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Publication
Coastal responses to sea-level rise on centennial to millennial time scales: development of hybrid model-based forecasting for the Guadiana Estuary
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 12.34 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
In the context of hybrid approach, this study was focused on formalizing and application
of a simple and idealized model using a set of theoretical framework based on rule-based
morphological expressions. Main objectives were: (1) to simulate the sedimentary infilling of
the Guadiana Estuary palaeovalley due to eustatic sea-level rise during the Holocene, against
previous geomorphological and post-glacial palaeoenvironmental reconstructions based on
facies interpretation and 14C dating; (2) to assess potential morphological impacts and risk of
habitat shift by simulating the morphological evolution of the Guadiana estuary and its
intertidal zone for the worst case of sea level rise and sedimentation scenarios predicted for the
21st century; (3) to assess the sensitivity of bed friction coefficient, power index of the current
velocity in the erosion rate function, river discharge, and sea-level rise rate in determining the
decadal scale morphological evolution in the Guadiana estuary; and (4) To understand the
effect of dam construction along the Guadiana river on the estuarine morphology.
According to the results, the long-term modelling of the morphological evolution in the
estuary due to sea-level rise during the Holocene complemented previous reconstructions,
based on interpretations of the experimental data. The intermediate hybrid approach that was
followed in this study appears to be a useful tool for simulating the morphological evolution of
an estuarine system during the period of postglacial sea-level rise. It seems particularly suited
to the more sheltered environments of an estuarine system where vertical aggradation
dominates the sedimentary infilling of the palaeovalley. However, the direct application of
Estuarine Sedimentation Model and the intermediate hybrid model, are very much applicable
to a system where there is net accretion throughout the estuarine system. These constraints
were compensated to a certain extent using the fully developed hybrid model as it was able to
produce elevation change distribution from 2000 to 2014 in the Guadiana estuary,
approximately similar to the observed normal probability distribution for the same period. This improved model was able to produce spatial variability of eroding and accreting regions,
enabling the coupling of decadal scale model to centennial scale model. Furthermore, results
indicate the deficiencies of defining the environmental flow as a percentage of dry season flow
and the risk of habitat loss from the intertidal zone. Thus, a multi-dimensional approach has to
be adopted to mitigate their consequences of sea-level rise and drastic flow regulations on the
ecosystem of the Guadiana estuary.
No contexto de uma abordagem híbrida, este estudo focou-se na formalização e aplicação de um modelo simples e idealizado baseado no enquadramento teórico resultante de expressões geomorfológicas. Os objetivos principais foram: (1) simular o preenchimento sedimentar do palaeovale do estuário do Guadiana devido à subida eustática do nível do mar durante o Holocénico, considerando reconstruções geomorfológicas e pós-glaciais palaeoembientais por sua vez baseadas em interpretação de fácies e datações por Carbono-14; (2) avaliar os potenciais impactos morfológicos e de risco de mudança de habitats através da simulação fa evolução morfológica do estuário do Guadiana e respetiva zona intertidal de acordo com o pior cenário de subida do nível do mar e de sedimentação projetado para o século XXI; (3) avaliar a sensibilidade do coeficiente de fricção de fundo, índice de potência da velocidade de corrente na função de taxa de erosão, e taxa de subida de nível do mar na determinação da evolução morfológica do estuário do Guadiana numa escala temporal de décadas; e (4) perceber qual o efeito na morfologia estuarina da construção de barragens ao longo do rio Guadiana. De acordo com os resultados obtidos, a modelação a longo prazo da evolução morfológica do estuário devido â subida do nível do mar durante o Holocénico complementou reconstruções prévias baseadas em interpretações de dados experimentais. A abordagem intermédia híbrida seguida neste estudo apresenta-se como uma ferramenta útil para simulação da evolução morfológica de um sistema estuarino durante o período de subida do nível do mar pós-glacial. Torna-se ainda particularmente aplicável a ambientes mais abrigados de um sistema estuarino onde a agradação vertical domina o processo de preenchimento sedimentar do palaeovale. Porém, a aplicação direta do Modelo de Sedimentação Estuarina e do modelo intermédio híbrido é igualmente aplicável a um sistema onde exista acreção generalizada por todo o sistema estuarino. As limitações encontradas foram relativamente compensadas através da utilização do modelo hibrido totalmente desenvolvido. Este permitiu estimar a variação de elevação do estuário do Guadiana entre 2000 e 2014 de forma aproximadamente semelhante à distribuição normal de probabilidade observada para o mesmo período. Este modelo melhorado permitiu a produção de variabilidade espacial de regiões em acreção e erosão, possibilitando a união entre o modelo operante à escala de décadas com o modelo operante à escala de séculos. Ainda, os resultados obtidos apontam para as limitações na definição de um caudal ecológico como um percentagem do caudal em época seca, e o risco de perda de habitats da zona intertidal. Assim, uma abordagem multi-dimensional deverá ser adotada de forma a mitigar as consequências da subida do nível do mar e da regulação drástica do caudal no ecossistema do estuário do Guadiana.
No contexto de uma abordagem híbrida, este estudo focou-se na formalização e aplicação de um modelo simples e idealizado baseado no enquadramento teórico resultante de expressões geomorfológicas. Os objetivos principais foram: (1) simular o preenchimento sedimentar do palaeovale do estuário do Guadiana devido à subida eustática do nível do mar durante o Holocénico, considerando reconstruções geomorfológicas e pós-glaciais palaeoembientais por sua vez baseadas em interpretação de fácies e datações por Carbono-14; (2) avaliar os potenciais impactos morfológicos e de risco de mudança de habitats através da simulação fa evolução morfológica do estuário do Guadiana e respetiva zona intertidal de acordo com o pior cenário de subida do nível do mar e de sedimentação projetado para o século XXI; (3) avaliar a sensibilidade do coeficiente de fricção de fundo, índice de potência da velocidade de corrente na função de taxa de erosão, e taxa de subida de nível do mar na determinação da evolução morfológica do estuário do Guadiana numa escala temporal de décadas; e (4) perceber qual o efeito na morfologia estuarina da construção de barragens ao longo do rio Guadiana. De acordo com os resultados obtidos, a modelação a longo prazo da evolução morfológica do estuário devido â subida do nível do mar durante o Holocénico complementou reconstruções prévias baseadas em interpretações de dados experimentais. A abordagem intermédia híbrida seguida neste estudo apresenta-se como uma ferramenta útil para simulação da evolução morfológica de um sistema estuarino durante o período de subida do nível do mar pós-glacial. Torna-se ainda particularmente aplicável a ambientes mais abrigados de um sistema estuarino onde a agradação vertical domina o processo de preenchimento sedimentar do palaeovale. Porém, a aplicação direta do Modelo de Sedimentação Estuarina e do modelo intermédio híbrido é igualmente aplicável a um sistema onde exista acreção generalizada por todo o sistema estuarino. As limitações encontradas foram relativamente compensadas através da utilização do modelo hibrido totalmente desenvolvido. Este permitiu estimar a variação de elevação do estuário do Guadiana entre 2000 e 2014 de forma aproximadamente semelhante à distribuição normal de probabilidade observada para o mesmo período. Este modelo melhorado permitiu a produção de variabilidade espacial de regiões em acreção e erosão, possibilitando a união entre o modelo operante à escala de décadas com o modelo operante à escala de séculos. Ainda, os resultados obtidos apontam para as limitações na definição de um caudal ecológico como um percentagem do caudal em época seca, e o risco de perda de habitats da zona intertidal. Assim, uma abordagem multi-dimensional deverá ser adotada de forma a mitigar as consequências da subida do nível do mar e da regulação drástica do caudal no ecossistema do estuário do Guadiana.
Description
Tese de doutoramento, Ciências do Mar, da Terra e do Ambiente (Dinâmica Litoral), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015
Keywords
Dinâmica litoral Estuários Nível do mar Evolução morfológica