Mestrado em Ciências do Mar e da AtmosferaSeveral problems related with coastal flooding depend on tidal properties and
on sea level rise induced by meteorological effects (storm surge). The water
levels during storms are consequently determined by tidal and storm surge
levels as well as by their non-linear interaction. Herein, shallow coastal systems
are particularly important, since the local bathymetry is a crucial mechanism
controlling the interaction between tide and storm surge. Thus, the main
concern of this dissertation is to give new insights about the effect of tide-surge
interaction on the inundation patterns of a flood prone shallow estuarine system
located in the northwest Portuguese coast, the Ria de Aveiro. The methodology
adopted comprised two fundamental steps: 1) statistical analysis of sea level
data collected at the lagoon inlet between 1979 and 2013, in order to infer
about the frequency distributions of positive residual events and their relation
with tidal phase; 2) implementation, calibration, validation and exploitation of a
numerical application based on Delft3D hydrodynamic model, in order to
describe the local estuarine circulation (including the marginal areas potentially
flooded during adverse conditions), and explore inundation conditions and tidesurge
interactions under the scenarios arising from the previous task.
The statistical analysis revealed that the frequency distributions do not depend
on the threshold used, as well as on the minimum number of hours to an event
be assigned. The results highlighted a tendency for storm surge events to
occur most frequently on the falling tide, with a principal mode of occurrence 3
hours after high water. Besides that, the highest storm surge peaks have
occurred at the beginning of rising tide and at the end of falling tide. The
numerical model results evidence that the model is able to reproduce tidal and
storm surge propagation more accurately than previous numerical applications
developed for Ria de Aveiro. Once calibrated the model, a set of numerical
experiments (hypothetical scenarios) were designed to assess the effect of tide
on storm surge propagation along Ria de Aveiro and its influence in local
inundation patterns. Thus, it was found that storm surge characteristics are
modulated by the state of the tide, where the effect of nonlinear terms is to
reduce the storm tide peak. However, at the upper reaches of the main
channels the storm tide peak is controlled by the storm surge, since it is higher
than tide. Concerning to the lagoon flooded area, the different scenarios
showed that the most threatened areas are the upper reaches of São Jacinto
channel and the vicinity of Laranjo bay, resulting this from the increase of storm
tide peak in these regions. The adjacent margins of Baixo Vouga Lagunar and
the margins of Mira/Ílhavo channel are also threatened when the tidal range is
increased. This results from an increase on nonlinear tide-surge interaction and
also on the maximal residual levels.Diversos problemas relacionados com a inundação de zonas costeiras
dependem das características da maré e da sobre-elevação do nível do mar
devido a factores meteorológicos (storm surge). Durante episódios de
tempestade, a altura da água é determinada pelos níveis de maré e da storm
surge, assim como pela sua interacção não-linear. Esta, revela-se mais
importante em sistemas costeiros relativamente pouco profundos devido ao
efeito da batimetria. Deste modo, o principal objectivo desta dissertação é
explicar a interacção entre a maré e a storm surge, e a sua influência nos
padrões de inundação da Ria de Aveiro. Localizado a Noroeste da costa
portuguesa, este sistema lagunar, caracterizado por regiões pouco profundas,
é vulnerável a inundações. A metodologia adoptada baseou-se em dois passos
fundamentais: 1) análise estatística da elevação da superfície livre registada
no marégrafo localizado à entrada da laguna entre 1979 e 2013, de modo a
perceber as distribuições de frequência de eventos de storm surge positivos e
a sua relação com a fase da maré; 2) implementação, calibração, validação e
exploração de uma aplicação numérica baseada no modelo hidrodinâmico
Delft3D, para descrever a circulação estuarina local (incluindo as áreas
marginais potencialmente inundadas durante condições meteorológicas
adversas), e explorar condições de inundação e interacções entre a maré e a
storm surge através de cenários que resultam do passo anterior.
A análise estatística revelou que as distribuições de frequência não dependem
do threshold utilizado, assim como do número mínimo de horas para que um
evento seja considerado. Os resultados evidenciaram uma tendência para os
eventos de storm surge ocorrerem mais frequentemente na vazante, com um
modo principal de ocorrência 3 horas depois da preia-mar. Além disso, a
magnitude dos eventos foi maior no início da enchente e no final da vazante.
Os resultados do modelo numérico evidenciaram que o modelo é capaz de
reproduzir a propagação da maré e da storm surge com uma maior precisão
do que as implementações anteriores desenvolvidas para a Ria de Aveiro.
Uma vez calibrado o modelo, realizou-se um conjunto de cenários hipotéticos
para avaliar o efeito da maré na propagação da storm surge e o seu efeito nos
padrões de inundação locais. Deste modo, verificou-se que os níveis da storm
surge são influenciados pelo estado da maré, onde o efeito dos termos não
lineares foi reduzir o pico da tempestade de maré. Contudo, nas extremidades
dos canais principais o pico da tempestade de maré é controlado pela storm
surge uma vez que esta é maior do que a maré. As regiões mais afectadas por
inundações correspondem às extremidades do canal de São Jacinto, arredores
da bacia do Laranjo e margens adjacentes do Baixo Vouga Lagunar, sendo o
aumento do pico da tempestade da maré, associado a uma amplificação do
residual e dos termos não lineares nestas regiões a principal explicação