NUMERICAL MODELS’ APPLICATION FOR MORPHODYNAMICS ASSESSMENT OF CLIMATE CHANGE IMPACTS IN THE MINHO RIVER ESTUARY
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NUMERICAL MODELS’ APPLICATION FOR MORPHODYNAMICS ASSESSMENT OF CLIMATE CHANGE IMPACTS IN THE MINHO RIVER ESTUARY
Autor Correspondente: Willian Melo | [email protected]
Palavras-chave: Morphodynamics, Numerical modelling, Climate changes
Resumos Cadastrados
Resumo Português:
Conhecer os processos físicos, químicos e biológicos estuarinos e entender como as mudanças climáticas podem afetá-los é crucial para melhorar a gestão destes sistemas. Uma das metodologias utilizadas para estudar estes processos complexos consiste na aplicação de modelos numéricos, suportados por dados de campo como a batimetria, características dos sedimentos, caudais fluviais, correntes e níveis de elevação do mar. Neste trabalho avaliaram-se diferentes cenários hidrodinâmicos e morfodinâmicos no estuário do rio Minho, através da implementação de um modelo numérico baseado no software Delft3D. Este modelo permite simular os processos hidrodinâmicos e morfodinâmicos em diferentes escalas temporais, tendo sido calibrado utilizando a ferramenta OpenDA, que ajusta de forma automática os valores de determinados parâmetros do modelo, minimizando os erros entre dados observados e resultados simulados. Após a calibração, foram simulados diferentes cenários para avaliar o impacto das alterações climáticas, sendo estes estabelecidos através de diferentes elevações do nível do mar conforme o 5º Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Os resultados mostraram que a elevação do nível na embocadura do estuário pode alcançar até 77 cm, dependendo do cenário considerado. Identificou-se que a ocorrência de cheias é o principal responsável pelo transporte de sedimentos ao longo do estuário, intensificando o processo de sedimentação. Verificou-se ainda que, para um mesmo caudal, o aumento do nível do mar reduz a quantidade de sedimentos transportada para a plataforma costeira, podendo intensificar a erosão que ocorre nesta zona e aumentar os processos sedimentares dentro do próprio estuário.
Resumo Inglês:
The knowledge of physical, biological, and chemical estuarine processes and how they are affected by climate change conditions is essential for improving estuarine management. A common methodological approach for studying these complex processes is based on the implementation of numerical models supported by field data as bathymetry, sediment characteristics, flow discharges, current velocities, and sea water levels. This work is based on the implementation of a numerical model of the Minho River estuary using the Delft3D software. This model is able to simulate hydrodynamic and morphodynamic processes for different time scales. It was calibrated using the OpenDA tool, which automatically determines some of the models’ parameters, such as the tidal constituents and the roughness coefficient, aiming to minimize the error between observed data and simulated results. Different scenarios were considered to assess the effects of climate change, according to the 5th Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Results showed that the elevation in the estuary mouth can reach 77 cm, depending on the considered scenario. It was also determined that floods are the main sediment transport driver along the estuary, intensifying the accretion processes. Furthermore, the sea-level rise reduces the amount of transported sediments to the coastal platform, increasing the erosion risk in this area and increasing the accretion inside the estuary.
Resumo Espanhol:
El conocimiento de los procesos estuarinos físicos, biológicos y químicos y de cómo se ven afectados por las condiciones del cambio climático es esencial para mejorar la gestión de los estuarios. Una aproximación metodológica común para el estudio de estos complejos procesos se basa en la implementación de modelos numéricos apoyados en datos de campo como batimetría, características de los sedimentos, descargas de flujo, velocidades de las corrientes y niveles del agua del mar. Este trabajo se basa en la implementación de un modelo numérico del estuario del río Miño utilizando el software Delft3D. Este modelo es capaz de simular procesos hidrodinámicos y morfodinámicos para diferentes escalas temporales. Fue calibrado utilizando la herramienta OpenDA, que determina automáticamente algunos de los parámetros del modelo, como los constituyentes de marea y el coeficiente de rugosidad, con el objetivo de minimizar el error entre los datos observados y los resultados simulados. Se consideraron diferentes escenarios para evaluar los efectos del cambio climático, según el 5º Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). Los resultados mostraron que la elevación en la desembocadura del estuario puede alcanzar los 77 cm, dependiendo del escenario considerado. También se determinó que las inundaciones son el principal motor del transporte de sedimentos a lo largo del estuario, intensificando los procesos de acreción. Además, la subida del nivel del mar reduce la cantidad de sedimentos transportados a la plataforma costera, aumentando el riesgo de erosión en esta zona e incrementando la acreción dentro del estuario.
