detecting coastline change with all available landsat data over 1986–2015: a case study for the state of texas, usa

Detecção de mudanças na linha de costa com todos os dados Landsat disponíveis entre 1986–2015: um estudo de caso para o estado do Texas, EUA

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2018
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Abstract
Coastline change often results from social and natural factors, such as human activities in the coastal zone, long-term and short-term sea level change, hurricane occurrences, subsequent recovery, and so on. Tracking coastline change is essential to deepen our understanding of coastal responses to these factors. Such information is also required for land use planning and sustainable development of coastal zones. In this context, we aimed to collect all available Landsat data (TM: Thematic Mapper, ETM+: Enhanced Thematic Mapper Plus and OLI: Operational Land Imager) over 1986–2015 for tracking the coastline dynamic and estimating its change rate in the State of Texas, USA. First, the land vs. water maps at an annual scale were derived from the satellite images. The border between land and water represents the coastline in this study. Second, the annual land area was obtained to characterize the coastline dynamic and a linear regression model was used for estimating the change rate. We also analyzed the potential driving factors of the observed coastline change. The results reveal that the coastline in the State of Texas changed at a rate of −0.154 ± 0.063 km2/year from 1986 to 2015, which indicates that the coastline has mainly experienced an erosion over the past three decades. Specifically, 52.58% of the entire coastline retreated to the land while a 47.42% portion advanced to the ocean. Long-term sea level rise can result in the erosion of coastline. Hurricane occurrences can explain the relatively strong coastline erosion. Besides, significant difference between the coastline change rate with a higher curvature and a lower curvature was observed. This study establishes a general method for detecting coastline change at large spatial and long-term temporal scales, by using remote sensing that can give fundamental information on coastline change. This is important for making scientific and reasonable policies of sustainable development of coastal zones.
A mudança da linha de costa resulta frequentemente de fatores sociais e naturais, tais como atividades humanas na zona costeira, variações do nível do mar a longo e curto prazo, ocorrência de furacões e sua subsequente recuperação, entre outros. O monitoramento da mudança da linha de costa é essencial para aprofundar a compreensão das respostas costeiras a esses fatores. Tais informações também são necessárias para o planejamento do uso do solo e o desenvolvimento sustentável das zonas costeiras. Nesse contexto, este estudo teve como objetivo coletar todos os dados Landsat disponíveis (TM: Thematic Mapper, ETM+: Enhanced Thematic Mapper Plus e OLI: Operational Land Imager) no período de 1986 a 2015 para rastrear a dinâmica da linha de costa e estimar sua taxa de mudança no estado do Texas, EUA. Primeiramente, os mapas de terra versus água em escala anual foram derivados das imagens de satélite. O limite entre a terra e a água representa a linha de costa neste estudo. Em segundo lugar, a área terrestre anual foi obtida para caracterizar a dinâmica da linha de costa, e um modelo de regressão linear foi utilizado para estimar a taxa de mudança. Também foram analisados os potenciais fatores determinantes da mudança observada na linha de costa. Os resultados revelam que a linha de costa no estado do Texas mudou a uma taxa de −0,154 ± 0,063 km²/ano de 1986 a 2015, o que indica que a linha de costa sofreu predominantemente erosão ao longo das últimas três décadas. Especificamente, 52,58% de toda a linha de costa recuou em direção à terra, enquanto uma parcela de 47,42% avançou em direção ao oceano. A elevação do nível do mar a longo prazo pode resultar na erosão da linha de costa. A ocorrência de furacões pode explicar a erosão costeira relativamente acentuada. Além disso, observou-se uma diferença significativa entre a taxa de mudança da linha de costa com maior curvatura e com menor curvatura. Este estudo estabelece um método geral para detectar mudanças na linha de costa em grandes escalas espaciais e a longo prazo, utilizando sensoriamento remoto para fornecer informações fundamentais sobre a variação costeira. Isso é fundamental para a formulação de políticas científicas e consistentes de desenvolvimento sustentável para as zonas costeiras.
Reference Key
xu2018atmospheredetecting Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors ;Nan Xu
Journal Journal of the science of food and agriculture
Year 2018
DOI
10.3390/atmos9030107
URL
http://www.mdpi.com/2073-4433/9/3/107
Keywords
remote sensing beach hurricane climatology

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