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Sediment dynamics in the salt marshes of the Ria Formosa lagoon
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Abstract(s)
Salt marshes are transitional environments between the ocean and the land. They are home to numerous species and provide many ecosystem services. They are regulated by various geomorphological, hydrodynamic, and biological factors. To ensure their longevity, these environments require a substantial sediment supply to maintain themselves in the intertidal zone. The objective of the study was to characterize the sediment dynamics in a marsh platform of the Ria Formosa lagoon through field campaigns, and at distinct hydrodynamic conditions (spring tides and neap tides). Hydrodynamic conditions (tidal range, hydroperiod, tidal current direction, alongshore and cross-shore current velocities) were recorded at four sampling stations, placed from the Ramalhete Channel towards the intermediate/high marsh. Suspended sediment samples were collected at the sampling stations and at varying water column depths and analysed for suspended concentrations. The deposition rates at each sampling station were also determined.
The obtained results shows that dominant currents are alongshore though the cross-shore velocities become more important landward, toward the high marsh. The obtained total suspended sediment concentrations decrease along the studied transect. In contrast, sediment deposition rates increase along the transect, towards the mainland. Vegetation plays an important role in influencing hydrodynamics and sediment transport. Zostera noltei does not offer much resistance to hydrodynamic flow. During spring tides, Spartina maritima allows an increase in velocity in the lower marsh, which allows sediment to be brought into the upper marsh, which is only flooded during spring tides. Sarcocornia sp. reduces the velocity of the currents, which allows for lower energetic hydrodynamic conditions, favourable for sediment deposition. The tidal range seems to have no influence on the sediment dynamics on the tidal flat. But tidal conditions have a higher influence on the salt marsh (low marsh and high marsh).
A zona húmida da Ria Formosa é uma laguna mesotidal localizada no sul de Portugal. É um ambiente de transição entre o oceano e a terra. As zonas húmidas fornecem muitos serviços ecossistémicos, tais como protecção contra inundações, atenuação de ondas, e são sumidouros de carbono . Além disso, estão entre os sistemas mais produtivos do mundo com elevadas taxas de produção primária. São, portanto, ambientes estratégicos e habitats prioritários para as espécies que neles vivem. Estes ambientes estão sob tensão crescente devido às actuais alterações climáticas e à actividade humana. A sua protecção deve, portanto, ser uma prioridade para assegurar a sua longevidade. As zonas húmidas costeiras têm uma morfodinâmica complexa que depende de factores geofísicos, hidrodinâmicos e biológicos. Encontram-se em zonas entre marés, sujeitas a condições hidrodinâmicas de baixa energia e são colonizadas por vegetação halófita. As lagunas são constituídas por uma rede de canais e que recortam através as planícies de maré e os sapais. A entrada sedimentar nestes ambientes é sob a forma de sedimento suspenso na coluna de água. A Ria Formosa está fortemente sujeita à influência das marés. O transporte de sedimentos para os sapais está pois sujeito às condições hidrodinâmicas do ambiente. Estes sedimentos comportam-se de forma coesa e estão sujeitos a diferentes processos (transporte, floculação, deposição, consolidação, erosão e ressuspensão) dentro da coluna de água. Assim, a taxa de deposição de sedimentos em diferentes ambientes húmidos depende da direcção e velocidade das correntes das marés e da concentração total de sedimentos em suspensão na coluna de água. A vegetação nos sapais também exerce um papel preponderante no aprisionamento e deposição sedimentar. Na Ria Formosa, as espécies características dos sapais são Zostera noltei (no plano da maré), Spartina maritima (no pântano baixo), e Sarcocornia sp. (no pântano alto) Este estudo visa caracterizar os padrões de transporte sedimentar nos sapais da Ria Formosa. Para este efeito, foram colocadas quatro estações de monitorização sedimentar ao longo de um perfil perpendicular à entre à linha de costa continental, entre o canal do Ramalhete e o sapal médio /alto. As estações de monitorização sedimentar estão localizas nos diversos ambientes sedimentares: planície de maré (duas estações), baixo sapal (uma estação) e alto sapal (uma estação). Foram realizadas várias campanhas de campo durante as quais foram colhidos dados de topografia ao longo do perfil, foram registadas as condições hidrodinâmicas tais como altura da água, período de inundação, e velocidades das correntes de maré nas estações de monitorização. Foram colhidas de amostras de sedimento em suspensão, a diferentes elevações na coluna de água e amostras de sedimento depositado junto ao fundo. Estas campanhas tiveram lugar em diferentes condições de amplitude de maré, isto é, durante as marés mortas e durante as marés vivas. Depois de processamento laboratorial, determinou a concentração de sedimento em suspensão na coluna de água, a taxa de deposição de sedimento, a quantidade de matéria orgânica no sedimento depositado e a granulometria do sedimento nos diferentes ambientes do perfil. Os registos de hidrodinâmica foram processados para obter a direção das correntes de marés, nomeadamente a componentes da velocidade e a velocidade resultante, e o fluxo total de água que passa pelas estações de monitorização. Para a análise dos sedimentos, a concentração de sedimentos em suspensão em toda a coluna de água foi determinada através da filtração das amostras. Os resultados de hidrodinâmica mostram que a direção dominante das correntes é maioritariamente longilitoral, perdendo, no entanto, expressão na estação de monitorização do alto sapal durante as marés vivas. O fluxo de água é mais significativo nas estações de monitorização mais próximas do canal (na planície de maré) do que nas estações de monitorização localizadas no sapal. Foram medidos maiores fluxos na morfologia do baixo sapal em condições de marés vivas. A concentração total de sedimentos em suspensão é mais elevada na segunda estação da planície de maré, para ambas as amplitudes de maré. Quando comparadas com as medições efetuadas na planície de maré, as taxas de deposição sedimentar determinadas para o sapal são mais elevadas, especialmente para o alto sapal e durante marés vivas. Finalmente, a quantidade de matéria orgânica nas amostras de sedimentos depositados parece ser significativamente variável entre as marés amostradas. O tamanho dos grãos do sedimento aumenta ao longo do perfil, o que permite maiores taxas de deposição em ambientes com condições hidrodinâmicas menos energéticas. As espécies vegetais presentes na área de estudo têm características morfométricas distinctas, dependendo da espécie e do ambiente em que se encontram. Influenciam a dinâmica das correntes de diferentes maneiras, potenciando o aprisionamento e deposição dos sedimentos em suspensão na coluna de água. A Zostera noltei tem uma influência menor na sedimentação da área de estudo, mas evita que o sedimento na planicei de maré entre facilmente em ressuspensão. Devido à sua maior rigidez, a Spartina maritima tem um efeito positivo sobre a velocidade da corrente e ajuda a aprisionar sedimentos no baixo sapal, especialmente durante condições de marés vivas. Durante condições de marés mortas, a velocidade das correntes diminui no baixo sapal, o que permite uma maior sedimentar. Ademais, a rigidez da Sarcocornia sp. e as condições hidrodinâmicas mais baixas (correntes de menor magnitude) permitem uma elevada taxa de deposição alto sapal. Em sintese, na área de estudo, os sedimentos são predominantemente trazidos pelo canal do Ramalhete, através das correntes de maré marés e por um pequeno canal terciário que recorta a planície de maré. A velocidade mais reduzida das correntes no sapal permite uma maior deposição sedimentar.
A zona húmida da Ria Formosa é uma laguna mesotidal localizada no sul de Portugal. É um ambiente de transição entre o oceano e a terra. As zonas húmidas fornecem muitos serviços ecossistémicos, tais como protecção contra inundações, atenuação de ondas, e são sumidouros de carbono . Além disso, estão entre os sistemas mais produtivos do mundo com elevadas taxas de produção primária. São, portanto, ambientes estratégicos e habitats prioritários para as espécies que neles vivem. Estes ambientes estão sob tensão crescente devido às actuais alterações climáticas e à actividade humana. A sua protecção deve, portanto, ser uma prioridade para assegurar a sua longevidade. As zonas húmidas costeiras têm uma morfodinâmica complexa que depende de factores geofísicos, hidrodinâmicos e biológicos. Encontram-se em zonas entre marés, sujeitas a condições hidrodinâmicas de baixa energia e são colonizadas por vegetação halófita. As lagunas são constituídas por uma rede de canais e que recortam através as planícies de maré e os sapais. A entrada sedimentar nestes ambientes é sob a forma de sedimento suspenso na coluna de água. A Ria Formosa está fortemente sujeita à influência das marés. O transporte de sedimentos para os sapais está pois sujeito às condições hidrodinâmicas do ambiente. Estes sedimentos comportam-se de forma coesa e estão sujeitos a diferentes processos (transporte, floculação, deposição, consolidação, erosão e ressuspensão) dentro da coluna de água. Assim, a taxa de deposição de sedimentos em diferentes ambientes húmidos depende da direcção e velocidade das correntes das marés e da concentração total de sedimentos em suspensão na coluna de água. A vegetação nos sapais também exerce um papel preponderante no aprisionamento e deposição sedimentar. Na Ria Formosa, as espécies características dos sapais são Zostera noltei (no plano da maré), Spartina maritima (no pântano baixo), e Sarcocornia sp. (no pântano alto) Este estudo visa caracterizar os padrões de transporte sedimentar nos sapais da Ria Formosa. Para este efeito, foram colocadas quatro estações de monitorização sedimentar ao longo de um perfil perpendicular à entre à linha de costa continental, entre o canal do Ramalhete e o sapal médio /alto. As estações de monitorização sedimentar estão localizas nos diversos ambientes sedimentares: planície de maré (duas estações), baixo sapal (uma estação) e alto sapal (uma estação). Foram realizadas várias campanhas de campo durante as quais foram colhidos dados de topografia ao longo do perfil, foram registadas as condições hidrodinâmicas tais como altura da água, período de inundação, e velocidades das correntes de maré nas estações de monitorização. Foram colhidas de amostras de sedimento em suspensão, a diferentes elevações na coluna de água e amostras de sedimento depositado junto ao fundo. Estas campanhas tiveram lugar em diferentes condições de amplitude de maré, isto é, durante as marés mortas e durante as marés vivas. Depois de processamento laboratorial, determinou a concentração de sedimento em suspensão na coluna de água, a taxa de deposição de sedimento, a quantidade de matéria orgânica no sedimento depositado e a granulometria do sedimento nos diferentes ambientes do perfil. Os registos de hidrodinâmica foram processados para obter a direção das correntes de marés, nomeadamente a componentes da velocidade e a velocidade resultante, e o fluxo total de água que passa pelas estações de monitorização. Para a análise dos sedimentos, a concentração de sedimentos em suspensão em toda a coluna de água foi determinada através da filtração das amostras. Os resultados de hidrodinâmica mostram que a direção dominante das correntes é maioritariamente longilitoral, perdendo, no entanto, expressão na estação de monitorização do alto sapal durante as marés vivas. O fluxo de água é mais significativo nas estações de monitorização mais próximas do canal (na planície de maré) do que nas estações de monitorização localizadas no sapal. Foram medidos maiores fluxos na morfologia do baixo sapal em condições de marés vivas. A concentração total de sedimentos em suspensão é mais elevada na segunda estação da planície de maré, para ambas as amplitudes de maré. Quando comparadas com as medições efetuadas na planície de maré, as taxas de deposição sedimentar determinadas para o sapal são mais elevadas, especialmente para o alto sapal e durante marés vivas. Finalmente, a quantidade de matéria orgânica nas amostras de sedimentos depositados parece ser significativamente variável entre as marés amostradas. O tamanho dos grãos do sedimento aumenta ao longo do perfil, o que permite maiores taxas de deposição em ambientes com condições hidrodinâmicas menos energéticas. As espécies vegetais presentes na área de estudo têm características morfométricas distinctas, dependendo da espécie e do ambiente em que se encontram. Influenciam a dinâmica das correntes de diferentes maneiras, potenciando o aprisionamento e deposição dos sedimentos em suspensão na coluna de água. A Zostera noltei tem uma influência menor na sedimentação da área de estudo, mas evita que o sedimento na planicei de maré entre facilmente em ressuspensão. Devido à sua maior rigidez, a Spartina maritima tem um efeito positivo sobre a velocidade da corrente e ajuda a aprisionar sedimentos no baixo sapal, especialmente durante condições de marés vivas. Durante condições de marés mortas, a velocidade das correntes diminui no baixo sapal, o que permite uma maior sedimentar. Ademais, a rigidez da Sarcocornia sp. e as condições hidrodinâmicas mais baixas (correntes de menor magnitude) permitem uma elevada taxa de deposição alto sapal. Em sintese, na área de estudo, os sedimentos são predominantemente trazidos pelo canal do Ramalhete, através das correntes de maré marés e por um pequeno canal terciário que recorta a planície de maré. A velocidade mais reduzida das correntes no sapal permite uma maior deposição sedimentar.
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Keywords
Salt marsh Suspended sediment concentration Deposition rate Hydrodynamic conditions Vegetation