Marine substrate response from the analysis of seismic attributes in CHIRP sub-bottom profiles

This paper presents an evaluation of the response of seismic reflection attributes in different types of marine substrate (rock, shallow gas, sediments) using seafloor samples for ground-truth statistical comparisons. The data analyzed include seismic reflection profiles collected using two CHIRP subbottom profilers (Edgetech Model 3100 SB-216S), with frequency ranging between 2 and 16 kHz, and a number (38) of sediment samples collected from the seafloor. The statistical method used to discriminate between different substratum responses was the non-parametric Kruskal-Wallis analysis, carried out in two steps: 1) comparison of Seismic Attributes between different marine substrates (unconsolidated sediments, rock and shallow gas); 2) comparison of Seismic Attributes between different sediment classes in seafloors characterized by unconsolidated sediments (subdivided according to sorting). These analyses suggest that amplitude-related attributes were effective in discriminating between sediment and gassy/rocky substratum, but did not differentiate between rocks and shallow gas. On the other hand, the Instantaneous Frequency attribute was effective in differentiating sediments, rocks and shallow gas, with sediment showing higher frequency range, rock an intermediate range, and shallow gas the lowest response. Regarding grain-size classes and sorting, statistical analysis discriminated between two distinct groups of samples, the SVFS (silt and very fine sand) and the SFMC (fine, medium and coarse sand) groups. Using a Spearman coefficient, it was found that the Instantaneous Amplitude was more efficient in distinguishing between the two groups. None of the attributes was able to distinguish between the closest grain size classes such as those of silt and very fine sand.O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma avaliação da resposta dos atributos sísmicos (Amplitude Instantânea, Amplitude RMS, Energia e Frequência Instantânea) em diferentes tipos de substratos marinhos, correlacionando-os com características sedimentológicas das amostras coletadas. Foram analisados perfis sísmicos obtidos com um perfilador de subsuperfície com sinal do tipo CHIRP modelo SB-216S da marca EdgeTech, com frequência de trabalho de 2 e 16 kHz. O método se deu a partir da análise estatística não-paramétrica de Kruskal-Wallis foi aplicada para comparar o comportamento dos atributos com as diferentes classes dos grãos das amostras (subagrupadas segundo o grau de seleção) e com diferentes feições. Com base na análise dos resultados, foi possível distinguir dois grupos distintos nas amostras, o grupo SAMF (silte e areia muito fina) e o grupo AFMG (areia fina, areia média e areia grossa). Como conclusão, pode-se dizer que os atributos não foram capazes de distinguir entre as classes mais próximas dos grãos. Utilizando o coeficiente de Spearman foi verificado que o atributo "Amplitude Instantânea" mostrou-se mais eficiente em separar os dois conjuntos. Comparando sedimentos, gás e rocha, os atributos que utilizaram o atributo "amplitude" foram eficazes em separar os sedimentos do gás e da rocha, porém não os distinguiram entre as duas feições, visto que elas apresentaram amplitudes muito altas, mas semelhantes entre si. O atributo "Frequência Instantânea" mostrou-se eficaz na diferenciação entre sedimento, rocha e gás, o sedimento apresentou uma maior banda de frequência, a rocha uma faixa intermediária e o gás a menor delas

Caracterização Morfológica e Hidrodinâmica de Praias do Estado de Santa Catarina com Vista à Avaliação de Perigo ao Banhista

O objetivo deste trabalho foi avaliar o grau de perigo aos banhistas de 14 praias do litoral de Santa Catarina. Para isso foi utilizada a metodologia aplicada nos planos de segurança nas praias australianos. O método consiste em calcular o grau de perigo com base no estágio morfodinâmico e na altura de quebra da praia. As praias a serem avaliadas foram escolhidas com base no número de ocorrências apontado no registro do corpo de bombeiros do estado. A classificação do estágio morfodinâmico das praias foi realizada com fotografia aérea e imagens de satélite. Os dados de altura de onda foram obtidos da base de dados do projeto SMC Brasil. Dentre as praias analisadas houve o predomínio do estágio intermediário com apenas uma praia refletiva e nenhuma praia dissipativa. Os graus de risco variaram de baixo a moderado nas praias verificadas

Stabilization at Santinho-Ingleses dunefield, Southern Brazil: What will be the future of sediment input to Ingleses Beach?

ABSTRACT: This paper describes the overpassing process using a case study from southern Brazil, that present a decadal pulse of sediment entering in the system. A transgressive dune field extends across a headland from Santinho beach to Ingleses beach. Analysis of precipitation data (1961-2014), wind direction and speed (1964-2014), aeolian drift potential (DP), aerial photographs/satellite images (between 1938 and 2016) and morphological data (2002, 2010 and 2014) make it possible to analyze the decadal-scale dune field evolution. The wind historical data showed southern wind as the stronger, moving the dune crests to north. The rainfall analysis presents an increasing trend leading to a decrease in drift potential and favors dune stabilization by vegetation growth. There is a decadal pulse of sediment inputs to the system, as well. The northern sector of Santinho beach has a positive budget and provides about 6,000m³/year of sediment to the foredune. Then, with southern winds, the sediment migrates into the dune field (about 3,000-5,000m³/year) reaches Ingleses by overpassing, ensuring a positive sediment budget for the system that occurs at east side of the Ingleses beach

Sistema Computacional para Aplicação do Modelo Parabólico de Praias de Enseada

As praias de enseada constituem a morfologia litorânea predominante no Estado de Santa Catarina. Através de modelos empíricos é possível definir e analisar a linha de costa, em planta, além de prever possíveis alterações em sua localização e formato. O Modelo Parabólico é um modelo empírico que permite determinar a situação de equilíbrio morfodinâmico das praias de enseada. Devido a realização dos cálculos do modelo e posterior análise dos resultados revelarem-se tarefas trabalhosas e demoradas, construiu-se um sistema computacional para auxiliar na realização dessas tarefas, além de permitir a visualização dos resultados através de simulação gráfica. O sistema, denominado MEPPE, foi construído em linguagem Object Pascal, com recursos de programação visual, para ser utilizado em plataforma Windows. A partir de um conjunto de informações fornecidas pelo usuário, o programa desenha a linha de costa teórica de uma praia conforme o Modelo Parabólico. Com isso, é possível estabelecer uma análise da situação de equilíbrio ou desequilíbrio da praia analisada, comparando-se a linha de costa existente com a linha de costa teórica encontrada. A utilização do MEPPE possibilita aproximar os conceitos teóricos, trabalhados em sala de aula, de sua utilização prática, permitindo melhor compreensão do tema, despertando maior interesse nos alunos. O programa proporciona um ambiente de experimentação onde a manipulação direta das informações e a visualização imediata dos resultados contribui para um melhor aprendizado do assunto

Wave run-up on embayed beaches. Study case: Itapocorói Bay, Southern Brazil

This paper presents a new approach for estimating run-up on embayed beaches based on a study of the microtidal coast of Itapocorói Bay, Southern Brazil using the surf similarity parameter and wave height at break location. The four step methodology involved: 1) direct wave measurement (34 days), wave run-up measurement (19 days at 7 points within the bay), measurement of bathymetry and beach topography in the entire bay; 2) tests on available formulae to calculate wave run-up; 3) use of the SWAN spectral wave model to simulate wave parameters at breaking at each wave run-up measurement point and; 4) development of a new formula/approach to assess wave run-up on embayed beaches (in both exposed and protected areas). During the experiments the significant wave height varied from 0.5 m to 3.01 m, the mean wave period from 2.79 s to 7.76 s (the peak period varied between 2.95 s and 17.18 s), the mean wave direction from 72.5° to 141.9° (the peak direction varied from 39.2° to 169.8°) and the beach slope (tan β) from 0.041 to 0.201. The proposed formula is in good agreement with measured data for different wave conditions and varying degrees of protection. The analysis demonstrates that although R² varies from 0.52 to 0.75, the wave run-up distribution over the measurements agreed well with the proposed model, as shown by quantile-quantile analysis (R²=0.98 to 0.99). The errors observed in individual cases may be related to errors of measurements, modeling and to non-linear processes in the swash zone, such as infragavity waves.Este artigo tem o objetivo de estimar o run-up em praias de enseada a partir de estudo realizado na Enseada do Itapocorói, localizada em uma costa de micromarés no sul do Brasil utilizando o parâmetro de similaridade de surf (surf similarity parameter) e altura de ondas no ponto de quebra. A metodologia aplicada foi dividida em quatro etapas: 1) medição direta de ondas (34 dias), medidas de wave run-up (19 dias em 7 pontos da baía), medições topo-batimétricas; 2) testes com as fórmulas disponíveis na literatura para cálculo do run-up; 3) uso do modelo espectral SWAN para simular a propagação das ondas e obter os parâmetros de ondas no ponto de quebra no momento das medições do run-up e; 4) desenvolvimento de uma nova abordagem para estimar o run-up em praias de enseada (aplicável às áreas protegidas e expostas da enseada). Os resultados demonstram que, durante os experimentos, a altura significativa de onda variou entre 0,5 e 3,01 m, o período médio entre 1,79 e 7,76 s (o período de pico entre 2,95 e 17,19 s), a direção média entre 72,5° e 141,9° (a direção de pico entre 39,2° e 169,8°) e a declividade da face da praia (tan β) entre 0,041 e 0,201. A fórmula proposta apresenta boa concordância com os dados medidos para diferentes condições de ondas e graus de proteção da praia. Como conclusão destaca-se que, apesar do R² variar entre 0,52 e 0,75, a distribuição das medições de run-up apresentou boa concordância com o modelo proposto, como demonstrado pela análise quantil-quantil (R²=0,98 a 0,99). Os erros observados em casos individuais podem estar relacionados a erros das medições, do modelo e aos processos não lineares presentes na zona de espraiamento, como as ondas de infragravidade

Sistema de apoio à decisão para o projeto segurança nas praias baseado em data mining

O “Projeto Segurança nas Praias” é uma aplicação pioneira no Brasil do “Programa Australiano de Segurança e Gerenciamento das Praias”, iniciado em 1990. O projeto objetiva a criação de uma base de informações sobre as características sócio-ambientais das praias catarinenses e a formulação de um programa de orientação ao público usuário, definindo o grau de periculosidade dos balneários. O problema que surge é como tomar decisões corretas e representativas com base nas informações disponíveis em um banco de dados com inúmeros registros, crescentes a cada ano. Para auxiliar a tomada de decisão, propõe-se: desenvolvimento de um Data Mining, que extrairá os conhecimentos “escondidos” no banco de dados, visando definir o grau de periculosidade em relação ao banho de mar dos balneários catarinenses; formulação de programas de orientação ao público usuário das praias; geração de dados para auxiliar a tomada de decisão quanto ao planejamento e administração das praias por parte dos órgãos públicos e instituições privadas; diminuição dos números de acidentes e incidentes relativos ao uso das praias.Área: Ingeniería de Software - Bases de DatosRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Variação Da Morfologia Praial E Identificação De Zonas De Erosão Acentuada (ZEA) Na Enseada Do Itapocorói - SC

The main objective of this work was to describe the morphologic variation at Itapocorói Bay – SC, and to identify the development of an erosional hot spot, through the comparison of beach profile data taken before and after the beach nourishment project done by the year of 1999, with the monthly topographic survey obtained at 2008. The results show that the beaches have distinct morphologic behavior due to the increase in the wave energy exposition of the shore. The south portion of the bay is more sheltered, and has flat beach profile slopes (between 2º and 3º) while the northern part, more exposed, shows steeper slopes (5º to 7º) and scarped profiles. Nine years after the nourishment project completed at Piçarras beach, approximately 50% of the sediment volume was lost, especially at the south end next to the river, where there is a well developed hot spot, which shows rates of volume loss of about 95%. The survey also shown that there is no significant alongshore sediment transport to the north, what reinforces the idea that the cross-shore transport has importance at the erosional process.The main objective of this work was to describe the morphologic variation at Itapocorói Bay – SC, and to identify the development of an erosional hot spot, through the comparison of beach profile data taken before and after the beach nourishment project done by the year of 1999, with the monthly topographic survey obtained at 2008. The results show that the beaches have distinct morphologic behavior due to the increase in the wave energy exposition of the shore. The south portion of the bay is more sheltered, and has flat beach profile slopes (between 2º and 3º) while the northern part, more exposed, shows steeper slopes (5º to 7º) and scarped profiles. Nine years after the nourishment project completed at Piçarras beach, approximately 50% of the sediment volume was lost, especially at the south end next to the river, where there is a well developed hot spot, which shows rates of volume loss of about 95%. The survey also shown that there is no significant alongshore sediment transport to the north, what reinforces the idea that the cross-shore transport has importance at the erosional process

Wave run-up on embayed beaches. Study case: Itapocorói Bay, Southern Brazil

This paper presents a new approach for estimating run-up on embayed beaches based on a study of the microtidal coast of Itapocorói Bay, Southern Brazil using the surf similarity parameter and wave height at break location. The four step methodology involved: 1) direct wave measurement (34 days), wave run-up measurement (19 days at 7 points within the bay), measurement of bathymetry and beach topography in the entire bay; 2) tests on available formulae to calculate wave run-up; 3) use of the SWAN spectral wave model to simulate wave parameters at breaking at each wave run-up measurement point and; 4) development of a new formula/approach to assess wave run-up on embayed beaches (in both exposed and protected areas). During the experiments the significant wave height varied from 0.5 m to 3.01 m, the mean wave period from 2.79 s to 7.76 s (the peak period varied between 2.95 s and 17.18 s), the mean wave direction from 72.5° to 141.9° (the peak direction varied from 39.2° to 169.8°) and the beach slope (tan β) from 0.041 to 0.201. The proposed formula is in good agreement with measured data for different wave conditions and varying degrees of protection. The analysis demonstrates that although R² varies from 0.52 to 0.75, the wave run-up distribution over the measurements agreed well with the proposed model, as shown by quantile-quantile analysis (R²=0.98 to 0.99). The errors observed in individual cases may be related to errors of measurements, modeling and to non-linear processes in the swash zone, such as infragavity waves.Este artigo tem o objetivo de estimar o run-up em praias de enseada a partir de estudo realizado na Enseada do Itapocorói, localizada em uma costa de micromarés no sul do Brasil utilizando o parâmetro de similaridade de surf (surf similarity parameter) e altura de ondas no ponto de quebra. A metodologia aplicada foi dividida em quatro etapas: 1) medição direta de ondas (34 dias), medidas de wave run-up (19 dias em 7 pontos da baía), medições topo-batimétricas; 2) testes com as fórmulas disponíveis na literatura para cálculo do run-up; 3) uso do modelo espectral SWAN para simular a propagação das ondas e obter os parâmetros de ondas no ponto de quebra no momento das medições do run-up e; 4) desenvolvimento de uma nova abordagem para estimar o run-up em praias de enseada (aplicável às áreas protegidas e expostas da enseada). Os resultados demonstram que, durante os experimentos, a altura significativa de onda variou entre 0,5 e 3,01 m, o período médio entre 1,79 e 7,76 s (o período de pico entre 2,95 e 17,19 s), a direção média entre 72,5° e 141,9° (a direção de pico entre 39,2° e 169,8°) e a declividade da face da praia (tan β) entre 0,041 e 0,201. A fórmula proposta apresenta boa concordância com os dados medidos para diferentes condições de ondas e graus de proteção da praia. Como conclusão destaca-se que, apesar do R² variar entre 0,52 e 0,75, a distribuição das medições de run-up apresentou boa concordância com o modelo proposto, como demonstrado pela análise quantil-quantil (R²=0,98 a 0,99). Os erros observados em casos individuais podem estar relacionados a erros das medições, do modelo e aos processos não lineares presentes na zona de espraiamento, como as ondas de infragravidade

Geology and hypsometry of river basins at central-northern Santa Catarina (Brazil): implications for the coastal zone

The central-northern region of the Santa Catarina State (Brazil) is composed basically by the Itapocu, Itajaí-Açu and Tijucas river basins, draining directly to the South Atlantic. The present study uses the hypsometric analysis of those three basins to improve the understanding of the Holocene evolution and dynamics of the respective estuaries and coastal plains. Data on the lithological coverage, topography, hydrography, climate and dimensions were considered, analyzed and interpreted in the geomorphologic context. Information regarding hydrodynamics and sedimentology of the estuaries and stratigraphy of the coastal plains were also considered. The results have shown important differences in the geology, topography, thalweg profile and hypsometry between the studied drainage basins. In the corresponding estuaries and coastal plains substantial differences in the morphology, dynamic and stratigraphy were observed, which could be largely explained by the differences in the drainage basin characteristics.A região centro-norte do Estado de Santa Catarina/Brasil é composta basicamente pelas bacias hidrográficas dos rios Itajaí-Açu, Itapocu e Tijucas, drenando diretamente para o Atlântico Sul. O objetivo do presente trabalho é analisar e correlacionar a hipsometria dessas bacias para melhor entender a evolução holocênica e a dinâmica dos estuários e planícies costeiras associadas àqueles rios. Foram compilados dados gerais da cobertura geológico-sedimentar, topografia, dimensões e clima de cada bacia hidrográfica. Esses dados foram analisados e interpretados no contexto geomorfológico. Dados de hidrodinâmica e sedimentologia dos estuários e estratigrafia das planícies costeiras foram também considerados. Os resultados apontam diferenças importantes na geologia, topografia, perfis de talvegue e hipsometria das bacias estudadas. Foram também identificadas diferenças significativas na morfologia, dinâmica e estratigrafia das respectivas regiões estuarinas e planícies costeiras, que foram diretamente correlacionadas com as características das bacias de drenagem