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A first characterization of greenhouse gases had been carried out to study their role and impact in a productive transitional coastal system of the southern Portugal

Near estuaries and harbours, submerged shoals and defence structures impact the exposure to overtopping. These features may be accounted for in two-dimensional horizontal (2DH) numerical models, either based on phase resolving or phase-average solvers for wave propagation. In between, surfbeat solvers, such as in XBeach, combine an affordable computational cost with the ability to generate and propagate the longer infragravity (IG) waves. However, surfzone wave characteristics and the overtopping exposure modelled with XBeach are sensi tive to settings such as the shape of the forcing wave spectra and the numerical scheme for wave propagation. The present paper explores this sensitivity and assesses the performance of different inundation models built with the 2DH surfbeat solver of XBeach. These models were forced with downscaled water levels and directional wave spectra and the results fuelled a discussion bounded by data collected downdrift of the entrance to the harbour of Figueira da Foz (Portugal). The original second-order upwind scheme, which propagates short-waves with a lower numerical diffusion improved the model performance in terms of long-wave height, and an unconventional breaking criterion better represented the cross-shore distribution of short-wave height near the shore. A cali brated model was validated through the hindcast of an overtopping event observed under moderate swell forcing, and was used to map the overtopping exposure during a hypothetical combination of an energetic swell with a water level having a return period of ~70 years. Compared to the default wave spectra shape and model settings, using an appropriate representation of the short-wave directional spectrum at the open boundary was necessary to reproduce the observed overtopping extent. Refining the cross-shore resolution of the model helped to better represent the observed inundation extents, as also did the reduction of the friction coefficient. Addi tional phase-resolving simulations in 1DH overestimated IG wave energy and produced higher and more frequent overtopping discharges. The differences with the calibrated 2DH surfbeat model increased with the proximity of the inlet and with short-wave height and angle of incidence. Overall, required calibration steps were provided. They aim at making 2DH XBeach surfbeat a credible tool for 1) predicting short and IG wave characteristics up to the shoreline, as well as for 2) providing first estimates of exposure to overtopping in areas with shallow and alongshore-irregular morphologies.

The efects of climate change on the estuarine environment are not fully understood. In temperate regions, droughts are expected to increase in frequency and severity, due to lower precipitation, and the mean sea level is expected to rise. This study aimed to assess how the estuarine environment will be afected by river fow

Mainland Portugal presents an extensive, diversified and complex coastal zone. This diversity gives rise to diverse geomorphologic features which support different densities of human occupancy and a range of land uses and activities. In this sense, the coastal zone becomes an area of great national strategic value, but has also into a multi-hazard zone. To understand this complexity, two statistical techniques, namely Cluster Analysis and Principal Component Analysis, were used to identify and differentiate, between the different coastal typologies, based on a set of variables that express the territorial complexity and the occurrences and impacts of coastal flooding. The chosen methodology enabled a diverse set of coastal typologies to be identified, which contributes towards differentiating local specific characteristics. The holistic and differentiating nature of the applied methodology and the results obtained allows it to contribute to the definition of mitigation strategies and the implementation of adaptation measures. The results enable us to define a set of typologies associated with Coastal Disaster Risk Reduction and Management which are an important contribution to comprehensive coastal flood risk assessment and management.

Ministry of the Sea promoted an expert conference to discuss the currentstate of the Tagus river estuary and adjacent oceanic areas and to promotefuture action. The Tagus river estuary shapes the Lisbon MetropolitanArea, bordering 11 water-facing municipalities across 320 km2(among the largest in Europe and critically positioned along the North-South bird migration corridor of the East Atlantic [1]). It communicateswith the deep North Atlantic through the Tagus submarine prodelta andthe Lisbon/Cascais/Setúbal canyon system (Fig. 1). This proximity allowsinteraction of water masses and biological communities betweenthe estuary and the deep ocean and deserves scientific attention.The conference integrated perspectives on current threats, aftermillennia of human occupation and decades of local efforts to improveenvironmental status and contributed towards an action plan to maintainor improve ecosystem services for this densely populated area,following an ecosystem stewardship framework [2].

The characterization of estuarine hydrodynamics primarily depends on knowledge of the bathymetryand topography. Here, we present the first comprehensive, high-resolution dataset of the topography andbathymetry of the Amazon River estuary, the world

Residence times are a conceptually important indicator of the ecological behavior and self-cleaning capacity of estuaries. However, the quantification of residence times is ambiguous and can be often misleading. Most traditional approaches are integral, providing a "single" characteristic number for the whole system, thus ignoring the strong spatial and temporal variability of residence times in estuaries. In this paper, we propose a new methodology that overcomes these limitations through the diagnostic use of numerical particle tracking for the analysis of residence times in estuaries. Unlike the traditional methods, this approach can also be applied to a wide range of situations that include residence times of pollutants that do not enter the system by the main riverine source (e.g. run-off), or systems without riverine input (lagoons). In spite of their attractive properties, numerical methods have been scarcely used for evaluation of residence times in estuaries. Two different approaches have been applied using particle models and concentration (transport) models. However, past studies using numerical models were focused on localized problems, and detailed, system-wide studies of the spatial and time variability of residence times have not been done yet. The methodology proposed herein is based on very accurate numerical tracking of large number of particles, carefully distributed in the domain and released at several instants in time, which address both the variability within the tidal cycle and with neap/spring tides. The results are then integrated through histogram analysis into detailed, yet condensed descriptions of the space- and time variability of residence times. The first part of this paper describes our particle tracking algorithms, and studies their numerical accuracy as a functions of controlling parameters: machine accuracy and flow characteristics. Numerically very accurate tracking is then used in the second part to diagnostically assess the spatial and temporal characterization of residence times, using two-dimensional, depth-averaged flow simulations in the Tagus estuary (Portugal). Finally, we integrate the results from the spatial and temporal analysis into a single histogram, and compare it with a traditional integral approach to freshwater residence time. At a conceptual level, our results support the use of particle-tracking methods as a basis for the evaluation of residence times in estuaries, and suggest that histograms are a good tool for residence time characterization. However, caution should be used in the application of the concept for practical purposes, since the accuracy of the method is significantly dependent on the quality of the driving flow field. Key Words: Residence Time, Particle methods, Numerical methods, Estuaries

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Este artigo sumariza os primeiros passos de um projecto a longo prazo para compreender a hidrodinâmica do estuário do Tejo e desenvolver um modelo de qualidade de água para suporte à gestão. Analisam-se primeiro as características fundamentais da propagacão de maré através de dados e de um modelo de escoamento simples. Em particular, mostra-se que o estuário tem um período de ressonância de cerca de nove horas, e que este efeito de ressonância amplifica as constituintes semi-diurnas cerca de 40%. Estudam-se depois as correntes residuais na embocadura através de um modelo tridimensional não linear, e ilustra-se o seu efeito nas características de mistura. Nomeadamente, mostra-se que há trocas de massa importantes entre águas estuarinas e costeiras através de tidal pumping , e dispersão através de mistura caótica.Palavras chave: Hidrodinâmica de maré. Correntes Residuais. Estuário do Tejo

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Although three-dimensional (3D) simulations of tidal flows have become common over the past decade, their high computational cost remains a limiting factor in our ability to model large domains. This cost can be mitigated by appropriate criteria to optimize the vertical placement of the nodes. This paper summarizes and integrates our major results pertaining to the development of criteria for vertical nodal placement in 3D barotropic tidal models.We first examine the vertical nodal placement within a single vertical. We propose an empirical law for vertical nodal placement that depends on a single parameter, p. the influence of the governing dimensionless number on the optimal value of p is then analized through numerical experiments for an individual vertical, and a single value of p is found to be adequate for all cases. the proposed law can lead to gains in accuracy of over an order of magnitude relative to a uniform grid, and compares favorably with previously proposed non-uniform grids.In a practicle 3D application, and for a fixed number f nodes per vertical, the accuracy of the solution is expected to vary horizontaly with the characteristics of the flow. For instance, the bottom boundary layer can occupy the whole water column, or be limited to a small fraction of this column. Since the number of nodes per vertical must remain constant in traditional sigma coordinate grids, we proposed a more flexible method, the localized sigma coordinates(LSC), that allows this number to vary. We take advantage of the added flexibility of the LSC by letting the number of nodes per vertical vary linearly with the amplitude of the depth-averaged velocity. With this linear variation, suggested by observations from the Tagus estuary (Portugal), the maximum and average velocity errors decrease by a factor of two relative to a sigma coordinate grid with the same total number of nodes.Key words: Vertical discretization. Localized sigma coordinates. Tidal modeling

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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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