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Publicação
Vegetation and platform geometry effects on wake attenuation in wetlands
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Wetlands play a vital role in coastal protection by dissipating wave energy, reducing flooding risks, stabilizing shorelines, and offering sustainable alternative to engineered defenses. Despite extensive research on wind wave attenuation by salt marsh vegetation, further studies are needed to quantify wetlands ability to mitigate the impact of wind and boat generated waves, and enhance their use as a Nature-based Solution towards sustainable coastal protection strategies. The aim of this study was to investigate the role of wetlands vegetation and morphology in dissipating wave energy in the Ria Formosa lagoon, southern Portugal. This was accomplished through a comprehensive analysis of how vegetation characteristics and profile morphology influence wave attenuation, utilizing field measurements and numerical modelling. Specifically, after understanding physical mechanisms and validate the SWAN model, this model was employed to assess the effects of different boat wake intensities, vegetation densities, and platform geometries on wave energy reduction. The results obtained demonstrate that wetland platforms with gentle slopes and around 100 meters length seemed to be the most effective on reducing wave energy, but they only contribute to 10% of the overall wave attenuation, with the remaining attenuation being promoted by the vegetation. Densely vegetated profile achieved 68% wave energy reduction compared to sparse or non-vegetated ones. Zostera noltei provided greater attenuation than Spartina maritima at only higher wave heights. Nevertheless, the occurrence of mixed-species vegetation proved to be more effective than just having single vegetation, for the same geometry. Wave attenuation increased with both wave height and vegetation density, up to a saturation point at around 4800 stems/m2 for Zostera noltei and 1400 stems/m2 for Spartina maritima. These findings suggest that optimizing both biological and platform characteristics is essential for maximizing coastal protection. The research highlights the need for comprehensive field measurements, with diverse ecological settings, tidal dynamics, varied geometries and salt marsh species to more effectively capture complex interactions between waves and wetland ecosystems. The outcomes provide practical recommendations for designing and managing resilient wetlands to support sustainable and adaptive coastal defense strategies.
As zonas húmidas desempenham um papel vital na proteção costeira, dissipando a energia das ondas, reduzindo os riscos de inundações, estabilizando as linhas de costa e oferecendo uma alternativa sustentável proteção pesada. Apesar da extensa investigação já existente sobre a atenuação de ondas geradas pelo vento pela vegetação de sapal, são necessários mais estudos científicos para quantificar a capacidade das zonas húmidas na atenuação do impacto das ondas geradas pelo vento e por barcos, e melhorar a sua utilização como uma Solução Baseada na Natureza, tendo em vista a adoção de estratégias sustentáveis de proteção costeira. Estudo teve como objetivo investigar o papel da vegetação hlófita e da morfologia das zonas húmidas na dissipação da energia de ondas geradas por barco na Ria Formosa, sul de Portugal. Para tal, realizou-se uma análise abrangente de como as características da vegetação e a morfologia do perfil influenciam a atenuação das ondas, utilizando medições de campo e modelação numérica. Após a compreensão dos mecanismos físicos envolvidos e validação do modelo, o modelo SWAN foi utilizado para avaliar os efeitos de diferentes densidades de vegetação e geometrias de planícies de maré e sapais na redução da energia das ondas. Os resultados obtidos demonstram que as morfologias de zonas húmidas com declives suaves e com maiores extensões (cerca de 100 metros de comprimento) parecem ser as mais eficazes na redução da energia das ondas, contribuindo apenas para 10% da atenuação global das ondas, sendo a restante atenuação promovida pela vegetação. O perfil mais densamente vegetado resultou em 68% de redução da energia das ondas, em comparação com os perfis com vegetação esparsa ou sem vegetação. A Zostera noltei proporcionou maior atenuação do que a Spartina marítima, mas apenas para alturas de onda mais elevadas. A ocorrência de vegetação de diferentes espécies, ao mesmo tempo, revelou-se mais eficaz do que apenas ter uma única tipologia de vegetação, para a mesma geometria. A atenuação das ondas aumentou com a altura das ondas e a densidade da vegetação, até um ponto de saturação de cerca de 4800 hastes/m2 para Zostera noltei e 1400 hastes/m2 para Spartina maritima. Estes resultados sugerem que a otimização das características biológicas e da morfologia das zonas húmidas é essencial para maximizar o potencial de proteção costeira. Deste trabalho destaca-se a necessidade de medições de campo abrangentes, considerando diversos cenários ecológicos, dinâmicas de marés, geometrias variadas e espécies de vegetação presentes no sapal, para captar de forma mais eficaz as interações complexas entre ondas e ecossistemas de zonas húmidas. Os resultados fornecem recomendações práticas para a conceção e gestão de zonas húmidas resilientes, de forma a apoiar estratégias de defesa costeira sustentáveis e adaptativas.
As zonas húmidas desempenham um papel vital na proteção costeira, dissipando a energia das ondas, reduzindo os riscos de inundações, estabilizando as linhas de costa e oferecendo uma alternativa sustentável proteção pesada. Apesar da extensa investigação já existente sobre a atenuação de ondas geradas pelo vento pela vegetação de sapal, são necessários mais estudos científicos para quantificar a capacidade das zonas húmidas na atenuação do impacto das ondas geradas pelo vento e por barcos, e melhorar a sua utilização como uma Solução Baseada na Natureza, tendo em vista a adoção de estratégias sustentáveis de proteção costeira. Estudo teve como objetivo investigar o papel da vegetação hlófita e da morfologia das zonas húmidas na dissipação da energia de ondas geradas por barco na Ria Formosa, sul de Portugal. Para tal, realizou-se uma análise abrangente de como as características da vegetação e a morfologia do perfil influenciam a atenuação das ondas, utilizando medições de campo e modelação numérica. Após a compreensão dos mecanismos físicos envolvidos e validação do modelo, o modelo SWAN foi utilizado para avaliar os efeitos de diferentes densidades de vegetação e geometrias de planícies de maré e sapais na redução da energia das ondas. Os resultados obtidos demonstram que as morfologias de zonas húmidas com declives suaves e com maiores extensões (cerca de 100 metros de comprimento) parecem ser as mais eficazes na redução da energia das ondas, contribuindo apenas para 10% da atenuação global das ondas, sendo a restante atenuação promovida pela vegetação. O perfil mais densamente vegetado resultou em 68% de redução da energia das ondas, em comparação com os perfis com vegetação esparsa ou sem vegetação. A Zostera noltei proporcionou maior atenuação do que a Spartina marítima, mas apenas para alturas de onda mais elevadas. A ocorrência de vegetação de diferentes espécies, ao mesmo tempo, revelou-se mais eficaz do que apenas ter uma única tipologia de vegetação, para a mesma geometria. A atenuação das ondas aumentou com a altura das ondas e a densidade da vegetação, até um ponto de saturação de cerca de 4800 hastes/m2 para Zostera noltei e 1400 hastes/m2 para Spartina maritima. Estes resultados sugerem que a otimização das características biológicas e da morfologia das zonas húmidas é essencial para maximizar o potencial de proteção costeira. Deste trabalho destaca-se a necessidade de medições de campo abrangentes, considerando diversos cenários ecológicos, dinâmicas de marés, geometrias variadas e espécies de vegetação presentes no sapal, para captar de forma mais eficaz as interações complexas entre ondas e ecossistemas de zonas húmidas. Os resultados fornecem recomendações práticas para a conceção e gestão de zonas húmidas resilientes, de forma a apoiar estratégias de defesa costeira sustentáveis e adaptativas.
Descrição
Palavras-chave
Wetlands Boat wakes Nature-based solutions Vegetation species Swan model Profile morphology Coastal protection