Biodiversity climate change impacts report card technical paper:10. Implications of climate change for coastal and inter-tidal habitats in the UK

Executive summary - Coastal habitats are complex, dynamic and interdependent. They are important in providing sea defences, areas for recreation, biodiversity and a range of other ecosystem services. - Increased air- and sea-surface temperatures have resulted in changes in the distribution of marine and coastal species. Both warmer- and colder-water species are shifting northwards. However, warmer-water species are shifting northwards faster than colder-water species are retreating, resulting in changes in community composition. Changes in the abundance of keystone taxa can cause a cascade of responses, further altering community composition. - Changes in the phenology of coastal species have been observed, with the rates of change in marine species being considerably greater than those in terrestrial and freshwater systems. Recent advances in the phenology of species have not all occurred at the same rate, in some cases resulting in mismatches of timing of annual cycles of animals and their food organisms. - Changes in precipitation are likely to affect coastal habitats, but the projected increase in winter rainfall and decrease in summer rainfall will tend to have opposing effects; the net result of these is not known. High winter rainfall and milder winter temperatures may extend the growing season and lead to faster succession and dominance by taller competitive plant species. This will be exacerbated by anthropogenic nutrient enrichment. However, increasing frequency and severity of summer droughts may counteract the effects of nutrient enrichment and winter precipitation. Increased drought will have impacts on habitats that are highly dependent on the maintenance of hydrological regimes, such as machair lochs and dune slacks. - Rising sea levels have been associated with the loss of coastal habitats. Predicted future rises will have significant impacts on coastal and intertidal habitats, including changing geomorphological processes, further habitat loss and increasing the vulnerability of infrastructure. However, coastal systems are dynamic and have the potential to adapt to rising sea levels, but only if there is an adequate supply of sediment to allow accretion and if there is landward space for the coast to roll-back into. Sea defences and other coastal management interrupt the movement of sediment between systems and prevent natural coastal realignment. - Managed coastal realignment is beneficial because it offers the potential to create habitat and provide flood defence benefits. Inevitably, there will be conflict between the need to maintain intertidal and other coastal habitats (e.g. saltmarsh, mud flat and sand dune) by realignment, and the need to protect valuable inland coastal habitats, such as grazing marsh and saline lagoons. - Future changes in coastal habitats are hard to predict because it is difficult to separate the impacts of rising sea levels from those of coastal management, including sea defences. Coastal zone management and adaptation, and the interactions with other climate drivers, nutrient deposition and habitat management, will have significant influence on the quantity, quality and location of future coastal habitats

Simulator evaluation of optimal thrust management/fuel conservation strategies for airbus aircraft on short haul routes

The feasibility of incorporating optimal concepts into a practical system was determined. Various earlier theoretical analyses were confirmed, and insight was gained into the sensitivity of fuel conservation strategies to nonlinear and second order aerodynamic and engine characteristics. In addition to the investigation of optimal trajectories the study ascertained combined fuel savings by utilizing various procedure-oriented improvements such as delayed flap/decelerating approaches and great circle navigation

Tides and their seminal impact on the geology, geography, history, and socio-economics of the Bay of Fundy, eastern Canada

Tides are an ever-present reality in many coastal regions of the world, and their causes and influence have long been matters of intrigue. In few places do tides play a greater role in the economics and character of a region and its people than around the shores of the Bay of Fundy in eastern Canada. Indeed, the Bay of Fundy presents a wonderful natural laboratory for the study of tides and their effects. However, to understand these phenomena more fully, some large perspectives are called for on the general physics of the tides and their operation on an oceanic scale. The geologic history of the region too provides key insights into how and why the most dramatic tides in the world have come to be in the Bay of Fundy. Tidal characteristics along the eastern Canadian seaboard result from a combination of diurnal (daily) and semidiurnal (twice daily) tides, the latter mostly dominant. Tidal ranges in the upper Bay of Fundy commonly exceed 15 m, in large part a consequence of tectonic forces that initiated the Bay during the Triassic. The existence and position of the Bay is principally determined by a half-graben, the Fundy Basin, which was established at the onset of the opening of the Atlantic Ocean. Due to the proportions of the Bay of Fundy, differences in tidal range through the Gulf of Maine-Bay of Fundy-Georges Bank system are governed by near resonance with the forcing North Atlantic tides. Although Fundy tide curves are sinusoidal, tide prediction calls for consideration of distinct diurnal inequalities. Overlapping of the cycles of spring and perigean tides every 206 days results in an annual progression of 1.5 months in the periods of especially high tides. Depending on the year, these strong tides can occur at all seasons. The strongest Fundy tides occur when the three elements – anomalistic, synodical, and tropical monthly cycles – peak simultaneously. The closest match occurs at intervals of 18.03 years, a cycle known as the Saros. Tidal movements at Herring Cove, in Fundy National Park, illustrate the annual expected tidal variations. Vigorous quasi-equilibrium conditions characterize interactions between land and sea in macrotidal regions like the Bay of Fundy. Ephemeral on the scale of geologic time, estuaries progressively infill with sediments as relative sea level rises, forcing fringing salt marshes to grow to successively higher levels. Although closely linked to a regime of tides with large amplitude and strong tidal currents, Fundy salt marshes rarely experience overflow. Established about 1.2 m lower than the highest astronomical tide, only very large tides are able to cover the marshes with a significant depth of water. Peak tides arrive in sets at periods of 7 months, 4.53 years, and 18.03 years. For months on end no tidal flooding of the high marshes occurs. Most salt marshes are raised to the level of the average tide of the 18-year cycle. The exact locations of coastal zone water levels such as mean high water and mean low water is a recurring problem and the subject of much litigation. Marigrams constructed for selected river estuaries illustrate how the estuarine tidal wave is reshaped over its course, to form bores, and varies in its sediment-carrying and erosional capacity as a result of changing water surface gradients. Changing seasons bring about dramatic changes in the character of the estuaries, especially so as ice conditions develop during the second half of the 206-day cycle when the difference in height between Neap tide and Spring tide is increasing, the optimal time for overflow in any season. Maximum ice hazard, including build-up of "ice walls" in Fundy estuaries, occurs one or two months before perigean and spring tides combine to form the largest tide of the cycle. Although "ice walls" and associated phenomena pose hazards for man-made constructions, important natural purposes are served which need to be considered in coastal development and management schemes. Tides play a major role in erosion and in complex interactions among Fundy physical, biological, and chemical processes. Recent observations on mud flat grain size alterations, over deepening areas of the sea bed, and changes in the benthic community indicate changing environmental conditions in the Bay, caused possibly by increased hydrodynamic energy in the system. Résumé Les marées constituent une réalité omniprésente dans de nombreuses régions côtières du monde, et leurs causes et leur influence intriguent depuis longtemps. Il existe peu d'endroits où les marées jouent un rôle plus marquant au sein de l'économie et du caractère d'une région et de ses habitats que dans le secteur du rivage de la baie de Fundy, dans l'Est du Canada. La baie de Fundy représente effectivement un merveilleux laboratoire naturel pour l'étude des marées et de leurs effets. Il faut toutefois, pour mieux comprendre ces phénomènes, des perspectives élargies des caractéristiques physiques générales des marées et de leur fonctionnement à l'échelle océanique. Le passé géologique de la région fournit lui aussi des indices précieux sur la façon dont les marées les plus spectaculaires du globe sont apparues dans la baie de Fundy et sur les raisons de leur présence. Les caractéristiques des marées le long du littoral de l'Est du Canada découlent d'une combinaison de marées diurnes (quotidiennes) et semi-diurnes (biquotidiennes), parmi laquelle ces dernières prédominent principalement. Les amplitudes des marées dans la partie supérieure de la baie de Fundy dépassent communément 15 mètres, en grande partie en raison des forces tectoniques qui ont sculpté la baie au cours du Trias. L'existence et l'emplacement de la baie sont principalement déterminés par un semi-graben, le bassin de Fundy, dont l'établissement remonte au début de l'ouverture de l'océan Atlantique. Vu les proportions de la baie de Fundy, les différences d'amplitude des marées à l'intérieur du système du golfe du Maine, de la baie de Fundy et du Banc Georges sont régies par une quasi-résonance avec les marées de contrainte de l'Atlantique Nord. Même si les courbes des marées de Fundy sont sinusoïdales, les prévisions des marées nécessitent la considération d'inégalités diurnes distinctes. Le chevauchement des cycles des marées de vives-eaux et des marées de périgée tous les 206 jours entraîne une progression annuelle de 1,5 mois des périodes de marées particulièrement élevées. Selon l'année, ces marées de grande envergure peuvent survenir toutes les saisons. Les marées les plus fortes de Fundy apparaissent lorsque les trois éléments – les cycles mensuels anomalistique, synodique et tropique – culminent simultanément. Le jumelage le plus proche survient à des intervalles de 18,3 ans en vertu d'un cycle appelé le cycle Saros. Les mouvements des marées de l'anse Herring dans le parc national Fundy illustrent les variations annuelles des marées anticipées. Les interactions entre la terre et la mer dans les régions macrotidales comme la baie de Fundy sont caractérisées par des conditions de quasi-équilibre intenses. Des estuaires, éphémères à l'échelle des temps géologiques, se remplissent progressivement de sédiments au fur et à mesure que s'élève le niveau relatif de la mer, ce qui force les marais salés en bordure à passer à des niveaux successivement supérieurs. Même si les marais salés de Fundy sont étroitement liés à un régime de marées de grande amplitude et de courants périodiques puissants, ils débordent rarement. Comme ces marais sont établis à environ 1,2 mètre de moins que les marées astronomiques les plus élevées, seules les très grandes marées peuvent les recouvrir d'une couche d'eau d'une profondeur substantielle. Les marées les plus importantes se présentent en série à des périodes de sept mois, 4,53 ans et 18,03 ans. Aucune inondation des marais élevés due aux marées ne survient pendant des mois et des mois. La majorité des marais salés s'élèvent au niveau moyen du cycle de 18 ans. Les emplacements exacts des niveaux d'eau des zones côtières, comme le niveau moyen des hautes-eaux et le niveau moyen des basses-eaux, ne cessent de poser des problèmes et font l'objet de beaucoup de litiges. Les courbes de marées établies dans le cas de certains estuaires de rivières illustrent de quelle façon les vagues des marées estuariennes se transforment le long de leur trajet pour former des mascarets et dans quelle mesure varient leur capacité de transport de sédiments et capacité d'érosion par suite des variations des pentes de la ligne d'eau. Les saisons qui se succèdent entraînent des changements spectaculaires du caractère des estuaires, en particulier lorsque des glaces apparaissent au cours de la seconde moitié du cycle de 206 jours, quand la différence de hauteur entre la marée de mortes-eaux et la marée de vives-eaux s'accroît, moment optimal de débordement au cours de n'importe quelle saison. Le danger maximal de glaces, notamment l'apparition de « murs de glace » dans les estuaires de Fundy, survient un ou deux mois avant que les marées de périgée et de vives-eaux se combinent pour former la marée la plus importante du cycle. Même si les « murs de glace » et les phénomènes connexes posent des dangers aux constructions érigées, ils servent des fins naturelles importantes qu'il faut considérer dans les programmes d'aménagement et de mise en valeur des côtes. Les marées jouent un rôle marquant dans l'érosion et dans les interactions complexes au sein des processus physiques, biologiques et chimiques de Fundy. Les observations récentes des modifications des grosseurs des grains des vasières, les secteurs d'approfondissement marqué du plancher océanique et les changements survenus dans la communauté benthique révèlent que les conditions du milieu de la baie changent, possiblement en raison de l'énergie hydrodynamique accrue à l'intérieur du système. [Traduit par la rédaction

Geochemistry of Ordovician black shales at Meductic, southern Miramichi Highlands, New Brunswick

The geochemistry of black shales is useful for identifying geological events such as anoxia, for predicting the proximity of submarine hydrothermal springs and associated mineral deposits, and for indicating the existence of mineral deposits in precursor terrains. In the Miramichi Highlands of New Brunswick, large massive sulfide deposits occur in a mid-Ordovician (Llanvirnian) sequence of felsic volcanic and sedimentary rocks of the Tetagouche Group, disconformably overlying relatively monotonous quartzose wacke and grey-green shale of the Miramichi Group. Black shales commonly occur at the boundary between the Miramichi and Tetagouche groups, and in some areas such as at Meductic in the southern Miramichi Highlands, they display high heavy metal values in common with Scandinavian-Caledonide black shales. Like the massive sulphide deposits, the Meductic metalliferous black shales were deposited in a back-arc basin associated with an island-arc system formed during the closing of the proto-Atlantic Ocean and the onset of the Taconian orogeny. The average Meductic black shale, as deduced from the Bright Eye Brook Formation at the base of the Tetagouche Group, shows high values of V and Ba, moderate enrichment in Nb, Th, Pb, Ti, and Crf and depletion in Sr, Cu and Ni compared to black shale USGS standard SDO-1. Total organic carbon is well above the minimum value for a carbonaceous shale, the highest value (2.35%) corresponding to highest V (3016 ppm) and highest Ba (16,173 ppm). CaO, Fe2O3 and MnO contents are low, and SiO2, K2O and P2O5 contents are relatively high compared to the standard. Chondrite-normalized REE patterns show elevated LREE, fairly flat HREE signatures, a negative Eu anomaly and a slightly positive Cc anomaly. These features are characteristic of marine volcanological detrital input rather than a hydrothermal regime. Correlation of high V with Ba indicates that conditions were favourable for deposition of both metals. It is postulated that early deposition in an oxic environment (higher than normal MnO) was succeeded by gradual stagnation (increasing levels of V). Concomitant enrichment in Ba under anoxic conditions was linked to a regime of elevated heat flow. This scenario is compatible with the record of sea level fluctuations during the early Palaeozoic. RÉSUMÉ L'analyse géochimique des schistes noirs permet de deceler des phénomènes géologiques comme l'anoxie, qui annonce la proximité de sources hydrothermales sous-marines et de gites minéraux connexes et qui révèle l'existence de gttes minéraux dans des terrains précurseurs. Dans les hautes terres de Miramichi, au Nouveau-Brunswick, on relève des gisements de sulfures massifs importants dans une séquence de l'Ordovicien moyen (Llanvirnien) de roches sédimentaires et volcanofelsiques du groupe de Tetagouche qui recouvrent de fa÷on discordante des wackes quartzeuses relativement monotones et des schistes gris-vert du groupe de Miramichi. On trouve couramment des schistes noirs le long de la frontière séparant les groupes de Miramichi et de Tetagouche; de plus, dans certains secteurs, comme eclui de Meductic, dans le sud des hautes terres de Miramichi, les schistes noirs affichent, en commun avec des schistes noirs scandinaviens-calédoniens, des valeurs élevées de métaux lourds. À l'instar des gisements de sulfures massifs, les schistes noirs métalliferes de Meductic se sont déposés dans des bassins arrière-arcs associés a un système d'arcs insulaires formé lors de la fermeture de l'ocean proto-atlantique et au début de l'orogenèse taconique. Les schistes noirs de Meductic moyens, d'après ce qu'on en déduit de la Formation de Bright Eye Brook à labase du groupe de Tetagouche, affichent des valeurs élevéens de V et de Ba, un enrichissement moyen en Nb, Th,Pb, Ti et Cr, ainsi qu'une réduction de Sr, de Cu et de Ni, comparativement à la norme SDO-1 du USGS. Lecarbone organique total se situé bien au-dessus de la valcur minimale d'un schiste charbonneux, la valeur la plus élevée (2,35 %) correspondant aux teneurs les plus élevées en V (3 016 mg/kg) et en Ba (16 173 mg/kg). Lesteneurs en CaO, Fe2O3 et en MnO sont basses et celles en SiO2, K2O et P2O5 sont relativement élevées comparativementaux teneurs normales. Les modeles d'ETR réduits en chondrites affichent des quantités élevées d'éléments deterres rares legers, des signatures d'éléments de terres rares lourds passablement uniformes, une anomalie négatived'Eu et une anomalie légèrement positive de Ce. Ces traits sont caractéristiques d'un apport détritique volcanologiquemarin ptutôt que d'un régime hydrothermal. La corrélation de valeurs élevées de V et de B revéle que les conditions étaient propices à la sédimentation des deux métaux. On suppose qu'une sédimentation précoce dans unmilieu oxique (présence de MnO supérieure à la normale) a été suivie par une stagnation graduelle (nivcaux croissants de V). On a relié l'enrichissement concomitant en Ba dans des conditions anoxiques à un régime deflux thermique élevé. Ce scénario est compatible avec les fluctuations du niveau de la mer enregistrées au coursdu Paléozoique inférieur. [Traduit par la réedaction

Reduction spheroids from the Upper Carboniferous Hopewell Group, Dorchester Cape, New Brunswick: notes on geochemistry, mineralogy and genesis

The bajada-playa sequence of terrestrial Upper Carboniferous redbeds of the Hopewell Group at Dorchester Cape, New Brunswick, hosts innumerable reduction spheroids in fine- to coarse-grained clastic sedimentary rocks, paleosols and caliche beds. The spheroids are grey-green, typically 2 to 3 cm in diameter, and may contain a dark, mineralized central core and less commonly one or more mineralized rings, concentric about the core. They decrease progressively in average diameter from 2.75 cm at the base to 0.85 cm at the top of an overall upward-fining 250 m thick measured stratigraphic section. Conditions controlling the genesis of the spheroids were established shortly after sedimentation. Development was subtly controlled by groundwater flow patterns and by various sedimentary structures. The enclosing redbeds provide an adequate source for the metals contained in the mineralized spheroids. Low-temperature chloride complexes originating from evaporative fluids concentrated during redbed formation are believed to have been responsible for transport of the metals to reduction sites. Precipitation probably occurred as a result of a change in redox potential governed by electrical self-potentials of various detrital and early diagenetic grains, particularly pyritc and/or Fe-Ti oxides. Electron microprobc analyses reveal Cu, Ag, Fe, Ti, U, V and REE enrichments in reduction spheroid cores. Mineralized rings arc less enriched in these elements but contain slightly greater concentrations of Ti-oxide minerals. Minerals observed other than bulk redbed constituents include: chatcocite, covellitc, cuprite, pyritc, il-menite, rutile, mottramite, roscoelite, xenotime, monazite, native copper, azurite and native silver with trace amounts of alloyed Hg. RÉSUMÉ La séquence de bajadas-playas des formations rouges terrestres du Carbonifere supérieur du groupe de Hopewell à Dorchester Cape, Nouveau-Brunswick, abrite d'innombrables sphéroides de réduction dans des couches de caliche, dc paléosol et de sédiments clastiques à grain fin à gros. Les sphéroides sont de couleur gris-vert, its ont généralement 2 à 3 cm de diamètre et ils peuvent renfermer un noyau central minéralisé de teinte foncée de même que, moins couramment, un ou plusieurs anneaux minéralisés concentriques au noyau. Leur diamètre moyen diminuc graduellement, passant de 2,75 cm à la base a 0,85 cm au sommet d'une section stratigraphique à affinement généralement ascendant d'une épaisseur mesurée de 250 m. Les conditions ay ant régi l'origine des sphéroldes ont été établies peu après la sédimentation. Leur développement a été subtilement gouverné par les configurations d'écoulement des eaux souterraines ct par diverses structures sédimentaires. Les formations rouges encaissantes constituent une source adéquate des métaux que ren ferment les sphéroldes minéraliseés. On croit que les complexes chlorurés de basse température provenant des fluides volatils concentrés pendant la constitution des formations rouges ont causé le transport des métaux à des points de réduction. Des précipitations sont probablement survenucs par suite d'un changement du potentiel d'oxydor&Juction gouverné par les polarisations spontanées éiectriques de divers grains diagénétiques détritiques ct anciens, en particulier de la pyrite ou des oxydes de fer-titane. Les analyses par microsonde éiectronique révèlent des enrichissements de Cu, d'Ag, de Fe, de Ti, d'U, de V et d'éléments des terres rares dans les noyaux des sphéroldes de réduction. Les anneaux minéralisés renferment des proportions moindres de certains de ces éléments, mais des concentrations légèrement plus fortes d'oxyde dc titane. Outre les composants bruts des couches rouges, les minéraux observes comprennent de la chalcocyte, de la covellite, de la cuprite, de la pyritc, de l'ilménite, du rutile, de la mottramite, de la roscoélite, du xénotime, du monazite, du cuivrc natif, de l’azurite et de l’argent natif avec des quantités infimes de mcrcure allie. [Traduit par la rédaction

AXIS--a suitable case for treatment. UK Coordinating Committee on Cancer Research (UKCCCR) Colorectal Cancer Subcommittee.

Decisions about the role of adjuvant therapy in the management of colorectal cancer are rarely taken on the basis of sound scientific evidence. This is not because surgeons are capricious, but because sound scientific evidence is, unfortunately, a little thin on the ground. Since the first randomised trial in the UK was initiated some 15 years ago, less than 1% of the 26,000 cases of colorectal cancer each year have been entered into randomised clinical trials and a similar situation exists elsewhere. A recent overview of all of the published evidence worldwide from trials of radiotherapy in rectal cancer identified trials involving in total only some 5,000 patients. The individual trials were all too small to detect reliably (or refute reliably) any realistically moderate improvement in survival and, even when combined, their results are equivocal (Buyse et al., 1988). It is thus hardly surprising that surgeons are divided in their views of whether or not radiotherapy is a useful adjuvant treatment in this disease. A similar situation exists when considering the role of chemotherapy where, again, there is considerable uncertainty about whether adjuvant chemotherapy has any effect on mortality at all and, if it does have an effect, no consensus about the likely size of that effect. Recently, however, evidence that chemotherapy usually with 5-fluorouracil (5-FU) containing regimens - can moderately improve survival has been accumulating. The most promising treatments that have been examined are a 1-week post-operative infusion of 5-FU through the portal vein (Taylor et al., 1985), 18 months systemic administration of MOF (Fisher et al., 1988; Wolmark et al., 1988) and a year of systemic 5-FU given in conjunction with levamisole (Moertel et al., 1990). There is clearly a need for a more precise definition of the effect of adjuvant therapy on long term survival and so, in November 1989, the UKCCCR launched AXIS, an international randomised trial designed to be large enough to get definite evidence about any survival benefit of intraportal 5-FU and of perioperative radiotherapy. Even a moderate improvement in survival in this disease would be important because, since colorectal cancer is so common, an improvement of 'only' 5% in 5-year survival (say from 50% to 55%) could save many thousands of lives each year