subséquentes (au maximum de l’orage et durant sa dissipation). Le transport brut des sédiments est important, mais le résultat net correspond seulement à un léger transport vers le sud-ouest (direction historique du transit littoral). Ceci ne cause pas la création de la barre, mais peut contribuer aux apports sédimentaires nécessaires à sa croissance. Le mécanisme responsable de l’évolution des barres est le transport des sédiments par les vagues oscillatoires et les contre-courants.