Approved for public release, distribution is unlimited / Continuing U.S. Navy interest in the development of light-weight, low-volume, broadband, underwater acoustic projectors and receivers is the principal motivation for this research topic. Acoustic cymbal transducers, so named for their geometric similarity to the percussion instruments, are miniature "class V" flextensional transducers that consist of a piezoelectric ceramic drive element bonded to two opposing cymbal-shaped metal shells. Operating as mechanical transformers, the two metal shells convert the naturally large generative force of a piezoelectric ceramic in the radial mode into increased volume displacement at the metal shell surface to obtain usable source levels and sensitivities in a broad frequency range. The magnified displacement makes the acoustic cymbal element a potential alternative to acoustic transduction technologies presently used to generate and receive Navy sonar frequencies. Potential benefits to utilizing this technology are generating or receiving broadband sound, at sonar frequencies in a thin, low volume, conformable package. Applications of this technology have been limited because air-backed acoustic cymbal elements undergo degradation in performance when exposed to elevated hydrostatic pressure (i.e., deep ocean and extreme littoral water applications). This research shows that consistent and reliable acoustic performance can be achieved with cymbal-based transducers at hydrostatic pressures of interest to the Navy. / Civilian, United States Navy

Les marges continentales, passives ou actives, sont la principale voie de transfert sédimentaire entre le plateau continental et le bassin océanique profond et les plaines abyssales. Les pentes continentales sont le siège de processus d’érosion/dépôt sous le contrôle de transfert de flux particulaires continentaux chenalisés par des structures érosives, telles que les canyons sous‐marins, puis redistribues à l’ensemble de la marge. Les canyons érodent fortement les pentes continentales et contribuent à l’évolution de leur morphologie au cours du temps. On retrouve cependant des canyons sous‐marins qui ne sont pas en relation avec la présence d’un réseau fluviatile. De ce fait, la formation et l’évolution des canyons sous‐marins sont encore peu comprises. Ce travail de thèse s’intéresse aux processus de formation et d’évolution de six canyons sous-marins sur la Marge Ouest du Bassin Ligure et à dix systèmes de canyons sur la Marge Calabro-Ionienne. Le but de cette étude est de contraindre les principales caractéristiques morphométriques (longueur, largeur, profondeur, inclinaison, sinuosité), morphologique (éléments architecturaux, configuration) des canyons, de caractériser leur évolution amont‐aval et d’analyser leur structure interne, afin de mieux comprendre l’origine des canyons sous‐marins, leurs mécanismes de construction et leur évolution au cours du temps en relation avec le contexte géologique régional et leurs potentiels bassins versants subaérien. Pour cela, une approche basée sur une analyse morpho-bathymétrique et géophysiques a été mise en œuvre à partir de relevés bathymétriques complets des marges, de profils de sismiques, de Chirp et de SAR. / Sediment transfer from the continental shelf to the deep basin is of great interest as it partially controls the morphological and architectural evolution of continental margins. Transfer of particles on the continental slope associates with processes of erosion and deposition that control the construction of typical features such as submarine canyons. Because they strongly erode the continental slope, canyons contribute significantly to its morphological evolution through time. However, a number of studies have evidenced submarine canyons that do not connect with sub‐aerial channelized systems, questioning their processes of formation and evolution. This study aims to better understand the processes of formation and evolution of six submarine canyons identified on the western margin of the Ligurian Basin and ten canyons systems on the Calabro-Ionian margin. From morphometric and structural analyses based respectively on bathymetric, seismic‐reflexion (24‐channel profiles) data, Chirp and SAR profiles we constrained the main morphometric characteristics (length, width, depth, slope gradient, sinuosity index), morphologic (architectural elements and configuration) of canyons, their downward evolution and we analyzed their internal structure in order to better understand their origin, construction mechanisms and evolution in relation with the regional geological context and their potentials subaerial systems.

Os métodos geofísicos constituem um conjunto de várias ferramentas de investigação, com características específicas e com aplicação, em especial, no estudo de áreas submersas, tendo em vista a inacessibilidade as estes ambientes pelos métodos convencionais. Entretanto, sua aplicação nem sempre traz os resultados esperados e assim, o objetivo principal deste estudo é discutir e avaliar a aplicabilidade dos métodos geofísicos, com ênfase nos métodos sísmicos, em estudos de áreas submersas rasas: plataforma continental interna, áreas costeiras, rios, lagos e reservatórios. O estabelecimento de critérios que auxiliem a escolha do método geofísico mais adequado para a melhor solução ao problema geológico ou geotécnico colocado, visa, entre outros aspectos, contribuir para a mitigação dos problemas, principalmente ambientais, causados pela atividade antrópica concentrada nestes ambientes e ampliar o conhecimento geológico básico, propiciando deste modo intervenções sustentadas nestes complexos ambientes. / Geophysical methods consist of a series of investigation tools with specific features that are critical to the study of water-covered areas, since these environments cannot be reached with conventional methods. However, sometimes these applications fail to provide the expected results. The objective of this study is to discuss and assess the applicability of geophysical methods by focusing on seismic methods in studies conducted in shallow water-covered areas: inner continental shelves, coastal areas, rivers, lakes and reservoirs. Criteria to help to select the most appropriate geophysical method to solve geological or geotechnical issues must be established to minimize problems, particularly environmental problems caused by concentrated anthropic activity, and to expand basic geological knowledge to allow for sustained interventions in these complex environments. This study is based on extensive bibliographic research and on several projects developed by IPT (Institute for Technological Research of São Paulo State) and by IOUSP (Oceanography Institute of the University of São Paulo), in addition to partnerships with private companies and other institutes in Brazil that address this field of knowledge. The focus on shallow waters was driven by the lack of systematic data and the demand for geological and geotechnical knowledge in these areas, due to the concentration, in these sectors, of the main economic activities of our current society: projects to build or reassess port dimensions, installation of moles, ducts, marinas, bridges, tunnels, fishing activities, beach regeneration, mineral prospecting, waterways, dredging, installation of reservoirs for water storage or flood containment, and reservoir silting. In any of these topics, basic geological knowledge of the bottom and subbottom of water-covered areas is essential to ensure the venture’s success. Considering this, geophysical methods, particularly seismic ones, are investigation tools that effectively contribute to generate new information, and are the only set of tools available to quickly and objectively provide enough data to improve the geological understanding of the area under investigation. The result of this study includes a discussion on the feasibility of the methodologies recommended, based on an extensive survey conducted in 2005/2006 on the availability of geophysical equipment in research institutes and private companies in Brazil.

Les volcans de boue, résultant de l'extrusion en surface de coulées boueuses riches en fluides, sont depuis longtemps étudiés à terre et en mer, principalement au sein des marges actives mais également sur les marges passives fortement sédimentées. L'intérêt de la communauté scientifique pour les volcans de boue sous-marins s'est développé du fait de leur importance potentielle dans de nombreux domaines, parmi lesquels : la stabilité des marges continentales (déstabilisations sédimentaires, risques sismique), les variations climatiques à plus ou moins long terme (dégagement de gaz à effet de serre dans l'hydrosphère et l'atmosphère), l'évolution des communautés biologiques profondes. L'analyse et la compréhension de ces structures présente enfin un fort intérêt économique notamment comme indicateurs de la présence et du comportement des hydrocarbures en offshore profond, ainsi qu'à travers le stockage d'une quantité de méthane importante sous forme d'hydrates de gaz, pouvant représenter une source énergétique potentielle.<br />Cette thèse fait partie des programmes internationaux et nationaux MEDINAUT et MEDINETH, dédiés à l'étude pluridisciplinaire du volcanisme boueux et des émissions de fluides en Méditerranée Orientale. En effet, une approche multidisciplinaire est requise pour comprendre les processus physico-chimiques d'interaction entre argilocinèse et phénomènes tels que : émissions de gaz, bactéries et communautés benthiques, stabilité des sédiments (débris flow) et tectonique récente ou active. <br />Le principal objectif de ce travail a été de déterminer les contrôles géologiques du volcanisme boueux dans cette région et les origines de la signature acoustique des produits de l'argilocinèse à travers l'acquisition, le traitement et l'interprétation de données géophysiques et géologiques aussi diverses que bathymétrie multifaisceaux, imagerie acoustique, sismique réflexion, gravimétrie, enregistrements de sonar tracté, ou encore vidéos et prélèvements “in situ” issus de plongées profondes. Ces données qui furent collectées durant diverses campagnes marines (ANAXIPROBE, PRISMED II, MEDINAUT, MEDINETH) sont détaillées au Chapitre 2. Cette thèse est divisée en deux parties: la première (Chapitres 3 et 4) examine la géologie et sédimentologie des dépôts argilocinétiques en Méditerranée Orientale, tandis que la seconde (Chapitre 5 et 6) est plus spécifiquement axée sur la déformation actuelle dans la région des Monts Anaximandre (à la jonction de l'Arc Héllenique et de l'Arc de Chypre) et ses relations avec la mise en place et l'évolution du volcanisme boueux.<br />Sédimentologie et géologie des dépôts d'argilocinèse en Méditerranée Orientale - Au Chapitre 3, les observations “in situ” de la surface des volcans de boue (analysées au travers des enregistrements vidéo acquis par caméra tractée ou submersible) ont révélé des caractéristiques communes aux suintements de fluides froids, tels qu'encroûtements carbonatées et faunes spécifiques. Les variations de rétrodiffusion du fond, observées sur les données acoustiques, ont pu être corrélées, grâce aux observations directes, à des variations d'activité des volcans de boue, exprimées par des changements lithologiques et des variations du degré de colonisation par la faune benthique. L'activité du volcanisme boueux présente en effet une grande variabilité liée à l'intensité des flux de fluides et, probablement, à l'âge des coulées boueuses et des suintements. La signature géophysique peut donc être directement attribuée aux variations d'activité du volcanisme boueux, mises en évidence à travers un certain nombre de paramètres principaux tels qu'émanations de fluides, éruptions de boue et peuplements biologiques, contrôlés par des dynamiques spatio-temporelles à différentes échelles.<br />Le Chapitre 4 discute l'environnement de dépôt, ainsi que l'âge et la profondeur de l'unité lithologique dont la brèche de boue est issue. L'analyse minéralogique de la matrice boueuse révèle un assemblage argileux similaire pour tous les échantillons, et dominé par la présence de smectite (jusqu'à 90% de la totalité des minéraux argileux). Ce cortège argileux est comparable aux unités terrigènes riches en smectite d'âge Messinien et démontre l'absence de transformations diagénétique, indiquant donc une faible profondeur de remobilisation pour le réservoir boueux. <br />Le contrôle tectonique du volcanisme boueux: exemple des Monts Anaximandre à la jonction de l'Arc Héllenique et de l'Arc de Chypre - Les Monts Anaximandre, représentent un complexe de trois monts sous-marins de plus de 1000 m de dénivelé détachés de la marge Turque. Ils forment avec les structures avoisinantes (la Ride de Florence et l'Angle d'Isparta au SW de la Turquie) une zone d'accommodation tectonique entre les déformations de la région Egéenne-Turque et la région chypriote. La déformation récente de la région est analysée dans le Chapitre 5 et indique que l'ajustement progressif de la collision s'effectue le long d'une large zone transpressive orientée NW-SE. Les volcans de boue se situent le long de la branche occidentale de l'Arc de Chypre (partie orientale des Monts Anaximandre et Ride de Florence) en association avec un réseau de failles normales à composante dextre orientées N150° parallèlement à la structure et de failles décrochantes senestres orientées N070°.<br />Le Chapitre 6 se concentre sur une analyse détaillée des relations entre les volcans de boue et les structures tectoniques à partir de données de sonar tracté couplé à un sondeur de sédiments (type O.R.E.Tech), obtenues lors de la campagne MEDINETH. La cartographie des failles associées à plusieurs volcans de boue des Monts Anaximandres et de la Ride de Florence indique que ceux-ci sont contrôlés structuralement. Les failles font office de conduit préférentiel pour l'expulsion de la boue et des fluides sous pression. Une relation avec les accidents majeurs et secondaires dans le champ de contraintes associé à la convergence a été mise en évidence. Cette analyse révèle le rôle fondamental des failles normales et décrochantes, suggérant que les contraintes extensives facilitent la remontée de la boue. <br />Le Chapitre 7 résume les principaux résultats des Chapitres 3 à 6 et les intègre dans le cadre du programme MEDMUD avec les résultats des analyses géochimiques et microbiologiques afin de déterminer les mécanismes à l'origine de l'apparition et de l'évolution des volcans de boue, ainsi que l'origine des phases solides et fluides du matériel extrudé.

Les recherches effectuées s'inscrivent dans une convention DRET/CNRS relative aux problèmes de dynamique sédimentaire dans une baie dominée par les courants de marée. Elle combine l'étude descriptive des unités morphosédimentaires à la modélisation des phénomènes à la surface du fond. Située au Sud du Golfe normand-breton, la baie du Mont-Saint-Michel réputée pour ses marnages exceptionnels s'étend dans sa globalité, entre l'archipel des Iles Chausey au Nord et la côte constituée de falaises briovériennes au Sud. On distingue ainsi de part et d'autre de l'archipel deux larges passes. La présence de hauts-fonds et d'éperons rocheux perturbent localement le gradient décroissant des courants de marée du large vers les estrans. Le flot plus court que le jusant est également plus intense. Les rivières qui se jettent dans la baie ont des débits très faibles par rapport au volume oscillant qui pénètre et qui se retire à chaque marée de ce vaste système en voie de comblement. Les courants tidaux, temporairement contrariés ou renforcés par les houles, demeurent les principaux moteurs de la construction du prisme sédimentaire holocène. L'analyse des ensembles et des corps sédimentaires de la baie s'appuie sur un canevas de prélèvements sédimentaires dense et des carottages sub-surfaces, sur la prospection par sonar à balayage latéral, sondeur et caméra vidéo, ainsi que sur la mise en place de stations courantologiques et hydrologiques. La couverture sédimentaire grossière composée d'éléments de socle affleurant, de cailloutis et de graviers occupe la partie centrale de la baie soumise aux plus forts courants de marée. Ces fonds durs de type "gravel lag" sont peu mobiles mais sont le siège d'une forte dynamique sédimentaire superficielle organisée sous la forme d'un réseau chevelu de rubans sableux rectilignes. Les limites du prisme sableux débutent vers -10 m de profondeur. L'influence des caps rocheux du Grouin, de Granville et de Champeaux sur la propagation de l'onde de marée est à l'origine de son modelé et de l'avancée de la nappe graveleuse jusqu'au domaine intertidal dans certains secteurs. Ainsi trois larges couloirs sableux mettent en contact le delta de marée, vaste piège de sable fin mobile et ces fonds grossiers. Les bancs côtiers de la baie maritime sont connectés au prisme littoral. Leur morphologie comme celle des dunes tidales associées est contrôlée par les courants de marée chenalisés entre les dépressions creusées autour de la pointe du Grouin. Le prisme sableux qui s'appuie entre Granville et la pointe de Champeux est également modelé de bancs et de grandes dunes tidales. Plus ouvert vers l'Ouest, il est également davantage soumis à l'action des houles océaniques. Les conditions de faible bathymétrie et l'agitation du plan d'eau déstabilisent la morphologie de ces structures. Dans cet environnement où les séquences sédimentaires maintenant bien établies sont organisées en fonction de l'intensité des courants de marée, la prolifération de la crépidule depuis 30 ans est un élément nouveau et important dans la répartition des faciès sédimentaires. La biomasse vivante et morte est estimée à 214 000 t. entre 0 et 10 m de profondeur. La production de bioagrégats et leur piégeage dans les colonies favorisent l'installation de vasières dans des milieux jusqu'alors peu favorables aux dépôts des vases et à leur stabilisation. La convergence des résultats des différentes méthodes indirectes de détermination des directions et des sens des transits sédimentaires montrent l'existence à l'échelle de la baie de vaste couloirs de transit des sédiments depuis le large vers le domaine intertidal, des régions sources car potentiellement érodables et proches des zones à fort bilan sédimentaire et des pièges sédimentaires mobiles servant de relais à la dynamique des sédiments qui viennent s'accumuler dans la baie orientale. Le volume de sable calculé par le code numérique et pénétrant dans le système pré-estuarien à partir des marées de VE moyennes, a été évalué à 500000 m3/an, le volume des suspensions traversant la radiale bec d'Endaine-Hermelle à 900000 m3/an. Ces valeurs calculées dans des conditions d'agitation nulle recoupent les travaux antérieurs mais sont probablement minorées. Elles soulignent l'importance des phénomènes hydrodynamiques contrôlés par les courants de marée dans cette région du Golfe et pour tous les petits estuaires de la facade Manche-Altantique à très faible débit fluvial.

Les contraintes de rapidité et de discrétion imposées à un système moderne de caractérisation du milieu océanique ont conduit au développement de la tomographie passive, définie comme un moyen discret et rapide d'estimation des paramètres d'un canal acoustique. Ce concept fait appel aux signaux existants dans le milieu et transmis par des sources d'opportunité. Les signaux d'opportunité sont inconnus à la réception mais contiennent des informations relatives aux paramètres physiques du canal défini entre la source et le récepteur. Le travail de recherche présenté dans ce mémoire est d´edié à la caractérisation des milieux sous-marins en utilisant des signaux bioacoustiques d'opportunité (sifflements à modulation fréquentielle). La méconnaissance du signal transmis, de la position et de la vitesse de la source acoustique d'opportunité rendent la tomographie passive difficile à mettre en oeuvre. La propagation dans l'environnement océanique et le mouvement inconnu de la source transforment conjointement les signaux d'opportunité enregistrés. Dans un premier temps, nous présentons de nouvelles méthodes d'estimation simultanée des paramètres environnementaux et des déformations engendrées par le mouvement dans le plan d'ambiguïté large-bande, dans un contexte d'émissions actives (le signal transmis est supposé connu). Ces méthodes, permettant de compenser les effets du mouvement dans les scénarios d'´emissions actives, sont appliquées et validées sur différents jeux de données simulées et réelles enregistrées en mer. Puis nous nous intéressons à la tomographie océanique acoustique passive sur un unique hydrophone. Dans ce contexte, le signal transmis, la position et la vitesse de la source sont entièrement inconnus. A partir des estimateurs développés pour les scénarios d'émissions actives, nous présentons une nouvelle méthodologie permettant d'estimer les paramètres environnementaux en utilisant des vocalises de mammifères marins enregistrées sur un unique hydrophone. Les informations extraites sur les signaux naturels d'opportunité sont ensuite utilisées pour estimer la position puis le vecteur vitesse de la source d'opportunité. Ces méthodes sont appliquées et validées sur différents jeux de données simulées et réelles enregistrées en mer.

Unmanned Aerial Vehicles are often used for reconnaissance, search and rescue, damage assessment, exploration, and other tasks that are dangerous or prohibitively difficult for humans to perform. Often, these tasks include traversing indoor environments where radio links are unreliable, hindering the use of remote pilot links or ground-based control, and effectively eliminating Global Positioning System (GPS) signals as a potential localization method. As a result, any vehicle capable of indoor flight must be able to stabilize itself and perform all guidance, navigation, and control tasks without dependence on a radio link, which may be available only intermittently. Since the availability of GPS signals in unknown environments is not assured, other sensors must be used to provide position information relative to the environment. This research covers a description of different ranging sensors and methods for incorporating them into the overall guidance, navigation, and control system of a flying vehicle. Various sensors are analyzed to determine their performance characteristics and suitability for indoor navigation, including sonar, infrared range sensors, and a scanning laser rangefinder. Each type of range sensor tested has its own unique characteristics and contributes in a slightly different way to effectively eliminate the dependence on GPS. The use of low-cost range sensors on an inexpensive passively stabilized coaxial helicopter for drift-tolerant indoor navigation is demonstrated through simulation and flight test. In addition, a higher fidelity scanning laser rangefinder is simulated with an Inertial Measurement Unit (IMU) onboard a quadrotor helicopter to enable active stabilization and position control. Two different navigation algorithms that utilize a scanning laser and techniques borrowed from Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) are evaluated for use with an IMU-stabilized flying vehicle. Simulation and experimental results are presented for each of the navigation systems.

Στα πλαίσια της παρούσας έρευνας, μελετήθηκε η προστατευόμενη περιοχή του Οικολογικού Δικτύου Natura 2000: «Λιμνοθάλασσα Πύλου (Διβάρι), Νήσος Σφακτηρία, Αγ. Δημήτριος» με κωδικό GR2550004. Διεξάχθηκαν δύο εποχικές δειγματοληψίες, στις 31 Αυγούστου του 2012 και στις 21 Απριλίου του 2013. Η λιμνοθάλασσα της Γιάλοβας έχει έκταση περίπου 2,5 Km2, μέγιστο βάθος 1 m και επικοινωνεί με τον κόλπο του Ναυαρίνου μέσω ενός τεχνητού διαύλου. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε η ηχοβολιστική αποτύπωση του πυθμένα, με χρήση ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης (Side Scan Sonar, SSS) με σκοπό να αποκαλυφθεί, τόσο η μορφολογία του βυθού, όσο και η παρουσία, η αφθονία και η χωρική κατανομή των υδρόβιων μακροφύτων. Κατόπιν, σε 9 προεπιλεγμένους δειγματοληπτικούς σταθμούς, πραγματοποιήθηκε καταγραφή των φυσικοχημικών παραμέτρων και συλλέχθηκαν δείγματα υδρόβιας χλωρίδας. Με τη βοήθεια του ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης μελετήθηκε, περίπου, το 37% της έκτασης της λιμνοθάλασσας. Μέσω αυτής της διαδικασίας, προέκυψαν 6 διαφορετικοί ακουστικοί τύποι που αντιστοιχούν σε 6 διαφορετικά ποσοστά φυτοκάλυψης: πυκνή (76-100%), λιγότερο πυκνή (51-75%), αραιή (26-50%), πολύ αραιή (6-25%), σπάνια (1-5%) και καθόλου (<1%). Αφού κατασκευάστηκε το μωσαϊκό του πυθμένα, με τη χρήση των λογισμικών Triton Isis και TritonMap (Delphmap) της Triton Imaging Inc., διαπιστώθηκε ότι, η λιμνοθάλασσα καλύπτεται από βλάστηση σε ποσοστό περίπου 25% ενώ, περίπου, το 75% δεν καταλαμβάνεται από κάποιο είδος υδρόβιας βλάστησης, και το υπόστρωμα είναι αμμώδες/ ιλυοαμμώδες (Μπούζος et al., 2002a). Τα αποτελέσματα του Αυγούστου έδειξαν ότι, η πυκνή φυτοκάλυψη φτάνει περίπου στο 2% της υπό μελέτη έκτασης, και χωρικά περιορίζεται κοντά στο δίαυλο επικοινωνίας με τη θάλασσα. Η υδρόβια χλωρίδα που απαντά στους σταθμούς αυτούς αποτελείται από τα είδη Ruppia cirrhosa σε μίξη με την Cymodocea nodosa, με κυρίαρχο είδος τη Ruppia cirrhosa. Όσο απομακρυνόμαστε από το δίαυλο, η πυκνή φυτοκάλυψη εναλλάσσεται με λιγότερο πυκνή, σε ποσοστό 1% επί του συνόλου, και αποτελείται από τα ίδια είδη. Η αραιή φυτοκάλυψη, απαντά σε ποσοστό 3% και χωρικά κατανέμεται στο δίαυλο επικοινωνίας, αλλά και στα νοτιοδυτικά της λιμνοθάλασσας, όπου, εκτός από τη Ruppia cirrhosa, απαντά και η Cladophora glomerata. To ποσοστό της πολύ αραιής φυτοκάλυψης κυμαίνεται γύρω στο 15% και χωρικά κατανέμεται, κυρίως, στα βορειοανατολικά της λιμνοθάλασσας, όπου απαντά μόνο η Ruppia cirrhosa, ενώ, σε ποσοστό 4%, η φυτοκάλυψη είναι σπάνια και απαντά στα βορειοδυτικά και στα κεντρικά σημεία της λιμνοθάλασσας. Τον Απρίλιο, η χωρική κατανομή των υδρόβιων μακροφύτων είναι ακόμα πιο περιορισμένη, με συμμετοχή μόνο της Ruppia cirrhosa, η οποία συγκεντρώνεται κυρίως, κοντά στο δίαυλο επικοινωνίας με τον κόλπο του Ναυαρίνου, καθώς εκεί ευνοείται η ανανέωση του νερού και οι περιβαλλοντικές συνθήκες είναι κατάλληλες για την ανάπτυξή τους. Τονίζεται επίσης ότι, τον Απρίλιο, συλλέχθηκε από τα βόρεια της λιμνοθάλασσας ένα είδος του γένους Ulva spp, που αποτελεί δείκτη ευτροφικών συνθηκών (Orfanidis et al., 2005, Aliaume et al., 2007). Γενικά, το κυρίαρχο είδος στη λιμνοθάλασσα, και τις δύο δειγματοληπτικές περιόδους, είναι το κοσμοπολίτικο είδος Ruppia cirrhosa το οποίο έχει καταγραφεί ξανά στην περιοχή (Tiniakos et al., 1997). Σε όλους τους δειγματοληπτικούς σταθμούς, καταγράφηκαν οι παράμετροι: θερμοκρασία, αλατότητα, pH και διαλυμένο οξυγόνο, αλλά και το βάθος της λιμνοθάλασσας, η διαφάνεια του νερού και η ένταση της φωτοσυνθετικά ενεργής ακτινοβολίας (PAR). Επιπλέον, υπολογίστηκαν οι συγκεντρώσεις της χλωροφύλλης-α, τα ολικά αιωρούμενα στερεά (TSS), οι συγκεντρώσεις των ανόργανων ενώσεων αζώτου και φωσφόρου, καθώς και τα επίπεδα της ολικής αλκαλικότητας των ανθρακικών και όξινων ανθρακικών ιόντων. Τα αποτελέσματα έδειξαν χωρική και χρονική διακύμανση όλων των παραμέτρων, με πιο σημαντικές τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, της αλατότητας και της συγκέντρωσης των θρεπτικών ενώσεων αζώτου και φωσφόρου. H εποχική διακύμανση των περιβαλλοντικών παραμέτρων προκαλεί φυσικό stress στους υδρόβιους οργανισμούς επηρεάζοντας την αφθονία και εξάπλωσή τους (Crouzet et al., 1999). O έλεγχος των στατιστικώς σημαντικών διαφορών των φυσικοχημικών παραμέτρων, πραγματοποιήθηκε με τον έλεγχο Mann-Whitney U, ο οποίος έδειξε ότι υπάρχουν στατιστικώς σημαντικές διαφορές, μεταξύ των δύο εποχών, που αφορούν στις παραμέτρους: διαφάνεια, αλατότητα, θερμοκρασία, pH, TSS, NO2, CO3ˉ και HCO3=. Αντίθετα, δεν εντοπίστηκαν στατιστικώς σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο εποχικών δειγματοληψιών στις παραμέτρους: βάθος, διαλυμένο οξυγόνο, χλωροφύλλη-α, NO3, NH4 και PO4. Ενδεικτικά, η θερμοκρασία παρουσίασε μεγάλη εποχική διακύμανση, σημειώνοντας πολύ υψηλές τιμές τον Αύγουστο (28,80 C - 30,50 C), και πολύ χαμηλότερες τον Απρίλιο (19,0 0C - 20,40C). Η αλατότητα παρουσίασε μεγάλες διακυμάνσεις από σταθμό σε σταθμό, κυρίως τον Αύγουστο, αλλά και από εποχή σε εποχή. Συγκεκριμένα τον Αύγουστο, κυμάνθηκε από 42,73‰ έως 54,42‰ ενώ τον Απρίλιο κυμάνθηκε γύρω στο 31‰ σε όλη την έκταση της λιμνοθάλασσας. Επιπρόσθετα, το pH παρουσίασε στατιστικώς σημαντικές διαφορές, καθώς τον Αύγουστο κυμάνθηκε στο 8,23 κατά μέσο όρο, αναφορικά για όλη τη λιμνοθάλασσα, ενώ τον Απρίλιο παρουσίασε πτωτική τάση, αφού η μέση του τιμή ήταν 6,99. Όσον αφορά στις συγκεντρώσεις των θρεπτικών, τα αμμωνιακά ιόντα ήταν η κυρίαρχη μορφή αζώτου, καθώς παρουσίασε υψηλές τιμές και τις δύο δειγματοληπτικές περιόδους, ενώ, τα νιτρώδη ιόντα, παρόλο που διέφεραν στατιστικώς σημαντικά, σε γενικές γραμμές, κυμάνθηκαν σε χαμηλά επίπεδα και τους δύο μήνες (έως 0,010 mg/l). Το διαλυμένο οξυγόνο παρέμεινε σε φυσιολογικά επίπεδα και τους δύο μήνες, όπου η μέση τιμή του ήταν 8 mg/l. Το βάθος δεν μεταβλήθηκε σημαντικά, ενώ τα επίπεδα της χλωροφύλλης-α, ήταν υψηλά και τις δύο χρονικές περιόδους. Η ανάλυση Spearman έδειξε σαφείς συσχετίσεις μεταξύ των περιβαλλοντικών παραμέτρων. Ανάμεσα στις πιο σημαντικές συγκαταλέγονται, η αρνητική συσχέτιση της διαφάνειας με την εποχή και το βάθος. Επιπλέον, σημαντική είναι η αρνητική συσχέτιση της αλατότητας και της θερμοκρασίας με την εποχή, αλλά και η θετική συσχέτιση μεταξύ των δύο πρώτων. Στη συνέχεια, εξίσου σημαντική είναι η θετική συσχέτιση του pH με την αλατότητα και τη θερμοκρασία, αλλά αξιοσημείωτες είναι και οι θετικές συσχετίσεις που παρουσιάζουν τα TSS με τη θερμοκρασία και το pH, και η χλωροφύλλη-α με τη διαφάνεια. Σύμφωνα με τα κριτήρια που έθεσε η Οργάνωση για Συνεργασία και Ανάπτυξη (ΟΕCD) για τα στάσιμα ύδατα, προέκυψε η τροφική κατάσταση της λιμνοθάλασσας, με βάση τις μέσες και οριακές τιμές των παραμέτρων: TP, χλωροφύλλη-α και διαφάνεια (Secchi depth) (OECD, 1982). Έτσι, με βάση τη μέση συγκέντρωση του ολικού φωσφόρου χαρακτηρίζεται ως υπερτροφική τον Αύγουστο και ως ευτροφική τον Απρίλιο. Όσον αφορά στη χλωροφύλλη-α, με βάση τις μέσες και μέγιστες τιμές που σημειώθηκαν τον Αύγουστο, η λιμνοθάλασσα χαρακτηρίζεται ως ευτροφική, ενώ τον Απρίλιο χαρακτηρίζεται ως ευτροφική, με βάση τη μέση τιμή, αλλά ως μεσοτροφική, με βάση τη μέγιστη τιμή που καταγράφηκε. Τέλος, όσον αφορά στη διαφάνεια, σύμφωνα με τις μέσες και ελάχιστες τιμές της, η λιμνοθάλασσα, και τους δύο μήνες, χαρακτηρίζεται ως υπερτροφική. Με χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (ΓΣΠ), και με υπόβαθρο ένα μωσαϊκό ορθοφωτοχαρτών της Κτηματολόγιο Α.Ε., που αποκτήθηκαν κατά το διάστημα 2007-2009, κατασκευάστηκε ο χάρτης των καλύψεων/ χρήσεων γης του συστήματος ταξινόμησης Corine Land Cover 2000, για ολόκληρη την προστατευόμενη περιοχή. Ακολούθως, έγινε η αντιστοίχηση των κατηγοριών καλύψεων/ χρήσεων γης που προέκυψαν, με τους τύπους οικοτόπων του Παραρτήματος Ι της Οδηγίας 92/43/ΕΚ, στο 3ο επίπεδο ταξινόμησης. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε μια ποιοτική σύγκριση μεταξύ του νέου χάρτη και του χάρτη του Corine Land Cover, που κατασκευάστηκε για την περιοχή το 2000. Με βάση το χάρτη που κατασκευάστηκε διαπιστώθηκε ότι, υπάρχει ποικιλία φυσικών τύπων οικοτόπων, που προσδίδουν στην περιοχή ιδιαίτερη οικολογική και αισθητική αξία. Περιμετρικά της λιμνοθάλασσας απαντούν μεσογειακά αλίπεδα (Juncetalia maritimi), καλαμώνες, μεσογειακοί λειμώνες υψηλών χόρτων και βούρλων (Molinio Holochoenion), παρόχθια δάση-στοές και λόχμες (Nerio-Tamaricetea και Securinegion tinctoriae), σχηματισμοί με αρκεύθους (Juniperus spp.), υποτυπώδεις κινούμενες θίνες, κινούμενες θίνες της ακτογραμμής με Ammophila arenaria και μονοετή βλάστηση μεταξύ των ορίων πλημμυρίδας και αμπώτιδας. Επιπλέον, στη νήσο Σφακτηρία, στους λόφους του Παλαιόκαστρου και του Πετροχωρίου, απαντούν απόκρημνες βραχώδεις ακτές με βλάστηση στη Μεσόγειο (με ενδημικά Limonium spp.), Garrigues της Ανατολικής Μεσογείου και φρύγανα ενώ, οι όχθες του ποταμού Σελά χαρακτηρίζονται από δάση ανατολικής πλατάνου (Platanus orientalis). Τονίζεται η σημειακή συμμετοχή του τύπου προτεραιότητας των θινών των παραλιών με αρκεύθους (Juniperus spp). Επιπλέον, σε μεγάλη έκταση, απαντούν οι αγροτικές καλλιέργειες, με κυρίαρχους τους ελαιώνες, περιοχές αστικού πρασίνου, δρόμοι αλλά και οικισμοί. Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας όπως η αποτύπωση της μορφολογίας του πυθμένα της λιμνοθάλασσας και των καλύψεων/ χρήσεων γης, στα όρια της προστατευόμενης περιοχής και η περαιτέρω εκτίμηση της οικολογικής κατάστασης της λιμνοθάλασσας θα συμβάλλουν περαιτέρω στην ορθολογική διαχείριση της. / In the context of this research, the protected area of the «Natura 2000» ecological network: "Pylos Lagoon, Sfaktiria island, St. Dimitrios" with the sitecode GR2550004, has been studied. Two sampling campaigns were carried out, οn August 31st 2012 and on April 21st 2013. Gialova lagoon covers an area of 2.5 Km2 with a maximum depth of 1 m and is connected with the adjoining Navarino Bay, via a small channel. Firstly, side scan sonar bottom interpretation was carried out, in order to investigate, not only the morphology of the lagoon’s bottom, but also the presence, abundance and spatial distribution of aquatic macrophytes. In addition, physicochemical parameters were recorded in 9 different sampling stations. Furthermore, samplings of aquatic vegetation were carried out as well. Initially, with the use of SSS, roughly 37% of the lagoon’s surface has been studied. Side scan sonar imagery resulted in 6 different acoustic types, which correspond to 6 different percentages of plant cover: thick (76-100%), less than thick (51-75%), sparse (26-50%), too sparse (6-25%), rare (1-5%) and absent (<1%). Having built the mosaic of the bottom of the lagoon, with the use of software Triton Isis and Triton Map (Delphmap) of Triton Imaging Inc., it was found that, the lagoon is covered by vegetation at 25%, while 75% is not occupied by any kind of aquatic vegetation, but the substrate is sandy/mudsandy (Bouzos et al., 2002a). The results of August showed that the thick plant cover reaches approximately 2% of the study area, and it is spatially restricted near the communication channel with the sea. The aquatic flora which responds to these stations is Ruppia cirrhosa in mixing with the Cymodocea nodosa, with the Ruppia cirrhosa as the dominant species. When we move away from the communication channel, the thick plant cover alternates with less than thick, representing 1% of the total, and consists of the same species. The sparse plant cover responds to 3% and is spatially distributed in the communication channel, but also in the southwest of the lagoon, where, apart from the Ruppia cirrhosa, Cladophora glomerata is found as well. The percentage of too sparse vegetation is around 15%, and it is spatially distributed mainly in the north-east of the lagoon, where only Ruppia cirrhosa is found, while, the vegetation is rare at 4%, and responds to the northwest and the central points of the lagoon. In April, the spatial distribution of aquatic macrophytes is even more limited, involving only the Ruppia cirrhosa, which is mainly concentrated near the communication channel with the adjoining Navarino Bay, which favored the renewal of water and where the environmental conditions are suitable for their development. It should be also noted that, in April, an occasional species of the genus Ulva spp., was collected from the northern section of the lagoon. This species is an indicator of eutrophic conditions (Orfanidis et al., 2005, Aliaume et al., 2007). In general, the dominant species in the lagoon, in both sampling periods, is the cosmopolitan species Ruppia cirrhosa, which has been recorded before in the region (Tiniakos et al., 1997). The following parameters were recorded in all the sampling stations: temperature, salinity, pH and dissolved oxygen, but also the depth of the lagoon, the transparency of the water’s column and the volume of photosynthetically active radiation (PAR). Furthermore, chlorophyll-a, total suspended solids (TSS), inorganic nitrogen and phosphorus compounds, as well as the levels of total alkalinity of carbonates and acid carbonates were calculated. The results showed spatial and temporal variability of all parameters, and the most significant fluctuations were observed in temperature, salinity and in nitrogen and phosphorus concentrations. This seasonal variation of environmental parameters causes natural stress on aquatic organisms affecting their abundance and their spatial distribution (Crouzet et al., 1999). The control of the statistically significant differences in physicochemical parameters was carried out with the Mann-Whitney U test, which has shown that, there are statistically significant differences between the two seasons, relating to parameters: transparency, salinity, temperature, pH, TSS, NO2, CO3ˉ and HCO3=. In contrast, there were not statistically significant differences between the two sampling periods for parameters: depth, dissolved oxygen, Chl-a, NO3, NH4 and PO4. More specifically, the temperature has large seasonal variation, noting very high values in August (28.8ᵒ C – 30.5ᵒ C) and much lower in April (19.0ᵒ C – 20.4ᵒ C). The salinity showed large fluctuations from station to station, especially in August, but also from season to season. Specifically in August, it ranged from 42.73‰ to 54.42‰ and in April fluctuated around 31‰ throughout the lagoon. In addition, the pH values presented statistically significant differences. In August, pH ranged from around 8.23 on average, with respect to the entire lagoon, while in April showed a downward trend, when the average value was around 6.99. With regard to the concentrations of nutrients, ammonium ions were the dominant form of nitrogen, as it presented high values in both sampling periods, while the nitrite ions, although differed statistically significantly, in general, varied in low levels both months. Dissolved oxygen, remained at normal levels in both sampling periods, where the average value was around 8 mg/l. The depth did not change significantly, while the levels of Chl-a, were very high in both time periods. The Spearman analysis showed clear correlations between environmental parameters. Among the most important is, the negative correlation of transparency with season and depth. In addition, significant is the negative correlation of salinity and temperature with season, but also the positive correlation between the first two. Of course, equally important is the positive correlation of pH with salinity and temperature, but also significant are the positive correlations of the TSS with temperature and pH, and Chl-a with transparency. Finally, it is mentioned that there is negative correlation of total phosphorus with season and acid carbonates, and positive correlation with salinity, temperature, pH and TSS. In accordance with the standards set by the Organization for Cooperation and Development (OECD) for stagnant water, the trophic status of the lagoon has been established, on the basis of the average and maximum values of parameters: TP, Chl-a and transparency (Secchi depth) (OECD, 1982). So, on the basis of the average concentration of total phosphorus, it is characterized as hypereutrophic in August and as eutrophic in April. As regards the Chl-a, on the basis of the average and maximum values occurred in August, the lagoon is characterised as eutrophic, while in April it is characterized as eutrophic, based on the average value, but as mesotrophic, on the basis of the maximum value recorded. Finally, with regard to transparency, in accordance with the average and minimum values, the lagoon is characterized as hypereutrophic in both seasons. With the use of Geographical Information Systems (GIS) and with the help of ortho-corrected aerial photographs, acquired during 2007 and 2009, a Land Cover Land Use map was constructed. Subsequently, the categories of Corine Land Cover that came up, matched with the habitat types included in the Annex I of the Directive 92/43/EC, according to the 3rd classification level. Furthermore, the land cover/ land use categories of the new map compared with those of the map that constructed in 2000 for the same area, in order to estimate the changes during the years that have passed. The map, which was constructed in the context of this research, showed that there is a variety of natural habitat types, which gives the area special ecological and aesthetic value. In particular, around the lagoon, we found mediterranean salt meadows (Juncetalia maritimi), reedbeds, mediterranean grassland with high grass and rush (Molinio Holochoenion), southern riparian forest-arcades and scrubs galleries (Nerio-tamaricetea and Securinegion tinctoriae), formations with juniper thickets (Juniperus spp.), embryonic dunes, shifting dunes along the shoreline with Ammophila Arenaria and vegetation of drift lines. In addition, on the Sfaktiria island, in Paleokastro and Petrochori hills respond vegetated sea cliffs of the Mediterranean coasts (with endemic Limonium spp.), Garrigues of eastern Mediterranean and phrygana, while the banks of the river Selas are characterized by oriental plane woods (Platanus orientalis). The spot presence of dune juniper thickets is emphasized (Juniperus spp), which is a priority habitat. In addition, to a large extent, there are agricultural crops with olive groves, urban areas, roads and different kinds of settlements. The ultimate aim of this study is the visual interpretation of the morphology of the bottom of the lagoon and the Land Cover Land Uses, within the limits of the protected area and the further assessment of the ecological status of the lagoon.

Η περιοχή μελέτης είναι η λιμνοθάλασσα Καϊάφα.Η μελέτη αυτή βασίστηκε στη συλλογή και ανάλυση γεωφυσικών δεδομένων, στην ανάλυση πυρήνων ιζήματος καθώς και σε μικροβιολογική ανάλυση δειγμάτων νερού της λιμνοθάλασσας. Τέλος ελήφθησαν δείγματα υδρόβιων φυτών από τον πυθμένα της λιμνοθάλασσας για τον έλεγχο των γεωφυσικών δεδομένων. Η γεωφυσική έρευνα-δειγματοληψία και η κοκκομετρική ανάλυση έδειξαν δυο περιοχές στον πυθμένα με διαφορετική κοκκομετρική σύσταση (αμμώδης-ιλυώδης πυθμένας) και διαφορετική βλάστηση (Chara hispida f. corfuensis και Potamogeton pectinatus). Επίσης χαρτογραφήθηκαν περιοχές του πυθμένα όπως, κρατηρόμορφοι σχηματισμοί, ουλές και μέτωπα. Η μικροβιολογική ανάλυση έδειξε περιοχές με έντονη μόλυνση κοπρανώδους προέλευσης καθώς και περιοχές χωρίς σημαντική βακτηριακή επιβάρυνση. Οι περιοχές όπου παρατηρείται η μεγαλύτερη μόλυνση είναι τα λουτρά του Καϊάφα και η περιοχή απέναντι από τις στις τουριστικές εγκαταστάσεις του Ε.Ο.Τ (προβλήτα). Η μικρότερη μόλυνση παρατηρείται στο κέντρο της λιμνοθάλασσας όπου ο αριθμός ολικών βακτηρίων και κολοβακρτηρίων είναι μηδενικός. Τέλος η γεωχημική ανάλυση έδειξε παρόμοιες συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων στα ιζήματα με άλλες παράκτιες περιοχές του ελληνικού χώρου. / The study area is Kaiafas lagoon, West Peloponnese. For this study it was collected and analyzed digital geophysical data (side scan sonar echographs), two cores of sediment and samples of water for microbiological examination. It was also collected samples of marine plants for groundtruthing. The geophysical survey-grain size analysis revealed different grain size composition in the South and North part of the lagoon (sandy-silty seabed correspondingly), which was covered with different marine plants species (Chara hispida –Potamogeton pectinatus. The mapping of seabed showed crater-like formations, scars and fronts. The microbiological analysis showed that the pollution (from fecal bacteria) was restricted in the South part of the lagoon near the pipe of the biological treatment plant. In a lower extend, fecal pollution was tracked in the western part of the lagoon near the touristic settlement of E.O.T. The greater part of the lagoon is unpolluted. Geochemistry analysis showed similar levels of heavy metals in sediment with other coastal areas in Greece.

Given the interest on underwater axisymmetric cylindrical bodies for the development of high-speed underwater weapons, characterization of the boundary layer flow-induced noise received by a Sound NAvigation and Ranging (SONAR) is very important to improve sonar detection ranges. The debate on generating mechanisms of the flow induced noise received at the stagnation point is still on as there is no experimental evidence conclusively suggesting whether it is a near-field or far-field phenomenon, thereby introducing an element of uncertainty in the prediction models. Further, the models developed thus far were based on low Reynolds numbers involving flows in water tunnels and buoyant vehicles. Therefore, the main focus of the thesis is to measure the flow induced noise using a sonar fitted at the most forward stagnation point of an underwater axisymmetric body as realistically as possible and predict the same theoretically for identifying a suitable flow noise model for future use by designers. In order to meet the stated goal, two exclusive experiments were conducted at sea using an underwater autonomous high-speed axisymmetric vehicle fitted with a planar hydrophone array (8X8) in its nose cone which measured the flow noise signature. Two different sets of existing models are used in characterizing the flow noise received by the array, while the first set comprises of models developed based on the Turbulent Boundary Layer induced noise and other is based on the transition zone radiated noise model. Through this study, it was found that the transition zone radiated noise model is in close agreement with the measured data.