[en] A variety of morphodynamic patterns are typically present in the nearshore zone of sandy beaches that develop due to the interactions between waves, currents and the morphology. The most common are one or several nearshore sandbars that vary in configuration from shore-parallel to crescentic, the latter consisting of alongshore-rhythmic (i.e., undulating) bars (also called rip-channel systems). Crescentic bars are often coupled to similar undulations in the shoreline called megacusps. Understanding the evolution of nearshore sandbars and their coupling to the shoreline is important as they significantly affect the nearshore morphology and hydrodynamics. Alongshore sandbar variability has been studied extensively, but mostly at beaches with substantial tidal range and medium-high energetic waves. Furthermore, the dynamics of megacusps and their coupling with crescentic bars are much less understood. This thesis uses nearly 8 years of hourly time-exposure video images to study the development and interactions of crescentic bars and megacusps at the open, low-energetic, tideless beach of Castelldefels (northwestern Mediterranean Sea, Spain). This requires accurate directional wave conditions at shallow water which can be obtained in various ways. Here, the accuracy of two available large-scale wave models and propagating measured wave conditions (integrated wave parameters and 2D frequency-direction spectra) using wave ray theory or the SWAN wave model was assessed. Comparing the results of the different methods to a short-term dataset of in-situ measurements showed that propagating measured 2D frequency-direction spectra using SWAN yielded the most accurate predictions for all wave parameters. The other methods resulted in increased errors in wave direction, particularly for shore-oblique and bimodal wave climates due to underestimation of refraction. The video images together with the hourly wave conditions at shallow water in front of Castelldefels beach (obtained with the optimal propagation method) were subsequently used to investigate the dynamics of crescentic bars and megacusps as well as the corresponding coupling. Crescentic bars were present during 48% of the study period, but only when the bar-shoreline distance exceeded 10 m. They showed a wide range in wavelengths (100–700 m), alongshore migration speeds (0–50 m/day) and cross-shore amplitudes (5–20 m). Low-medium energetic waves with limited obliquity (θ≲20° at 10-m depth) dominated during crescentic bar formation, whereas medium-high energetic waves with strong obliquity (θ ≳15°) prevailed during their straightening. These observed angle ranges contradict the results of existing models. Megacusps were present during 24% of the study period and crescentic bars were present during 91% of all days with megacusps, whilst megacusps only occurred during 50% of all days with crescentic bars. Megacusp and crescentic bar wavelengths were similar (100-700 m), but the cross-shore amplitudes (3-8 m) and alongshore migration speeds (0-15 m/day) of the former were significantly smaller. Megacusp dynamics were not strongly linked to wave conditions and they mostly developed a few days after the formation of a crescentic bar, confirming that the presence of the latter induces megacusp formation. Significant sandbar-shoreline coupling was observed during 74% of the time when megacusps and crescentic bars occurred simultaneously. The type of coupling pattern was variable and depended on the wave height and angle, as they probably determine the flow pattern over the inner crescentic bar (single or double rip cell circulations versus meandering currents). Overall, this thesis shows that crescentic bar dynamics strongly depend on the wave direction and initial bathymetric configuration, highlights the strong dependence of megacusp development on crescentic bar presence and provides some ideas regarding the underlying coupling mechanisms.

[es] En la zona sumergida de las playas arenosas aparecen típicamente patrones morfológicos resultantes de las interacciones entre el oleaje, las corrientes y el fondo marino. Los más frecuentes son barras de arena, paralelas a la costa o crescénticas (con ondulaciones longitudinales). Las barras crescénticas a menudo se acoplan a patrones similares en la orilla conocidos como megacúspides. La evolución de estos patrones afecta significativamente la morfología y la hidrodinámica próxima de la orilla. Las barras crescénticas se han estudiado ampliamente, principalmente en playas con mareas importantes y oleaje de energía media-alta. Sin embargo, existe un gran desconocimiento sobre la dinámica de las megacúspides y su acoplamiento con las barras crescénticas. Esta tesis utiliza casi 8 años de imágenes horarias de video para estudiar el desarrollo y las interacciones de barras crescénticas y megacúspides en Castelldefels (noroeste del mar Mediterráneo, España), una playa abierta de baja energía y sin mareas. El estudio requiere de datos precisos de oleaje direccional en aguas someras que se pueden obtener con varias metodológías. Aquí se evaluó la precisión de dos modelos de oleaje a gran escala y la propagación de oleaje medido (parámetros de oleaje y espectros 2D en dirección y frecuencia) utilizando la teoría de rayos o el modelo SWAN. La comparación de los diferentes métodos con un conjunto de datos a corto plazo de medidas in situ mostró que la propagación de espectros 2D con SWAN produce las predicciones más precisas. Los otros métodos dieron como resultado errores mayores en la dirección, debido a la subestimación de la refracción durante climas de oleaje bimodal y oblicuo a la costa. Las imágenes de vídeo junto con los datos de oleaje en aguas someras frente a la playa de Castelldefels (obtenidos con el método óptimo) se utilizaron para investigar la dinámica de barras crescénticas y megacúspides, así como el acoplamiento correspondiente. Las barras crescénticas estuvieron presentes un 48% del período de estudio, pero solo cuando la distancia entre la orilla y la barra excedía los 10 m. Mostraron una gran variabilidad en longitudes de onda (100-700 m), velocidades de migración longitudinal (0-50 m/día) y amplitudes transversales (5-20 m). Durante la formación de las barras crescénticas, dominó el oleaje de energía media-baja con oblicuidad limitada (θ ≲ 20° a 10 m de profundidad), mientras que el oleaje de energía media-alta con oblicuidad fuerte (θ ≳ 15°) prevaleció durante su desaparición. Estos rangos de ángulos observados contradicen los resultados de los modelos existentes. Las megacúspides ocurrieron durante un 24% del período de estudio y las barras crescénticas estaban presentes durante un 91% de los días con megacúspides, mientras que las megacúspides solo se observaron durante un 50% de los días con barras crescénticas. Las longitudes de onda de las megacúspides y las barras crescénticas fueron similares (100-700 m), pero las amplitudes (3-8 m) y las velocidades de migración (0-15 m/día) de las primeras fueron más pequeñas. La dinámica de las megacúspides no estuvo fuertemente relacionada con el oleaje y se desarrollaron principalmente unos días después de la formación de una barra crescéntica, confirmando que su presencia genera las megacúspides. Se observó un acoplamiento significativo entre la orilla y la barra durante un 74% del tiempo en que ocurrieron simultáneamente megacúspides y barras crescénticas. El tipo de acoplamiento fue variable y dependió de la altura y el ángulo del oleaje, ya que probablemente determinan el patrón de corriente sobre la barra crescéntica. En general, esta tesis muestra que la dinámica de las barras crescénticas depende mucho de la dirección de oleaje y la configuración inicial de la batimetría, destaca la fuerte relación entre el desarrollo de las megacúspides y la presencia de una barra crescéntica y proporciona ideas sobre los mecanismos físicos de acoplamiento.