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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

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.

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.

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.

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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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