Storm-induced impacts are known to cause important economic and environmental damages to coastal systems worldwide. Consequently, the relevance of including hazards and vulnerability assessments in coastal policies has been highlighted during the last years, so that coastal managers can make informed decision to apply mitigation and/or adaptation plans. The main purpose of this thesis is to develop a methodology to quantitatively assess coastal vulnerability to storms at different time scales, considering the two main storm-induced hazards separately (inundation and erosion). In this work, vulnerability is defined as the potential of a coastal system to be harmed by the impact of a storm. Thus, it has been quantified by comparing the magnitude of the hazards with the adaptation ability of the coast. The proposed methodology is based on a probabilistic approach where hazard time series are fitted to an extreme value distribution. Consequently, hazard magnitudes and vulnerability are related to a probability of occurrence instead of to a determined storm event. The coastal manager has to decide the probability of occurrence to be accepted in the analysis, which will determine the return period (Tr) to be considered. Vulnerability indicators that compare the magnitude of each hazard to the response capability of the beach are built for erosion and inundation independently. Final vulnerability is formulated in terms of these two intermediate variables by means of a linear function that ranges from a minimum value of 0 (optimum state) to a maximum of 1 (failure state), defining 5 qualitative categories. In this particular case, these thresholds have been defined for each hazard in terms of the protection function provided by the beach. In order to evaluate changes in vulnerability at different time scales, variations in the adaptation ability of the coast due to the effects of other medium and long-term processes have also been considered. Taking into account the characteristics of the study area, erosion due to longshore sediment transport (LST) gradients and erosion and inundation caused by relative sea-level rise (RSLR) have been selected as the main medium and long-term coastal processes, respectively, to be analysed. In this sense, shoreline evolution rates have been used as representative of accretion/erosion due to LST, whereas different combinations of sea-level and subsidence scenarios have been used to determine erosion and inundation due to RSLR. The developed methodology has been applied to most of the sedimentary coastline (219 km) of Catalonia (NW Mediterranean). The results obtained for a Tr=50-yr show similar percentages of high and very high vulnerable coastline for erosion and inundation. However, the increase in vulnerability due to the contribution of LST and RSLR is slightly higher in the case of erosion. Results also indicate that changes in vulnerability due to RSLR are generally lower than those obtained when only LST is accounted. RSLR contribution is detected at longer time scales and is significantly higher in the southern part of the Catalan coast. This is mainly due to the presence of dissipative beaches with very mild slope together with the potentially significant subsidence of the Ebre delta. On the opposite, LST contribution does not seem to target any specific beach type. To conclude, the proposed method permits to identify the most vulnerable spots of a coastal area considering the dynamic response of the system at different time scales. This information is relevant for coastal managers when it comes to efficiently allocate the available resources. Moreover, the versatility of this method allows, not only to update the results according to the available information on hazards magnitude and beach geomorphology, but also to easily apply it to other coastal zones. / Los temporales pueden causar daños importantes en la costa, tanto a nivel económico como ambiental. En consecuencia, durante los últimos años se ha destacado la importancia de incluir estimaciones de la magnitud de los procesos y de la vulnerabilidad en las políticas costeras, de forma que los gestores puedan tomar decisiones informadas para aplicar planes de mitigación y/o adaptación. El principal objetivo de esta tesis es desarrollar una metodología que permita evaluar, cuantitativamente, la vulnerabilidad de la costa al impacto de temporales para diferentes escalas de tiempo, considerando por separado los principales procesos implicados (inundación y erosión). En este trabajo, la vulnerabilidad se define como el potencial de un sistema costero a ser dañado, por lo que se ha cuantificado comparando la magnitud de los procesos con la capacidad de adaptación de la costa. La metodología propuesta se basa en una aproximación probabilística en la que las series temporales de intensidad de los procesos se ajustan a una distribución de valores extremos. En consecuencia, tanto la magnitud de los procesos como la vulnerabilidad se asocian a una probabilidad de ocurrencia en vez de a un evento determinado. El gestor debe decidir la probabilidad de ocurrencia a tener en cuenta en el análisis, la cual determinará el periodo de retorno (Tr). Una vez seleccionado el periodo de retorno, se crean indicadores de vulnerabilidad que comparan la magnitud del proceso con la capacidad de respuesta de la playa de forma independiente para erosión e inundación. La vulnerabilidad final se formula en términos de estas dos variables intermedias por medio de una función lineal que va desde un valor mínimo de 0 (estado óptimo) a un máximo de 1 (estado de fallida), definiendo 5 categorías cualitativas. En este caso, estos umbrales se han definido considerando la función de protección de la playa. Para evaluar las variaciones temporales de la vulnerabilidad, se han analizado los cambios en la capacidad de adaptación de la costa frente al impacto de temporales inducidos por los efectos de otros procesos costeros. Considerando las características de la zona de estudio, la erosión debida a los gradientes en el transporte longitudinal de sedimentos (LST) y la erosión y e inundación causadas por la subida relativa del nivel del mar (RSLR) han sido seleccionados como los principales procesos que actúan a medio y largo plazo respectivamente. La erosión/acreción debida al LST se ha determinado mediante tasas de evolución costera, mientras que para caracterizar la erosión e inundación debidas a la RSLR se ha utilizado una combinación de distintos escenarios de nivel del mar y subsidencia. La metodología se ha aplicado a la mayor parte de la costa sedimentaria (219 km) de Cataluña (Mediterráneo noroeste). Los resultados obtenidos para un Tr= 50 años muestran porcentajes similares de costa sujeta a alta o muy alta vulnerabilidad a los dos procesos. Sin embargo, el incremento de vulnerabilidad debido a la contribución del LST y la RSLR es ligeramente mayor en el caso de la erosión. En general, los cambios inducidos por la RSLR son menores que los obtenidos considerando solo el LST. La contribución de la RSLR se detecta a escalas de tiempo mayores y es mayor en la parte sur de la costa catalana. Esto se debe a la presencia de playas disipativas con pendientes muy suaves y a la potencialmente significativa subsidencia del delta del Ebro. La contribución del LST no parece afectar a ningún tipo concreto de playa. Finalmente, este método permite identificar los puntos más vulnerables de la costa considerando la respuesta dinámica del sistema a lo largo del tiempo. Esta información es relevante para los gestores en cuanto a la organización de los recursos disponibles. Además, su versatilidad permite tanto actualizar los resultados en función de la información disponible sobre los procesos y la geomorfología costera, como aplicarlo fácilmente a otras regiones.

Tesi per compendi de publicacions / Climate change is a hot research topic due to the consequent impacts on our environment in the near future. The last report of the International Panel on Climate Change¿the leading international body for assessment of climate change¿highlights a lack of information on the potential changes in wave climate and, consequently, on their coastal impacts. The problem is largely complicated because wave forcing is affected by a number of uncertainty factors, being the choice of the climate model one of the most relevant. The main purpose of this thesis is to provide a better understanding of the future wave climate in the area of interest: the Catalan coast, which is located in the NW part of the Mediterranean Sea, a basin particularly exposed to climate change. Based on previous studies, three methodological approaches are explored to address this issue: trend analysis, dynamical modelling and statistical modelling. The thesis work results in the generation and analysis, for the first time in this area, of a high temporal and spatial resolution database of future wave projections. The use in this thesis of atmospheric projections obtained by five combinations of regional-global climate models enables the study of the inter-model variability in terms of wave parameters. The results illustrate, for the winter season, the large variability associated to the parent global circulation model (particularly for the wave direction, a wave variable that seems to be especially affected by climate change in this area). In most of the domain, wave height and wave period tend to generally decrease for both mean and stormy conditions but extremes are associated to a large uncertainty. As expected, these changes are closely related to those of the (wave forcing) surface wind speed but fetch also plays an important role. For favourable fetch conditions (waves coming from east) wave climate changes are more accentuated and to the percentage of mixed sea states tends to increase. The second important contribution of this thesis is related with the methodology. New approaches of trend analysis that take into consideration the nature of the data are presented. Also, especial emphasis is given to the uncertainty analysis in order to detect statistically significant changes. In this regard, bootstrapping is shown to be a simple but effective method if adequately modified. Nevertheless, the most significant methodological contribution is perhaps the development of a new (computationally inexpensive) statistical method to model wave heights, that greatly improves the model performance at nearshore areas. The frequency and directional dispersion theory of wave propagation is used to explicitly model swell waves, making use of the principal component analysis to simplify the forcing into a set of representative atmospheric patterns. Finally, from an engineering perspective, this thesis reviews and quantifies the main physical impacts that changes in ocean wave patterns can have on coastal areas. It is found that mild variations of forcing wave conditions can greatly affect coastal processes, due to their non-linear relation. For example, longshore sediment transport can vary at a rate higher than 100% caused by a rotation of the mean wave direction of only 10º. Getting into more detail, a couple of case studies on the Catalan coast analyse the affectation on harbour agitation and longshore sediment transport on beaches.

The main objective of this study is to improve wind wave forecasting in the NW Mediterranean Sea while focusing on the characteristic sharp gradients of the wind and wave conditions. This work was motivated by the limited accuracy of wave models in semi-enclosed-basins and orography-controlled wind conditions, especially during fetch-limited storm events. First, to reduce the commonly observed under-estimation of wave parameters, the mesoscale variability of wind and wave fields was characterized in time (1 h to 1 day) and in space (10 km to 100 km). Second, to better capture the typical sharp gradients, the grid size of the input wind fields was decreased during a characteristic storm event from 18 km to 4 km and the wind input frequency was increased from 6 h to 1 h. Third and last, the rate of wave growth in the numerical model was tuned in order to match the local rate of wave growth. The rate of non-dimensional growth in the region of study, which was calculated using measurements along the fetch, turned out to be faster than simulated using the default physical parameterizations and faster than reported in previous studies. Adjusting the wave growth rate in the model to the observations improved the estimated wave height about 18 % and the peak frequency about 4%. Decreasing the grid size of the numerical models from 12 km to 4 km improved the timing of the wave peaks but not the maximum values of the storm. Increasing the frequency of the wind input (from 6 h to 3 h) improved the estimation of the maximum wave height values (peaks) of the storm about 13%. Summarizing, the results of this work indicated that tackling wind and wave gradients in complex regions such as the study area it is posible to reduce the under-estimation of wave parameters and to improve wave forecasting. / L’objectiu principal d’aquest estudi és millorar les prediccions de l’onatge generat pel vent al Mediterrani Noroccidental enfocant-se en els forts gradients de vent i d’onatge característics de la zona. Aquest treball sorgeix de la falta d’exactitud dels models d’onatges en conques semi tancades i en condicions de vent controlades per l’orografia, especialment durant temporals d’onatge limitats pel ‘fetch’. En primer lloc, per tal reduir les sub-estimacions dels parametres de l’onatge, s’ha caracteritzat la variabilitat dels camps de vent i d’onatge tant en temps (entre 1 h i un 1 dia) com en espai (entre 10 i 100 km). En segon lloc, per tal de capturar els forts gradients típics de la zona en els models numèrics d’onatge, durant un temporal característic s’ha reduit el tamany de malla dels vents d’entrada al model de 18 km a 4 km i s’ha augmentat la freqüència d’entrada dels vents de 6 h a 1 h. En tercer i últim lloc, s’ha ajustat la tasa de creixement de l’onatge en els models numèrics d’acord amb la tasa de creixement obtinguda a partir d’observacions locals. La tasa de creixement a la zona d’estudi, que s’ha calculat utilitzant mesures al llag del fetch, ha resultat ser més rápida que la predita utilitzant les parametritzacions incorporades per defecte en els models, i més rápida que les tases obtingudes en experiments anteriors. El fet d’ajustar la tasa de creixement en el model d’onatge ha permès millorar un 18% l’alçada d’ona significant estimada i un 4 % la freqüència de pic de l’onatge. Reduir el tamany de malla dels vents d’entrada de 12 km a 4 km ha permès millorar l’estimació en el temps dels pics d’onatge, però no els valors màxims del temporal. En canvi, augmentar la freqüència dels vents d’entrada (de 6 h a 3 h) ha millorat un 13% l’estimació dels valors màxims d’alçada d’ona durant el temporal. En resum, els resultats d’aquest treball indiquen que abordant els gradients de vent i onatge en regions complexes és posible reduir la sub-estimació dels paràmetres de l’onatge i millorar-ne la seva predicció. / El objetivo principal de este estudio es mejorar las predicciones del oleaje generado por el viento en el Mediterráneo Noroccidental enfocando los fuertes gradientes de viento y oleaje característicos de la zona. Este trabajo surge de la falta de exactitud de los modelos de oleaje en cuencas semi-cerradas y en condiciones de viento controladas por la orografía, especialmente durante temporales de oleaje limitados por el ‘fetch’. En primer lugar, para reducir las sub-estimaciones de los parámetros del oleaje, se caracterizó la variabilidad de los campos de viento y oleaje tanto en tiempo (entre 1 h y un 1 día) como en espacio (entre 10 y 100 km). En segundo lugar, para capturar los fuertes gradientes típicos de la zona en los modelos numéricos de oleaje, para un temporal característico, se redujo el tamaño de malla de los vientos de entrada al modelo de 18 km a 4 km y se aumentó la frecuencia de entrada de los vientos de 6 h a 1 h. En tercer y último lugar, se ajustó la tasa de crecimiento del oleaje en los modelos numéricos de acuerdo a la tasa de crecimiento obtenida a partir de observaciones locales. La tasa de crecimiento en la zona de estudio, que se calculó usando medidas de viento y oleaje a lo largo del fetch, resultó ser más rápida que la predicha utilizando las parametrizaciones incorporadas por defecto en los modelos, i más rápida que les tases obtenidas en experimentos anteriores. El hecho de ajustar la tasa de crecimiento en el modelo de oleaje permitió mejorar un 18% la altura de ola significante estimada y un 4 % la frecuencia de pico del oleaje. Reducir el tamaño de malla de los vientos de entrada de 12 km a 4 km permitió mejorar la estimación en el tiempo de los picos de oleaje, pero no los valores máximos del temporal. En cambio, aumentar la frecuencia de los vientos de entrada (de 6 h a 3 h) ha mejorado un 13% la estimación de los valores máximos de altura de ola durante el temporal. En resumen, los resultados de este trabajo indican que abordando los gradientes de viento y oleaje en regiones complejas se reduce la subestimación de los parámetros del oleaje y se mejora su predicción.

The process of containerization and its continuous development involves changes and technological innovations in containerships and maritime container terminals. In the current era of "gigantism", despite existing fleet overcapacity, shipping companies are booking larger and fuel-efficient vessels to benefit from economies of scale and to reduce operating costs. Consequently, port terminals have to cope with unprecedented container volumes and increasing demands, as a result, handling operations are likely to be subject to delay. In this context, container terminals are dealing with the huge challenge of readjusting themselves in order to, on one hand, improve productivity and level of service offered to the customers (minimize turnaround time) and, on the other hand, to manage terminal handling operations efficiently with the aim of reducing operating costs and becoming more competitive. Moreover, considering that adapting facilities and terminal infrastructures involves large investment and given the lack of space in many urban ports for expanding the operational area, the improvement of handling operations efficiency is more important than ever. Thus, many efforts are required to improve the productivity of container terminals by introducing efficient solutions and optimization techniques to decision-making processes and, on the other side, introducing technological improvements such as the automation of handling equipment. In light of this, this thesis is focused on the optimization of handling operations in the storage yard, which is considered to be the most complex terminal subsystem since terminal performance depends on its efficiency. In particular, it attempts to: (1) determine optimal storage space utilization by considering the yard inventory and congestion effects on terminal performance; (2) introduce new allocating storage strategies with the aim of minimizing the amount of rehandling moves, which are considered to be the most important cause of inefficiency in container yard terminals, and; (3) develop a generic storage pricing schedule to encourage customers to pick up their containers promptly and, as a consequence, reduce the average duration of stay, avoiding yard congestion. In order to tackle these issues, two different analytical models are introduced in this thesis. The first one aims to forecast storage yard inventory by dealing explicitly with stochastic behavior, yard inventory peaks and seasonal fluctuations. The second one, which is based on probabilistic and statistical functions, is derived to estimate the average number of rehandles when containers with different departure probabilities are mixed in the same stack. Finally, the numerical experiments presented in this thesis prove the usefulness of the different analytical models, yard design methods, cost models and operative and tactical strategies developed herein. These can be applied by other researchers, planners and terminal operators to optimize the yard handling processes, to improve their efficiency rates and to increase terminal throughput without incurring large investment. By being technically efficient, the terminal will be more cost-efficient as well, resulting in the overall optimization of terminal performance.

Esta tesis doctoral se ha dedicado al estudio de la hidrodinámica asociada a los procesos de resonancia en dominios semi-encerrados. El esfuerzo fundamental se ha centrado en la caracterización de los elementos forzadores, las características no lineales del forzamiento y de la respuesta de los puertos, la transitoriedad del fenómeno y de la incidencia sobre la respuesta del potencial acoplamiento de la respuesta de recintos adyacentes. Es decir, la generación, la no linealidad, la transitoriedad y el acoplamiento geométrico. Los objetivos planteados son tres: 1) ampliar el conocimiento sobre el fenómeno; 2) mejorar la capacidad para reproducir el fenómeno a través de la aplicación de un modelo en elemento finito basado en las ecuaciones modificadas de Boussinesq Nwogu (1993), Liu & Woo (2004); 3) integrar toda la investigación, técnicas y herramientas elaboradas en una metodología capaz de mejorar sustancialmente la aproximación que se hace hoy en día al problema. Para ello, se hace uso de una metodología que integra la aproximación teórica para caracterizar las oscilaciones de baja frecuencia existentes en los registros instrumentales de oleaje tomando información de medidas en el campo, se plantea una exhaustiva campaña de modelado físico en laboratorio para diferentes características de oscilación resonante no lineal y acoplamiento geométrico, y finalmente se valida el modelo numérico con las series temporales obtenidas en laboratorio y con dos situaciones resonantes reales tomando series reales de onda larga atmosférica y onda larga vinculada a grupos de oleaje, encontrando excelentes correlaciones. / This Thesis is dedicated to study the hydrodynamic processes associated to the harbour resonance phenomena. The study was focused to the characterization of the transient, non-linear, and coupled effects associated to the forcing mechanisms and to the response of the oscillations outside and inside the harbour facilities. The aim of this thesis was divided into tree main branches: 1) increase the harbour resonance phenomena knowledge; 2) improve the capacity to reproduce the phenomena through the implementation of an advanced finite-element numerical model, based on the modified Boussinesq equations Nwogu (1993), Liu & Woo (2004); and 3) Integrate the different techniques and tools into a methodology, able to improve the approximation of any future harbour resonance study. For these, first a spectral analysis has been developed to characterize the infragravity waves at the entrance of short wave field data, second an extensive laboratory campaign was proposed for different degrees of non-linearity and coupled resonance oscillations, and third the numerical model was validated with the laboratory data, as well as data measured in two real harbours, for both atmospheric long wave and bound long wave acting as forcing mechanism, obtaining excellent correlations.

In recent years, society has begun to take a new view of its relations with the surrounding environment, and in particular has become aware of the need to ensure the sustainability of the oceans and their biodiversity. This concerns have also moved the scientific community to include aspects of environmental science and engineering in their curricula. This thesis links both the causes and effects of maritime transport with the necessary protection of marine resources aiming to justify a specific proposal that would allow the right balance between the needs of maritime transportation and the desired environmental protection of the Strait of Gibraltar and the Gulf of Cadiz. Recent studies show that the model of human activity in this area is hardly sustainable in the terms in which has occurred to date and conclude that continuing with the current rate of growth of these activities would result in environmental problems leading to decreased levels of quality of life and a weakness of the productive sectors. It has also been demonstrated that the effects of chronic discharges in areas adjacent to the Strait of Gibraltar are more damaging than large spills even though limited in time, as occurred in the aftermath of the Prestige accident. Shipping is one of those human activities that have an ongoing impact on the marine environment and is capable of generating acute risks of serious environmental and economic consequences to the region. For these reasons, other Spanish waters enjoy some degree of protection against threats arising from shipping: the Mediterranean Sea is a Special Area under MARPOL Convention; the Cantabrian Sea and the north-western Atlantic waters are part of the Western European PSSA; and the Canary Islands were also designated as PSSA were several protective measures have been implemented. The designation of a Particularly Sensitive Sea Area (PSSA) represents a major advance in environmental protection that complements other existing conservation strategies. It is striking to note that despite the fact that the area subject to study supports one of the largest maritime traffic intensities of the planet and includes important spaces of environmental conservation - including UNESCO's Biosphere Reserves-, lacks an adequate level of protection to minimize the risks of marine pollution. In summary, this thesis studies the characteristics of the maritime area of the Strait of Gibraltar and the Gulf of Cadiz, as well as the levels of protection against the risks arising from shipping. A thorough analysis of the different options offered by international regulations to improve the aforementioned levels of protection leads to the conclusion that it would be appropriate to formally designate the area as a PSSA. Consequently, the dissertation postulates a detailed and definitive proposal for the designation of the PSSA STRAIT OF GIBRALTAR AND GULF OF CADIZ including various associated protective measures that could be implemented to improve safety of navigation, thus reducing the impact that maritime activities pose on the marine environment. The proposals put forward may also constitute a case study on how to combine science and engineering to achieve an environmental objective. In particular, Chapter 5 forms the basis for an eventual formulation of the proposed PSSA to the International Maritime Organization (IMO). Finally, the thesis provides lines of future research on further protection of the proposed PSSA. As a result, in addition to its value in the academic context, the work undertaken could materialize into concrete proposals that would contribute to the transfer of knowledge to the advantage of economic and social development through implementation of the academic research. This indeed contributes to the achievement of the UPC's own driven general strategies, as well as the enacted goals of the Campus of International Excellence of the Sea in the territorial context of the area covered by this thesis. / Esta tesis estudia las características del litoral y de las aguas marítimas de la zona del Estrecho de Gibraltar y Golfo de Cádiz, así como los niveles de protección frente a los riesgos derivados de la navegación y otras actividades marítimas en esa zona. Tras analizar detalladamente las diferentes opciones que ofrece la normativa internacional para mejorar los referidos niveles de protección, se concluye que resultaría adecuada la designación por parte de la Organización Marítima Internacional de esas aguas como Zona Marina Especialmente Sensible (ZMES) de acuerdo con las disposiciones del Convenio MARPOL. Consecuentemente, el trabajo personal de planteamiento de la tesis aporta una propuesta concreta para la designación de la ZMES del ESTRECHO DE GIBRALTAR Y GOLFO DE CÁDIZ que constituye el objeto principal de la tesis. Finalmente, a través de metodologías de selección de criterios, se diseña un sistema de ordenación de tráfico marítimo para la zona designada, que incluye distintas Medidas de Protección Asociadas que podrían implantarse para mejorar la eficiencia y los niveles de seguridad de la navegación reduciendo por tanto el impacto de las actividades marítimas sobre el medio marino

El clima se entiende, en general, como la descripción estadística de las condiciones medias y la variabilidad del mismo durante un determinado periodo de tiempo. En general, se denomina “clima marítimo” a la descripción estadística del oleaje en el océano en diversas escalas espaciales y temporales, principalmente a partir del análisis de ciertos estadísticos agregados. Esta tesis analiza la variabilidad global del clima marítimo en distintas escalas temporales. Las variaciones temporales de las condiciones tienen repercusiones de distinta índole en las costas del planeta, hasta ahora no contempladas en la práctica en muchas ocasiones. En esta tesis se ha desarrollado una nueva base de datos de oleaje global que permite abarcar el estudio de esta variabilidad. Apoyándose en un marco teórico de evaluación del riesgo, la variabilidad del clima marítimo se aplica a los riesgos de operación y supervivencia de la tecnología undimotriz dada la esperable modificación del recurso medio a largo-plazo y de las condiciones más extremas de oleaje en el planeta. Además, también se abordan los riesgos asociados a la erosión e inundación en las costas de América Latina y el Caribe, como caso particular.

Este trabajo de investigación trata sobre Geografía de Puertos. Es un tema tradicionalmente poco seguido por los profesionales del país en comparación a otras especialidades geográficas, y pese a que en los últimos años se han elaborado interesantes investigaciones aplicadas sobre temas marítimos y portuarios, escasean todavía las aportaciones teóricas sobre estas cuestiones.Con esta tesis es pretende contribuir a la expansión de los estudios portuarios, confeccionando una síntesis teórica sobre el cuerpo disciplinario de la Geografía Portuaria (origen, contenido temático, métodos de trabajo, estudios geográficos portuarios, bibliografía reciente significativa, etc.). Tanto las reflexiones teóricas como la extensa bibliografía -unas 900 fichas clasificadas temáticamente- son instrumentos de trabajo útiles que facilitan la tarea a futuros investigadores que opten por esta línea geográfica.El contenido de la Tesis está estructurado en dos niveles de enfoque distinto. La Parte Primera que presenta el estudio de los puertos marítimos en Geografía y la Parte Segunda que comenta la especificación y el estado actual de la Geografía Portuaria forman el cuerpo teórico del trabajo. En cuanto al otro bloque que estructura el contenido tiene un carácter aplicado: la Parte Tercera se dedica a analizar la proyección exterior del puerto de Barcelona en la actualidad (finales de la década de los ochenta).La Parte Primera presenta las especialidades geográficas que han potenciado el estudio de los puertos marítimos, y explica la influencia que han tenido en la expansión de los análisis de temas portuarios, la revolución técnica del transporte y la nueva organización económica, política y jurídica de los asuntos marinos, posteriores a la Segunda Guerra Mundial. Otros capítulos de esta Parte Primera exponen que dos hechos recientes han provocado la revalorización del estudio de los puertos marítimos por los geógrafos: a) la incidencia de los grandes puertos comerciales en la expansión territorial, y b) la conversión de las metrópolis portuarias en centros mundiales de comercio exterior. Finalmente se valora la orientación y los contenidos de la nueva Geografía Marina, que es una especialidad de reciente consolidación que integra múltiples fenómenos que se relacionan con el mar.En la segunda parte se juzga la identidad de la Geografía de Puertos, evidenciando que a mediados de los años cincuenta tomó cuerpo esta concepción, y que durante la segunda mitad del siglo se han ido desarrollando sus principios teóricos (ámbitos espaciales de estudio, escalas, contenido temático, métodos de trabajo, etc.). Luego se pasa a comentar el estado actual de la Geografía Portuaria en los Departamentos Universitarios de los países que más han contribuido a su desarrollo (docencia, investigación, equipos de especialistas, etc.) Esta exposición es el resultado de una encuesta enviada a más de noventa geógrafos maritimistas de unos veinte países. La Parte Segunda concluye con la evaluación geográfica de los puertos marítimos en España.La última parte de la Tesis se inicia con un conjunto de reflexiones conceptuales sobre las áreas de influencia portuaria. Después de presentar esquemáticamente los rasgos característicos del puerto de Barcelona en su faceta de centro de comercio internacional, se procede al análisis de su proyección exterior espacial, que se lleva a cabo, 1) delimitando sus áreas de influencia exterior, - "foreland" global, "foreland" sectorial y conectividad interportuaria-, y 2) estudiando la organización de la red de comunicaciones regulares oceánicas internacionales. En cada caso se expone previamente la metodología aplicada: fuentes estadísticas usadas, reconversiones de categorías arancelarias de mercancías, índices internacionales, confección de las escalas espaciales de referencia, etc. El resultado de estos análisis, que se expresa además cartográficamente, permite conocer a) cuáles son los territorios ultramarinos -puertos y países-, que se relacionan con el puerto de Barcelona mediante los flujos de mercancías y barcos, originados por los mecanismos de su comercio exterior marítimo, b) cuál es el grado de intensidad de las relaciones, según distintas variables: tonelaje y valor de los flujos globales de mercancías y de estos mismos según categorías macroeconómicas, y frecuencia de los contactos náuticos interportuarios.El texto de la Tesis, que se estructura en las tres partes comentadas, hace continua referencia a la Bibliografía y al Apéndice documental, que aparecen al final. Otro volumen recoge las estadísticas usadas para analizar la proyección exterior del puerto de Barcelona. Se trata de datos no publicados y algunos sin ningún tipo de elaboración, que primero se tuvieron que copiar manualmente y luego un sistema de hoja electrónica de cálculo. / With this investigative research, the intention has been to contribute to the expansion of maritime research in Spain, firstly by creating a theoretical base for the disciplinary body of Port Geography (origin, thematic content, methodology, conceptual discussions, current world status of Port Geography studies, significant recent publications, etc.), and in the second place, bringing about an analysis of the spatial distribution of commercial transportation negotiated through the Port of Barcelona.The first part presents the geographic majors which have traditionally encouraged the study of maritime ports, explaining how economic, urban, social, political and regional analysis geography majors have adressed and analyzed the subject of Port Geography. In addition, port studies undertaken in the context of new Marine Geography, a recently created major which combines all areas of study related to the ocean, is evaluated.The second part assesses the identity of Port Geography. How this emergence took shape during the fifties and how principle theories have developed throughout the second half of the century (spatial limits of study, scales, types of analysis, thematic content, methodology, etc.). Next, the current status of Port Geography in the University Departments of the countries which have most contributed to its development (education, research, teams of specialists, etc.). This section ends with the evaluation of geographical studies of maritime ports in Spain.In the final part of the Thesis, which is of an applied nature, the foreign spatial projection of the port of Barcelona is analyzed, 1) delimiting the global "foreland", the sectorial "foreland", and interport connectivity, and 2) studying the organization of the international oceanic communications network. The result of the analysis, which is also expressed cartographically, illustrates: a) the overseas territories -ports/countries- related to Barcelona through traffic of merchandise and ships engaged in international maritime commerce, b) the intensity of foreign relations, according to specific variables: tonnage and value of the flow of global merchandise, by macroeconomic categories, and frecuency of interport nautical contacts.

La interacció dels organismes bentònics amb el sediment es relaciona, bàsicament, amb els processos de bioturbació i els de rugositat de fons. Els principals factors implicats en la mobilització de sediment a la plataforma interna són els corrents i l'onatge, però els organismes bentònics tenen un paper modulador destacat, ja que generen els majors impactes sobre les propietats geotècniques del sediment, controlen les taxes de bioturbació i són la principal font de generació de relleu en fons plans. El principal objectiu principal de la tesi és estudiar les interaccions entre els organismes bentònics i el sediment a la plataforma interna, focalitzant l'estudi en els processos de bioturbació i rugositat de fons associada a les comunitats bentòniques i les seves implicacions en la dinàmica sedimentària. Amb aquest finalitat s'han estudiat dues zones al Delta de l'Ebre (9 i 18 metres de fondària) i s'han realitzat 7 campanyes entre novembre 2001 i setembre 2002. Les condicions hidrodinàmiques s'han monitoritzat i l'anàlisi textural i geoquímic del sediment s'ha realitzat. Les comunitats i les seves abundàncies han segut mostrejades a diverses escales de mida d'organismes, amb dragues (macrofauna) i amb rastellers comercials (megafauna). A més, s'ha analitzat la distribució i abundància dels diversos taxons al perfil sedimentari. Finalment, s'ha enregistrat mitjançant tècniques audiovisuals l'activitat dels organismes i la micromorfologia superficial 9 m.La mida de gra mitjana presenta variacions temporals i en la vertical (de mitjana 110 µm a 9 m i 33 µm a 18 m), les quals estan influïdes, a més de les condicions hidrodinàmiques, per les tanatocenosis de mol·luscs i l'abundància i activitat bioturbadora de les comunitats. L'onatge controla a grans trets la distribució de les tres poblacions de mida de gra al perfil sedimentari i la mida de gra mitjana. A més, tanatocenosis de mol·luscs, amb mides superiors a 2 mm, es detecten a partir dels 6 cm de fondària al perfil. Les dues zones presenten una composició faunística diferent, però totes dues estan controlades per pocs taxons. Les comunitats presenten les màximes abundàncies a la primavera per a la macrofauna de les dues zones i per a la megafauna a 9 m. Els components biogènics representen un part significativa del sediment superficial a la zona litoral del delta de l'Ebre (entre 10 i 20 m, 1,1·106 m3) i, per tant, la contribució biogènica pot resultar un factor determinant per establir el balanç sedimentari a mitjà-llarg termini a la zona litoral del Delta de l'Ebre.Les activitats bioturbadores estan condicionades pels taxons més abundants (O. texturata, S. subtruncata, P. microtuberculatus i B. brandaris) i presenten les màximes activitats bioturbadores entre la primavera i la tardor a les dues zones. O. texturata és el principal responsable de la modificació de la micromorfologia superficial del fons. Per altra banda, l'abundància dels organismes i la taxa de bioturbació decreix al perfil vertical. Tenint en compte aquest aspecte, s'ha proposat un model hiperbòlic com a eina per poder quantificar més acuradament l'impacte de les comunitats sobre l'estructura del sediment. L'activitat bioturbadora és significativa fins els 6 primers centímetres. Els components de la rugositat de fons estudiats, rugositat biòtica (Kbio) i associada a ripples (Krip), són d'una magnitud semblant a la zona d'estudi. La Kbio està basada en els individus de O. texturata i en fragments de mol·luscs. Finalment, l'anàlisi de sensibilitat realitzat per testar l'efecte de la Kbio sobre la dissipació de l'onatge indica que l'increment de la Kbio origina una disminució de l'altura d'ona per fricció. Aquest resultat assenyala la influència que les comunitats bentòniques poden tenir sobre les condicions que faciliten la resuspensió i transport de sediment. / Benthic organisms' interactions with sediment are basically related with processes of bioturbation and bottom roughness. The main factors involved in sediment mobility in the inner shelf are currents and waves, but organism have a modulator role because they impact over sediment geotechnical properties, they control bioturbation rates and because they are the most important source of roughness generation in flat bottoms. The aim of this paper is to study the interactions among benthic organisms and sediment in the inner shelf, focusing it in bioturbation processes and biological bottom roughness, and consequences for the sedimentary dynamics.Two areas in the Ebro Delta inner shelf have been studied (9 and 18 m depth) and 7 surveys, from November 2001 to September 2002, have been performed. Hydrodynamic conditions have been monitored. Sediment has been sampled and textural and geochemical analyses have been performed. Communities have been sampled at different scale sizes of organisms, with dredges (macrofauna) and with commercial beam trawl -rasteller- (megafauna). Moreover, taxa distribution and abundance through sedimentary profile have been analyzed. Finally, organisms' activity and superficial morphology at 9 m depth have been recorded with audiovisual techniques.Average sediment grain size show temporal and vertical variations (on average 110 µm at 9 m and 33 µm at 18 m depth), which are influenced by hydrodynamic conditions as well as molluscs' tanatocenosis and community's abundance and bioturbatory activity. Waves roughly control the distribution through sediment profile of the three grain size populations detected and the average sediment grain size. In addition to this, molluscs' tanatocenosis, with sizes bigger than 2 mm, are detected from 6 cm to depth. Both areas show a different faunistic composition, but, on the other hand, they are basically controlled by few taxa. Communities display the highest abundances in spring for the macrofauna in both areas and for the megafauna at 9 m station. Biogenic components constitute a significant part of the superficial sediment in the littoral area of the Ebro delta (between 10 and 20 m, 1,1·106 m3) and, in this sense, the biogenic contribution could be a determining factor to establish the sedimentary budget in a medium-long term in the littoral area of the Ebro delta.Bioturbatory activities are conditioned by the most abundant taxa (O. texturata, S. subtruncata, P. microtuberculatus and B. brandaris) and the maximum are displayed between spring and autumn in both areas. O. texturata is the main responsible of changes in the superficial micromorphology of the bottom. On the other hand, organisms' abundance and bioturbation rate decreases with depth. Taking into account this issue, it has been suggested a hyperbolic model as a tool for quantifying more accurately the impact of organisms over the sediment structure. Bioturbatory activity is significant for the upper 6 cm.Studied Bottom roughness components, biotic roughness (Kbio) and ripple roughness (Krip), show similar magnitudes in the studied area. Kbio is based on O. texturata individuals and molluscs pieces. Finally, a sensibility analysis used to test the Kbio effect over waves dissipation indicates that a Kbio increase makes a wave height decrease by friction. This result emphasizes the influence that benthic communities could have over conditions that facilitate resuspension and sediment transport.

El diseño de estructuras costeras se fundamenta tradicionalmente en dos pilares: formulaciones semiempíricas y modelado físico a escala reducida. El modelado numérico, introducido recientemente en este campo, puede ayudar en el proceso de diseño, como una herramienta avanzada complementaria a las técnicas nombradas. En esta tesis se presenta IHFOAM, un modelo numérico tridimensional nuevo para la simulación de procesos de transformación del oleaje y de interacción con las estructuras. Para ello se detalla el proceso de desarrollo de todos los elementos que permiten la aplicación en este campo. Las características distintivas de este modelo son: generación y absorción activas del oleaje funcionando en los contornos, flujo en el interior de medios porosos y mallado dinámico. Asimismo, se pone especial énfasis en la validación del modelo para un gran número de procesos físicos relevantes, así como en el desarrollo de una metodología híbrida que permita su aplicación en el proceso de diseño. Finalmente, se demuestran las capacidades del modelo con una simulación de una estructura real a escala de prototipo: el dique exterior del Puerto de Laredo (Cantabria). / The design of coastal structures has been traditionally addressed by means of semiempirical formulations and small-scale physical modelling. Numerical modelling has been recently introduced in this field and can assist in the design process as an advanced tool, complementary to the mentioned techniques. In this thesis, IHFOAM is presented as a new three-dimensional numerical model to simulate wave transformation and wave-structure interaction processes. In order to do so, the full development details for the modules that enable the simulation of these applications are given. The distinctive features of the model are: wave generation and active wave absorption at the boundaries, flow inside porous media and dynamic meshing. Moreover, especial emphasis is given to the validation process, involving a large number of physical processes and, furthermore, in developing a hybrid methodology to design real structures with the model. Finally, IHFOAM capabilities are demonstrated with a simulation of a real structure at prototype scale: the exterior breakwater at the Port of Laredo (Spain).