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Saltwater Intrusion in the Upper Tagus Estuary during droughts
Droughts reduce freshwater availability and have negative environmental, economic,and social impacts. In estuaries, the dynamics between the saltwater and the freshwater can bea ected during droughts, which can impact several natural resources and economic sectors negatively.The Tagus estuary is one of the largest estuaries in Europe and supports diverse uses and activitiesthat can be a ected by the saltwater intrusion (e.g., agriculture). This study assesses the saltwaterintrusion in the upper reaches of the Tagus estuary using a process-based model to explore di erentscenarios of freshwater discharge and sea level rise. For the river discharge and mean sea levelrise scenarios analyzed, salinity can reach concentrations that are inadequate for irrigation whenthe mean Tagus river discharge is similar or lower than the ones observed during recent droughts(22
Year: 2019
Number Pages:
15p.
Author(s): Rodrigues, M.; Fortunato, A. B.; Freire, P.
: Geosciences
Editor: MDPI
Volume:
Volume 9(9), 400.
Keywords: Sea level rise; River discharge; SCHISM; Estuaries
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The closure of a shallow tidal inlet promoted by infragravity waves
Tidal inlets connect the ocean to inner water bodies and are present worldwide. Shallow inlets display fast morphological changes, due to complex interactions between tides, waves, and shallow depths. Their closure is commonly observed under storm waves, but the underlying processes remain only partly understood. Here, we present new field evidence that infragravity waves contribute to the closure of shallow inlets. The analysis of new field data collected at a shallow inlet under storm waves reveals that infragravity waves up to 0.4 m high can propagate inside the lagoon during flood but are blocked by opposing currents during ebb. At the passage of an infragravity wave crest, currents peak over 2.5 m/s and increase instantaneous sand fluxes by 2 orders of magnitude. Large accumulations of sand at the lagoon entrance damp tidal propagation until full inlet closure. This mechanism provides a new explanation for the closure of shallow inlets observed worldwide.
Year: 2019
Number Pages:
6804-6810pp.
Author(s): Bertin, X.; Mendes, D.; Martins, K.; Fortunato, A. B.; Lavaud, L.
: Geophysical Research Letters
Editor: Wiley
Volume:
46 (12).
Keywords: Ocean; Inlets
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Infragravity wave energy changes on a dissipative barred beach: a numerical study
The influence of bars on the infragravity wave energy changes in dissipative beaches is analysed through numerical simulations of random wave propagation. The analysis of the simulated data includes the cross-shore evolution of the significant short and infragravity wave heights, the phase-lag between the radiation stress and the infragravity wave oscillations and the balance between the infragravity wave energy flux gradient and the rate of work done by the radiation stress. These simulated data were subjected to a sensitivity analyses aiming to assess the influence of the water depths over the bar crest and of the JONSWAP peak-enhancement factor.The presence of a bar induces partial short wave dissipation through depth-induced breaking. Over the bar, the infragravity wave energy flux gradient is almost balanced by the work done by the radiation stress for the analysed range of water depths and JONSWAP peak-enhancement factors.Nonlinear energy transfers between short and infragravity wave frequencies are therefore the most important physical process to explain the infragravity wave energy changes that occur over a dissipative bar. For the shallowest test case, infragravity wave dissipation, probably induced by depth-induced breaking, can play a role on the downward slope of the bar. The water depth over the bar crest controls the infragravity wave energy changes that occur between the bar crest and the shoreline.A transition range associated to Ursell numbers between 0.3 and 1 separates two clusters associated to nonlinear energy transfers. For Ursell numbers below this range, nonlinear energy transfers occur from the short to the infragravity wave frequencies. In contrast, for Ursell numbers above this limit they occur from infragravity to the short wave frequencies. A parametrization widely used in operational wave models performs satisfactory for Ursell numbers between 0.1 and 1 over the simulated dissipative barred beach profiles.
Year: 2018
Number Pages:
136-146pp.
Author(s): Mendes, D.; Pinto, J. P.; Pires Silva, A.; Fortunato, A. B.
: Coastal Engineering
Editor: Elsevier
Volume:
140.
DOI:
10.1016/j.coastaleng.2018.07.005 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378383918300322
Keywords: numerical study; Infragravity
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A numerical study of the February 15, 1941 storm in the Tagus estuary
On February 15, 1941, a storm caused one of the major natural disasters in the IberianPeninsula in the past century. The storm made landfall in the north of Portugal, leading to alarge surge in the Tagus estuary. Adverse meteorological conditions combined with a highspring tide led to extensive flooding of dry land, causing severe damage and casualties. A suiteof regional and local scale models is developed to analyze the event and the relativecontributions of the different forcing agents to the extreme water levels. Quantitative andqualitative validations show that the models adequately reproduce this type of events. Themodels are then used to assess the inundation in the upstream reaches of the estuary whereextensive agricultural lands are protected by dikes. Results show that over 25 km2 could beinundated today, a value that would increase threefold for a sea level rise of 0.5 m. Then, therelative importance of the different forcing mechanisms on the extreme water levels isinvestigated through numerical experiments. It is shown that the regional surge and the setupinduced by swell are the two main drivers of the inundation. In particular, the modulation of thewave setup by tides induces a semi-diurnal signal which is amplified by resonance inside theestuary.
Year: 2017
Number Pages:
50-64pp.
Author(s): Fortunato, A. B.; Freire, P.; Bertin, X.; Rodrigues, M.; Ferreira, J.; Liberato, M.
: Continental Shelf Research
Editor: Elsevier
Volume:
Volume 144, sem número.
Keywords: SCHISM; Flooding; Numerical modeling; Tide-surge interaction; Portugal; 2010 xynthia storm
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An oil risk management system based on high-resolution hazard and vulnerability calculations
A new oil risk management system is proposed herein. Risk is computed in a quantitative way, combining a detailed hazard maps generated with a process-based oil spill model over an unstructured computational grid, and a spatially detailed methodology for vulnerability analysis. The system has a web interface that serves as a single point of access to both emergency-driven and risk-management products. The system
Year: 2017
Number Pages:
1-18pp.
Author(s): Azevedo, A.; Fortunato, A. B.; Epifânio, B.; Boer, S.; Oliveira, E.; Alves , F.; Jesus, G.; Gomes, J. L.; Oliveira, A.
: Ocean & Coastal Management
Editor: Elsevier
Volume:
Volume 136.
Keywords: Coastal zones; Spatial vulnerability analysis; Unstructured grid; High-resolution oil spill model; Aveiro lagoon; Quantitative risk analysis
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Assessment of a three-dimensional baroclinic circulation model of the tagus estuary (Portugal)
Circulation patterns and physical regimes play a major role in estuarine ecosystems.Understanding how different drivers, like climate change, may affect the estuarine dynamics is thusfundamental to guarantee the preservation of the ecological and economical values of these areas.The Tagus estuary (Portugal) supports diverse uses and activities, some of which may benegatively affected by changes in the hydrodynamics and salinity dynamics. Numerical modelshave been widely used in this estuary to support its management. However, a detailedunderstanding of the three-dimensional estuarine circulation is still needed. In this study, athree-dimensional hydrodynamic baroclinic model was implemented and assessed using themodeling system SCHISM. The model assessment was performed for contrasting conditions inorder to evaluate the robustness of the parametrization. Results show the ability of the model torepresent the main salinity and water temperature patterns in the Tagus estuary, including thehorizontal and vertical gradients under different environmental conditions and, in particular, riverdischarges. The model setup, in particular the vertical grid resolution and the advection scheme,affects the model ability to reproduce the vertical stratification. The TVD numerical scheme offersthe best representation of the stratification under high river discharges. A classification of theTagus estuary based on the Venice system regarding the salinity distribution for extreme riverdischarges indicates a significant upstream progression of the salt water during drought periods,which may affect some of the activities in the upper estuary (e.g., agriculture). The modeldeveloped herein will be used in further studies on the effects of climate change on the physicaland ecological dynamics of the Tagus estuary.
Year: 2017
Number Pages:
763-787pp.
Author(s): Rodrigues, M.; Fortunato, A. B.
: AIMS Environmental Science
Editor: AIMS Press
Volume:
Vol.4, N6.
Keywords: Estuarine circulation; Venice system; Temperature; Salinity; Schism modelling system
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Cera: an open-source tool for coastal erosion risk assessment
Coastal zones are socially and economically very important, leading to a high pressure for its permanentdevelopment. Simultaneously, these zones are subject to several maritime hazards, able to causecoastal erosion. Therefore, a thoughtful management of these zones is required in order to protectsociety, economy and natural environments. This work presents a GIS-based tool that aims to provide aquick assessment to coastal erosion risk, called CERA: Coastal Erosion Risk Assessment. The simpleprocesses and small amount of data required by the tool provides a viable alternative to other methods,which are often more complex and difficult to apply. The assessment method used in CERA is divided intwo parts. The first part is a vulnerability assessment, which combines several parameters that influencecoastal erosion, each being classified in a scale of 1e5. The second part, a consequence assessment,follows the same procedure, but considering socio-economic aspects. Then, a risk matrix is applied todetermine a risk classification, also divided in 5 classes, from I to V. Aveiro, in Portugal, and Macanetaspit, in Mozambique, were selected to test the application. Data was gathered for both locations. Whilein Aveiro it was used a considerable amount of available georeferenced data, for the Macaneta spit thedata was mainly prevenient from previous publications and local expert knowledge. The results showthat both study areas have similar vulnerabilities to coastal erosion, with classes IV and V dominatingalong the areas closer to the shoreline. On the other hand, the consequence classification in Aveiro ishigher than in Macaneta, resulting in a higher risk level in several regions in Aveiro district. The higherlevel of detail in Aveiro data also resulted in a more even distribution across all class levels in theresults.©
Year: 2017
Number Pages:
1-14pp.
Author(s): Narra, P.; Coelho, C.; Sancho, F. E.; Palalane, J.
: Ocean & Coastal Management
Editor: Elsevier
Volume:
142.
Keywords: Macaneta; Aveiro; GIS; Exposure; Hazard; Consequence; Vulnerability
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Operational forecast framework applied to extreme sea levels 1 at regional and 2 local scales
The design, implementation and demonstration of a novel and generic computational forecast framework for multi-scale prediction of extreme sea levels and associated flooding is presented. Denoted Water Information Forecast Framework (WIFF), it integrates process-based models for waves, tides and surges from regional to local scales, predicting the flooding of coastal areas, and supporting the routine and emergency management of coastal resources. WIFF manages the simulations and the real-time monitoring data, archives the data and makes the information available through a WebGIS that targets users with distinct access privileges. Additionally, the web component of WIFF adapts automatically and transparently to any device. WIFF also provides ways to assess the model accuracy and generates tailored products based on model results and observations. WIFF is demonstrated in the prediction of extreme water levels in the Portuguese coast, simulating processes at different scales: at basin scales, waves are simulated in the North Atlantic and in the Portuguese shelf, and sea levels due to tides and atmospheric forcings are simulated in the North-east Atlantic; at estuarine scales, high-resolution, fully coupled wave/circulation predictions are performed in the Tagus estuary to account for wave current interactions.User-oriented georeferenced products are generated, including automatic model/data comparisons, targeting the needs of civil protection agents and combining for the first time an agile, service-oriented platform with high-resolution, process-rich predictions of the Tagus dynamics.
Year: 2017
Number Pages:
1-15pp.
Author(s): Fortunato, A. B.; Oliveira, A.; Rogeiro, J.; Costa, R.; Gomes, J. L.; Li., K; Jesus, G.; Freire, P.; Rilo, Ana; Mendes, A.; Rodrigues, M.; Azevedo, A.
: Journal of Operacional Oceanography
Editor: Taylor & Francis
Volume:
Volume 10, nº. 1.
Keywords: Storm surge; Real-time information framework; Tagus estuary; Portuguese shelf; WebGIS; Forecast systems
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Storm-induced marine
There is a growing interest for marine flooding related to recent catastrophic events and their unintended consequences in terms of casualties and damages, and to the increasing population and issues along the coasts in a context of changing climate. Consequently, the knowledge on marine flooding has progressed significantly for the last years and this review, focused on storm-induced marine submersions, responds to the need for a synthesis. Three main components are presented in the review: (1) a state-of-the-art on marine submersions from the viewpoint of several scientific disciplines; (2) a selection of examples demonstrating the added value of interdisciplinary approaches to improve our knowledge of marine submersions; (3) a selection of examples showing how the management of future crises or the planning efforts to adapt to marine submersions can be supported by new results or techniques from the research community. From a disciplinary perspective, recent progress were achieved with respect to physical processes, numerical modeling, the knowledge of past marine floods and vulnerability assessment. At a global scale, the most vulnerable coastal areas to marine flooding with high population density are deltas and estuaries. Recent and well-documented floods allow analyzing the vulnerability parameters of different coastal zones. While storm surges can nowadays be reproduced accurately, the modeling of coastal flooding is more challenging, particularly when barrier breaches and wave overtopping have to be accounted for. The chronology of past marine floods can be reconstructed combining historical archives and sediment records. Sediment records of past marine floods localized in back barrier depressions are more adequate to reconstruct past flooding chronology. For the two last centuries, quantitative and descriptive historical data can be used to characterize past marine floods. Beyond providing a chronology of events, sediment records combined with geochronology, statistic analysis and climatology, can be used to reconstruct millennial-scale climate variability and enable a better understanding of the possible regional and local long-term trends in storm activity. Sediment records can also reveal forgotten flooding of exceptional intensity, much more intense than those of the last few decades. Sedimentological and historical archives, combined with highresolution topographic data or numerical hindcast of storms can provide quantitative information and explanations for marine flooding processes. From these approaches, extreme past sea levels height can be determined and are very useful to complete time series provided by the instrumental measurements on shorter time scales. In particular, historical data can improve the determination of the return periods associated with extreme water levels, which are often inaccurate when computed based on instrumental data, due to the presence of gaps and too short time-series. Longterm numerical hindcast of tides and surges can also be used to provide the required time series for statistical analysis. Worst-case scenarios, used to define coastal management plans and strategies, can be obtained from realistic atmospheric settings with different tidal ranges and by shifting the trajectory of storms. Management of future crises and planning efforts to adapt to marine submersions are optimized by predictions of water levels from hydrodynamic models. Such predictions combined with in situ measurements and analysis of human stakes can be used to define a vulnerability index. Then, the efficiency of adaptation measures can be evaluated with respect to the number of lives that could be potentially saved. Numerical experiments also showed that the realignment of coastal defenses could result in water level reduction up to 1 m in the case where large marshes are flooded. Such managed realignment of coastal defenses may constitute a promising adaptation to storm-induced flooding and future sea level rise. From a legal perspective, only a few texts pay specific attention to the risk of marine flooding whether nationally or globally. Recent catastrophic events and their unintended consequences in terms of death and damages have triggered political decisions, like in USA after hurricane Katrina, and in France after catastrophic floods that occurred in 2010.
Year: 2017
Number Pages:
151-184pp.
Author(s): Eric Chaumillon; Bertin, X.; Fortunato, A. B.; Bajo, M.; Schneider, Jean-Luc; Dezileau, L.; Walsh, J.; Michelot, A.; Chauveau, E.; Créach, A.; Hénaff, A.; Sauzeau,T.; Waeles, B.; Gervais, B.; Jan, G.;
: Earth-Science Reviews
Editor: Elsevier
Volume:
Volume 165.
Keywords: Vulnerability; Storm flood deposits; Storm surge; Public policies; Coastal realignment; Submersions forecast; Barrier breaching; Overtopping; Overflowing; Numerical model; Risk; Historical archives; Past marine floods; Climate change; Marine flooding
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The contribution of historical information to flood risk management in the Tagus estuary
Estuarine areas are often affected by flood episodes with significant infrastructural andhuman damages caused by the overlap of different triggering factors. Currently flood riskmanagement practices are subject to increased scrutiny by the public and relevantstakeholders requiring rigorous justification by flood risk managers and careful validationof the technical options and human and financial resources allocated to the managementpractice. Therefore, flood risk diagnosis through historical sources might constitute animportant and effective first approach to public policies validation.In this paper is presented an estuarine flood damage database based on historicalinformation and discussed as to the extent these types of sources can contribute to improveestuarine flood risk management in the Tagus estuary (Portugal). The paper discusses themethodological findings and limitations and highlights the usefulness of historicalinformation integrating the results into the International Risk Governance Council (IRGC)risk management framework.
Year: 2017
Number Pages:
22-35pp..
Author(s): Rilo, Ana; Tavares, A.; Freire, P.; Santos, P.; Zêzere, J. L.
Editor: Elsevier
Volume:
Nº 25.
Keywords: Public policies; Risk; Flood impacts; Database
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Comunicação
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Sediment research in estuaries and the coastal zone
Abstract: Sediment is the basic material from whichestuaries, coastal lagoons and beach and barriercoasts are made. These are among the most dynamiclandforms on earth. Human activity has left its markon coastal systems in many ways and, especiallysince the industrial revolution, also on the sediment.Sediment management becomes imperative whensediment is too much, too little or too contaminated,and measures have to be taken to address economic,social and environmental concerns.In a context of weak economic growth anddecreasing public resources across much of Europe,to sustainably manage estuarine and coastalsediment, innovative and cost-efficient approachesand solutions are needed. However, there is noinnovation without research.
Year: 2013
Number Pages:
1pp.
Author(s): Portela, L. I.
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Sheet-flow sediment transport formulae verification under a new set of experiments
N/A
Year: 2013
Number Pages:
10pp.
Author(s): Abreu, T.; Sancho, F. E.; Silva, P. A.
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Sistema computacional de alta resolução para planeamento e resposta a derrames de hidrocarbonetos em aplicações oceânicas, costeiras e estuarinas
Os derrames de hidrocarbonetos no oceano têm efeitos catastróficos a nível social, económico e ambiental, colocando em risco a sustentabilidade e o desenvolvimento das regiões costeiras afetadas. O aumento do número de concessões e blocos de exploração através da adoção de novas metodologias de prospeção, resulta num aumento do risco de ocorrência de derrames em profundidade durante as fases de exploração e produção. O aumento de atividade nestas fases enfatiza a necessidade de criação de ferramentas específicas para a prevenção e mitigação deste tipo de catástrofes, que consideram os vários mecanismos forçadores e os processos relevantes de degradação do óleo em meio estuarino e marinho.Este trabalho apresenta uma metodologia que permite abordar a problemática dos acidentes de derrames em duas vertentes: 1) a análise de risco detalhada para apoio à prevenção e mitigação de acidentes, através da otimização de planos de contingência à escala local em zonas costeiras, portos e estuários, e 2) o desenvolvimento e validação de um sistema de apoio à emergência de derrames de hidrocarbonetos, aliando um sistema de modelação com um sistema de previsão em tempo real. A utilização de modelos numéricos de malhas não-estruturadas é fundamental para as duas funcionalidades, dado que permite simular processos físicos numa abordagem multi-escala, abrangendo domínios que se estendem do oceano profundo até às zonas costeiras e estuarinas.A metodologia proposta poderá ser uma mais-valia para gestores costeiros, empresas petrolíferas e empresas consultoras, permitindo-lhes obter informações pormenorizadas sobre a dinâmica das regiões de estudo, e a quantificação detalhada do perigo de derrames e dos seus impactos, melhorando significativamente os planos de contingência a nível local, e contribuindo para a gestão da emergência e emissão de alertas precoces para proteção de bens em risco em caso de acidentes através do sistema de previsão em tempo real de derrames de hidrocarbonetos.
Year: 2013
Number Pages:
11p.
Author(s): Azevedo, A.; Boer, S.; Jesus, G.; Gomes, J. L.; Oliveira, A.; Fortunato, A. B.
Keywords: Sistemas de previsão em tempo real; Modelação numérica; Derrames de petróleo no mar
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Alerta precoce da contaminação fecal para o estuário do Tejo: implementação preliminar do modelo hidrodinâmico e de contaminação fecal
Resumo: Este trabalho apresenta os primeiros desenvolvimentos dum sistema de alerta precoce parasituações de risco de contaminação fecal, que integrará uma plataforma de previsão em temporeal(RDFSPT,http://ariel.lnec.pt), uma rede de monitorização em temporeale um modelo acopladohidrodinâmico e de contaminação fecal de elevada precisão. Este modelo numérico tridimensional foiimplementado no estuário do Tejo e foram analisados diferentes cenários de descarga do caneiro deAlcântara, em tempo húmido (Janeiro de 1996) e seco (Julho de 2011). A calibração do modelohidrodinâmico em modo barotrópico (Janeiro de 1972) apresenta erros quadráticos médios adequados,inferiores aos obtidos por Vargas et al. (2008). A validação em modo baroclínico (Fevereiro de 1988),em condições de significativa estratificação, revela boa concordância com os padrões observados. Aanálise de fatores que influenciam a contaminação mostrou a importância dos forçamentos fluvial e damaré na diluição e configuração da pluma.
Year: 2012
Number Pages:
77-80pp.
Author(s): Costa, R.; Rodrigues, M.; Oliveira, A.; Fortunato, A. B.; David, L. M.
Keywords: Modelo eulerianolagrangiano; Estuário do tejo; Contaminação fecal; Sistemas de alerta
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Aplicação de Modelação Numérica e Física para o Estudo da Reabilitação e Proteção da Praia de Colwyn Bay, País de Gales, Reino Unido *
ResumoNeste artigo descreve-se um estudo de avaliação da dinâmica costeira com vista à reabilitação e proteção da praia de Colwyn Bay, no País de Gales, Reino Unido, em avançado estado de erosão e degradação das suas funções recreativa e de proteção costeira. O estudo insere-se no âmbito de uma estratégia de gestão costeira baseada em defesa da acção do mar. Numa primeira fase, foi caracterizada a dinâmica da praia, através da avaliação da evolução morfológica tridimensional do topo e da face de praia, da composição sedimentológica recente da mesma zona, da hidrodinâmica da praia, com base em séries temporais de agitação marítima e nível do mar (incluindo as componentes de maré e sobrelevação de origem meteorológica), e da distribuição do transporte sedimentar longitudinal na zona ativa submersa. Numa segunda fase, de simulação e avaliação de soluções alternativas, baseadas numa estratégia de alimentação artificial, definiu-se e testou-se o perfil de enchimento, bem como soluções de longo prazo, algumas com estruturas de retenção/proteção (esporões, esporões em Y e quebra-mares destacados). Nestes testes foi utilizada a modelação numérica para a análise da morfodinâmica transversal da praia a curto prazo, no caso do perfil de enchimento, e da evolução da linha de costa a longo prazo, no caso da forma plana da praia com e sem estruturas. As diversas metodologias de análise aplicadas e respetivos resultados são também descritos neste artigo com detalhe. Também no âmbito do teste de soluções de reabilitação da praia, foram realizados testes em modelo físico para análise da estabilidade e dos galgamentos para várias soluções alternativas do perfil transversal da defesa longitudinal aderente de enrocamento do extremo Este de Colwyn Bay. O estudo, com base na análise comparativa de soluções alternativas, permitiu definir o volume mínimo de alimentação artificial necessário à reabilitação e proteção da praia, qual a solução com melhor desempenho na retenção do enchimento da praia, e quais as características mais eficazes do perfil da defesa longitudinal (inclinação do talude do manto exterior, geometria do muro-cortina, geometria e permeabilidade da berma do coroamento) no que diz respeito à estabilidade do manto e aos galgamentos. Apresentam-se também recomendações relativamente às necessidades de execução de uma análise custo-benefício das soluções de alimentação com melhor desempenho e de monitorização da futura praia, e recomendações sobre aspetos adicionais a considerar no projeto de execução da defesa longitudinal.
Year: 2012
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.; Reis, M. T.; Freire, P.; Neves, M. G.; Sancho, F. E.; Silva, L. G.; Clímaco, M.; Vicente, C.
Editor: Revista da Gestão Costeira Integrada
Keywords: Estruturas costeiras; Alimentação artificial; Erosão costeira
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Aplicação do modelo Duner para erosão de dunas
O estudo visou melhorar a avaliação e previsão da vulnerabilidade/resiliência de sistemas dunares à acção das ondas e da sobrelevação do nível do mar em condições de tempestade marítima. O objetivo específico foi testar o modelo matemático morfodinâmico Duner, desenvolvido com base no método de convolução, para uma experiência laboratorial em canal de grande escala. Utilizaram-se três casos de geometria de perfil de equilíbrio idealizada aproximados do perfil inicial para calcular o máximo potencial de erosão do perfil praia duna. Da avaliação do desempenho do modelo, realizada através de indicadores de impacto e de erro, resultou a classificação de bom para o melhor caso de aproximação do perfil inicial e a classificação de razoável para os outros dois casos testados. Estes resultados permitiram reforçar a conclusão de que o modelo constitui um instrumento simples e eficiente para avaliação e previsão da vulnerabilidade de dunas.
Year: 2012
Number Pages:
315-318.
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Sobrelevação; Tempestade; Perfil de praia; Convolução; Morfodinâmica
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Assimilação de dados num modelo morfodinâmico para embocaduras lagunares
A simulação da evolução de embocaduras lagunares forçadas pela agitação marítima e correntes de maréenvolve erros muito elevados. Com vista a melhorar o desempenho destas simulações, desenvolveram-se doismétodos de assimilação de dados batimétricos aplicados a um modelo morfodinâmico 2DH para simular aevolução de embocaduras. Este artigo descreve os métodos desenvolvidos e a sua avaliação na simulação daevolução da embocadura da lagoa de Albufeira. Os resultados mostram que o modelo sem assimilação de dadostem erros muito significativos, enquanto ambas as técnicas de assimilação de dados conduzem a excelentesresultados.
Year: 2012
Number Pages:
6 pp.
Author(s): Fortunato, A. B.; Nahon, A.; Dodet, G.; Bruneau, N.; Oliveira, A.; Benevides, P; Azevedo, A.
Keywords: Lagoa de albufeira; Assimilação de dados; Embocaduras; Morfodinâmica
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Avaliação do modelo de erosão de praias e dunas xbeach: resultados preliminares
Este estudo visou melhorar a avaliação/previsão da vulnerabilidade de praias à acção de tempestadesmarítimas, através da avaliação do desempenho do modelo XBeach relativamente ao modelo Litprof(um dos mais eficazes nesta área). Esta avaliação foi feita com base na comparação da evoluçãomorfológica e de indicadores de desempenho (de impacto e de erro). Apresentam-se os parâmetros pordefeito (standard set of parameter settings) e discutem-se os parâmetros de calibração para ambos osmodelos, com os quais se reproduziu o desenvolvimento de um perfil de erosão do tipo barra-fossaobtido em canal de grande escala de laboratório. Da avaliação do desempenho dos dois modelos comos parâmetros por defeito, recomenda-se que, apesar do indicador de erro apontar para um melhordesempenho do modelo XBeach, se aplique o modelo Litprof num problema de engenharia num casosemelhante, uma vez que a geometria do perfil numérico é a que mais se aproxima do perfil observadoe a erosão da face de praia é sobrestimada, estando assim do lado da segurança. Realizaram-setestes aos parâmetros de calibração para os dois modelos e concluiu-se que os parâmetros maisinfluentes na evolução morfológica foram break, gammax, facua e lws, para o modelo XBeach, e 2 g escale a , para o modelo Litprof. Os parâmetros facua e lws do modelo XBeach foram aqueles queconferiram ao perfil final uma geometria mais próxima da configuração barra-fossa observada. Dostestes aos parâmetros de calibração concluiu-se que ambos os modelos reproduzem odesenvolvimento da barra submersa característica do perfil de erosão, mas foi o modelo Litprof queapresentou o melhor desempenho
Year: 2012
Number Pages:
18pp.
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.
Keywords: Litprof; Xbeach; Modelação morfodinâmica; Erosão costeira
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Coastal dunes vulnerability indexes: a new proposal and aplication to Ria Formosa Coast (Portugal)
In the present work it is proposed a new coastal dune vulnerability index based on its exposure (and resistance) tooverwashing and erosion under storm events, focusing solely on the short-term events. The methodology is appliedand validated against the available data for the Ria Formosa (Algarve, Portugal) coastal beaches. The overwash indexis determined as a function of the dune crest height in relation with the maxima water levels for different returnperiods, and the storm-erosion index is computed as function of the remaining beach/dune volume after the impact ofthe 10-year return period extreme-wave conditions in relation to the pre-storm volume. It is discussed the results ofthis application, enhancing the necessity of further validation.
Year: 2012
Number Pages:
1-12pp.
Author(s): Sancho, F. E.; Freire, P.; Oliveira, F. S. B. F.
Keywords: Ancão spit; Overwashing; Dune-erosion; Short-term; Maritime-storm; Barrier island
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Consequências da subida do nível médio do mar na hidrodinâmica do estuário do Tejo
A hidrodinâmica estuarina tem implicações significativas na dinâmica morfológica esedimentar, qualidade da água, navegabilidade e inundação das margens. A subida do nível médio domar, associada às alterações climáticas, assim como as tendências atuais e futuras de acreção, terãonecessariamente consequências nesta hidrodinâmica que é conveniente antecipar. O presente estudoavalia os efeitos da subida do nível médio do mar e do assoreamento na propagação da maré noestuário do Tejo, através do desenvolvimento, validação e exploração de um modelo hidrodinâmico dealta resolução. Os resultados mostram que a subida do nível médio do mar afetará significativamente operíodo de ressonância deste estuário, o que conduzirá ao aumento da amplitude das constituintessemidiurnasem 270%e aumentará a dominância de enchente no estuário. Pelo contrário, os ajustesmorfológicos decorrentes da sedimentação atual não conduzem a alterações significativas nahidrodinâmica do estuário do Tejo.
Year: 2012
Number Pages:
143-146pp.
Author(s): Guerreiro, M.; Fortunato, A. B.; Freire, P.; Rilo, Ana; Taborda, R.; Freitas, M. Conceição; Andrade, C.; Silva, T.
Keywords: Ressonância; Nível médio do mar; Alterações climáticas; Hidrodinâmica; Estuário do tejo
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Evaluating the geomorphologic stability of an estuarine sandy beach. Integrated Coastal Zone Management
The hydrodynamics and sediment dynamics of a low energy estuarine beach was analysed. The beach is subjected to local wind waves generated in an area of restricted fetch, wake waves generated by catamarans and a semi diurnal meso-tidal regime. Only storm events of short duration modify the beach profile, which, once the normal hydrodynamic conditions are restored, naturally recovers its initial shape. The beach is characterised by having a steep upper slope until mean sea level, followed, seaward, by a low gradient terrace, and a bimodal sediment distribution. To investigate the hydro sedimentologic beach behaviour, wind, topo-hydrographic and sedimentologic data were used as input and validation of process based numerical modelling. Wave generation and transformation in an area of restricted fetch, nearshore circulation, sediment transport and morphological evolution were simulated for average annual conditions and storm conditions. The statistical analysis of a six-year wind data series allowed to derive the average wind regime, based on which, the average annual wave regime and the average annual longshore sediment budget, 14.5x103 m3year-1, were calculated. The contribution of the individual components of the representative wave regime, discretised by directional sector and height class of incidence, was evaluated as well as the spatial distribution of the longshore sediment transport in the active part of the beach profile. The characteristics of the wave groups generated by the passage of catamarans at different speeds were estimated and their action on the beach morphology was simulated. Although when the catamarans travel at 20 knots speed the average annual wake wave energy dissipated at the beach is 2.5 times higher than the average annual wind wave energy, the erosion effect on the beach profile is still not relevant for the present traffic. In opposition, short duration storm events generate the formation of an erosion scarp at the upper part of the beach face. The numerical modelling of this phenomenon allowed to acknowledge on the protective effect that the low gradient terrace has on the beach face.
Year: 2009
Number Pages:
pp. 35-49.
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.; Vargas, C.
Editor: Wiley-Blackwell Publishing
Volume:
Integrated Coastal Zone Management.
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Tese de Doutoramento
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Avaliação da eficiência energética nos serviços urbanos de águas. Guia para diagnóstico, priorização de alternativas, monitorização e revisão do plano de ação
A presente tese tem como objetivo melhorar a gestão dos sistemas de distribuição de água através da utilização de métodos probabilísticos e estatísticos para analisar os dados de contadores inteligentes. Assim, é proposta uma metodologia para avaliação da incerteza em medições de caudal dinâmicas, baseada apenas nas próprias medições, no método de bootstrap por blocos e no ajustamento de um modelo adequado aos dados em estudo. De seguida, é desenvolvida uma metodologia de amostragem probabilística estratificada dos clientes para identificação de uma amostra representativa onde deverão ser instalados contadores inteligentes, sendo os estratos definidos pelos grupos obtidos numa análise de clusters baseada em dados de faturação. É ainda apresentada uma metodologia para a decomposição¸ de séries temporais de caudal em consumo autorizado, consumo não autorizado, roturas e perdas, utilizando técnicas de suavização de séries temporais e análise do espetro singular (singular sprectum analysis). Por último, são testados alguns métodos robustos e de analise funcional para deteção de valores anómalos em series temporais de caudal.
Year: 2022
Author(s): Almeida e Silva, M.
Keywords: Sistemas de distribuição de água; Séries temporais de caudal; Incerteza; Decomposição de séries temporais; Amostragem estratificada
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Análise dos Efeitos de Factores Climáticos e Antropogénicos na Ria de Aveiro
A compreensão dos impactes das alterações climáticas é fundamental para agestão a longo do prazo dos ecossistemas estuarinos. Esta compreensão sópoderá ser efectiva considerando a variabilidade climática natural e o papelrelativo das intervenções antropogénicas nestes ecossistemas. Assim, apresente dissertação analisa a influência das alterações climáticas e pressõesantropogénicas na qualidade da água e dinâmica ecológica da Ria de Aveirocom base numa abordagem integrada, que combinou a análise de sériestemporais dos últimos 25 anos e a modelação numérica de elevada resoluçãode cenários futuros de alterações climáticas e intervenções antropogénicas.A componente de modelação de qualidade da água e ecológica foi melhoradaa vários níveis. A análise de sensibilidade do modelo 3D hidrodinâmicoecológicoECO-SELFE aplicado à Ria de Aveiro e a revisão das constantes desemi-saturação para absorção de nutrientes pelo fitoplâncton contribuírampara a precisão e robustez das aplicações. A concentração do fitoplâncton foisignificativamente influenciada pelas taxas de crescimento do fitoplâncton e demortalidade e excreção do zooplâncton, e apresentou uma sensibilidadereduzida à variação das constantes de semi-saturação na gama identificadapara as diatomáceas. O acoplamento do ECO-SELFE a um modelo de campopróximo e a integração do ciclo do oxigénio aumentaram a sua capacidade derepresentação dos processos e das escalas espaciais relevantes. A validaçãodo ECO-SELFE foi realizada com base num conjunto de campanhasespecíficas realizadas no canal de Mira. Os padrões espaciais e temporaisobservados para as várias variáveis (clorofila a, nutrientes, oxigénio dissolvido,salinidade, temperatura da água, correntes e níveis) foram simulados comerros menores ou semelhantes aos obtidos neste tipo de aplicações.A análise dos padrões de variabilidade espacial e temporal da qualidade daágua e ecológica na Ria de Aveiro a diferentes escalas, efectuada com basenos dados históricos de 1985 a 2010 complementados pelas campanhasrealizadas, sugeriu uma influência combinada da variabilidade climática e dasacções antropogénicas. Os cenários futuros de alterações climáticas eintervenções antropogénicas simulados evidenciaram uma influência maissignificativa das alterações climáticas quando comparadas com os efeitos dasacções antropogénicas analisadas. As variações mais significativas sãoprevistas para os cenários de subida do nível do mar, seguidos dos cenáriosde alterações dos regimes hidrológicos, evidenciando o papel da circulação(maré e caudal fluvial) no estabelecimento da qualidade da água e dinâmicaecológica na laguna. Para os cenários de subida do nível do mar são previstosdecréscimos significativos da clorofila a e dos nutrientes a jusante e nas zonasintermédias do canal, e um aumento significativo da salinidade a montante.Estas alterações poderão favorecer modificações da composição e distribuiçãodas comunidades, afectando a cadeia alimentar e causando uma progressãopara montante de espécies marinhas. Os resultados sugerem ainda que osefeitos poderão ser mais significativos em estuários pouco profundos.
Year: 2012
Number Pages:
265p.
Author(s): Rodrigues, M.
Keywords: Intervenções antrópicas; Regimes hidrológicos; Aumento da temperatura do ar; Subida do nível do mar; Alterações climáticas; Séries temporais longas; Modelação numérica; Oxigénio dissolvido; Nutrientes; Clorofila a; Estuários
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Modelação da Morfodinâmica de Estuários
N/A
Year: 2010
Number Pages:
1-188pp.
Author(s): Pinto, L.
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Sistema integrado de modelação para apoio à prevenção e mitigação de acidentes de hidrocarbonetos em estuários e orla costeira
A temática dos derrames de hidrocarbonetos continua a ser um assunto de extremaimportância dados os graves impactes continuadamente causados no meio marinho. O desenvolvimentode ferramentas para auxilio às autoridades responsáveis pela gestão costeirano combate e mitigação deste tipo de acidentes é prioritário nos planos estratégicos governamentais.Neste trabalho propõe-se um novo sistema integrado de análise de hidrocarbonetos desenvolvidopara aplicação a derrames em zonas costeiras, portuárias e oceânicas. Desenvolveuseuma nova metodologia baseada na sinergia da modelação numérica com a detecção remotapor satélites. Este sistema integra uma componente de modelação numérica flexível(2D/3D) e um novo algoritmo de segmentação de manchas de hidrocarbonetos observadasem imagens SAR. O algoritmo de detecção remota foi concebido para validar os resultadosdo sistema de modelos. O sistema de modelação baseia-se numa abordagem Euleriana-Lagrangeana para a resolução dos processos de evolução dos hidrocarbonetos, utilizandomalhas não-estruturadas para a representação dos domínios de estudo numa perspectivamulti-escala. O modelo de hidrocarbonetos inclui a maioria dos processos relevantes numderrame à superfície e na coluna de água e inclui um novo algoritmo para a retenção costeiraque considera a dinâmica intertidal para aplicação a domínios praias, lagunas e estuários.Realizaram-se diversas aplicações sintéticas e reais que comprovaram a precisão, robustez,fiabilidade e flexibilidade do sistema integrado, com custos computacionais e níveisde complexidade variável. A aplicação do sistema ao caso Prestige permitiu demonstrarque a sinergia entre a modelação numérica e a detecção remota é uma mais-valia para aprevisão de derrames de hidrocarbonetos no mar e serviu como base para uma análise qualitativada influência da precisão da previsão do vento como agente forçador.Futuramente, o sistema poderá ser aplicado na optimização de planos de contingência,sustentando análises de risco, e em sistemas de alerta e aviso para acidentes de poluição.
Year: 2010
Number Pages:
258 pp.
Author(s): Azevedo, A.
Keywords: Prestige; Sar; Detecção remota; Modelação euleriana-lagrangeana; Derrames de hidrocarbonetos
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Evolução Morfo-Sedimentar de Margens Estuarinas (Estuário do Tejo, Portugal)
As margens estuarinas são constituídas por diversos elementos morfo-sedimentares, interdependentes entre si através de processos hidrodinâmicos, sedimentares, morfológicos e ecológicos. Estas características conferem à zona marginal do estuário uma sensibilidade particular a desequilíbrios entre o suporte morfológico e sedimentar e à acção dos agentes hidrodinâmicos, climáticos e antrópicos. A presente tese contempla o estudo da evolução morfo-sedimentar de margens estuarinas, procurando identificar as condições genéticas, caracterizar e quantificar os processos evolutivos actuais e passados. A área em estudo situa-se na margem sul do estuário interno do Tejo, entre Alcochete e Cacilhas, incluindo a restinga do Alfeite e a baía do Seixal. Efectuou-se a caracterização hidrodinâmica, morfológica e sedimentar da região em estudo e a avaliação dos padrões evolutivos à mesoescala e microescala. O estuário do Tejo é caracterizado por extensas zonas intertidais constituídas por rasos de maré e sapais. Estas áreas são alimentadas por sedimento em suspensão de origem fluvial, redistribuído pelas correntes de maré. Contrastando com o predomínio da sedimentação essencialmente silto-argilosa, surgem na margem sul praias e restingas de natureza arenosa que indicam a actividade de ondas de geração local. A morfologia da restinga do Alfeite evidencia a actividade de ondas, quer na sua formação, quer na sua evolução temporal. A sua instalação, há cerca de 500 anos atrás, terá correspondido a um episódio de mobilização considerável de material grosseiro proveniente de fontes sedimentares próximas - as rochas detríticas miocénicas e pliocénicas. A instalação da restinga proporcionou a manutenção de um ambiente de baixa energia, constituído por rasos de maré e sapais (baía do Seixal). O clima de agitação local está sobretudo relacionado com as nortadas, devido às maiores distâncias de fetch associadas e à intensidade mais elevada dos ventos daquele quadrante. O clima de agitação médio, obtido através de um modelo de previsão da agitação, caracteriza-se por alturas significativas de onda entre 0,2 e 0,4 m e por períodos de zero ascendente de 2 s. Em condições extremas a altura significativa de onda pode atingir 1,3 m. As ondas de geração local no estuário interno têm capacidade para causar a ressuspensão, transporte e acumulação de areias na margem sul, virada às direcções de fetch mais longo. Identificaram-se dois domínios principais de transporte longitudinal, envolvendo um caudal sólido semelhante de 20 000 - 30 000 m3/ano. Estes resultados concordam como as direcções de desenvolvimento e de progradação das restingas de areia. O padrão de dispersão de material sedimentar concorda também com a localização de fontes sedimentares potenciais. A restinga do Alfeite mostra uma variação morfológica evidente nos últimos 150 anos, dominada pelos processos de erosão e envolvendo a redução da área da praia em cerca de 15 ha. As modificações mais importantes ocorreram no período 1930-1979, com uma taxa de erosão média de 0,3 ha/ano, que coincidiu com intensa intervenção antrópica no sistema envolvendo alteração dos balanços sedimentares locais. As taxas de erosão obtidas através da análise evolutiva à mesoescala concordam com os volumes sedimentares avaliados para a deriva litoral local. O padrão evolutivo à microescala da praia do Alfeite mostra igualmente um comportamento particular de resposta a alterações hidrodinâmicas locais e à acção antrópica. O padrão de evolução à mesoescala e microescala da baía do Seixal sugere uma diferença acentuada entre o comportamento das zonas subtidal e intertidal inferior, com alguma dominância dos processos erosivos (com uma taxa de erosão média de 1-2 cm/ano), e o da zona supratidal com taxas de sedimentação relativamente elevadas (1cm/ano). O modelo morfo-sedimentar proposto para a baía do Seixal é essencialmente um modelo de redistribuição de sedimentos entre os rasos de maré superiores e sapais e os canais; resulta a selecção natural entre siltes grosseiros e areia e uma fracção mais fina com componente orgânica importante. À macroescala, o modelo evolutivo proposto será interrompido por episódios de entrada excepcional de material, principalmente através da rede hidrográfica local, associados a eventos extremos. As margens estuarinas são particularmente sensíveis a alterações extremas dos balanços sedimentares locais, sendo clara a interdependência entre a evolução morfológica e a interferência antrópica no sistema.
Year: 2003
Author(s): Freire, P.
Editor: ******
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Instrumentos de Apoio à Gestão de Estuários - Indicadores Ambientais
Os estuários são sistemas ricos em recursos naturais e de grande fragilidade ecológica. O seu uso, como suporte de múltiplas actividades, faz com que seja necessário definir planos de gestão destinados a compatibilizar tais utilizações, salvaguardando o equilíbrio ecológico e a saúde pública. Reviram-se os conceitos de estuário, suas características e tipos. Identificaram-se princípios e metodologias para a sua gestão, que requerem o uso de instrumentos, dentre os quais são objecto central do presente estudo os sistemas de indicadores ambientais. O modelo de enquadramento adoptado foi o de Pressão Estado Resposta. As aplicações do conceito de indicador ambiental a estuários são recentes e limitadas, devido à especificidade destes sistemas, em particular, da coexistência de escalas de tempo distintas no controlo dos processos hidrodinâmicos e das suas características bio-geo-químicas. A caracterização ambiental dum estuário requer a aplicação de uma metodologia que inclui, além de informação de contexto, a identificação das zonas homogéneas, definidas com base em critérios morfológicos, de salinidade e de gestão, e das escalas de tempo relevantes, para definir os domínios de integração espacial e temporal das variáveis observadas, que conduzem aos valores significativos. A estes é removida a dimensão, sendo normalizados por aplicação de operadores algébricos e gráficos, inferindo-se a conformidade com a qualidade ambiental a partir dos valores dos indicadores normalizados. A metodologia inclui a definição de classes de qualidade. A metodologia foi ensaiada no estuário do Tejo. A sua caracterização, cobrindo as temáticas da eutrofização e estado de oxigenação, da qualidade estética e da contaminação bacteriológica e por xenobióticos, demonstrou a exequibilidade do método. Os resultados, se bem que de interesse relativo por recorrerem a dados heterogéneos e, por vezes, sem actualidade, revelam um estuário com baixa susceptibilidade à poluição, onde o incumprimento das normas de emissão pelas fontes poluentes era dominante. Porém, o estado do estuário revelou-se, em grande parte da sua extensão, bom ou excelente relativamente a alguns parâmetros, embora tenham sido identificadas situações de não conformidade. A metodologia é, assim, exequível, mesmo quando aplicada a um estuário complexo como o Tejo, e capaz de diferenciar situações de qualidade ambiental distintas. Constitui um instrumento de gestão útil para o apoio ao planeamento de programas de monitorização, para a sistematização da informação e para a comunicação clara com os responsáveis pelas decisões e com o público.
Year: 2003
Author(s): Cardoso da Silva, M.
Editor: ******
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Eulerian-Lagrangian analysis of transport and residence times in estuaries and coasts
Eulerian-Lagrangian methods (ELMs) are increasingly used to simulate groundwater and surface water transport and water quality, largely due to their ability to use large time steps and to formally decouple processes with distinct time scales. Yet, two severe limitations remain: (1) ELMs do not inherently conserve mass, AND (2) in multiple dimensions, robust implementations of "higher-order" ELMs are expensive. Our research focused on the understanding of the main sources of errors in ELMs. We analyzed systematically the impact and relative importance of tracking errors, integration errors and forcing by non-conservative flow fields, on measures of mass conservation, overall accuracy and stability. From this analysis, we propose new methodologies and general guidelines towards mass conservative, globally accurate and stable multi- dimensional ELM transport simulations in estuarine and coastal regions. We performed a pioneering study of the influence of tracking errors, demonstrating their very strong negative impact on mass conservation, overall accuracy and stability. Low-order tracking methods are strongly discouraged in the presence of complex flow fields, typical of estuaries, because they are too inaccurate to allow overall mass balance and phase preservation, and they lead to potential instability. We show that the evaluation of the integrals at the feet of the characteristic lines is an important source of mass and overall errors, which can be controlled through grid refinement. To avoid such errors, we develop a new method that combines the flexibility and local mass properties of control volume finite element methods (CVFE), with a new quadrature integration technique. Subdivision quadrature overcomes stability constrains of traditional quadratures and allows for easy implementation in multiple dimensions. We find subdivision quadrature CVFE-ELMs to be an attractive alternative to current finite element ELMs in estuaries and coasts. Non-conservative flow fields are the primary concern for estuarine and coastal applications because ELMs cannot mitigate their effect without jeopardizing overall accuracy. We found bathymetric gradients and complex geometry to be the main sources for flow mass errors, and grid refinement to be inadequate to eliminate them. Consequently, mass imbalances in ELM solutions cannot be removed by grid refinement. Control volume finite elements and conservative-equation-based formulations are equally ineffective in the presence of a non-conservative flow. The problem needs to be addressed at the source, i.e., the circulation models that generate the flows. A detailed analysis of residence times illustrates the importance of improving numerical models, and provides new insights on the variability of residence times in estuarine systems. A new methodology is proposed, which emphasizes the importance of local analysis of residence times to understand the fluxing properties of a complex system, while providing an alternative approach to traditional bulk evaluations of residence times. Key Words: Flow mass conservation. Transport Mass conservation. Transport equation. Eulerian-Lagrangian methods. Finite Volumes. Finite elements. Accuracy Analysis. Residence Times.
Year: 1997
Author(s): Oliveira, A.
Editor: ******
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Numerical modelling of irregular wave propagation in the nearshore region
The thesis deals with the numerical modelling of random wave propagation in the nearshore region. The mathematical modelling is based on the mild - slope equation.The mild - slope equation has been considered in a linear elliptic form in order to take into account wave refraction, diffraction, and reflections, and therefore to allow for the applicability of the model without constraints even to areas like harbours where reflections play an important role. Owing to the fact that we are dealing with a boundary value problem, the mathematical methods for solving the linear system of equations generated after discretising the governing equation and the boundary conditions imposed are fundamental to developing an efficient numerical model. A range of mathematical methods for solving the linear elliptic form of the mild-slope equation as well as a range of appropriate radiation boundary conditions are analysed, implemented and compared. Comparisons with available results, experimental and numerical, for different cases of study, validate the model for monochromatic waves.To overcome the difficulty of applying the linear elliptic model over large areas, a multigrid technique was deployed in a numerical model of a non-linear transformed form of the mild-slope equation in order to accelerate convergence. This technique was applied to a range of iterative solvers and satisfactory results were obtained.A numerical model of a hyperbolic form of the mild-slope equation, an initial value problem, was also developed and extended in order to test a range of radiation boundary conditions. Results show that "sponge layers" provide the best means of dealing with radiation type boundary conditions.The elliptic model was then further developed by extending it to random waves using the concept of superposition of spectral components. The importance of frequency and directional spreading was investigated. Based on the energy balance equation the phenomenon of breaking of irregular waves in the surf zone was incorporated, using two different approaches, in the model which was applied to cases that had been experimentally studied before. The results from this part of the work are unique and demonstrate the practical usefulness of the model.
Year: 1997
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.
Editor: ******
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Modelação matemática de processos hidrodinâmicos e da qualidade da água no estuário do Tejo
STERNA é um sistema de modelos matemáticos para a simulação de processos hidrodinâmicos e de qualidade da água em estuários não-estratificados. Este sistema é constituído pelo modelo hidrodinâmico MOHID, previamente existente, e por um modelo de transporte e por um conjunto de módulos de qualidade da água, desenvolvidos no decurso deste estudo. As equações de conservação da massa e de conservação da quantidade de movimento, do modelo hidrodinâmico, e a equação de advecção-difusão, do modelo de transporte, são resolvidas pelo método das diferenças finitas, a partir de uma formulação bidimensional (2D), integrada na vertical.Descreve-se a aplicação do sistema STERNA ao estuário do Tejo. Os resultados são comparados com observações efectuadas em campanhas do "Estudo Ambiental do Estuário do Tejo". Estas observações compreendem: a) séries temporais de correntes, salinidade, temperatura e sedimentos em suspensão, com cerca de 24 horas de duração; b) séries de valores mensais de salinidade, temperatura, clorofila-a, fosfato, amónia, nitrato, CBO e oxigénio dissolvido, com 4 anos de duração. Verifica-se, para a generalidade dos parâmetros, uma concordância satisfatória entre observações e resultados dos modelos.Os dados de campo e o sistema de modelos proposto servem de suporte a uma análise das características do ambiente no estuário do Tejo. Discutem-se, em particular: as trocas de maré entre o estuário e o exterior; a importância da estratificação de densidade; os fluxos de calor através da superfície; os mecanismos de formação da zona de turvação máxima; os factores responsáveis pela limitação da produção primária fitoplanctónica; os processos envolvidos no ciclo do fósforo e do azoto; e a ocorrência de défices de oxigénio. Conclui-se pela importância de uma abordagem integrada no estudo dos processos estuarinos.Palavras-chave: Modelos matemáticos; método das diferenças finitas; hidrodinâmica de estuários; qualidade da água; estuário do Tejo.
Year: 1996
Number Pages:
pp. 240.
Author(s): Portela, L. I.
Editor: ******
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Three-dimensional modeling of coastal flows using unstructured grids
Although three-dimensional (3D) modeling of coastal and estuarine flows is becoming common, several limitations remain related to our ability both to describe and to numerically simulate the correct physics. Two key limitations concern vertical resolution: the lack of flexibility of current methods for vertical discretization prevents the optimal use of computational resources, and guidelines for vertical nodal placement are not available.The major contribution of this thesis is the development, analysis and test of an approach that allows for an unprecedented flexibility in the vertical refinement of the domain. This approach, which we refer to as localized sigma coordinates (LSC), is the first to allow the number of nodes per vertical to vary horizontaly, and can therefore be considered a natural extension to the use of unstructured grids in the horizontal.To take advantege of the LSC, we perform the first systematic study for the vertical discretization in barotropic tidal flow simulations. The resulting optimal grid can reduce the errors relative to a uniform grid by over an order of magnitude and compares favorably with non-uniform grids previously proposed. A criterion to guide the horizontal distribution of the total number of nodes is proposed and discussed in the context of simple one- and two-dimensional models, and is then extended to three dimensions. Accounting for advection in three dimenions forces modifications to the criterion, but the overall concept proved to be useful: using a variable number of nodes per vertical reduces the maximum velocity errors by a factor of two.As part of our analysis of the LSC, we investigate the evaluation of the horizontal gradients in sigma-coordinate shallow water models. We show that horizontal gradients should be computed in sigma rather than z-coordinates, and that the so-called hydrostatic inconsistency typically associated with sigma coordinates does not correspond to a numerical inconsistency. The large errors associated with the evaluation of horizontal gradients can be by-passed through appropriate horizontal resolution, and a procedure to define this resolution is proposed based on results from a truncation error analysis.An application to the Tagus estuary demonstrates the enhanced accuracy provided by the LSC, and provides new insights into the estuarys 3D barotropic circulation. Strong residual currents (depth-averaged eulerian residual velocities of up to 0.5 m/s) are generated by advective accelerations and have a major impact on the mixing characteristics at the mouth of the estuary. The assymetry between ebbing and flooding promotes exchanges between marine and estuarine waters, while he interaction between tidal and residual flows leads to strong chaotic stirring.The good performance of the LSC in a complex application establishes this method as an attractive alternative to the traditional sigma- and z-coordinates.
Year: 1996
Author(s): Fortunato, A. B.
Editor: ******
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Relatório Científico
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Modelo matemático de evolução de linhas de costa. Aplicação a casos de alimentação artificial de praias.
N/A
Year: 1995
Author(s): Vicente, C.
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Programa provisional para estudos sobre infra-escavações.
N/A
Year: 1995
Author(s): Pires Elias, N.; Oliveira, E. M.
Info
Restabelecimento da ligação da lagoa de Óbidos ao mar. Dragagens de canais interiores
N/A
Year: 1995
Author(s): Vicente, C.; Clímaco, M.
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Scoping study on integrated environmental assessment of coastal zones.
N/A
Year: 1995
Author(s): Silva, M. C.; de Vrees, L.; Medina, J. M.
Info
Scoping study on integrated environmental assessment of coastal zones.
N/A
Year: 1995
Author(s): Silva, M. C.; de Vrees, L.; Medina, J. M.
Info
Standardisation of consolidation tests and sample characterisation.
N/A
Year: 1995
Author(s): Costa, R. G.; Freire, P.
Info
Aperfeiçoamento de metodologias de modelação aplicáveis a projectos de alimentação artificial de praias
N/A
Year: 1994
Author(s): Vicente, C.; Clímaco, M.
Info
Avaliação das reservas submarinas de areia na costa sul da Ilha da Madeira. Trecho: Cabo Girão - Madalena do Mar
N/A
Year: 1994
Author(s): Vicente, C.; Clímaco, M.
Info
Caracterização de aspectos fisiográficos de praias da costa portuguesa. Orla litoral da ria de Aveiro
N/A
Year: 1994
Author(s): Vicente, C.; Clímaco, M.
Info
Dique-Leste Taipa-Coaloane: Estudo Hidráulico e Sedimentológico em Modelo Físico.
N/A
Year: 1994
Author(s): Oliveira, E. M.
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Outro
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Estuarine and coastal morphodynamics
N/A
Year: 2015
Author(s): Fortunato, A. B.; Bertin, X.; Coco , G.; Concejo, A.; Dias, J. M.; Fernandes, E.; Larson, M.; Matias, A.; Oliveira, A.; Silva, P. A.; Dias, J. A.; Azeiteiro, U.; Costa , M.; Boski, T.
Keywords: coastal; Estuarine
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