38
Cefas contract report 00AB2D Shoreline variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour Authors: Tony Dolphin, Jon Rees Issue date: 08 July 2011

Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Cefas contract report 00AB2D

Shoreline variability in the vicinity of the

Great Yarmouth Outer Harbour

Authors: Tony Dolphin, Jon Rees

Issue date: 08 July 2011

Page 2: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

 

Page 3: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page i 

Cefas Document Control 

 

Title:  

 

Submitted to:  Marine Management Organisation 

Date submitted:  08 July, 2011 

Project Manager:  Jon Rees 

Report compiled by:  Dr Tony Dolphin 

Quality control by:  Dr John Bacon 

Approved by & date:  Dave Carlin 

Version:  1.0 

 

Version Control History 

Author  Date  Comment  Version 

Tony Dolphin  06 July, 2011  Draft for review  0.2 

Tony Dolphin  08 July, 2011  Review  and  QA  comments 

incorporated 

1.0 

       

       

       

Page 4: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page ii 

 

Page 5: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page iii 

 

 

 

 

 

Shoreline variability in the vicinity of the 

Great Yarmouth Outer Harbour 

Authors:  

Tony Dolphin, Jon Rees 

 

Issue date: 8 July, 2011 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Head office

Centre for Environment, Fisheries & Aquaculture Science

Pakefield Road, Lowestoft, Suffolk NR33 0HT, UK

Tel +44 (0) 1502 56 2244 Fax +44 (0) 1502 51 3865

www.cefas.co.uk

Cefas is an executive agency of Defra

Page 6: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page iv 

Executive Summary

1.1. The  Great  Yarmouth  Outer  Harbour  (GYOH) was  constructed  in  2007/8.  This  short  report 

examines  readily  available data on  the  shorelines neighbouring  the GYOH  to  give  an  initial 

assessment of their natural variability and their response to the development to date. 

 

1.2. The GYOH lies toward the centre of the Caister Ness to Lowestoft Ness coastal cell. Beaches in 

this area are sheltered from North Sea waves by a 30‐km  long sand bank complex known as 

the Great  Yarmouth Banks. Despite  the  reduction  in  inshore wave  energy  caused  by wave 

breaking  and  bottom  friction  on  the  banks,  the  shorelines  there  exhibit  greater  variability 

(higher rates of change and high spatial variability  in rates of change) than adjacent beaches 

which are not in the lee of coastal banks (e.g., north Norfolk). 

 

1.3. Shoreline  change  was  investigated  by  analysing  beach  positions  extracted  from  the 

Environment Agency (EA) beach profiles and aerial photographs spanning almost 20 years. The 

sea floor bathymetry surrounding the GYOH has also been analysed using soundings gathered 

as part of  the GYOH monitoring program. These bathymetry data do not extend out  to  the 

Great  Yarmouth  Banks.  At  the  time  of  writing  no  data  on  changes  in  the  banks  (which 

influences  inshore wave climate and the direction and rate of  longshore sediment transport) 

had been received. 

 

1.4. Beaches to the north and south of the mouth of the Yare and the GYOH show the same spatial 

pattern;  in each area beaches accrete  in  the north and erode  in  the south. This pattern  is a 

reasonably persistent feature of the c. 20 year record and indicates shoreline rotation. 

 

1.5. It was  considered  by HR Wallingford  (2010)  that  if  the GYOH  had  a  detectable  impact  on 

sediment  transport  and  shoreline  position,  it  would  manifest  as  a  blockage  to  the  net 

southerly  directed  longshore  sediment  transport.  In  this  simplistic  scenario  the  blockage 

would  cause  a build‐up of  sediment  to  the north of  the GYOH  and,  as  a  result of  reduced 

sediment supply, erosion to the south. At the time of writing there was no evidence showing 

build‐up (accretion) to the north and erosion to the south. Instead, our analysis shows that the 

opposite  occurs with  accretion  against  the  southern  harbour  wall  at  Gorleston  and  slight 

erosion  immediately north of  the GYOH. Potential  causes  include natural  coastline  rotation 

(presumably driven by inshore wave climate), an assumed recent phase of northerly longshore 

Page 7: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page v 

sediment  transport  acting  counter  to  the  long‐term  transport  direction  (investigation 

required) and complex circulation patterns including eddies. 

 

1.6. On the assumption that the GYOH could result in detectable impacts other than that proposed 

by  HR Wallingford  (2010),  selected  shorelines  to  the  north  and  south  were  analysed  for 

changes in position before and after the development. These results show that: 

Persistent erosion has been occurring  in the Hopton area for the  last 20 years and possibly 

for  longer.  There  is  no  evidence  at  the  time  of  writing  this  report  that  the  shoreline 

behaviour has changed following construction of the GYOH. 

The shoreline at  the Gorleston Golf Course experiences no persistent  trend and had short 

phases (2‐5 years) of erosion and accretion. On average the beach is slowly accreting. Recent 

phases  of  erosion  are well within  the  natural  envelope  of  variability  on  this  beach,  have 

occurred  previously  and  are  not  likely  to  be  impacts  of  the  GYOH  construction.    Future 

analysis (in 2 – 3 years time) will help to clarify the situation. 

At Gorleston, there is a strong trend of shoreline advance averaging 4.4 – 4.9 m/yr over the 

20 year period. Following construction of the GYOH there was step‐change in accretion rate 

from 3.4 – 15.1 m/yr  . Although  the  timing of  the  step‐change  in accretion  rate coincides 

with  the GYOH development, cause and effect must be determined before  impact can be 

attributed. 

At one kilometre north of the GYOH  there are no persistent erosion or accretion trends, and 

no  strong  evidence  of  the  GYOH  trapping  longshore  drift  sediments moving  south.  The 

pre/post‐construction rate shows a very minor change from 0.78 m/yr to 1.13 m/yr. 

 

1.7. Changes  in  the  elevation of  the  sea  floor bathymetry  following  the GYOH  construction  are 

localised with no detectable impacts offshore. Following construction the sea floor accreted to 

the north,  indicating  that  there has been a minor blockage  to  longshore sediment  transport 

for  around  500  m.  The  build  up  of  sediment  is  slowing  with  time  suggesting  bypassing 

continues. A  similar deposit  is  found at Gorleston. Further analysis of  the bathymetry  time‐

series is required to distinguish if these deposits occur at different times (indicating longshore 

transport blockages) or at the same time  (indicating cross‐shore transport with no  inference 

for GYOH impacts).  

Page 8: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page vi 

 

Table of contents

 

1  Introduction ................................................................................................................................... 1 

2  Data and methods ......................................................................................................................... 2 

2.1  Data ......................................................................................................................................... 2 

2.2  Methods .................................................................................................................................. 2 

2.2.1  Shoreline position from beach profiles – Excursion Distance Analysis (EDA) ................. 2 

2.2.2  Shoreline position from aerial photographs ................................................................... 4 

2.2.3  Shoreline position statistics from EDA and aerial photographs ..................................... 5 

2.2.4  GYOH Bathymetry ........................................................................................................... 7 

2.2.5  MCA/UKHO bathymetry .................................................................................................. 8 

3  Results and discussion .............................................................................................................. 10 

3.1  Overview ............................................................................................................................... 10 

3.2  Shoreline behaviour .............................................................................................................. 11 

3.2.1  Northern beaches: Great Yarmouth to Caister ............................................................. 11 

3.2.2  Southern beaches: Gorleston ‐ Corton ......................................................................... 13 

3.3  Pre and post GYOH construction shoreline behaviour ......................................................... 16 

3.4  Bathymetry ........................................................................................................................... 21 

4  Conclusions and recommendations ......................................................................................... 23 

4.1  Summary of conclusions ....................................................................................................... 23 

4.2  Conclusions ........................................................................................................................... 23 

4.3  Recommendations for further investigation ........................................................................ 25 

5  References ................................................................................................................................... 27 

6  Acknowledgements .................................................................................................................... 28 

 

 

 

Page 9: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 1 of 29 

1 Introduction

 

This  report  has  been  commissioned  by  the Marine Management  Organisation.  Its  purpose  is  to 

provide an  independent assessment of the shoreline variability  in the Great Yarmouth area and to 

investigate  the  detectable  impacts  of  the  Great  Yarmouth  Outer  Harbour  (GYOH)  which  was 

constructed  in 2007/8. The expected spatial and  temporal scales over which GYOH  impacts  to  the 

coastal system occur are not known. This report has been produced  in a very short time scale and 

therefore some analyses/results could not be  included. Therefore this report should be considered 

as an interim document – see Section 4.3 for recommendations on future work. 

 

The study area is the coastal cell bounded by the sedimentary headlands (locally called nesses) in the 

north at Caister Ness and the south at Lowestoft Ness (Figure 1.2). The shorelines in this coastal cell 

are sheltered by  the Great Yarmouth Banks, a complex of sand banks  that are 1 – 9 km offshore, 

shelter  30  km  of  coastline  and  run  approximately  parallel  to  the  coast.  In  the  lee  of  the  Great 

Yarmouth banks, despite having a reduced wave‐energy climate (as a result of bottom‐friction and 

wave  breaking  on  bank  crests)  the  shorelines  have  greater  rates  of  change  than  beaches  not 

protected by coastal banks (Figure 1.1). Additionally the demarcation between areas of eroding and 

accreting coasts are  sharp and  long‐term  records  show  that  the  coastal  sections analysed  to date 

have highly variable erosion/accretion patterns  through  space and  time  (unpublished  research by 

the authors). 

 

Figure  1.1:  Shoreline  trends  along  the  Norfolk  –  Suffolk  coastline  for  1991  –  2007  (adapted  from 

Environment Agency Shoreline Management Group, 2007). 

Page 10: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 2 of 29 

2 Data and methods

2.1 Data 

 

Several data sources were investigated and requested (see Table 3.1). 

Given the short lead time to gather data and produce this report, not 

all data  requested had arrived at  the  time of writing. The data  types 

sought were chosen primarily to quantify variability in shorelines. The 

shoreline data acquired represent the medium‐term (years – decades) 

beach  behaviour.  As  local  beach  response  is  also  controlled  by  the 

wave  climate  and  position,  and  by  the  elevation  and  shape  of  sand 

banks, we  also  considered  bathymetric  and wave  data.  Bathymetric 

data covering  the  sand banks had not arrived at  the  time of writing. 

There are no  long‐term wave  records  inshore of  the bank, but wave 

records  are  available  from  the  West  Gabbard  wavebuoy  in  the 

southern  North  Sea.  An  assessment  of  inshore  wave  climate  and 

longshore  drift  rates,  which  can  control  the  erosion/accretion 

behaviour of a beach, was not undertaken as  this  requires numerical 

modelling  which  was  not  possible  in  the  reporting  time  scale.  The 

required modelling could be undertaken at Cefas or one of a number 

of other organisations that have wave/tide/sediment transport models 

in the area (e.g., University of East Anglia, Tyndall Centre). 

 

2.2 Methods 

This sections briefly describes the methods used to examine variability 

in the shoreline and nearshore environments. 

2.2.1 Shoreline  position  from  beach  profiles  –  Excursion  Distance 

Analysis (EDA) 

Excursion Distance Analysis  (EDA)  is a useful  technique  for extracting 

shoreline position data, at a given elevation, from beach profiles. The 

essence  of  EDA  is  to measure  the  distance  from  the  beach  profile 

survey marker out  to  the point where  the beach  falls  to  a  specified 

elevation such as the Mean High Water Springs (MHWS) or Mean Sea  

Figure 1.2: Location map 

Page 11: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 3 of 29 

Level (MSL) datums. The excursion distances were calculated by the Environment Agency using the 

SANDS (Shoreline And Nearshore Data System) software developed by Halcrow Group PLC. Excursion 

distances were  appended  to  the  results  of  previous  analyses  (1991  ‐  2007;  Environment  Agency 

Shoreline Management Group, 2007) to give a record of c. 15 years prior to GYOH construction and 

c.  3  years  post  construction  (2008  ‐  2010/11).  The  following  elevation  datums were  used  in  the 

analysis: 

HAT (1.39 m ODN) 

MHWS (1.02 m ODN) 

MHWN (0.6 m ODN) 

MSL (0.1 m ODN) 

MLWN (‐0.37 m ODN) 

MLWS (‐0.79 m ODN) 

LAT (‐1.48 m ODN) 

where ODN is Ordnance Datum Newlyn (approximately mean sea level). 

 

Other outputs of the SANDS analysis, such as beach steepness, are not used in this report but could 

be considered if a more detailed account is required. 

Data type  Data source  Status 

Beach profiles  Environment Agency  Received 

Beach profiles  Environment  Agency  on  behalf 

of East Port 

Received 

Aerial photography  Environment Agency  Received 

Sea floor bathymetry  HR  Wallingford  on  behalf  of 

East Port 

Received 

LIDAR  Environment Agency  Requested.  Dispatched  and 

awaiting delivery. 

Recommended  use  in  next 

version of this report 

Sea floor bathymetry (including 

coastal sandbanks) 

Maritime  and  Coastguard 

Agency/  UK  Hydrographic 

Office 

Requested.  Awaiting  response. 

Recommended  use  in  next 

version of this report 

Table 2.1: Data requested and status at time of writing this report. 

Page 12: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 4 of 29 

 

Figure 2.1: Beach profile example  indicating the shoreline positions (125 m at time A and 84 m at time B) 

calculated using EDA. The  shoreline change  is a  retreat  in  this example as  indicated by  the black arrows. 

Adapted from Environment Agency Shoreline Management Group (2007). 

2.2.2 Shoreline position from aerial photographs 

The  Environment  Agency  commission  annual  (late  summer)  low‐tide  aerial  photography  for 

monitoring the coastline and the state of coastal defences. From 2005 the annual aerial photography 

was  commissioned  as  an  ortho‐rectified  product  (i.e.,  referenced  to  a  geographic  coordinate 

system).  The  hardcopy  plates  for  selected  years  prior  to  2005  (1992,  1994,  1997,  2001)  were 

separately scanned and geo‐referenced by the Environment Agency and are also used here.  

 

The aerial photographs from the study area were  imported  into Arc‐GIS and the  low‐tide shoreline 

from each image was digitised. An offset correction for variability in tidal level, such as that used by 

Dolphin et al.  (submitted), has not been applied here due  to  the short  time‐scale  for reporting.  In 

most cases the aerial photo data are  in agreement with beach profiles, at  least  in a relative sense, 

however an offset correction would be needed if the results were to be used in isolation.  

 

The  analysis of  shoreline  variability  from  low‐tide  shorelines  follows  the method of  Theiler  et al. 

(2009). The underlying dataset  is a time‐series of shoreline positions  (distances) measured along a 

series of transects out to the  intersection points of each transect and shoreline (Figure 2.2). In this 

analysis the  low‐tide shoreline  locations were measured at transects spaced every 50 m along the 

Shoreline retreat (at MHW) 

Profile at time A 

Profile at time B 

Page 13: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 5 of 29 

18 km  length  of  coastline  between  Caister Ness  to  Lowestoft Ness.  The  time‐series  of  shoreline 

positions at each of the 367 transects was then used to statistically characterise the behaviour of the 

coastline. The statistics were mapped so that the spatial variability  in shorelines response could be 

examined.  As  the  transects  are  spaced  every  50 m,  the  primary  utility  of  the  aerial  photograph 

analysis is its much higher spatial resolution (compared to the EDA on beach profiles). 

 

Figure 2.2: Example map of shorelines (coloured lines) and their intersection (measurement point) with each 

transect.   The measurement distances  to each  intersection are  then  statistically analysed and mapped  to 

characterise the spatial variability in shoreline behaviour. Adapted from: Theiler et al. (2009). 

2.2.3 Shoreline position statistics from EDA and aerial photographs 

To  investigate  the  spatial variability  in beach behaviour  four  statistics were calculated  to describe 

the shoreline behaviour as determined from shoreline positions derived from EDA on beach profiles 

and at the transects used in the aerial photograph analysis. 

LRR is the Linear Regression Rate‐of‐change statistic (negative values indicate erosion) 

LRR R2 is the R2‐value associated with the LRR 

EPR is the End Point Rate‐of‐change (negative values indicate erosion) 

SCE is the Shoreline Change Envelope (this is a distance not a rate) 

The  LRR  was  determined  by  fitting  a  least  squares  regression  to  all  of  the  shoreline  positions 

(determined at beach profiles for EDA and at each transect for aerial photos). An example of the LRR 

calculation is shown in Figure 2.3 (top panel). The LRR is the slope of the regression line determined 

for shoreline positions on each transect. LRR uses all of the shoreline positions to estimate the rate 

of change. It tends to under‐estimate the rate of change in comparison to other statistics such as the 

EPR. As  the R2‐value gives an  indication of  the closeness of  fit  to  the curve,  it can also be used  to 

determine if the erosion/accretion is a persistent trend (high R2). 

Page 14: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 6 of 29 

 

 

 

See next page for figure caption 

Page 15: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 7 of 29 

Figure 2.3: Graphical representations of the Linear Regression Rate, R2 (top panel), End Point Rate (middle 

panel) and Shoreline Change Envelope (bottom panel) statistics. Source: Theiler et al., 2009.  

 

The End Point Rate‐of change (EPR) was determined by dividing the distance of shoreline movement 

by the time‐interval between the oldest and youngest (end points) shorelines. A disadvantage of the 

EPR is that it ignores all intervening shoreline measurements and therefore can be unrepresentative 

of the general shoreline change rate if either or both of the end points are anomalies. 

 

The Shoreline Change Envelope (SCE) is a distance, not a rate. It is the distance between the closest 

and  farthest  shorelines  along  each  transect  and  indicates,  as  a  range,  the  distance  extents  over 

which the beach varies.  

 

There is an unaccounted for bias in the aerial photograph analysis as conducted here because of the 

time‐distribution of the data  (photographs). That  is, there are more data  in the  last 6 years of the 

record (annual) than  in the previous 14 years. The bias affects the LRR and SCE statistics described 

below (Section 2.2.3), but not the EPR statistic. This bias can be easily removed by geo‐referencing 

and digitising  the other hardcopy plates  so  that  the analysis  can utilise  the  full aerial photograph 

dataset. Due  to  the  short  reporting  time  scale  the  remaining  aerials  have  not  been  prepared  or 

included in this analysis, however this could be done as required in any future edition of this report. 

 

The bias described is not present in the EDA of beach profile data as the measurements are generally 

regular, with  the exception of EDA conducted at  lower elevation datums  (e.g., LAT). As a result of 

missing data at lower elevations, EDA is presented for MHWS, MSL and MLWN, where there are few 

data gaps. 

2.2.4 GYOH Bathymetry 

The GYOH bathymetric  survey datasets were  supplied by HR Wallingford  as XYZ  files. These data 

have  not  been  presented  elsewhere  in  detail,  as  far  as  the  authors  are  aware.  Surveys  were 

conducted  using  a  single‐beam  echo‐sounder.  The  survey  extents  are  highly  variable  and  do  not 

consistently  follow  the  same  lines  as  recommended  for  bathymetric monitoring  associated with 

marine  licences.  These  data  do  not  appear  to  have  undergone  a  thorough  quality  analysis;  for 

example, Figure 2.4 shows an artefact in the data which is probably due to squat. Squat can occur at 

the beginning of a transect  line (see Figure 2.4, black rectangle, for example) when the vessel (and 

sounder)  elevation  change  as  a  result  of  a  change  in  vessel  speed.  The  data  are  used  here 

Page 16: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 8 of 29 

nonetheless, but  they should be subjected  to an appropriate quality analysis before being used  in 

any further reporting. 

Due to the limited reporting time only a selection of the bathymetric data provided were analysed.  

These were the surveys from 2006, 2008 and 2009, representing pre and post construction surveys. 

Bathymetric  surfaces were produced  as  TINs  (Triangulated  Irregular Networks)  and  the  2008  and 

2009  TINs  were  subtracted  from  the  2006  TIN  to  give  a  residual  map,  also  known  as  an 

erosion/accretion map. This analysis was conducted in Arc‐GIS using the 3D Analyst tool kit. 

 

Figure 2.4: 2007 bathymetry showing an artefact (marked by a black rectangle) in the data probably due to 

vessel squat. White lines mark the survey tracks. 

2.2.5 MCA/UKHO bathymetry 

Requests were made for the MCA and UKHO bathymetric datasets because the GYHO bathymetric 

datasets are spatially  limiting and do not  include the margins of the adjacent sand banks. Without 

some  understanding  of  the  variability  in  the  local  sandbanks  the  impacts  of  the  GYOH may  be 

masked by changes in the banks, inshore wave climate and longshore sediment transport. Equally as 

likely,  changes  in  the bank  system may alter medium‐term  (years – decades)  longshore  transport 

patterns  that could be  falsely attributed  to  the GYOH. The current monitoring program  is weak  in 

Page 17: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 9 of 29 

this  regard  and  provides  insufficient  evidence  for  identifying  GYOH  impacts  on  the  surrounding 

environment. If a precautionary stance were taken it is possible that changes in shoreline behaviour 

could be attributed to the GYOH. Use of existing data from the MCA/UKHO  is useful  in this regard, 

although the extents are very much linked to channels and may not always span the relevant areas. 

To  address  these  deficiencies  an  amended  monitoring  program  that  includes  sections  of  the 

adjacent sand banks is needed. 

 

The  full  MCA  and  UKHO  dataset  has  been  requested  under  the  MEMORANDUM  OF 

UNDERSTANDING  ON  THE  EXCHANGE  OF  MARINE  SURVEY  DATA  AND  PLANNING  OF  FUTURE 

SURVEYS  that  exists  between  the  government  organisations  including  Cefas, DEFRA,  JNCC, MCA, 

Natural England, British Geological Survey and the UK Hydrographic Office. These data are yet to be 

delivered and therefore are not included in this version of the report. 

 

Page 18: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 10 of 29 

3 Results and discussion

3.1 Overview 

The general pattern of  shoreline behaviour  in  the  study area over  the past 18 – 20 years  can be 

divided into two zones that exhibit similar shoreline trends (see Figure 3.1 – 3.3). 

Northern  beaches.  North  of  the  GYOH  shorelines  show  a medium‐term  accretion  trend 

(Wellington and Brittania Piers). To  the south and at the  location of the GYOH, shorelines 

are  stable  or  eroding.  EA  beach  profiling  ceased  at  the  GYOH  area  in  2007  prior  to 

construction. 

Southern beaches  (Gorleston – Corton).  Shorelines  in  the Gorleston  area  (Gorleston Golf 

course to Great Yarmouth) are accreting  in the medium term at a rate that  increases with 

distance to the north. To the south, shorelines are eroding  in the medium term. At Corton 

(south of Hopton), the beach is depleted with no intertidal‐elevation sediments seaward of 

the rock revetments. As a result the shoreline there cannot presently retreat further. 

 

Comparison  of  the  results  for  EDA  at  different  levels  generally  produces  the  same  patterns  (see 

Figure  3.2  and  Figure  3.3).  The  same  spatial  patterns  are  also  evident when  comparing  the  EDA 

beach profile results with the low‐tide aerial photograph analysis (see Figure 3.1 and Figure 3.2). This 

consistency adds confidence to the results and  indicates that the same broad patterns of shoreline 

change are evident regardless of the intertidal elevation used. 

 

The following sections describe the results in the two zones (Section 3.2), followed by a comparison 

of shoreline response and bathymetry before and after the GYOH construction (Sections  3.3 and 3.4 

respectively). 

 

Shorelines can also be generated from historical maps to  identify the  longer‐term beach behaviour 

(including  any  long  term  cycles)  and  give  context  to  the  medium  term  patterns  shown  here. 

However,  as  historical  maps  are  not  readily  available,  the  longer‐term  analysis  has  not  been 

conducted and any conclusions drawn  in this report are valid only  in the c. 20 year period (1991 – 

2011). Long‐term cycles of erosion and accretion  (several decades) may occur on some beaches  in 

connection with changes in the coastal sand banks (e.g., Park and Vincent, 2007 and Dolphin et al., 

2007), for example, but cannot be registered in this analysis. 

 

Page 19: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 11 of 29 

3.2 Shoreline behaviour 

3.2.1 Northern beaches: Great Yarmouth to Caister 

The  LRR,  R2  and  SCE  are  presented  in  Figure  3.1,  and,  along with  Figure  3.2  and  Figure  3.3  (red 

arrows), highlight the similar spatial trends in the two zones. North of the GYOH the trend is beach 

advance at a rate of 2.3 – 3.7 m/yr. The Shoreline Change Envelope is wide with the beach position 

varying between 46 m and 68 m during the 1991 – 2010 period. Beaches around the Wellington and 

Britannia Piers have a steady accretion rate as seen in the dark blue LRR and R2 areas on Figure 3.1 

(marked by a ). The SCE is also high in this area (yellow – orange) as a result of persistent advance. 

 

Toward the south the accretion rate decreases with the area just to the north of the GYOH exhibiting 

persistent erosion  (negative LRR and high R2; Figure 3.1 ). The closest beach profile  to  this area 

(N4A5, South Beach, Figure 3.3) lies just to the north () and experiences low accretion rates (< 0.8 

m/yr;  Figure 3.2)  and has  a  low R2  indicating  that  there  is no erosion/accretion  trend  there.  The 

southward accretion to erosion trend is well‐illustrated in Figure 3.3 (LRR and EPR). 

 

The GYOH is marked by a pink box (in all of the shoreline change figures) indicating its location and 

the sections of the beach that were profiled up until construction began in 2007. These profiles are 

no  longer monitored but were eroding at  ‐1.3 –  ‐3.8 m/yr  (Figure 3.2). Note  that  in Figure 3.1 the 

breakwater walls were digitised and hence  the aerial photo analysis  indicates  ‘shoreline’ advance. 

This section of Figure 3.1 should be ignored when considering sandy shoreline change. 

 

Page 20: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 12 of 29 

 

Figure 3.1: Shoreline change statistics based on the Environment Agency  low‐tide aerial photographs. The 

pink boxes mark transects N4A6 and N4A7 whose shoreline position is advanced (high accretion rates) due 

to the construction of the Great Yarmouth Outer Harbour in 2007. Circled numbers are described in the text. 

SCE LRR  R^2 

Page 21: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 13 of 29 

 

3.2.2 Southern beaches: Gorleston ‐ Corton 

The shorelines from Gorleston to Corton follow a broad pattern of accretion in the north and erosion 

in the south. The pivot point between the eroding and accreting coasts is just north of the Gorleston 

Golf Course in the aerial photograph analysis (in Figure 3.1; ), however the EDA of beach profiles 

suggests the pivot point  is  further south  (in Figure 3.1; ),  just  to the north of Hopton where the 

rate‐of‐change  becomes  negative  (Figure  3.2,  LRR  =  ‐0.4  m/yr  at  MSL).  Although  the  spatial 

resolution is higher for the photo‐derived shorelines, the absence of a correction for tidal level and 

the bias due to missing data (Section 2.2.3) may explain the discrepancy with the beach profile EDA. 

In the absence of a refined analysis of the aerial photographs (Section 4.3), the pivot point between 

accretion  in  the  north  and  erosion  in  the  south  is  interpreted  to  be  just  north  of Hopton  at  EA 

transect SWG4 (Figure 3.3). The alongshore trend of accretion in the north and erosion in the south 

is similar to the northern beaches, suggesting a medium‐term shoreline rotation (Figure 3.3). 

 

The accretion rate at Gorleston is around 2.5 m/yr (aerial photographs) to just under 5 m/yr (EDA). 

The shape of the shoreline and the build up of sediment against the harbour wall indicates trapping 

of  longshore drift  sediments.  The  relatively high R2‐values  show  a  reasonably  consistent  trend of 

accretion which,  in  the  light of net  annual  southerly  longshore drift,  suggests  that  sediments  are 

trapped during opposing northerly  transport events  and/or  there  is  a  circulation mechanism  that 

feeds  sediments  from  the  north  into  the  Gorleston  area where  they  are  trapped.  One  possible 

mechanism is a persistent eddy formed in the lee of the protruding harbour walls on each flood tide 

delivering  bypass  sediments  to  the  Gorleston  area.  Field  data  and/or  numerical  modelling  are 

required to test this mechanism. 

 

Hopton and south of Hopton 

The highest erosion rates observed (other than pre‐2007 at the GYOH location) are at south end of 

Hopton (EA profile SWF1; Figure 3.3) where the shoreline is retreating at a rate of ‐1.7 m, ‐1.7 m and 

‐1.9 m  (MHWS, MSL and MLWN). The aerial photo evidence  is  in agreement, showing  the highest 

rate of retreat  is just south of Hopton, between Hopton and the Broadland Sands Holiday Park (, 

Figure 3.1 and Figure 3.2), where there  is a band of relatively high retreat rates  (‐1.7 –  ‐2.7 m/yr). 

The high R2 values in this area suggest that the erosion has been persistent over the past c. 20 years. 

Page 22: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 14 of 29 

 

 

 

 

Figure 3.2: Shoreline change statistics based on the Environment Agency 1‐km series beach profiles. LRR, EPR and SCE are based on a time‐series of shoreline positions at the MHWS, MSL and MLWN elevations conducted using SANDS. The pink boxes 

mark transects N4A6 and N4A7, which were not monitored beyond 2007 due to the construction of the Great Yarmouth Outer Harbour. 

 

     

Page 23: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 15 of 29 

   

Figure 3.3: SCE, LRR and EPR bar charts with EA transect labels and location descriptions. The pink box marks the two profiles that were discontinued in 2007 prior to the GYOH construction. 

Page 24: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 16 of 29 

 

 

Figure 3.4: Time‐series of shoreline position at the EA beach profile transect SWF2. 

 

South of Hopton,  in the Corton area, the beaches are severely depleted and  in the surveys prior to 

1994  and  in  2004  – 2010  there was no beach  above  the MSL  level. As  a  result  the  sea  is  acting 

directly  on  the  coastal  defences  (rock  revetment)  and  the  shoreline  retreat  rates  are  low,  as 

expected. It is important to note that the ‘shorelines’ there are hard defences and not beaches. For 

example, the EPR at SWF2 is 0 m (Figure 3.2 and Figure 3.3) as highlighted in the beach profiles EDA 

results (Figure 3.4). 

 

3.3 Pre and post GYOH construction shoreline behaviour 

 

Four key beach profiles were selected to examine the shoreline response for the periods before and 

after the GYOH construction. A more detailed analysis could be conducted by considering all beach 

profiles and by  investigating  the  time‐series data  from aerial photographs  (see Recommendations, 

Section  4.3).  Pre‐construction  is  taken  to  be  before  2008  and  post‐construction  after  2008.  The 

January  2008  data  were  included  as  post‐construction  data,  despite  the  GYOH  being  under 

construction  at  that  time,  because  the  development  is  likely  to  have  already  been  influencing 

sediment transport patterns and because it increases the number of samples used to calculate post‐

construction statistics. Experimental exclusion of the January 2008 data had negligible effect on the 

Page 25: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 17 of 29 

resultant  statistics.  It  is  important  to  note  that  the  post‐construction  data  cover  a  significantly 

shorter time‐period and it is likely that the wider system has not yet fully adjusted to the presence of 

the  GYOH.  Of  particular  relevance  is  the  variability  in  net  longshore  sediment  transport  and  its 

interaction with the GYOH. For example, if the period since GYOH construction has a net longshore 

transport  to  the north we would expect  to observe a different  shoreline  response  to  that  from a 

phase of transport to the south. 

 

Table 2.1 presents the pre and post‐construction LRR rate of change statistics based on EDA at the 

MSL elevation. Only MSL statistics are presented in this section. It is important to bear in mind that 

the  post‐construction  data  are  based  on  a  small  number  of  samples.  Figure  3.5  and  Figure  3.6 

present  the EDA  results at all  seven  levels and give detail  to  the  shoreline position  through  time. 

Note that the y‐axes do not have the same scale.  

 

Profile N4A5  is  the  first EA 1‐km  series profile  to  the north of  the GYOH.  Its  importance  is as an 

indicator of build up of longshore drift sediments during phases of net southerly sediment transport. 

HR Wallingford (2010) believes that the only detectable indicator that the GYOH is having an impact 

on sediment transport is during phases of net southerly longshore transport in which there is a build 

up of sediment north of the GYOH and erosion on the southern beaches. 

 

Profile N4A5 does not have a  strong  trend of erosion or accretion. Shorelines accreted  in 1992 – 

1997 and 2001 – 2004, eroded in 1997 – 2001 and were stable in 2004 – 2010 (Figure 3.5; left panel). 

There is no significant change in the shoreline position over the 2003 – 2010 period, which includes 

the GYOH construction. At the time of writing there  is no evidence of accretion to the north of the 

port, although further confidence could be given to this statement by including the GY series beach 

profiles and the aerial photograph shorelines. 

 

Transect  Pre‐GYOH period  Post‐GYOH period Pre‐GYOH 

LRR (m/yr) 

Post‐GYOH 

LRR (m/yr) 

N4A5  08/91 – 01/07  01/08 – 03/11  0.78 (26)  1.13 (5) 

SWG1  02/93 – 01/07  01/08 – 07/10  3.37 (24)  15.11 (6) 

SWG3  08/92 – 01/07  01/08 – 07/10  1.50 (25)  ‐1.0 (6) 

SWF1  08/92 – 01/07  01/08 – 07/10  ‐1.62 (24)  ‐1.39 (6) 

Table 3.1: Pre and post‐construction Linear Regression Rate‐of‐change statistics. The number of samples for 

each rate‐of‐change calculation is given in brackets. 

Page 26: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 18 of 29 

Profile SWG1 is just south of the GYOH and the mouth of the Yare, and is also an important indicator 

of GYOH  impacts,  according  to HR Wallingford  (2010),  due  to  anticipated  erosion  if  the GYOH  is 

interrupting the supply of sediments from the north. At some time during the period 1993 – 1997, 

the  upper  parts  (above MLWN)  of  the  beach  have  eroded.  Since  that  time  (1997  –  2010),  the 

shoreline has been steadily advancing at a rate of 3.37 m/yr prior to construction until a step‐change 

coincident  with  GYOH  construction  of  15.11  m/yr.  As  noted  above,  the  time  elapsed  since 

construction  is  short  and  the high post‐construction  accretion  rate  at  SWG1  is  likely  to be  short‐

lived. An  hypothesis  as well  as  cause  and  effect  evidence  is  required  to  determine whether  this 

result is coincidence or an impact. If it is an impact HR Wallingford’s (2010) single impact hypothesis, 

which operates only under transport to the south, will require revision. 

 

SWG3  is  located  adjacent  to  the  Gorleston  Golf  course  and  experiences  phases  of  erosion  and 

accretion without any persistent  trend. The record  is divided  into  four sections with no significant 

change in shoreline position from 1992 – 2000, followed by accretion in 2000 – 2003, no significant 

change/slow retreat in 2004 – 2008, and slow retreat during 2008 – 2010 (Figure 3.6, left panel). The 

2008  –  2010  erosive  period  begins  around  1  –  1.5  years  after  GYOH  construction  began  and  is 

distinguished  from  the pre‐construction  record by a  switch  from an accretion  rate of 1.5 m/yr  to 

erosion  of  ‐1 m/yr  (Table  3.1). Although  this  change  appears  quite marked,  the  pre‐construction 

accretion rate  is dominated by shoreline advanced of c. 15 m (MSL)  in the summer of 2001 (Figure 

3.6). 

 

The  SWF1  profiles  near  Hopton  have  the  smallest  LRR  difference  (Table  3.1), meaning  that  the 

shoreline  response has not changed  significantly  since  the construction of  the GYOH. The erosion 

rate is slightly lower post‐construction (‐1.39 m/yr) than pre‐construction (‐1.62 m/yr). Although the 

beach at SWF1 erodes fairly consistently,  it does have a strong seasonal signal (alternating ups and 

downs on  Figure  3.6)  and  accreted over  10 m  (MSL)  and  in  2004/5. Whilst  there  is  currently  no 

evidence  of  a  changing  erosion  rate  or  an  GYOH  impact  on  erosion  rates  at  Hopton,  potential 

impacts may  take  several  years  to  develop,  particularly  if  the  net  longshore  transport  has  been 

primarily to the north in the post‐construction period to‐date. 

 

Page 27: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 19 of 29 

 

Figure 3.5: Time‐series of shoreline position at the EA beach profile transects N4A5 and SWG1. The vertical black line is the nominal division of pre and post‐construction used in Table 3.1. 

Page 28: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 20 of 29 

 

20

40

60

80

100

120

Figure 3.6: Time‐series of shoreline position at the EA beach profile transects SWG3 and SWF1. The vertical black line is the nominal division of pre and post‐construction used in Table 3.1.   

Page 29: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 21 of 29 

3.4 Bathymetry 

 

The sea  floor bathymetry data supplied by HR Wallingford on behalf of East Port Ltd  is a series of 

single‐beam echo sounder surveys from June 2005 until September 2010 at half yearly intervals. The 

data  extents  are highly  variable, which  is unusual  for  survey undertaken  as part of  a monitoring 

agreement  as  consistency  in  survey  is  usually  a  condition  of monitoring.  In  general  the  survey 

extents enlarge with  time;  in  June 2005  the survey area was 1.08 km2,  in October 2005  it was 6.2 

km2 and in September 2010 it was 17.3 km2. Although a detailed inspection has not been undertaken 

here, a visual inspection of the data reveals that some of the records may not be fit for purpose (e.g. 

Figure 2.4,  Section 2.2.4). The 2010  surveys also use a different  coordinate  system  (WGS84 UTM 

Zone 31N)  to  all previous  surveys  (British National Grid).  Survey  tracks  are not  the  same  (repeat 

lines) although the spacing is reasonably consistent. 

 

Selected  bathymetry  datasets  (2006,  2008,  2009)  were  chosen  to  permit  a  basic  comparison 

between  the pre and post‐construction bathymetry. Previous analysis  showed  little  change  in  the 

position  of  bathymetric  contours  (HR  Wallingford,  2010),  however  the  contour  analysis  is  not 

revealing of the changes between contours and  it  is not possible to determine the changes  in bed 

elevation.  The  residual  (erosion/accretion)  maps  produced  here  compare  elevations  across  the 

common  area  of  two maps:  2006  –  2009  for  pre minus  post  construction,  and  2008  –  2009  for 

changes in the first year post‐construction. 

 

The  erosion/accretion maps  (Figure  3.7)  in  both  cases  show  that most  of  the  area  surveyed  is 

unchanging as marked in grey (+/‐ 0.25 m change = within survey accuracy). In the nearshore zone of 

the 2006‐2009 map  (left panel)  there  is an accumulation of sediments on both sides of  the GYOH 

following  construction  and  (up  to  1.4 m)  some  bed  lowering  near  the  GYOH  entrance  probably 

associated with dredging during construction. The nearshore accumulation to the north has a limited 

alongshore  extent  (c.  500 m)  and  thus  would  appear  to  be  due  to  trapping  of  longshore  drift 

sediments  rather  than  a  cross‐shore  transport  episode.  There  is  also  accumulation  to  the  south, 

which  could  be  a  cross‐shore or  alongshore  transport deposit.  Closer  inspection of  the  timing of 

deposition is required to reveal the cause. 

 

In the first year after construction there are no strong patterns of erosion or accretion. The survey 

area is dominated by areas of no change (grey) and patches of slight minor accretion (c. 0.5 m). The 

entrance to the GYOH has deepened by up to 2.8 m, presumably as a result of dredging. 

Page 30: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 22 of 29 

 

Figure 3.7: Erosion/accretion maps for 2006 – 2009 (left) and 2008 – 2009 (right). 

Page 31: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 23 of 29 

4 Conclusions and recommendations

4.1 Summary of conclusions 

 

Based on the analysis undertaken it is our opinion that: 

there  is  a  build‐up  of  sediment  to  the  north  of  the GYOH  (seen  in  bathymetry  data  and 

expected  to  be  confirmed  in  as  yet  unanalysed  beach  profiles)  that  could  be  due  to  the 

presence of the GYOH; 

the change  in accretion rate at Gorleston  is coincident with port construction and requires 

further investigation to determine cause and effect; and 

the  erosion  in  the  Hopton  area  is  persistent  over  the  last  20  years,  shows  no  change 

following GYOH construction, and is therefore not an impact of the GYOH. 

 

A  caveat  to  the  above  summary  points  is  that  further  analysis  is  needed  to  refine  and  give 

confidence to our conclusions and the evidence base. 

 

4.2 Conclusions 

 

Shoreline change statistics in the Great Yarmouth area show that the beaches to the north and south 

of the GYOH exhibit the same spatial pattern: accretion in the northern beaches and erosion in the 

southern beaches (Figure 3.3 as highlighted by red arrows). This pattern suggests that the coastlines 

on both sides of  the Yare mouth have rotated  toward  the south over  the course of  the past c. 20 

years,  probably  in  response  to  changes  in  the  inshore wave  climate.  The  assessment  of  coastal 

change as an impact due to the GYOH (or any other construction) must take into account the natural 

variability of the shoreline (and coastal processes), which in this case the broader pattern of recent 

beach rotation. An important limiting factor here is that no data have been gathered on changes in 

adjacent  banks  and  the  inshore wave  climate  (see  Section  4.3), which  are  important  drivers  of 

sediment transport and shoreline change.  

 

HR Wallingford  (2010)  suggest  that  the  only  impact  the  GYOH  could  have  on  the  neighbouring 

shorelines  is an accumulation of southward  travelling nearshore  (longshore drift) sediments and a 

subsequent  disruption  of  sediment  supply  (erosion)  on  beaches  to  the  south  (e.g., Gorleston  to 

Hopton).  There  is  some  evidence  in  support  of  accumulation  to  the  north  (bathymetry;  further 

beach profile analysis required) but no evidence of erosion to the south.  Instead, our observations 

Page 32: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 24 of 29 

show  that  accretion  occurs  in  the  south  (Gorleston)  and  aerial  photos  suggest  there  is  some 

shoreline  retreat  close  to  the GYOH  (Figure 3.1,  Figure 3.2,  Figure 3.3), which  contrasts with  the 

bathymetric accretion in the same area (Figure 3.7). 

 

The concept of a blockage to the  longshore transport system that results  in accretion to the north 

and erosion to the south of the GYOH can only occur when the net drift is to the south. Therefore, 

this scenario  (proposed by HR Wallingford, 2010) gives evidence of an  impact but  is only valid  for 

periods  of  net  southerly  transport.  It  does  not  consider  other  possibilities  such  as  phases  of  net 

longshore transport to the north and/or complex circulation patterns. Although the shoreline data 

(profiles  and  aerial  photographs)  presented  do  not  presently  support  accumulation,  bathymetric 

data do show accumulation 0 – 500 m updrift of the GYOH that may be due to a sediment transport 

blockage. Inspection of the GY series of beach profiles and other bathymetric datasets is required to 

determine  whether  this  deposit,  as  well  as  the  similar  feature  at  Gorleston,  is  related  to  the 

presence of  the GYOH. We also note  that only 3 years have elapsed  since construction and, on a 

coast with variable  longshore  transport direction,  impacts may not be  identifiable within  this  time 

period. 

 

Changes in the elevation of the sea floor bathymetry following the GYOH construction are localised 

with no detectable  impacts offshore. The build up of  sediment north of  the GYOH appears  to be 

slowing  with  time  (smaller  accretion  area  in  right  panel  of  Figure  3.7)  suggesting  bypassing 

continues, but  it  is not possible to say whether the sediment does or does not re‐enter the beach 

system. The  subtidal accretion at Gorleston  (Figure 3.7). Further analysis of  the bathymetry  time‐

series  is  required  to  distinguish  if  these  deposits  occur  at  different  times  (indicating  longshore 

transport  blockages)  or  at  the  same  time  (indicating  cross‐shore  transport with  no  inference  for 

GYOH impacts). 

 

Some of the shoreline change patterns close to the GYOH show step changes that occur around the 

time of  construction, namely  the  increase  in  shoreline advance at Gorleston and  the  switch  from 

accretion to erosion (1 – 1.5 years post‐construction) at the Gorleston Golf Course (Table 3.1, SWG1 

and SWG3 respectively). Hypotheses need to be formulated and cause and effect determined before 

these changes can be ascribed as  impacts or coincidences. For cause and effect to be  investigated 

estimates of longshore drift magnitude and direction, along with general circulation patterns, needs 

to  be  investigated.  Both  require  field  data  and  numerical modelling.  Longshore  transport  rates 

require the wave heights, periods and directions of the inshore wave climate, which in turn requires 

Page 33: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 25 of 29 

hindcast modelling of waves over the Great Yarmouth sandbanks. Models of this area are already in 

operation (e.g., Thurston et al., 2010; Stansby et al., 2006). 

 

South of the Gorleston Golf Course the shoreline has been subject to persistent erosion for the last 

c. 20 years. Of the profiles presented here, Hopton (SWF1) has the smallest difference in LRR before 

and  after  the  GYOH  construction.  There  is  no  evidence  that  the  erosion  rate  has  changed 

significantly  nor  is  there  evidence  of  any  changes  in  erosion  rate  around  the  time  of  GYOH 

construction.  As  Hopton  is  some  distance  from  the  GYOH,  and  given  the  potential  variability  in 

longshore  sediment  transport  rate and direction, any  impact on  sediment  supply may not  yet be 

apparent there. Questions remain over the time‐ and space‐scales of potential impact. A continued 

and appropriate monitoring plan is likely to quantify address these. 

 

4.3 Recommendations for further investigation 

 

This  report was commissioned and conducted over a short  time scale of around a month. Several 

datasets were  identified but were not delivered at  the  time of writing. Additionally  there was not 

sufficient  time  for  a  comprehensive  analysis  of  the  available/requested  data.  As  a  result  the 

following work  (listed  in order of priority)  is recommended to be conducted and  incorporated  in a 

revision of this report or as a separate document: 

Beach  volumes.  The  time‐series  of  beach  volumes  (or  cross‐sectional  areas)  needs  to  be 

carefully  calculated  and  presented  alongside  shoreline  change  statistics.  Volume 

measurements  are  needed  because  beaches  can  change  shape  and  position  without 

necessarily  changing  beach  volume.  That  is  shoreline  movements  may  occur  with  an 

unchanging beach volume, which signifies shoreline retreat but is not beach erosion per se. 

The volume data presented in the HR Wallingford (2010) report were not supplied for use in 

this  report. The  calculation method used  there  is also unclear;  cross‐sectional areas were 

calculated  down  to  LAT,  however  very  few  profiles  extend  to  LAT  and  an  appropriate 

method must  be  utilised  to  ensure  that  areas  are  not  partly  determined  by  the  profile 

length, which varies from survey to survey. It is unclear whether those volume estimates are 

fit for purpose. 

Shoreline positions and bathymetry. Only a selection of key profiles and bathymetric data 

have  been  used  in  this  report. Analysis  of  the GY  series  of  beach  profiles  and  remaining 

bathymetric data will significantly increase the spatial resolution of the results and assist in 

determining if there is/has been a longshore sediment transport blockage. Additionally, the 

Page 34: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 26 of 29 

aerial photographs from missing period could easily be geo‐referenced to remove bias from 

the low‐tide shorelines analysis. An adjustment for tidal levels is also recommended.  

Inshore  wave  climate  and  longshore  drift.  An  understanding  of  longshore  sediment 

transport magnitudes  and directions  is needed  to  quantify  natural  variability  in  sediment 

transport  and  where/when  impacts  due  to  the  GYOH may  be  expected  to  appear.  For 

example,  if sediment transport has been primarily to the north since the construction then 

no impact will be expected on beaches as far south as Hopton. Equally, a change in transport 

direction  could disrupt  the  sediment  supply  from  the north and  result  in beach depletion 

(although there is no evidence of this to date). The lack of inshore wave data is a significant 

obstacle to identifying and impacts the GYOH may have (in the past and for the future). This 

could be redressed using numerical wave models (e.g., Thurston et al., 2010) and/or making 

directional wave measurements inshore of the banks. 

Tidal circulation. Patterns of sediment transport may be more complicated than the simple 

model of the GYOH as a barrier to  longshore transport  in which sediment builds up on one 

side and erodes on the other. For example, sediments may bypass the barrier but not return 

to the nearshore  if they are directed off shore; or persistent tidal eddies may develop that 

alter  the  downstream  sediment  transport  pathways  giving  rise  to  areas  of  high  and  low 

sediment supply. A tidal current model capable of resolving flows around structures could be 

used to investigate the flow and sediment transport patterns, and to formulate hypotheses 

regarding potential impacts that can then be examined in the shoreline response data. 

Historical  shoreline mapping. Historical maps  and  navigation  charts  can  be  used  to  plot 

shorelines  for  decades  to  hundreds  of  years.  An  analysis  of  the  longer‐term  shoreline 

behaviour is useful to identify natural variability in the position of the coast, including areas 

that may be subject to cycles of erosion and accretion. 

 

Page 35: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 27 of 29 

5 References

Dolphin, T.J., Vincent, C.E., Bacon, J.C., Dumont, E., and Terentjeva, A. Medium-term

impacts of a segmented, shore-parallel breakwater system. Submitted to Coastal

Engineering.

Dolphin, T.J., Vincent, C.E., Coughlan, C.E. and Rees, J.M., 2007. Variability in Sandbank

Behaviour at Decadal and Annual Time-Scales and Implications for Adjacent

Beaches. Journal of Coastal Research, SI50, 731 – 737.

Environment Agency Shoreline Management Group, 2007. Great Yarmouth Coastal

Monitoring: Coastal Trends Analysis.

HR Wallingford, 2010. Great Yarmouth Beach and Nearshore Monitoring Report. Report

EX6469 Release 2, February 2011.

Park, H.–B. and Vincent, C.E., 2007. Evolution of Scroby Sands in the East Anglian coast,

UK. . Journal of Coastal Research, SI50,868 – 873.

SANDS software by Halcrow Group PLC. (http://www.halcrow.com/sands)

Stansby, P., Kuang, C., Laurece, D. and Launder, B., 2006. Sandbanks for coastal

protection: implications of sea-level rise. Part 1: application to East Anglia.

Tyndall Centre Working Paper 86.

Thieler, E.R., Himmelstoss, E.A., Zichichi, J.L., and Ergul, A., 2009. Digital Shoreline

Analysis System (DSAS) version 4.0—An ArcGIS extension for calculating

shoreline change. U.S. Geological Survey Open-File Report 2008-1278.

Available online at http://pubs.usgs.gov/of/2008/1278/ .

http://woodshole.er.usgs.gov/project-pages/DSAS/index.htm

Thurston, K.J., Vincent, C.E., and Dolphin, T.J., 2010. The Influence of Storm Surges on

Sandbank Evolution: The Great Yarmouth Sandbanks, UK. In Proceedings of the

15th Physics of Estuaries and Coastal Seas (PECS) Conference, Colombo, Sri

Lanka, 14-17 September 2010.

Page 36: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

Shoreline Variability in the vicinity of the Great Yarmouth Outer Harbour  Page 28 of 29 

6 Acknowledgements

The authors would like to acknowledge the other government agencies within the DEFRA

family that have provided data for this report: the Environment Agency, the Maritime and

Coastguard Agency and the UK Hydrographic Office. HR Wallingford also provided beach

profile and bathymetric data gathered under contract to East Port Ltd. In particular we would

like to thank Phillip Staley, Gary Watson and Will Riggs of the Environment Agency for

making data available at short notice and updating the EDA results.

Page 37: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

 

Page 38: Shoreline variability in the vicinity of the Great …...Figure 1.1: Shoreline trends along the Norfolk – Suffolk coastline for 1991 – 2007 (adapted from Environment Agency Shoreline

 

© Crown copyright 2011 

About us Cefas is a multi-disciplinary scientific research and consultancy centre providing a comprehensive range of services in fisheries management, environmental monitoring and assessment, and aquaculture to a large number of clients worldwide.

We have more than 500 staff based in 2 laboratories, our own ocean-going research vessel, and over 100 years of fisheries experience.

We have a long and successful track record in delivering high-quality services to clients in a confidential and impartial manner. (www.cefas.co.uk)

Cefas Technology Limited (CTL) is a wholly owned subsidiary of Cefas specialising in the application of Cefas technology to specific customer needs in a cost-effective and focussed manner.

CTL systems and services are developed by teams that are experienced in fisheries, environmental management and aquaculture, and in working closely with clients to ensure that their needs are fully met. (www.cefastechnology.co.uk)

Customer focus With our unique facilities and our breadth of expertise in environmental and fisheries management, we can rapidly put together a multi-disciplinary team of experienced specialists, fully supported by our comprehensive in-house resources.

Our existing customers are drawn from a broad spectrum with wide ranging interests. Clients include:

international and UK government departments

the European Commission

the World Bank

Food and Agriculture Organisation of the United Nations (FAO)

oil, water, chemical, pharmaceutical, agro-chemical, aggregate and marine industries

non-governmental and environmental organisations

regulators and enforcement agencies

local authorities and other public bodies We also work successfully in partnership with other organisations, operate in international consortia and have several joint ventures commercialising our intellectual property

.

Head office

Centre for Environment, Fisheries & Aquaculture Science Centre for Environment, Fisheries & Aquaculture Science

Pakefield Road, Lowestoft, Barrack Road, The Nothe Suffolk NR33 0HT UK Weymouth, DT4 8UB

Tel +44 (0) 1502 56 2244 Tel +44 (0) 1305 206600

Fax +44 (0) 1502 51 3865 Fax +44 (0) 1305 206601

Web www.cefas.co.uk

printed on paper made from a minimum 75% de-inked post-consumer waste