2DH modelling and mapping of surfbeat-driven flooding in the shadow of a jettied tidal inlet

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). However, surfzone wave characteristics and the overtopping exposure modelled with XBeach are sensitive 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 calibrated 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. Additional phase-resolving simulations in 1DH overestimated IG wave energy and produced higher and more frequent overtopping discharges. However, 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 until the shoreline, as well as for 2) providing first estimates of exposure to overtopping in areas with shallow and alongshore-irregular morphologies.publishe

Logical big data integration and near real-time data analytics

In the context of decision-making, there is a growing demand for near real-time data that traditional solutions, like data warehousing based on long-running ETL processes, cannot fully meet. On the other hand, existing logical data integration solutions are challenging because users must focus on data location and distribution details rather than on data analytics and decision-making. EasyBDI is an open-source system that provides logical integration of data and high-level business-oriented abstractions. It uses schema matching, integration, and mapping techniques, to automatically identify partitioned data and propose a global schema. Users can then specify star schemas based on global entities and submit analytical queries to retrieve data from distributed data sources without knowing the organization and other technical details of the underlying systems. This work presents the algorithms and methods for global schema creation and query execution. Experimental results show that the overhead imposed by logical integration layers is relatively small compared to the execution times of distributed queries.publishe

O papel dos lípidos na manutenção de cloroplastos em células animais

Photosynthetic symbioses in animals is a common phenomenon in marine environments, involving a close relationship between an animal host and photosynthetic organisms, such as algae. However, a few marine heterotrophic organisms have an endosymbiotic relationship with the organelle responsible of photosynthesis. One group of these marine animals are the sea slugs of the Sacoglossa superorder. These sea slugs can retain intracellularly chloroplasts in cells lining the digestive diverticula through a process known as kleptoplasty, keeping them functional for different periods of time. The process that allow the integration of chloroplasts is still unknown, however there are evidence in other symbiotic relationships that lipids can play a role in the maintenance of these organelles. The aim of this work was to study the role of lipids in the maintenance of chloroplasts in the photosynthetic animal Elysia viridis throughout the loss of photosynthetic activity, using lipidomics tools. Individuals of E. viridis previously fed on the macroalga Codium tomentosum were subjected to a starved period to promote the loss of photosynthetic activity. Samples were taken at the start of the experiment (100%) and after reaching approximately 75%, 55%, 35% and < 20% of initial photosynthetic activity. A control group was continuously fed on C. tomentosum until the end of the experiment. Samples were analysed using a lipidomics approach, C18 liquid chromatography, and high-resolution mass spectrometry (C18-LC-HR-MS & MS/MS) and bioinformatics tools. The results showed that the loss of photosynthetic activity was related to alterations in the E. viridis lipidome. A high reduction of glycolipids, exclusive lipids of chloroplasts, was directly related to the degradation of chloroplasts inside the animal tissues, showing an inflection point between 50% and 35% ranges. Sulfoquinovosyl diacylglycerol (SQDG) was the glycolipid class that decreased the slowest through the loss of photosynthetic activity, suggesting that thylakoid membranes were degraded at a lower rate than chloroplast envelope’ membranes. The phospholipids and betaine lipids underwent a steadier decrease through the loss of photosynthetic activity, while sphingolipid maintained stable. On the contrary, sterol lipids incremented across the ranges, potentially due to a protective role of these molecules. These results demonstrated the dynamics of lipids and their relationship with the activity of chloroplasts inside photosynthetic animals. However, further studies are needed to elucidate the relative contribution of starvation alone, from the loss of photosynthetic activity during that period.A simbiose fotossintética em animais é um fenómeno comum em ambientes marinhos, envolvendo uma relação estreita entre um hospedeiro animal e organismos fotossintéticos, como as algas. No entanto, alguns organismos heterotróficos marinhos têm uma relação endossimbiótica com o organelo responsável pela fotossíntese. Um grupo desses animais marinhos são as lesmas do mar da superordem Sacoglossa. Estas lesmas do mar conseguem reter intracelularmente cloroplastos em células que revestem os divertículos digestivos através de um processo conhecido como kleptoplastia, mantendo-os funcionais por diferentes períodos de tempo. O processo que permite a integração dos cloroplastos é ainda desconhecido, no entanto existem evidências noutras relações simbióticas de que os lípidos podem desempenhar um papel na manutenção destes organelos. O objetivo deste trabalho foi estudar o papel dos lípidos na manutenção dos cloroplastos do animal fotossintético Elysia viridis ao longo da perda de atividade fotossintética, utilizando ferramentas de lipidómica. Indivíduos de E. viridis, previamente alimentados com a macroalga Codium tomentosum, foram submetidos a um período de fome para promover a perda de atividade fotossintética. As amostras foram recolhidas no início da experiência (100%) e depois de atingirem aproximadamente 75%, 55%, 35% e < 20% da atividade fotossintética inicial. Um grupo de controlo foi alimentado continuamente com C. tomentosum até ao final da experiência. As amostras foram analisadas utilizando uma abordagem lipidómica, cromatografia líquida C18 e espetrometria de massa de alta resolução (C18-LC-HR-MS & MS/MS) e ferramentas de bioinformática. Os resultados mostraram que a perda de atividade fotossintética estava relacionada com alterações no lipidoma de E. viridis. Uma elevada redução dos glicolípidos, lípidos exclusivos dos cloroplastos, esteve diretamente relacionada com a degradação dos cloroplastos no interior dos tecidos animais, apresentando um ponto de inflexão entre 50% e 35%. O sulfoquinovosil diacilglicerol (SQDG) foi a classe de glicolípidos que diminuiu mais lentamente com a perda de atividade fotossintética, o que sugere que as membranas dos tilacoides foram degradadas a uma taxa inferior à das membranas do envelope dos cloroplastos. Os fosfolípidos e as betaínas diminuíram de forma mais constante com a perda de atividade fotossintética, enquanto os sphingolípidos mantiveram-se estáveis. Pelo contrário, os esteróis aumentaram com a perda da atividade fotossintética, potencialmente devido a um papel protetor destas moléculas. Estes resultados demonstraram a dinâmica dos lípidos e a sua relação com a atividade dos cloroplastos nos animais fotossintéticos. No entanto, são necessários mais estudos para elucidar a contribuição relativa da inanição por si só, a partir da perda de atividade fotossintética durante esse período.Mestrado em Biologia Marinha Aplicad

Biologia e ecologia da truta marisca, Salmo trutta Linnaeus, 1758 no rio Minho internacional

A truta (Salmo trutta Linnaeus, 1758) é uma espécie, parcialmente migratória, que pertence à família Salmonidae. Esta dissertação foca-se no ecótipo migrador da espécie Salmo trutta, a truta marisca. Esta espécie está presente em algumas bacias hidrográficas do norte de Portugal. Trata-se de uma espécie socialmente importante para a atividade de pesca recreativa e desportiva e sobre a qual a informação em termos populacionais e ecológicos é escassa, o que realça a pertinência desta investigação. O trabalho de investigação decorreu no rio Minho internacional, em particular na zona média do estuário, entre 2022 e 2023, complementado com a análise de dados históricos obtidos em amostragens experimentais a partir de 2010. Esta espécie apresentou uma abundância com grandes variações ao longo dos anos, em que o menor número de capturas foi no ano de 2019. A maior truta capturada tinha 50 cm, apesar de a média rondar os 26,6 cm. A época reprodutiva da espécie ocorreu de novembro a fevereiro de 2023. Em relação à alimentação foram encontradas várias espécies de teleósteos, crustáceos, insetos e moluscos e encontrou-se ainda uma pequena quantidade de plástico, o que alerta para a este problema ambiental. Foram ainda realizados inquéritos a vários pescadores recreativos, onde se observou, pelas respostas obtidas, um declínio nesta atividade. Contudo, deve-se continuar a os estudos ecológicos de forma a monitorizar e acompanhar a dinâmica da espécie. É necessário ainda rejuvenescer o interesse pela pesca de forma a assegurar a herança cultural associada à atividade.The trout (Salmo trutta Linnaeus, 1758) is a species, partially migratory, that belongs to the salmonid family. This dissertation is focused in the migratory ecotype of the species (Salmo trutta). The sea trout is present in some river basins in the north of Portugal. It is a species of social importance for recreational and sport fishing activities. It is a species about which information in terms of population and ecology is scarce, which highlights the importance of this research. The research work took place in the international Minho river, particularly in the middle zone of the estuary, between 2022 and 2023, supplemented with the analysis of historical data obtained from experimental samplings starting from 2010. This species presented a widely varied abundance over the years, with the lowest year of captures being 2019. The largest trout captured was 50 cm, although the average was around 26,6 cm. The species reproductive season occurred from November to February 2023. Regarding their diet, several species of teleost's, crustaceans, insects and molluscs were found, and a small amount of plastic was also found, which raises awareness about this environmental problem. Surveys were also carried out among recreational fishermen, which showed that this activity is declining. However, monitoring and ecological studies must continue to monitor the dynamics of the species. It is also necessary to rejuvenate interest in fishing in order to ensure the cultural heritage associated with the activity.Mestrado em Biologia Aplicad

New dental prosthesis: analisys and simulation

Esta dissertação analisa o desenvolvimento de implantes híbridos através da combinação de uma estrutura porosa de zircónia (ZrO2) infiltrada com poliéter-éter-cetona (PEEK). Os implantes desempenham um papel vital nos cuidados de saúde modernos, e este estudo explora o potencial para melhorar as suas propriedades mecânicas e a sua osseointegração. A investigação examina três microestruturas porosas distintas: octet-truss, re-entrante honeycomb e gyroid, conhecidas pela sua capacidade de melhorar a estabilidade mecânica e a osseointegração, reduzindo simultaneamente o peso do implante. Neste estudo foram utilizadas ferramentas de simulação avançadas, incluindo o SOLIDWORKS, para realizar testes de compressão nos implantes concebidos. Para além disso, um programa de software de simulação numérica para homogeneização de propriedades 3DFran, integra tarefas de pré e pósprocessamento do software GiD para uma análise abrangente. Esta abordagem interdisciplinar estabelece uma ponte entre a engenharia mecânica, a ciência dos materiais e análise biomecânica para contribuir para o futuro dos implantes. A tese tem como objetivo inspirar a ideias inovadoras sobre implantes para melhorar os resultados para os doentes, respondendo às necessidades de evolução dos cuidados de saúde através de uma exploração abrangente de materiais, estruturas e ferramentas de software avançadas.This dissertation analyses the development of hybrid implants by combining zirconia (ZrO2) porous structures with infiltrated polyether ether ketone (PEEK). Implants play a vital role in modern healthcare, and this study explores the potential for improving their mechanical properties and bone integration. This work examines three different porous microstructures: octet- truss, honeycomb re-entrant and gyroid, known for their ability to improve mechanical stability and osseointegration while reducing the weight of the implant. Advanced simulation tools, including SOLIDWORKS, were used to conduct compression tests on the designed implants. In addition, a numerical simulation software for properties homogenization 3DFran that integrates pre- and post-processing tasks from software GiD for a comprehensive analysis. This interdisciplinary approach bridges mechanical engineering, materials science, and biomechanics analysis to contribute to the future of implants. The thesis aims to inspire innovative implant design, ultimately improving patient outcomes by addressing the evolving needs of healthcare through a comprehensive exploration of advanced materials, structures and software tools.Mestrado em Engenharia Mecânic

Making a difference in the music classroom: the role of music composition in reframing pupils’ attitudes toward music education in a Portuguese classroom context

In Portugal, music education in general schools is still considerably tied to practices based on instrumental performance related to Orff instruments and the soprano recorder, listening-based activities, and theoretical issues. Creative activities such as music composition remain, therefore, outside the scope of many music lessons in Portuguese classrooms. Thus, quite often, pupils feel disengaged from music education classes that fail to actively involve them in a truly participatory and creative way. A departure is made in this chapter from Deleuze's and Guattari's notions of “deterritorialization/reterritorialization,” and of “rhizome” to explore in depth how the actions and beliefs about music education of a group of 22 pupils changed after participating in a weekly music workshop, where creative activities in general, and music composition in particular, assumed a preeminent role. The workshop was developed while these pupils attended Grades 4 and 5 of their basic education.1 During the research process, a teacher-researcher collected data though participant observation, field notes, and conducted two group interviews with pupils. The analysis of data is presented in this chapter using several characteristics of narrative analysis, in a permanent dialogue between description, analysis, and the literature review. Findings support the perspective that a creative approach to music education, with a significant focus on music composition, favors a plural and differentiated music pedagogy in which pupils develop their pathways through “multiple lines of flight,” encouraging, therefore, the development of transformational actions and of different perspectives that question and offer alternatives to the ways pupils perceive music education in Portuguese general schools today.publishe

ADN ambiental: uma técnica inovadora de monitorização de cetáceos na costa norte de Portugal Continental

In recent decades, environmental DNA (eDNA) has emerged as a promising monitoring tool in the marine conservation landscape, for its potential to collect data on the presence of biological communities, specially those with insufficient knowledge and/or difficult access for sampling. This, coupled with advances in Next-Generation Sequencing (NGS) techniques, such as DNA metabarcoding, result in a new approach to studying complex ecosystems, such as oceanic ones, by enabling multi-species detection in mixed samples. Thus, in the scope of the ATLANTIDA Project, this tool was optimised with the goal of detecting and identifying cetacean species on the northern coast of continental Portugal, alternatively, or in complement to, visual monitoring. To this end, firstly, a molecular biology-based methodology was developed and tested in control samples extracted from cetaceans tissue and in eDNA samples collected at the time of cetacean sightings during ATLANTIDA dedicated at-sea surveys, in order to identify the most efficient DNA amplification protocol. From these tests, we were able to detect cetacean DNA in positive control samples, even in very low concentrations, without the reaction being influenced by seawater. We also found evidence of successful amplification of our target DNA in eDNA samples by recurring to a reamplification step (nested PCR). Samples that presented higher DNA concentrations were sequenced in Illumina, from which half of those had positive detection for cetacean species, all of them including the species sighted at the time of the water sampling. Then, the adopted methodology was validated in sampling stations, regardless of cetacean presence, throughout the study region. We successfully identified all sighted cetaceans species during the visual monitoring campaigns, in similar relative abundance to visual data, also successfully distinguishing between close phylogenetic species as the common dolphin (Delphinus delphis) and bottlenose dolphin (Tursiops truncatus). In addition, we also detected fin whale’s (Balaenoptera physalus) DNA, which can represent a first record of this species in the northern block of mainland Portugal. Overall, although there remains a lot of questions to be answered when it comes to the future applicability of this tool in the cetacean monitoring arsenal, this thesis represents a step taken towards that goal.Nas últimas décadas, o ADN ambiental (eDNA) surgiu como uma ferramenta promissora de monitorização no panorama da conservação marinha, pelo seu potencial para recolher dados sobre a presença de comunidades biológicas, especialmente aquelas com conhecimento insuficiente e/ou de difícil acesso para amostragem. Este facto, aliado aos avanços nas técnicas de Sequenciação de Nova Geração (NGS), como o DNA metabarcoding, resultam numa nova abordagem para o estudo de ecossistemas complexos, como os oceânicos, ao permitir a deteção de multiplas espécies em amostras heterogéneas. Assim, no âmbito do Projeto ATLANTIDA, esta ferramenta foi otimizada com o objetivo de detetar e identificar espécies de cetáceos na costa norte de Portugal continental, de forma alternativa ou complementar à monitorização visual. Para tal, em primeiro lugar, foi desenvolvida e testada uma metodologia baseada em biologia molecular em amostras de controlo de tecido e de eDNA recolhidas aquando os avistamentos de cetáceos durante as campanhas de mar dedicadas do projeto ATLANTIDA, utilizando dois conjuntos de primers diferentes, para identificar o protocolo de amplificação de ADN mais eficiente neste contexto. Destes testes, foi possível detetar ADN de cetáceos em amostras de controlo positivo, até com concentrações baixas, sem que a água salgada inibisse a reação. Através de um passo de reamplificação (nested PCR), obtiveram-se amplificações bem sucedidas. As amostras que apresentaram maiores concentrações de ADN foram sequenciadas em Illumina, das quais metade tiveram deteção positiva para espécies de cetáceos, incluindo da espécie avistada no momento da amostragem da água. Em seguida, a metodologia adotada foi validada em estações de amostragem, independentemente da presença de cetáceos, em toda a região de estudo. Identificámos com sucesso todas as espécies de cetáceos avistadas na região durante as campanhas de monitorização visual, em abundância relativa semelhante aos dados visuais, distinguindo também com sucesso espécies filogeneticamente próximas como o golfinho comum (Delphinus delphis) e o roaz (Tursiops truncatus). Além disso, foi também detectado ADN de baleia-comum (Balaenoptera physalus) em múltiplas ocasiões, o que pode representar um primeiro registo desta espécie no bloco norte de Portugal continental. De uma forma geral, embora ainda existam muitas questões por responder no que diz respeito à futura aplicabilidade desta ferramenta no arsenal de monitorização de cetáceos, esta tese representa um passo relevante nesse sentido.Mestrado em Biologia Marinha Aplicad

FLASH sintering of porcelain stoneware: effect of composition modifications

In this work, we have exploited FLASH sintering as an alternative sintering process in the production of porcelain stoneware. FLASH sintering of porcelain stoneware occurred at temperatures ∼ 1020 °C, for 500 V cm-1, 2 mA mm-2 in 30 s. These conditions are significantly less severe than those typically applied in its conventional sintering, 1150–1250 °C for 1 h. Despite the reduction of time and sintering temperature, FLASH sintered samples exhibit heterogeneous microstructure and elemental distribution, with localized glassy phase formed on the positive pole. By decreasing the feldspar content, less localized glassy phase and more uniform microstructures were obtained, being of relevance the highest density and microstructure uniformity attained in the composition without feldspar. These results extend the FLASH sintering applicability and illustrate its importance for the development of alternative sintering technologies in traditional ceramic industry, that in addition may benefit from the reduction of feldspar in the porcelain stoneware production.publishe

Sistema de marcação, rastreabilidade e aquisição de dados de chão de fábrica de transformadores de potência

A rastreabilidade na indústria e a sua digitalização apresentam elevada importância para as empresas e para a qualidade final dos produtos produzidos. A integração de tecnologias baseadas em conceitos como a Internet das coisas aplicada à indústria (IIoT) permitem às empresas o seguimento de componentes nas suas linhas de montagem assim como a aquisição de dados importantes relativos ao ambiente de produção. Estas tecnologias em conjunto com o desenvolvimento de ferramentas de análise e consulta de dados permitem, a evolução continua dos processos, das condições no chão de fábrica e a previsão de falhas. O presente relatório apresenta o estudo de diferentes tecnologias de rastreabilidade, aquisição de dados e monitorização, assim como, o desenvolvimento e implementação de um sistema de rastreabilidade e monitorização conjunto aplicado à produção de transformadores de potência. O projeto desenvolvido incorpora tecnologias IIoT aplicadas à monitorização e registo de dados relativos à produção e condições ambientais no chão de fábrica. Os objetivos do sistema vão de encontro às necessidades da empresa e melhorias necessárias no seu atual sistema de rastreabilidade. Para além disto visa acrescentar um histórico de todos os transformadores de potência produzidos, facultar ferramentas para o acompanhamento da produção e das condições no chão de fábrica e a consulta de toda a informação disponível. O sistema tem uma estrutura flexível que permite a sua adaptação a melhorias e desenvolvimentos futuros.Traceability in the industry and its digitalization are important to companies and the final quality of the products produced. The integration of technologies based on concepts such as the Industrial Internet of Things (IIoT) allows companies to track components in their assembly lines and acquire crucial data related to the production environment. These technologies, combined with the development of data analysis and quey tools, enable continuous process improvement, monitoring of shop floor conditions, and failure prediction. This internship report presents a study of various traceability technologies, data acquisition and monitoring. Additionally, it details the development and implementation of a traceability and monitoring system applied to the production of power transformers. The project incorporates IIot technologies and recording of data related with production and environmental conditions. The system’s objectives align with the company’s needs and necessary improvement to its current traceability system. Furthermore, it aims to establish a historical record for all produced power transformers, provide tools for production tracking and shop floor environment monitoring, and facilitate access to all available information. The system boasts a flexible structure that allows for adaptation to future improvements and developments.Mestrado em Engenharia de Automação Industria

Padrões de atividade de tubarões azuis seguidos por transmissores de satélite no Atlântico Norte

Information and knowledge about the patterns of activity in pelagic sharks, especially in blue shark (Prionace glauca), are quite limited. Since this species is the most abundant pelagic shark, with global distribution and commercial value, it is important to collect data on this species. There is a difficulty in collecting data, even with the use of accelerometers, because the huge amount of data generated is difficult to be transmitted via satellite. Given this situation, the present study seeks to find an alternative that allows the collection of data for longer periods than usually used when using accelerometers. For this, three blue sharks were marked using the tag Trident, which incorporates an accelerometer, and the tag PSAT-ATS, which combines satellite technology Argos and Wild Computers, eliminating the need for physical recovery of the device. This double marking is used to analyze the data collection and transmission capability of the PSAT-ATS tag and to compare the activity and Overall Dynamic body acceleration (ODBA) data. The results showed that there is a low correlation between the data obtained by both methodologies. The use of a PSAT-ATS tag instead of an accelerometer in blue shark research is feasible as long as it is aligned with research goals and priorities. The choice should be made based on the specific data required, budget considerations and ethics, and should be driven by the project objectives.A informação e o conhecimento sobre os padrões de atividade nos tubarões pelágicos, especialmente no Tubarão Azul (Prionace glauca), são bastante limitados. Sendo esta a espécie de tubarão pelágico mais abundante, com distribuição global e valor comercial, torna-se importante a recolha de dados sobre esta espécie. Existe uma dificuldade na recolha de dados, mesmo com a utilização de acelerômetros, pois a enorme quantidade de dados gerada é difícil de ser transmitida via satélite. Diante desta situação, o presente estudo procura encontrar uma alternativa que permita a recolha de dados por períodos superiores ao habitualmente utilizado aquando da utilização de acelerômetros. Para isso, foram marcados três tubarões azuis utilizando a tag Tridente, que incorpora um acelerômetro, e a tag PSAT-ATS, que combina tecnologia satélite Argos e arquilo Wild computers, eliminando a necessidade de recuperação física do dispositivo. Esta dupla marcação serve para analisar a capacidade de recolha e transmissão de dados da tag PSAT-ATS e comparar os dados de atividade e de Overall dynamic body aceleration (ODBA). Os resultados mostraram que existe uma baixa correlação entre os dados obtidos por ambas a metodologias. O uso de uma tag PSAT-ATS em vez de um acelerômetro na pesquisa de tubarão azul é viável, desde que esteja alinhado com as metas e prioridades de pesquisa. A escolha deve ser feita com base nos dados específicos necessários, considerações de orçamento e éticas, e deve ser impulsionada pelos objetivos do projeto.Mestrado em Biologia Marinha Aplicad