Publicações

Os trabalhos desenvolvidos por equipas de investigação sobre a zona costeira bem como as ferramentas de gestão e ordenamento dasregiões hidrográficas, como, por exemplo, os Planos de Gestão de Bacia Hidrográfica e os Planos de Ordenamento de Estuários, necessitamda definição de margem e de leito e, por conseguinte, do traçado da Linha de Máxima Preia-Mar de Águas Vivas Equinociais (LMPMAVE)que corresponde ao seu limite. Muito embora a definição destas áreas e respetivo limite esteja descrita na lei que estabelece a titularidadedos recursos hídricos, existe uma dificuldade prática em transpor para a realidade do terreno as conceções legais, particularmente emsistemas de transição, como os estuários. Assim, revela-se prioritário o desenvolvimento de uma metodologia abrangente e objetiva capazde responder a este desafio.No presente trabalho, apresenta-se uma abordagem metodológica interdisciplinar e integrada, baseada na recolha e análise deinformação bibliográfica, cartográfica e de campo sobre a área de estudo (estuário do Tejo), bem como a experiência adquirida notraçado deste limite noutros locais do país. Deste modo, foi possível desenvolver um conjunto de critérios para o traçado da LMPMAVEem ambientes de transição, que podem ser divididos em quatro tipologias: a)biofísica, estabelecida através da presença ou ausência devegetação halófita; b)tipo de estrutura/altimétrica, que se prende com as características intrínsecas da estrutura e sua elevação; c) de usodo solo; d) de índole legal, baseada na Lei 54/2005 de 15 de novembro.O desenvolvimento e aplicação desta metodologia ao estuário do Tejo permitiu dispor pela primeira vez do traçado deste limite nesteimportante sistema de transição e, simultaneamente, ultrapassar a dificuldade de implementar os conceitos legais de LMPMAVE noterreno, ao criar critérios objetivos de suporte à sua marcaçã

Like othersimilarcoastalsystems,theAlbufeiralagoonisartificially openedeveryyeartopromotewaterrenewalandclosesnaturallywithinafewmonths.TheevolutionoftheAlbufeiraLagoonInletfromitsopening inApril2010toitsclosure8monthslaterisqualitativelyandquantitativelyanalyzedthroughacombination ofmonthly field surveysandtheapplicationofaprocess-basedmorphodynamicmodel.Field dataalonewouldnotcoverthewholespace

The main purpose of this study is to investigate the uncertainties in the modelling of salinity fields in the Ria de Aveiro lagoon associated with the estimation of river flow discharges. The prediction of fresh water inputs is necessary to properly implement forcing conditions and consequently to provide accurate forecasts of baroclinic circulation in coastal lagoons. Located in the north-western Portuguese coast, the Ria de Aveiro is a shallow vertically homogeneous mesotidal coastal lagoon with a complex geometry. Although it is tidally dominated, it receives freshwater from five rivers, the Vouga, Antuã, Cáster, Boco and Ribeira dos Moínhos, whose contributions are responsible for the salinity variation within the system. This research concerns the accurate prediction of river flow to be used in the operational forecast system of the lagoon. Given the lack of observed data for river discharges, as there are only two real time measuring stations located in the Vouga and Antuã river basins, but far from the lagoon, alternative estimation approaches are needed. In order to estimate the river discharges for all five rivers, two different approaches were considered: the first estimates the Vouga river flow, the major fresh water source, based on the nearest real time measuring station and estimates the other river flows based on river basin areas proportionality; the second establishes river flows based on the precipitation/river flow relationships for the Vouga and Antuã rivers and on the areas of the other river basins using the SWAT model. The methodology comprises the exploitation of the 3D unstructured-grid hydrodynamic model SELFE, required to adequately simulate the flow and transport of salt in very complex domains such as the Ria de Aveiro. The model is forced by water elevations at the ocean boundary and river flows at the river boundaries, and atmospheric drivers at the surface (wind stress, atmospheric pressure and heat fluxes). The salinity model predictions were compared with data from seven stations, and its accuracy was assessed through Root Mean Square Error (RMSE). The river flows estimated by the first method led to the best fit between observed and predicted salinity.

Microtextures in quartz attributed to aeolian transport, principally bulbous edges and abrasion fatigue haveseldom been tested in the laboratory under controlled conditions. A wind tunnel experiment was conducted,using glass spheres (>70% SiO2) as a proxy for quartz, with the objective of determining the extent of mechanicaldamage to silica/glass transported in a mixture with quartz beach sand. The microspheres were microscopicallyimaged prior to transport in a wind tunnel, subjected at velocities ranging from 4 to 13 m/s insequential runs of 10 min. The range in velocity is capable of lifting grains into the air column or saltatingquartz grains and silica/glass spheres to produce mechanical impact, i.e. abrasion commonly experiencedin aeolian transport. With increasing velocity silica/glass spheres, which displayed minor imperfectionsprior to transport, began to show significant grain damage exhibiting increasing depth into the silica/glassfabric

We present a new formulation to predict the bed shear stress under skewed/asymmetric oscillatory flows(with or without a co-linear mean current), extending the work of Nielsen (1992). The nonlinearity of theoscillatory flow is incorporated through the use of two parameters: the index of skewness or nonlinearity,and the waveform parameter. The new formulation is tested against the bed shear stress estimated fromthe log-fit and momentum-integral methods, using oscillatory data from oscillating water tunnel experiments.The new formulation and the momentum-integral method agree well, but differ from those withthe log-fit method, possibly because both methodologies lead to different results for the phase lead betweenthe bed shear stress and the free-stream velocity. The new bed shear stress formulation is incorporated in aquasi-steady bedload formula, and accurately reproduces net transport rates under non-linear, nonbreakingwaves with and without an opposing current.

Projected rates of global sea level rise and human pressures have increased attention to the potential for landformchange in estuaries. This paper assesses the status of the fetch-limited beaches in the Tagus estuary, one of the largestestuaries in Europe, with a focus on distinguishing active beaches from inactive vegetated banks and identifyingconditions under which they change state. A total of 26 beaches were identified in the inner estuary and 49 in thetributary basins on 2007 aerial photographs and compared with conditions on older photographs (1944-1958). Lengths,widths and maximum fetch distances for beaches were measured and site visits were made to determine their originsand present conditions. Beaches occur at eroding uplands or marshes or on spits extending from eroding uplands.Human-created beaches occur on spoil areas, within niches formed by structures and where vegetation is eliminated orprevented from colonizing (e.g. boat launches and recreational surfaces). Basin infilling, with increase in the elevationof low tide terraces and the formation of bars, is reducing wave energies, and some beaches are reverting to vegetatedbanks. Beaches that become vegetated banks because of human actions occur where use for boating or recreation isabandoned and where spits that form off spoil deposits reduce fetch distances upwind.

Sea level rise (SLR) is increasing the risk of flooding in marginal low-lying estuarine areas. High water levels inestuaries are associated with the simultaneous occurrence of various phenomena ranging from high tidal levels to largefresh-water discharges. The intense and diverse human occupation of some of these marginal areas increases the floodvulnerability, endangering human lives and causing heavy economic and environmental losses. This issue becomeseven more relevant since the European Floods Directive establishes mandatory guidelines to all member statesregarding flood risk assessment, integrating flood maps with territorial characteristics. The present study aims to assessthe vulnerability to floods of a specific area in Tagus estuary, by integrating hydrodynamic modelling results with landuse cartography. Results suggest that about 16.1% of the estuarine marginal fringe could be flooded for the 2050scenario, rising up to 23.7% for the 2100 scenario. Moreover, industrial and urban areas will be the most affected sites.Considering future development scenarios planned for that site, the results point to an increasing vulnerability of urbanareas and therefore to the relevance of this knowledge in future planning and management guidelines as well asmeasures to adapt to SLR. The uncertainties and implications of the study are also discussed, and future research topicsare indicated.

The western sector of Ria Formosa, a lagoon system in the south of Portugal, represents approximately 90% of the total tidal prism of the lagoon and includes three inlets. Two sets of field campaigns to characterize the hydrodynamics of this sector in neap and spring tide conditions were conducted in the autumn of 2011 and spring 2012. The main findings related to the inlets hydrodynamics and water exchanges between the lagoon and the ocean along semi-diurnal tidal cycles are presented. To estimate the relative contribution of the three inlets to the water exchanges between Ria Formosa and the ocean, discharges were evaluated hourly along complete neap and spring semi-diurnal tidal cycles and the tidal prisms computed. In addition, two sea level time series measured in Faro-Olhão inlet and Faro commercial pier were harmonically analyzed. The results were compared with previous studies and used to validate the ELCIRC hydrodynamic model. This model provided additional information about the circulation and tidal prisms and distortion inside the western Ria Formosa. This study confirmed the Faro-Olhão inlet as the main inlet in terms of contribution for the total tidal prism. It is shown that the Ancão inlet lost hydraulic efficiency, contributing less than 6% to the total tidal prism in all situations and the Armona inlet gained efficiency in spring tide and lost efficiency in neap tide. Moreover, the Faro-Olhão inlet exhibits flood prisms higher than ebb prisms under neap and spring tides, suggesting a residual circulation towards the Ancão and Armona inlets.

Analisa-se a evolução batimétrica naenvolvente do esporão EV2,na Cova do Vapor, ao longo dos últimos 50 anos,com base em levantamentoshidrográficos.Aocorrênciade erosões localizadas está associadaao prolongamento inicial do esporão, em 1969-1971. A profundidade máxima(-14,1mZH, 200m a WNW da cabeça)foi atingida em 2006, na sequência de uma intervençãodereparaçãoda estrutura.Verifica-se que,em certos períodos (e.g.1990-1995), aposição dos pontos de profundidade máxima sofrea influênciada evolução do sector nascenteda Golada, confundindo-secom essa mesma evolução.

A baía da cidade da Praia, na ilha de Santiago, Cabo Verde, acolhe um dos principais portos comerciais e de cruzeiros de Cabo Verde, tendo também uma relação importante, do ponto de vista ambiental e paisagístico, com a frente ribeirinha da cidade. Procedeu-se a uma análise da evolução morfológica do sistema, com recurso a levantamentos hidrográficos (de 1882 a 2016) e imagens aéreas (de 1968 a 2018), para determinar tendências evolutivas históricas. Realizou-se também a aplicação de um sistema de modelos numéricos, envolvendo a simulação da hidrodinâmica, do transporte sedimentar e da evolução do fundo, para identificar os processos litorais dominantes. Calculou-se uma tendência média de avanço da praia Grande ou da Gamboa de 0,6 a 1,0 m/ano, correspondendo este último valor à média dos últimos 50 anos. As condições de maior hidrodinamismo no interior da baía estão associadas aos períodos de agitação marítima de maior altura. As intervenções mais recentes, nomeadamente na zona portuária, tendem a diminuir esse hidrodinamismo.

This study investigates the roleof infragravity waves (IGW) on the hydrodynamics of a wave-dominated inlet (Albufeira lagoon, Portugal) during storm Leslie (October 2018) through the analysis of field observations. Measured significant IGW heights reached up to 0.9 m in the surf zone, at adjacent ocean beaches, and 0.4 m at the flood-delta. At the flood-delta, IGW were more energetic than wind-generated short-waves by up to a factor of 2. These large IGW are expected to contribute significantly to sediment transport during storm conditions.

Existing knowledge on the evolution of the Tagus estuary inlet morphology derives mostlyfrom analyses of bathymetric surveys and aerial images. The limitations of this approachprevent a detailed understanding of the processes responsible for this evolution, as well as theprediction of the future evolution. A 2DH morhodynamic model was therefore applied to shednew light into the sediment dynamics of this tidal inlet. Description of the method

Due to their exposure to various forcings such as tides and waves, estuary mouths constitute dynamic coastal environments where sediment transport can result in abrupt and significant morphological changes. They concentrate relevant socio-economic and ecological values, which will become even more challenging in the climate change context. Despite their importance worldwide, the dynamics of these environments remains partly understood only and fosters many studies from the scientific community. This work is part of a citizen-science project (named Nouveaux Commanditaires Sciences) which aims at studying the hydro-sedimentary dynamics of the Tagus estuary mouth (bordered by a metropolitan area of 2 million inhabitants), especially during storms, by combining in-situ field observations, remote sensing data and numerical modelling. This research program has been set up following the request for a better understanding of the coastal erosion and marine flooding during storms expressed by severely affected inhabitants from an informal neighbourhood, Segundo Torrão (Southern margin of the inlet). In addition, local populations provide support for instrumental deployments and data acquisitions. In return, new knowledge derived from scientific studies will be used to improve coastal management over these threatened areas. In this presentation, we will present the main actions that are being carried out in the scope of this project.

To increase the response capability to coastal flooding events in an accelerating sea level rise context, the ability to predict floods has to improve and be integrated with other components of risk, such as vulnerability and exposure. The MOSAIC.pt project aims at developing an advanced flood risk management framework for coastal zones, integrating robust predictive tools and multi-source data with the different dimensions of the risk, to adequately contribute to emergency planning and response

Estuarine uses and activities may be negatively affected by climatic variability andclimate change

Os observatórios costeiros podem apoiar a gestão diária e a longo prazo dos sistemascosteiros, permitindo antecipar eventos de contaminação, contribuir para a vigilânciacontínua destas zonas e implementar e adaptar planos de gestão. Ao integrarem previsões,análises de cenários e indicadores, para além de observações históricas e em tempo real, estasferramentas têm aumentado de complexidade ao longo dos anos.

Coastal forecast systems have become reliable tools to support daily coastal management and strategic long-term planning. However, the availability of these systems for most coastal areas remains scarce, in particular for small estuaries and coastal bays, which limits the efficiency of management for these areas from both economic and environmental perspectives. Building a new forecast system or maintaining in operation an existing one requires considerable effort, from both financial and personnel points of view. Accurate forecasts require a team comprising experts in coastal processes and computer science and the availability of robust and large computational resources to maintain the predictions available on a daily basis. Herein, a new concept in forecast tools is presented, building the foundations for forecast systems to be built and made available for all coastal systems worldwide. Denoted OPENCoastS, this freely available web service builds forecasts systems for the coastal area selected by the user and maintains them in operation using the European Open Science Cloud infrastructure. Forecasts are based on the SCHISM community model

The influence of freshwater discharge and sea level rise in the salinity in the upper Tagusestuary is assessed using a numerical model. Results suggest that the river flow is the main driver of the salinity in the upper estuary and that salinity intrusion increases with the duration of the droughts. For the analyzed scenarios, salinity reaches concentrations that are inadequate for irrigation during some periods, which can harm the agricultural activities.

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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.

O objectivo do presente trabalho foi o estabelecimento de um modelo matemático do fenómeno da refracção das ondas de gravidade, apoiado num pro¬grama cálculo automático bastante aperfeiçoado e enquadrado por uma técnica de utilização prática que permitisse a resolução rápida dos problemasinerentes ao cálculo de um conjunto de diagramas de refracção, independentemente do número de ondas monocromáticas a analisar.Numa primeira parte, apresentam-se algumas considerações sumárias so¬bre o método de estabelecimento do programa de cálculo e sobre a necessidade de se dispor de um modelo matemático de refracção. A segunda parte é dedicada ao estudo do fenómeno da refracção das on¬das de gravidade e seu tratamento numérico. No Cap.3 indicam-se, de forma Muito sintética, os fundamentos da teoria das ondas de pequena amplitude sendo deduzidas as principais expressões utilizadas no estudo da refracção. É apresentada a teoria da refracção de uma onda sinusoidal, sendo abordado um vasto leque de problemas tais como os aspectos energético e geométrico da refracção, as soluções analíticas para fundos algébricos, as zonas de convergência e cáusticas, a refracção por efeito de correntes, e as aproximações da teoria da refracção. Por último criticam-se os métodos gráficos habituais de cálculo de planos de ondulação. No Cap. 4 são deduzidas as equações de base do tratamento numérico da refracção das ondas sinusoidais como um problema de valores iniciais. No Cap. 5 são apresentadas as dife¬rentes técnicas de cálculo e de interpolação das principais grandezas di¬rectamente ligadas a obtenção de uma ortogonal e dos sucessivos valores da amplitude relativa da onda. São indicados os métodos numéricos de integração das equações diferenciais do raio de onda e do coeficiente de afasta¬mento de ortogonais. E feita referencia a técnicas de alisamento da batimetria. Em todos os casos são apresentados os métodos utilizados no LNEC as¬sim como outros referidos na bibliografia. No Cap. 6 são indicadas, para os vários programas preparados no LNEC, as técnicas de cálculo e de inter¬polação e os métodos numéricos de integração usados. São apresentadas, de uma forma exaustiva, todas as verificações dos programas levadas a cabo após o seu estabelecimento, designadamente a verificação analítica e a comparação dos resultados obtidos com os métodos numéricos e gráficos para fundos ir¬regulares. No âmbito da verificação dos programas é ainda feita referência a resultados obtidos por outros autores e a ensaios em modelo reduzido. Por último tiram-se conclusões sobre a escolha dos programas a lançar em exploração.A terceira e última parte é consagrada à análise do actual programa de cálculo de diagramas de refracção. Assim, no Cap. 7 indicam-se, em li¬nhas muito gerais, o tipo de dados a fornecer, as hipóteses de exploração do programa e o seu modo de funcionamento; é ainda feita uma análise da estrutura do programa, relativamente pormenorizada. 0 Cap. 8 é consagrado à discrição da forma de utilização prática do programa, sendo discutidas as perspectivas de custo da sua utilização cobrindo todas as hipóteses de exploração do programa, ilustrados com os dados e resultados respectivos. No Cap. 9 apresentam-se as conclusões do trabalho e indicam-se as linhas de orientação a seguir no que respeita ao aperfeiçoamento do modelo matemático da refracção e ao estabelecimento de outros modelos matemáticos dependentes ou não daquele.0 texto principal de dissertação encerra-se com 96 referencias bibliográficas, correspondentes aos principais trabalhos consultados pelo autor, na realização do presente estudo; esta bibliografia refere-se a Abril de 1975. Em Anexo no Apêndice I, apresentam-se os elementos referentes aos programas inicialmente estabelecidos no LNEC e cujo aperfeiçoamento posterior conduziu ao programa actualmente em exploração. São indicados, em linhas gerais, as formas possíveis de exploração daqueles programas, o seu modo de funcionamento e os dados a fornecer. É feita uma análise de pormenor da es¬trutura dos programas, sendo descrita a sua forma de utilização prática, e apresentados vários exemplos de aplicação ilustrados com os dados e resul¬tados respectivos. São indicadas algumas verificações efectuadas a estes programas.

0 caminhamento das areias ao longo das costas marítimas é regulado por leis ainda incompletamente apreendidas, mas cujo conhecimento cada vez mais perfeito se torna indispensável no projecto e ensaio em modelo reduzido de grande parte das obras destinadas a solucionar problemas de hidráulica marítima.Começa-se neste trabalho por caracterizar, sob os pontos de vista hidrodinâmico e de movimentação aluvionar, a orla costeira, zona em que o transporte litoral se processa, abordando-se a seguir o aspecto prático mais importante do fenómeno, ou seja, a previsão dos caudais sólidos a partir das características das ondas e do material móvel que forma a praia.Com este último objectivo analisa-se o conjunto dos dados experimentais disponíveis, segundo uma perspectiva baseada na análise dimensional do fenómeno, para a seguir se proceder a um estudo experimental focado sobre a influência do peso específico e do diâmetro do material móvel.Apresentam-se ainda, em anexo, os conceitos básicos respeitantes às correntes longitudinais, fenómeno que teve também de ser objecto de um estudo aprofundado, por estar intimamente relacionado com o transporte sólido litoral.

Este trabalho constitui um estudo em extensão sobre as característi¬cas mais importantes dos perfis transversais das praias e sobre a evolução resultante da actuação da ondulação. Pretendeu-se assim obter um conhecimento geral sobre este assunto, de modo a permitir, por um lado, o melhor planeamento dos trabalhos marítimos e, por outro, uma melhor interpretação dos modelos reduzidos de fundo móvel.Utiliza-se neste trabalho uma nomenclatura original em língua portuguesa, na tentativa de estabelecer uma equivalência com os termos consagrados na literatura siglo-saxónica.Dentro do esquema geral acima enunciado, são estudadas com maior atenção: o mecanismo da movimentação dos materiais nos fundos; a evolução so¬frida pelos perfis em resultado da actuação das ondas e destas em conjugação com as marés; as características da faixa de rebentação das praias; e as variações da granulometria do material móvel.Quanto à movimentação dos materiais em fundos de maior profundidade, apresenta-se uma interpretação sobre as profundidades a que se inicia o transporte dos sedimentos e o sentido desse transporte.Em relação à evolução dos perfis descrevem-se as suas fases mais significativas, quer para o caso de ondas de período e altura crescentes como decrescentes. Introduzem-se os conceitos de perfis de máxima erosão e máximo enchimento.

O presente trabalho baseia-se num estudo experimental sobre o funcionamento hidráulico de esporões marítimos no caso em que estes limitam troços de praia que se comportam, na sua evolução, como unidades fisiográficamente independentes. Pretende-se, com este estudo, contribuir para o conhecimento do mecanismo de evolução de praias em que são construídos campos de esporões, com vista ao projecto de dispositivos funcionais deste tipo de defesa costeira. Acessoriamente, tirando partido dos esporões como meio de medição do caudal sólido litoral, fa¬zem-se algumas considerações sobre as relações existentes entre o transporte litoral e as características da onda actuante.O relatório é constituído pelas seguintes partes : a Introdução, em que se define o objectivo do estudo e as suas características; o capítulo I, em que se apresentam noções gerais sobre esporões; o Capi¬tulo II, em que se dá conhecimento do estudo experimental realizado, definindo o seu planeamento, a tecnologia experimental, as características dos ensaios realizados, a interpretarão dos resultados obtidos e as conclusões; o Capitulo III, que diz respeito a casos reais de emprego de esporões, em que, após umas generalidades, se apresentam as principais características das obras de defesa da Cova do Vapor - Costa da Caparica, do campo de esporões da praia de Espinho e do esporão da praia do Estoril, finalizando com algumas conclusões; o Capítulo IV em que se apresentam considerações sumárias sobre caudal sólido litoral, as quais compreendem algumas generalidades, considerações teóricas, resultados experimen¬tais, observações na natureza e conclusões; finalmente, as Conclusões Finais, onde se agrupam todas as considerações do estudo que se julgam de primordial interesse.

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