[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.

[nl] De ondiepe (< 10 m) wateren van zandige kusten worden meestal gekenmerkt door een grote verscheidenheid aan morfologische patronen, welke ontstaan als gevolg van de interacties tussen golven, stromingen en de morfologie. Veelvoorkomende patronen zijn een of meerdere kustnabije zandbanken die qua configuratie variëren van parallel langs de kust tot crescentisch, waarbij de laatste gekenmerkt worden door een kustlangse ritmische (golvende) periodiciteit. Crescentische zandbanken zijn vaak morfologisch gekoppeld aan soortgelijke ritmische patronen in de kustlijn die megacusps worden genoemd. Het begrijpen van de evolutie van kustnabije zandbanken en hun koppeling met de kustlijn is belangrijk aangezien ze de morfologie en hydrodynamica in ondiep water aanzienlijk beïnvloeden. De kustlangse variabiliteit van zandbanken is in het verleden al uitgebreid bestudeerd, maar vooral op stranden met aanzienlijke getijden en gemiddeld tot hoog-energetische golven. Daarnaast zijn er nog veel open vragen omtrent de dynamica van megacusps en hun koppeling met crescentische zandbanken. Dit proefschrift maakt gebruik van bijna 8 jaar aan uurlijkse videobeelden om de ontwikkeling en interacties van crescentische zandbanken en megacusps te bestuderen op het open, laag-energetische strand met verwaarloosbaar getij van Castelldefels (noordwestelijke Middellandse Zee, Spanje). Om dit te doen zijn nauwkeurige golfcondities op ondiep water noodzakelijk die op verschillende manieren kunnen worden verkregen. Voor Castelldefels werd de nauwkeurigheid bepaald van twee beschikbare grootschalige golfmodellen en het propageren van gemeten golfcondities (geïntegreerde golfparameters en 2D spectra in frequentie en richting) met behulp van golfstraaltheorie of het SWAN-golfmodel. Door de resultaten van de verschillende methoden te vergelijken met een korte-termijn dataset van metingen ter plaatse bleek dat het propageren van gemeten 2D spectra in richting en frequentie met behulp van SWAN de meest nauwkeurige voorspellingen opleverde voor alle golfparameters. De andere methodes resulteerden in grotere fouten in golfrichting, doordat refractie tijdens bimodale golfklimaten en schuin-invallende golven werd onderschat. De videobeelden en de golfcondities per uur in ondiep water voor het strand van Castelldefels (verkregen met de optimale propagatiemethode) werden vervolgens gebruikt om de dynamica van crescentische zandbanken en megacusps en de gerelateerde morfologische koppeling te onderzoeken. Crescentische zandbanken kwamen vaak voor tijdens de studieperiode (48% van de tijd), maar alleen wanneer de gemiddelde kustlangse afstand tussen de zandbank en de kustlijn groter was dan 10 m. Ze vertoonden een grote variatie in golflengtes (100–700 m), kustlangse migratiesnelheden (0–50 m/dag) en kustdwarse amplitudes (5– 20 m). Laag tot gemiddeld-energetische golven met een relatief kleine invalshoek (θ ≲ 20○ op 10 m diepte) domineerden tijdens de vorming van crescentische zandbanken, terwijl gemiddeld tot hoog-energetische golven met een grote invalshoek (θ ≳ 15○) dominant waren bij het rechttrekken van crescentische zandbanken. Deze waargenomen reikwijdtes in golfhoek zijn in tegenspraak met de resultaten van bestaande morfologische modellen. Megacusps waren aanwezig gedurende 24% van de studieperiode en crescentische zandbanken waren aanwezig gedurende 91% van alle dagen met megacusps, terwijl megacusps slechts gedurende 50% van alle dagen met crescentische zandbanken voorkwamen. De golflengtes van de megacusps en de crescentische zandbanken waren vergelijkbaar (100–700 m), maar de kustdwarse amplitudes (3–8 m) en de kustlangse migratiesnelheden (0–15 m/dag) van de megacusps waren aanzienlijk kleiner. De dynamica van de megacusps was niet sterk gerelateerd aan de golfcondities en ze ontstonden meestal een paar dagen na de vorming van een crescentische zandbank, wat aangeeft dat megacusps afhankelijk zijn van de aanwezigheid van een crescentische zandbank. Significante morfologische koppeling tussen zandbank en kustlijn was aanwezig gedurende 74% van de tijd waarin megacusps en crescentische zandbanken gelijktijdig voorkwamen. Het koppelingstype was variabel en hing af van de golfhoogte en golfhoek, aangezien deze vermoedelijk het stromingspatroon over de binnenste crescentische zandbank bepalen. Alles overziend toont dit proefschrift aan dat de dynamica van crescentische zandbanken sterk afhangt van de golfrichting en de initiële bathymetrische configuratie, benadrukt het dat de ontwikkeling van megacusps sterk afhangt van de aanwezigheid van een crescentische zandbank en geeft het enkele ideeën betreffende de onderliggende fysische mechanismen die van invloed kunnen zijn op het ontstaan van de verschillende koppelingstypes