Thesis (MSc)--University of Stellenbosch, 2004. / ENGLISH ABSTRACT: The United Nations Convention on the Law of the Sea (UNCLOS) provides an opportunity for qualifying coastal signatory states to claim extended maritime estate. The opportunity to claim rests on the precept that in certain cases a continental shelf extends beyond the traditionally demarcated two hundred nautical mile (200M) Exclusive Economic Zone (EEZ) mark. In these cases a successful claim results in states having sovereign rights to the living and non-living resources of the seabed and subsoil, as well as the sedentary species, of the area claimed. Where the continental shelf extends beyond the 200M mark, the Foot of the Continental Slope (FoS) has to be determined as one of the qualifying criteria. Article 76 of UNCLOS de nes the FoS as ". . . the point of maximum change in the gradient at its base." Currently Caris Lots is the most widely used software which incorporates public domain data to determine the FoS as a step towards defining the offshore extent of an extended continental shelf. In this software, existing methods to compute the FoS are often subjective, typically involving an operator choosing the best perceived foot point during consideration of a two dimensional profile of the continental slope. These foot points are then joined by straight lines to form the foot line to be used in the desk top study (feasibility study). The purpose of this thesis is to establish a semi-automated and mathematically based three dimensional method for determination of the FoS using South African data as a case study. Firstly, a general background of UNCLOS is given (with emphasis on Article 76), including a brief discussion of the geological factors that influence the characteristics of a continental shelf and thus factors that could influence the determination of the FoS. Secondly, a mathematical method for determination of the surfaces of extremal curvature (on three dimensional data), originally proposed by Vanicek and Ou in 1994, is detailed and applied to two smooth, hypothetical sample surfaces. A discussion of the bathymetric data to be used for application introduces the factors to be taken into account when using extensive survey data as well as methods to process the raw data for use. The method is then applied to two sets of gridded bathymetric data of differing resolution for four separate regions around the South African coast. The ridges formed on the resulting surfaces of maximum curvature are then traced in order to obtain a foot line definition for each region and each resolution. The results obtained from application of the method are compared with example foot points provided by the subjective two dimensional method of computation within the Caris Lots software suite. A comparison of the results for the different resolutions of data is included to provide insight as to the effectiveness of the method with differing spatial coarseness of data. Finally, an indication of further work is provided in the conclusion to this thesis, in the form of a number of recommendations for possible adaptations of the mathematical and tracing methods, and improvements thereof. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die Verenigde Nasies se Konvensie oor die Wet van die See (UNCLOS) bied 'n geleentheid aan kwalifiserende state wat ondertekenaars van die Konvensie is om aanspraak te maak op uitgebreide maritieme gebied. Die geleentheid om op uitgebreide gebied aanspraak te maak berus op die veronderstelling dat 'n kontinentale tafel in sekere gevalle tot buite die tradisioneel afgebakende 200 seemyl eksklusiewe ekonomiese zone (EEZ) strek. In sulke gevalle het 'n suksesvolle aanspraak die gevolg dat die staat soewereine reg oor die lewende en nie-lewende bronne van die seevloer en ondergrond verkry, sowel as die inwonende spesies van die gebied buite die EEZ waarop aanspraak gemaak word. Die voet van die kontinentale tafel (FoS) moet vasgestel word as een van die bepalende kriteria vir afbakening van die aanspraak waar die kontinentale tafel tot buite die EEZ strek. Artikel 76 van UNCLOS defineer die FoS as ". . . die punt van maksimale verandering in die helling by sy basis." Die mees algemeen gebruikte rekenaar sagteware wat openbare domein data aanwend om die voet van die helling te bepaal, is tans "Caris Lots." Die metodes wat in die program gebruik word om die voet van die helling te bepaal, is dikwels subjektief en berus tipies op 'n operateur se keuse van die beste afgeskatte punt van die voet van die helling uit 'n oorweging van 'n twee dimensionele profiel van die kontinentale tafel. Die berekende voet-punte word dan deur middel van reguit lyne verbind om 'n hellingsvoetlyn te vorm. Hierdie voetlyn kan dan in die Suid-Afrikaanse lessenaarstudie (doenlikheidstudie) oor die bepaling van die voet van die kontinentale tafel gebruik word. Die doel van hierdie verhandeling is om 'n semi-outomatiese en wiskundig gebaseerde drie-dimensionele metode te beskryf vir die vasstelling van die FoS, deur as 'n gevallestudie van Suid-Afrikaanse data gebruik te maak. 'n Algemene agtergrond van UNCLOS, met beklemtoning van Artikel 76, word eerstens gegee. 'n Kort bespreking van die geologiese faktore wat die kontinentale tafel beïnvloed en wat gevolglik 'n invloed kan hê op die vasstelling van die voet van die helling, is ingesluit. Tweedens word 'n wiskundige metode, wat oorspronklik in 1994 deur Vanicek en Ou voorgestel is, vir bepaling van die oppervlaktes van maksimale kromming (gebaseer op drie-dimensionele data) in detail bespreek en 'n voorbeeld van 'n toepassing op twee gladde, denkbeeldige oppervaktes word beskryf. Die faktore wat in ag geneem moet word wanneer omvattende dieptemeting data gebruik word, en die metodes wat gebruik word om die rou data te verwerk, word ingelei deur 'n bespreking van die aard van die dieptemeting data wat gebruik is. Die metode word dan toegepas op twee stelle geruite dieptemeting data van verskillende resolusies vir vier afsonderlike streke om die Suid-Afrikaanse kus. Die riwwe wat op die resulterende oppervlaktes van maksimale kromming gevorm word, word dan nagetrek ten einde 'n lyndefinisie van die voet van die kontinentale tafel vir elke streek teen elke resolusie te bepaal. Die resultate verkry uit toepassings van die metode word vergelyk met hellingsvoetpunte soos bepaal deur die subjektiewe twee dimensionele berekeningsmetode in die "Caris Lots" rekenaar-program. 'n Vergelyking van die resultate vir die verskillende data resolusies word ingesluit om die doeltreffendheid van die metode met betrekking tot die hantering van verskillende ruimtelike data resolusies te ondersoek. 'n Aanduiding van verdere werk, bestaande uit 'n aantal aanbevelings vir moontlike aanpassings en verbeterings van die wiskundige en natrek metodes, word ten slotte in die gevolgtrekking van die verhandeling verskaf.

O camarão rosa (Farfantepenaeus subtilis) explotado pela pesca industrial na plataforma continental amazônica brasileira possui um ciclo de vida curto, mas complexo, habitando áreas oceânicas, mais ao norte da área de ocorrência, na fase adulta e larval, e áreas estuarinas e lagunares na fase de pós-larva e juvenil. O período de maior intensidade de reprodução se estende de maio a setembro e logo após a reprodução as larvas eclodem e iniciam sua migração para áreas costeiras, passando por diversas fases, onde se assentam e residem principalmente entre junho e outubro. A partir de setembro até janeiro do ano seguinte é maior a intensidade de recrutamento de juvenis às áreas oceânicas, onde passam a amadurecer e, a partir de dezembro, começam a ser capturados pela pesca industrial. A maior abundância da população adulta em termos de biomassa vai de março a agosto quando também se verificam as maiores capturas. As fêmeas crescem mais que os machos e estão presentes sempre em maior proporção nas capturas (61%). Os comprimentos assintóticos foram estimados em 231 mm ( k = 1,6 \'ano POT.-1\') e 205 mm (k = 0,94 \'ano POT.-1\'), para fêmeas e machos respectivamente. A população apresenta taxa de mortalidade natural relativamente elevada, 2,53 \'ano POT.-1\' para fêmeas e 1,83 \'ano POT.-1\' para machos, sendo observadas acentuadas flutuações de recrutamento e abundância, com evidências de que são fortemente governadas pelas condições ambientais. O estoque vem sendo explotado em níveis moderados nos anos recentes (E = 0,45), embora tenha sofrido elevadas taxas de explotação na década de 80, o que levou a uma redução do tamanho da população. O rendimento máximo sustentável, considerado uma média de longo prazo, foi estimado em 4.032 toneladas de cauda por ano, para um esforço de pesca de 19.370 dias de mar. Nos últimos anos, se observa uma tendência de recuperação da biomassa populacional, mas com as oscilações anuais características da espécie. A vazão do rio Amazonas é o fator ambiental que governa com mais intensidade as condições do ambiente costeiro na região e verificou-se que suas flutuações estão correlacionadas a alterações na abundância da população da espécie. Postula-se que o aporte e sobrevivência das larvas e pós-larvas no ambiente costeiro seja influenciada pela intensidade da vazão do rio. O período em que se assentam nos berçários na zona costeira coincide com a estação de vazante do rio, sendo a sobrevivência favorecida por vazões abaixo da média e vice-versa. Portanto, medidas de ordenamento voltadas para o uso sustentável do recurso devem estar associadas ao conhecimento das condições ambientais nesta fase, bem como a estudos sobre a abundância de pós-larvas e juvenis na faixa costeira. / The brown shrimp (Farfantepenaeus subtilis) exploited by the industrial fishery on the continental shelf of the Brazilian Amazon has a short but complex life cyele, inhabiting oceanic areas, at the north of the area of occurrence, during the adult and larval stages, and estuarine areas and lagoons in post-larval and juvenile. The period of highest intensity of reproduction extends from May to September and soon after the hatch, the larvae start their migration to coastal areas, passing through several stages, where they settle and remain resident between June and October. From September to January of the following year the intensity of recruitment to ocean areas is higher, and once there they start to mature and are caught by the industrial fishery from December on. The highest abundance of the adult population in terms of biomass is observed from March to August when the largest catches also occur. Females grow larger than males and are always present in greater proportion in catches (61%). The asymptotic lengths were estimated at 231 mm (k = 1.6 \'year POT.-1\') and 205 mm (k = 0.94 \'year POT.-1\') for females and males respectively. The population has a natural mortality rate relatively high, 2.53 \'year POT.-1\' for females and 1.83 \'years POT.-1\' for males, and pronounced fluctuations in recruitment and abundance are observed, with evidence of being strongly governed by environmental conditions. The stock has been exploited at moderate levels in recent years (E = 0.45), although it has suffered high rates of exploitation in the 80\'s, which led to a reduction in population size. The maximum sustainable yield, considered a long-term average, was estimated at 4,032 ton of tail per year for a fishing effort of 19,370 days at sea. In recent years, it is observed a tendency of recovering of the population biomass, but annual fluctuations are characteristics of the species. The flow of the Amazon River is the main environmental facto r that governs the conditions of the coastal environment in the region and it was found that it is correlated with the fluctuatícn of the brown shrimp population abundance. It is postulated that the uptake and survival of larvae and post larvae in the coastal environment is lnfluenced by the intensity of river flow, The period during which they settle at the nurseries in the coastal zone coincides with the dry season and their survival is favored when the flow of the river is below the average, and vice versa. Therefore, management measures aimed at sustainable use of the resource must be associated with the knowledge of environmental conditions during this phase, as well as studies on the abundance of post-larvae and juveniles in the coastal zone.

Nos estudos de populações pesqueiras é comum o uso de modelos hidrodinâmicos acoplados a modelos biológicos e, um tipo de modelo merece destaque: o baseado no indivíduo (IBM). A Plataforma Continental do Atlântico Sudoeste comporta uma importante atividade pesqueira e, a influência da circulação na distribuição de ovos/larvas nessa região é pouco entendida. Estudos anteriores sugerem que o transporte de Ekman em direção à costa e o deságue de água fluvial impedem a perda de ovos e larvas da área costeira. Este trabalho apresenta resultados de um estudo englobando os padrões de circulação e de transporte de larvas nessa área, realizado através do desenvolvimento de um IBM para os estágios iniciais da Engraulis anchoita e o acoplamento deste a dois campos de velocidade superficial: a de Ekman, e a saída de um modelo hidrodinâmico 3D. Os resultados mostram que somente a deriva de Ekman não é suficiente para explicar o padrão de retenção larval observado na região. Os valores de retenção encontrados com a utilização da saída do modelo estão próximos aos observados. Maiores concentrações larvais foram obtidas no outono/inverno e menores na primavera/verão. Estes resultados estão diretamente relacionados à combinação dos efeitos dos padrões de vento da área com a influência das Correntes do Brasil e das Malvinas e do deságue continental na circulação sobre a plataforma. / Recruitment of pelagic fishes is the net result a series of continuous events in their life cycle. Most of the variability in natural mortality is thought to occur during the early stages of development and is related to environmental factors. The use of coupled physical-biological modeling in the study of fisheries populations is very common and a particular type of model deserves special mention: the Individual Based Model (IBM). The Atlantic Southwestern Continental Shelf is one of the most productive fishing sites in the Western South Atlantic, but the processes involving the circulation in this area and its influence on eggs/larvae transport and retention are still poorly understood. Recent studies describe the spawning activity of anchovy and its relationship to oceanographic processes and suggest that predominant onshore Ekman transport, during the austral winter/spring, keeps the eggs and larvae in coastal areas. According to these studies, the river runoff contributes to the formation of a retention zone for planktonic organisms over the area. This work presents results of a study that considers both the circulation pattern and larval transport, throught the development of an IBM for the early stages of anchovy Engraulis anchoita. The model is coupled to two surface velocity fields: the Ekman drift, and the output of a 3D hydrographic model. The results show that just Ekman surface velocities are not able to explain the larval dispersion observed in this region. Retention values obtained with the model output are much closer to observed values. Autumn and winter seasons present the highest values of retention. These results are due to the combined effect of the wind patterns registered in the area with the influence of the river runoff and the Brazil-Malvinas shelf circulation.

Sedimentary processes are critical geological phenomena in the evolution of continental margins. Environmental forces from various temporal and spatial scales control these processes. Due to the fast increase of anthropogenic activities in marine environments, these studies on sedimentary processes and their products are becoming increasingly necessary. In this context, geophysical data, such as high-resolution 2D seismic reflection profiles, are efficient tools to characterize sedimentary processes and deposits. This study aimed to map and interpret different types of echo character on the continental shelf of the São Paulo Bight to increase the knowledge of the spatial variability of sedimentary processes in current-dominated shelf settings. With this aim, 120 seismic lines, almost 3200 km in length, have been analyzed in conjunction with 451 surficial sediment samples. Based on the broad-scale seafloor morphology, microtopography and seismic characteristics (e.g., sharpness, amplitude, continuity) of sub-bottom reflections, seven echo types distributed in three echo classes were identified in the study area. Type 1-1 is a flat seafloor with either no or low-amplitude sub-bottom reflectors, mainly observed in the middle shelf; type 1-2 is a flat sea floor with medium to high-amplitude sub-bottom reflectors also found in middle shelf settings; type 1-3 is defined by a transparent acoustic response below the seafloor evolving downsection into a highly reflective pattern that covers most of the inner shelf; type 1-4 presents a flat seafloor molded by regularly spaced undulations, and it is restricted to the outer shelf; type 2-1 consists of mounds with no internal reflectors also located on the outer shelf; type 3-1 is an irregular echo with prolonged internal reflectors found around the São Sebastião Island; finally, type 3-2 is a broad irregular echo with high relief variations mainly found in the outer shelf. The analysis of the seismic survey allowed recognizing that the distribution of the echoes reflects not only the composition of the seabed but also the sedimentary processes that acted during the deposition of the material. In the inner shelf and middle shelves, the Brazilian Coastal Current and the action of waves are the main processes responsible for the echo types found, while the outer shelf echo types are strongly influenced by the Brazil Current. / Processos sedimentares são fenômenos importantes na evolução das margens continentais. Esses processos são controlados por forçantes de várias escalas espaciais e temporais. Devido ao rápido crescimento das atividades antropogênicas em ambientes marinhos, estudos sobre processos sedimentares e seus produtos tem se tornado cada vez mais necessários. Nesse contexto, dados geofísicos, como perfis de sísmica de reflexão de alta resolução, são ferramentas importantes na caracterização desses processos e depósitos. O objetivo do estudo foi mapear e interpretar os tipos de caráter de eco na plataforma continental do estado de São Paulo visando aumentar o conhecimento a respeito da variabilidade espacial dos processos sedimentares em plataformas dominadas por correntes. Para alcançar esse objetivo 120 linhas sísmicas totalizando quase 3200 km em extensão foram analisadas em conjunto com 451 amostras sedimentares. Baseados na morfologia de macro e microescala e características sísmicas do sinal acústico de fundo como nitidez, amplitude e continuidade dos refletores, foram identificados 7 tipos de caráter de eco distribuídos em 3 classes (fundo plano, monticular ou irregular). O tipo 1-1 apresenta fundo plano com refletores de sub fundo ausentes ou de baixa amplitude localizado principalmente na plataforma média; o tipo 1-2 refere-se a um fundo plano com refletores internos com amplitudes médias a altas também presente na plataforma média; o tipo 1-3 é definido por uma camada superficial transparente que é substituída em profundidade por uma camada altamente refletiva que cobre grande parte da plataforma interna; o eco 1-4 apresenta fundo moldado por ondulações com localização restrita na plataforma externa; o tipo 2-1 consiste em montes sem refletores internos localizado próximo a quebra da plataforma; o tipo 3-1 é irregular com refletores internos prolongados e é encontrado ao sul da Ilha de São Sebastião; finalmente, o eco 3-2 é um eco irregular que apresenta grandes variações de relevo presente em grande parte da plataforma externa. A análise dos dados sísmicos permitiu o reconhecimento de que os ecos respondem não somente a composição sedimentar superficial, mas também os processos sedimentares que atuaram durante a deposição do material. Nas plataformas interna e média, a Corrente Costeira Brasileira e a ação de ondas geradas pelos ventos são os principais processos responsáveis pela geração dos ecos encontrados, enquanto na plataforma externa, os tipos de eco são fortemente influenciados pela Corrente do Brasil.

Analisamos aproximadamente três anos de dados correntográficos, em toda a coluna d\'água, e de temperatura junto ao fundo, a fim de avaliar o comportamento hidrodinâmico e termal nas proximidades da Quebra da Plataforma Continental (QPC) de Cabo Frio (CF, Rio de Janeiro, Brasil - 23° 20\'S). A Corrente do Brasil (CB) força movimentos apontando para sudoeste, paralelos à isóbata, em todos os níveis verticais, com variação sazonal das intensidades: médias máximas para o verão (58,7 cm/s) e primavera (41,4 cm/s) e mínimas para inverno (31,0 cm/s) e outono (22,8 cm/s). Foram obtidos máximos significativos de correlação entre as correntes paralelas à isóbata, em toda a coluna d\'água, e o vento na mesma direção, com defasagem na resposta das correntes da ordem do período inercial local (31 h). Também foram obtidos máximos significativos de correlação entre as correntes de fundo normais à isóbata, e a componente paralela do vento, concordantes com mecanismos de intrusões de Água Central do Atlântico Sul (ACAS) na plataforma continental, as quais antecedem a conhecida ressurgência costeira de CF. Sazonalmente, os resultados concordaram principalmente com as variações de posicionamento da frente da CB na QPC e, secundariamente, com a variabilidade dos ventos. Os dados de temperatura indicaram presença quase permanente da ACAS no fundo, e os máximos de correlação obtidos com as correntes paralelas à isóbata indicam que águas mais quentes, oriundas do núcleo da CB (Água Tropical), se aproximam do fundo da QPC, principalmente durante o verão. As correntes de maré se mostraram fracas em todo o período avaliado, com importância decrescendo da superfície para o fundo (20 e 10% da variância, respectivamente) / Current data throughout the water column and temperatures at the bottom from about three years have been analyzed in order to evaluate the hydrodynamic and thermal behavior near the Cabo Frio (CF) continental shelf break (23° 20\'S - Rio de Janeiro, Brazil). The Brazil Current (BC) forces movements pointing to SW, isobath-aligned, on all vertical levels. The speed varies seasonally, with surface mean currents maximum on summer (58.7 cm/s) and spring (41.4 cm/s), and minimum on winter (31.0 cm/s) and autumn (22.8 cm/s). Significant maximum correlation was found between subinertial winds and driven-wind currents, both isobath-aligned, with a delay next to the local inertial period (31 hours). Significant maximum correlation were also obtained between bottom cross-isobath currents and the isobath-aligned component of the wind, consistent with the South Atlantic Central Water (SACW) transport towards the continental shelf, which antedates the well-known coastal CF upwelling. Seasonally, the results agreed mainly with the positioning variations of the BC to the shelf break and, secondly, with the local winds variability. The temperature values below the 18ºC (SACW thermohaline index) was almost permanent on the bottom of the shelf break, and the maximum correlation obtained with current along the isobath indicates that the warmer water of the BC nucleus (Tropical Water) approaches to the bottom of the shelf break, especially during the summer. Tidal currents were weak during the entire sampling period, decreasing the relative strength from the surface to the bottom (20% and 10% of the variance, respectively)

Nos estudos de populações pesqueiras é comum o uso de modelos hidrodinâmicos acoplados a modelos biológicos e, um tipo de modelo merece destaque: o baseado no indivíduo (IBM). A Plataforma Continental do Atlântico Sudoeste comporta uma importante atividade pesqueira e, a influência da circulação na distribuição de ovos/larvas nessa região é pouco entendida. Estudos anteriores sugerem que o transporte de Ekman em direção à costa e o deságue de água fluvial impedem a perda de ovos e larvas da área costeira. Este trabalho apresenta resultados de um estudo englobando os padrões de circulação e de transporte de larvas nessa área, realizado através do desenvolvimento de um IBM para os estágios iniciais da Engraulis anchoita e o acoplamento deste a dois campos de velocidade superficial: a de Ekman, e a saída de um modelo hidrodinâmico 3D. Os resultados mostram que somente a deriva de Ekman não é suficiente para explicar o padrão de retenção larval observado na região. Os valores de retenção encontrados com a utilização da saída do modelo estão próximos aos observados. Maiores concentrações larvais foram obtidas no outono/inverno e menores na primavera/verão. Estes resultados estão diretamente relacionados à combinação dos efeitos dos padrões de vento da área com a influência das Correntes do Brasil e das Malvinas e do deságue continental na circulação sobre a plataforma. / Recruitment of pelagic fishes is the net result a series of continuous events in their life cycle. Most of the variability in natural mortality is thought to occur during the early stages of development and is related to environmental factors. The use of coupled physical-biological modeling in the study of fisheries populations is very common and a particular type of model deserves special mention: the Individual Based Model (IBM). The Atlantic Southwestern Continental Shelf is one of the most productive fishing sites in the Western South Atlantic, but the processes involving the circulation in this area and its influence on eggs/larvae transport and retention are still poorly understood. Recent studies describe the spawning activity of anchovy and its relationship to oceanographic processes and suggest that predominant onshore Ekman transport, during the austral winter/spring, keeps the eggs and larvae in coastal areas. According to these studies, the river runoff contributes to the formation of a retention zone for planktonic organisms over the area. This work presents results of a study that considers both the circulation pattern and larval transport, throught the development of an IBM for the early stages of anchovy Engraulis anchoita. The model is coupled to two surface velocity fields: the Ekman drift, and the output of a 3D hydrographic model. The results show that just Ekman surface velocities are not able to explain the larval dispersion observed in this region. Retention values obtained with the model output are much closer to observed values. Autumn and winter seasons present the highest values of retention. These results are due to the combined effect of the wind patterns registered in the area with the influence of the river runoff and the Brazil-Malvinas shelf circulation.

Sedimentary processes are critical geological phenomena in the evolution of continental margins. Environmental forces from various temporal and spatial scales control these processes. Due to the fast increase of anthropogenic activities in marine environments, these studies on sedimentary processes and their products are becoming increasingly necessary. In this context, geophysical data, such as high-resolution 2D seismic reflection profiles, are efficient tools to characterize sedimentary processes and deposits. This study aimed to map and interpret different types of echo character on the continental shelf of the São Paulo Bight to increase the knowledge of the spatial variability of sedimentary processes in current-dominated shelf settings. With this aim, 120 seismic lines, almost 3200 km in length, have been analyzed in conjunction with 451 surficial sediment samples. Based on the broad-scale seafloor morphology, microtopography and seismic characteristics (e.g., sharpness, amplitude, continuity) of sub-bottom reflections, seven echo types distributed in three echo classes were identified in the study area. Type 1-1 is a flat seafloor with either no or low-amplitude sub-bottom reflectors, mainly observed in the middle shelf; type 1-2 is a flat sea floor with medium to high-amplitude sub-bottom reflectors also found in middle shelf settings; type 1-3 is defined by a transparent acoustic response below the seafloor evolving downsection into a highly reflective pattern that covers most of the inner shelf; type 1-4 presents a flat seafloor molded by regularly spaced undulations, and it is restricted to the outer shelf; type 2-1 consists of mounds with no internal reflectors also located on the outer shelf; type 3-1 is an irregular echo with prolonged internal reflectors found around the São Sebastião Island; finally, type 3-2 is a broad irregular echo with high relief variations mainly found in the outer shelf. The analysis of the seismic survey allowed recognizing that the distribution of the echoes reflects not only the composition of the seabed but also the sedimentary processes that acted during the deposition of the material. In the inner shelf and middle shelves, the Brazilian Coastal Current and the action of waves are the main processes responsible for the echo types found, while the outer shelf echo types are strongly influenced by the Brazil Current. / Processos sedimentares são fenômenos importantes na evolução das margens continentais. Esses processos são controlados por forçantes de várias escalas espaciais e temporais. Devido ao rápido crescimento das atividades antropogênicas em ambientes marinhos, estudos sobre processos sedimentares e seus produtos tem se tornado cada vez mais necessários. Nesse contexto, dados geofísicos, como perfis de sísmica de reflexão de alta resolução, são ferramentas importantes na caracterização desses processos e depósitos. O objetivo do estudo foi mapear e interpretar os tipos de caráter de eco na plataforma continental do estado de São Paulo visando aumentar o conhecimento a respeito da variabilidade espacial dos processos sedimentares em plataformas dominadas por correntes. Para alcançar esse objetivo 120 linhas sísmicas totalizando quase 3200 km em extensão foram analisadas em conjunto com 451 amostras sedimentares. Baseados na morfologia de macro e microescala e características sísmicas do sinal acústico de fundo como nitidez, amplitude e continuidade dos refletores, foram identificados 7 tipos de caráter de eco distribuídos em 3 classes (fundo plano, monticular ou irregular). O tipo 1-1 apresenta fundo plano com refletores de sub fundo ausentes ou de baixa amplitude localizado principalmente na plataforma média; o tipo 1-2 refere-se a um fundo plano com refletores internos com amplitudes médias a altas também presente na plataforma média; o tipo 1-3 é definido por uma camada superficial transparente que é substituída em profundidade por uma camada altamente refletiva que cobre grande parte da plataforma interna; o eco 1-4 apresenta fundo moldado por ondulações com localização restrita na plataforma externa; o tipo 2-1 consiste em montes sem refletores internos localizado próximo a quebra da plataforma; o tipo 3-1 é irregular com refletores internos prolongados e é encontrado ao sul da Ilha de São Sebastião; finalmente, o eco 3-2 é um eco irregular que apresenta grandes variações de relevo presente em grande parte da plataforma externa. A análise dos dados sísmicos permitiu o reconhecimento de que os ecos respondem não somente a composição sedimentar superficial, mas também os processos sedimentares que atuaram durante a deposição do material. Nas plataformas interna e média, a Corrente Costeira Brasileira e a ação de ondas geradas pelos ventos são os principais processos responsáveis pela geração dos ecos encontrados, enquanto na plataforma externa, os tipos de eco são fortemente influenciados pela Corrente do Brasil.

Este estudo tem como objetivo estudar o fósforo total e as especiações de fósforo nos sedimentos superficiais associados aos processos biogeoquímicos em dois sistemas estuarinos, na plataforma continental sudeste e na região polar antártica. Amostras de água de fundo foram coletadas em dois períodos sazonais (verão-inverno) nos estuários sob diferentes graus de impacto ambiental antrópico. A metodologia de extração das frações de (SEDEX) aplicada para obter as especiações químicas de fósforo foi testada com padrões certificados antes das análises. Os resultados foram reprodutivos e a eficiência da extração foi aceitável. As concentrações das espécies químicas de fósforo sedimentar nos dois estuários mostraram diferenças entre os setores seguindo as características granulométricas, influência da maré, condições redox das águas de fundo bem como, as ações antrópicas reveladas pelos dados quantitativos e qualitativos. Uma influência sazonal mínima foi observada. No caso da plataforma sudeste, altos valores de matéria orgânica foram observados em núcleos ao longo da plataforma, junto às estações externas das radiais de Santos e Ilha Grande mostrando uma diferenciação acompanhada pelas frações de fósforo orgânico e carbono orgânico. Nas demais radiais, altos valores de CaCO3 foram observados nas estações mais externas. Na Baía do Almirantado as frações predominantes foram P mineral, P detrítico, P-ligado à apatita autigênica, sendo que a forma orgânica foi baixa e associada a baixos valores de carbono orgânico. A quantificação e distribuição das espécies de fósforo nos sedimentos constituem importante ferramenta para compreender o ciclo biogeoquímico do fósforo e dos demais nutrientes nos ecossistemas marinhos. / This work aims to study the total and chemical species of phosphorus in the surface sediments associated to the biogeochemical processes in two estuarine systems, the southeastern continental shelf and Antarctic polar region. Bottom water samples were collected in two seasonal periods (summer-winter) in the estuaries under different degrees of environmental anthorpic impacts. The fraction extraction methodology (SEDEX) applied to obtain the chemical phosphorus species was tested in relation to the certified standards before analyses. The results were reproductive and the extraction efficiency was acceptable. The chemical species concentrations of sedimentary phosphorus in the two estuarine systems showed differences between sectors following the granulometric characteristics, tide influence, redox conditions of the bottom waters as well as anthropic actions revealed by quantitative and qualitative data. A minimum seasonal influence was observed. In the case of eastern continental shelf, high values of organic matter were found in nuclei distribution along the platform in the external stations of Santos and Ilha Grande radials showing a differentiation accompanied by organic phosphorus and C org., fractions. In the other radials high CaCO3 values were observed in the external stations. In the Admiralty Bay the predominant fractions were detrital apatite and authigenic/biogenic apatite, being that organic form was low, linked to low values of organic carbon. The quantification and distribution of P species in the sediments constitute important tools to understand the P and the other nutrient biogeochemical cycles in the sea ecosystems

每一個沿岸國皆多多少少擁有島嶼，不論是近岸島嶼或洋中島嶼。而全球島嶼面積共3,823,000平方英里，佔地表的百分之七(不包括內陸河流及湖泊中之島嶼)，有些國家甚至完全由島嶼構成。據統計，全球島嶼中，大於1,000平方英里者(相當於牙買加或賽浦路斯的大小)者至少有123個，其中共有61個面積達4,000平方英里(相當於盧森堡的大小)者。這些數據顯示了島嶼地位的重要性，因為在今日，島嶼的存在已不再只是一個單純的地理問題，在國際海洋法上，它不僅可以影響一國海域管轄權(領海、鄰接區、專屬經濟區和大陸礁層)的劃定，甚至足以引起海岸相鄰或相向國家海域管轄權的衝突。解決海域管轄權衝突的最基本辦法，即為針對重疊 區域的「平均分攤」。但此一「平均分配」有時反會因島嶼的存在而導致「不公平劃界」或「疆界線的扭曲」。由於上述結果易使當事國之一方劃得不成比例的海域，[甚至引發更複雜的海域糾紛，因此有必要在海疆劃界中適當控制島嶼的海域管轄權，即---藉賦與島嶼適當之效力，以達公平劃界之目的。本文之研究動機即在於此。而研究目的，則在於就公約規定、學者意見、國際司法判例及國家實踐四者，探討島嶼對海疆劃界的影響，找出解決島嶼造成劃界不公平之方，以及賦與島嶼適當效力之道。本文第一章為「島嶼」的概念性介紹，即何謂島嶼，其定義、種類、存在的形式及形成的過程為何?而一般所謂的島嶼與國際法上的島嶼又有何分別? 此皆為本章重點。第二章為島嶼與領海的關係，討論的焦點包括:(一)領海基線的劃定與島嶼的關係、(二)海灣島嶼的效力、(三)島嶼對領海劃界原則的影響以及(四)島嶼在海岸相鄰或相向國家領海劃界中可得之效力程度等等。三章重點在於介紹島嶼與大陸礁層、專屬經濟區劃界原則之關係，並從公約規定、學者意見、國際司法判例及國家實踐等方面探討島嶼存在時，大陸礁層與專屬經濟區的衡平劃界，以及島嶼在「衡平考量﹞U應得的效力。第四章除介紹「群島制度」的內涵，主要重點則為(一)關於劃定群島基線的國家實踐，以及(二)群島基線的劃定對劃界的影響。此外 南海問題亦是本章重點之一。

Continental margin sediments play an important role in marine biogeochemical cycles, partly due to high primary production rates and efficient export of organic matter to sediments in margin environments. This thesis presents studies of solute exchange in fine-grained sediments representative of slope and rise environments, and carbon and nitrogen cycling in sandy sediments dominant in continental shelves worldwide. Results of these studies advance understanding of the role of benthic processes on marine ecosystems. In fine-grained sediments, solute exchange by diffusion, biological mixing and bioirrigation can be quantified using in situ flux chambers with inert tracer additions. Mechanistic models of chamber tracer transport across the seabed indicate that in organic-rich sediments, bioirrigation and mixing dominate over a wide range of bottom water oxygen levels, reflecting the patchiness and versatility of benthic macrofaunal communities. Positive correlations between benthic oxygen and tracer fluxes appear site-specific. Reliable chamber volume estimates derived from mechanistic models reveal that empirical fits to chamber tracer datasets may overestimate chamber volume and benthic solute fluxes. The biogeochemistry of sandy, highly permeable sediments that dominate continental shelves is largely unknown because of the difficulty in sampling and studying them under natural conditions. Novel sediment reactors were developed and used to mimic in situ porewater advection and natural sedimentary conditions. Compositional changes of natural seawater, with and without the addition of