Ao longo dos anos, vêm sendo desenvolvidos trabalhos comprovando a importância de áreas alagadas naturais para a manutenção e preservação da qualidade das águas e do ecossistema fluvial. Este fato, associado à importância dos sistemas rios-planícies de inundação, fazem com que sua investigação e preservação sejam consideradas prioritárias. O objetivo desta pesquisa é analisar experimentalmente fatores que influenciam hidrogramas, conforme a ecologia fluvial de áreas alagadas da microbacia do rio Jacupiranguinha localizado no Baixo Ribeira do Iguape, SP. A concretização deste objetivo iniciou-se com a definição da área de estudo, bem como sua importância para a região. Foram então instaladas cinco estações linimétricas e uma estação climatológica, e em seguida, com os dados de vazão coletados em campo, foram construídas a curva-chave da entrada da área alagada e as incertezas relativas aos seus parâmetros. A partir desses estudos e com o levantamento topográfico de toda planície de inundação, foi determinada a relação entre áreas inundáveis, vazões e cotas hidrométricas do rio. Além disso, com os dados climatológicos, vazões e vegetação superficial foi possível determinar as componentes (precipitação, escoamento superficial, evaporação e armazenamento) do balanço hídrico da micro-bacia. O monitoramento linimétrico do rio Jacupiranguinha, junto com suas séries históricas e curvas de permanência, possibilitou também o cálculo de sua vazão ecológica. Finalmente foram construídos quadros síntese-conceituais, integrando as relações entre todas as variáveis hidrológicas e limnológicas selecionadas, demonstrando assim a forte associação entre o sistema rio-áreas alagadas. / It is very important to improve our knowledge about the floodplains, which have been proved by studies, since these areas are vital to the maintenance and preservation of the quality of waters and the fluvial ecosystem. This fact, associated with the importance of the wetlands-river system, makes its investigation and preservation to be considered number one priority. The objective of this research is to analyze factors that may influence hydrographs, according to the fluvial ecology of wetlands in micro basin of Baixo Ribeira do Iguape Valley, SP. The work began with the definition of the studied field and its importance to the area. Subsequently, five hydrometric station and one meteorological station were installed, and therefore the rating curve in the entrance of floodplain was calculated along with the uncertainties related to its parameters. With these studies and with the topographic survey, it was possible to find the relation between wetlands, river stage and flow. The climatologically information, the river stage and the superficial covering vegetation are essential factors to determinate the components (precipitation, superficial flow, evaporation and the storage) of the water balance at the micro basis of Jacupiraguinha river. The hydrometric observation of the river along with historical series and the probability-duration curve make it possible to calculate the ecological flow. Finally, conceptual charts integrating the relations between hydrological and limnologicals factors were built showing the strong association with the wetlands-river system.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-03-22T18:49:16Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_LAÍS R. BARBOSA.pdf: 2973817 bytes, checksum: 19961244c6ab65c9a1e8ebb24f5c2cbe (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-22T18:49:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_LAÍS R. BARBOSA.pdf: 2973817 bytes, checksum: 19961244c6ab65c9a1e8ebb24f5c2cbe (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / Todos os corpos d’água continentais, naturais ou antrópicos, emitem gases do efeito estufa a partir da degradação da matéria orgânica (MO). Em ambientes tropicais este processo é favorecido por altas temperaturas, influenciando no ciclo global do carbono. Os objetivos deste trabalho foram: (1) avaliar as produções de CH4 e CO2 em incubações de sedimentos de reservatórios de hidrelétricas e, comparativamente, em várzeas amazônicas; e (2) caracterizar a MO que foi degradada pela atividade microbiana. Sedimentos dos reservatórios Funil, Tucuruí e Segredo; e das várzeas Curuai, Janauaca e Yahuarcaca, foram incubados em anaerobiose e analisados quanto às suas composições elementares, isotópicas e moleculares (lignina e esteróis) da MO. As várzeas produziram mais gases que os reservatórios sendo a produção de CO2 superior à de CH4 em todos os pontos. A produção de CH4 foi insignificante nos pontos de rio do reservatório Tucuruí, em Segredo e Janauaca. A várzea de Yahuarcaca apresentou as maiores taxas, com produção total de gases de 18426,13 nmol g-1d-1, num período de incubação de cerca de 3 meses, e baixos teores de lignina e carbono orgânico (CO). Curuai apresentou uma produção de 11232,35 nmol g-1d-1, e alto teor de CO (20%), NT (0,7%) e esteróis (≈ 48μ∙g-1) sendo a segunda maior produção de gases com predominância de CO2. Janauaca apresentou resultados similares, porém proporcionalmente inferiores à Curuai. Funil e o ponto central de Tucuruí produziram cerca de 4000 nmol g-1d-1, porém concentrações distintas de compostos orgânicos, maior teor de esteróis no Funil e maior teor de lignina no Tucuruí. Segredo e os pontos de rio do Tucuruí apresentaram as menores produções de gases e composições similares de lignina (≈2-4 mg∙100mgCO-1) e esteróis (≈ 5-7μ∙g-1). A composição isotópica (δ13C e δ15N) pôde ser relacionada, nas várzeas, com a predominância de plantas vasculares e constante renovação de MO e, nos reservatórios, com características de sistemas fechados e MO regenerada. As taxas de produção de CH4 e CO2 foram associadas à quantidade de MO em alguns pontos e à labilidade, determinante para sua degradação microbiana, em outros. Os fatores que possivelmente controlaram a degradação de MO foram: o teor de CO, as fontes de C e os tipos de substratos que definiram a formação de comunidades bacterianas. / All the continental water bodies, natural or man-made, emit greenhouse gases from the degradation of organic matter (OM). In tropical environments this process is facilitaded by high temperatures, influencing on the global carbon cycle. The aims of this study were to: (1) evaluate the production of CH4 and CO2 in incubations of sediments from hydroelectric reservoirs and comparatively in Amazonian floodplains; (2) characterize the OM which was degraded by microbial activity. Sediments of Funil, Tucuruí e Segredo reservoirs and Curuai, Janauaca and Yahuarcaca floodplains were incubated anaerobically and analyzed for elemental, isotopic and molecular compositions (lignin and sterols) of OM. The wetlands produced more gas than reservoirs, being the production of CO2 higher than CH4 at all points. The CH4 production was negligible at the Tucuruí reservoir river points, Segredo e Janauaca. The floodplain Yahuarcaca exhibited the highest rates with 18426,13 nmol g-1d-1 of the total production of gases in about a 3 months period and low lignin and organic carbon (OC). Curuai presented a production of 11232,35 nmol g-1d-1 and high content of OC (20%), TN (0,7%) and sterols (≈ 48μ∙g-1) being the second largest production of gases with predominance in CO2. Janauaca showed similar results, proportionately less than Curuai though. Funil and the central point of Tucuruí produced about 4000 nmol g-1d-1 however with different concentrations of organic compounds, higher content of sterols in Funil e higher lignin content in Tucuruí. Segredo and the points at Tucuruí river showed lower production of gases and similar compositions of lignin (≈ 2-4 mg∙100mgOC-1) and sterols (≈ 5-7μ∙g-1). The isotopic composition could be related the predominance of vascular plants and constant renewal of OM in the floodplains and in reservoirs with characteristics of closed systems and regenerated OM. CH4 and CO2 production rates were associated with the amount of OM in some points and with lability, determinant to microbial degradation, in others. Factors that possibly controlled the OM degradation were: the OC content, the C sources and the types of substrates that have defined the formation of bacterial communities.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-04-12T18:06:47Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Raquel C. de Mello doc._BGQ2.pdf: 5133262 bytes, checksum: 1e17d399facfb03a2adcb79839e3c8aa (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-12T18:06:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Raquel C. de Mello doc._BGQ2.pdf: 5133262 bytes, checksum: 1e17d399facfb03a2adcb79839e3c8aa (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / Regiões alagadas e reservatórios de hidrelétricas localizados nos trópicos são considerados fontes significativas de gases estufa para a atmosfera. Estas emissões resultam da degradação da matéria orgânica do solo e da biomassa vegetal inundada pelo processo de degradação anaeróbio, mediado por microrganismos. Este trabalho compara a composição lábil da matéria orgânica (carboidratos - CHO, lipídios – LPD, e proteínas - PRT), a razão elementar (C:N), o comportamento das formas nitrogenadas (NO3‾, NO2‾ e o NH4 +) e o número de células bacterianas com a produção de gases (CH4 e CO2) em incubações anaeróbias de sedimentos de várzea e reservatório. A várzea Yahuarcaca, localiza-se na margem colombiana do Rio Amazonas, e é controlado por pulsos de inundações deste. O reservatório do Funil, construído em 1969, recebe águas do Rio Paraíba do Sul e efluentes das atividades antrópicas do vale do Paraíba Paulista. As incubações foram em atmosfera de N2 a 25°C, sem agitação e os parâmetros foram quantificados periodicamente. A abordagem bioquímica baseada na análise quali-quantitativa na matéria orgânica sedimentar pode identificar o estado trófico e a qualidade ambiental de ambientes aquáticos. A alta concentração de PRT (1,0 mgC.g-1) classifica o reservatório como um sistema eutrófico e a concentração de CHO (0,58 mgC.g-1), mesoligotrófico. Na várzea, as concentrações de PRT (0,88 mgC.g-1) e de CHO (0,09 mgC.g-1) classificam o sistema como mesoligotrófico. Devido aos sistemas estarem consumindo CHO ao invés de acumular, ambos podem ser classificados como heterotróficos. O percentual lábil da matéria orgânica variou de 14 a 21% do carbono orgânico total, assegurando a fonte de carbono e energia para a comunidade bacteriana da ordem de 108-109 cel.g-1. O C:N e o δ13C dos sedimentos incubados refletiram uma mistura de fontes em ambos os ambientes. Os sinais encontrados na várzea (C:N~8,1; -28< δ13C <-26‰) correspondem a mistura de plantas amazônicas, com predominância de plantas C3. No reservatório (C:N~11,1; δ13C~-23‰), observa-se mistura de sinais plantas C3, C4 e fitoplâncton, refletindo múltiplos usos do solo e eutrofização das águas do reservatório. O aporte de efluentes também contribuiu como fonte de matéria orgânica para o reservatório, conforme δ15N mais pesado indicou (~6,6‰). Os processos de degradação da matéria orgânica variaram ao longo das incubações em ambos os sistemas.Inicialmente a degradação da matéria orgânica produziu NH4 +, oxidado em anaerobiose via redução do Fe(III), produzindo NO2‾ até o 196º dia de incubação. Também ocorreu a nitrificação anaeróbia do amônio a NO3‾, dependente da produção de oxigênio pela enzima catalase. O NH4 + foi produzido durante todo o experimento, representando 88 – 99% das formas nitrogenadas dissolvidas. Em ambas as amostras, a produção de CO2 excedeu a produção de CH4 ao longo de toda a incubação. A produção de CO2 foi até duas vezes maior e de CH4 até três vezes maior na várzea do que no reservatório, cujas produções alcançaram ~1900 e ~1500 nmolC.g-1.d-1, respectivamente. Esta maior produção pode estar relacionada ao rápido turn over da matéria orgânica de alta labilidade e à equilibrada comunidade microbiana presente no ambiente naturalmente alagado / croorganisms. This work compare the labile composition of organic matter (carbohydrates – CHO, lipids – LPD, and proteins – PRT), the elemental ratio (C:N), the distribution of nitrogen forms (NO3‾, NO2‾ e o NH4 +) and the number of bacterial cells with the production of gases (CH4 e CO2) in anaerobic incubations of sediments from a lake and a reservoir. The floodplain Yahuarcaca is located in the margin of the Amazon River and is controlled by flood pulses of the river. The Funil reservoir built in 1969 receives water from Paraíba do Sul River and discharges from the anthropogenic activities from the river valley. The incubations were made in N2 atmosphere at 25ºC without agitation and the parameters were quantified periodically. The biochemical approach based in a quali-quantitative analysis of the sedimentary organic matter identifies the trophic state and environmental quality of aquatic ecosystems. The high PRT concentration (1,0 mgC.g-1) classifies the reservoir as a eutrophic system and the CHO concentration (0,58 mgC.g-1), mesoligotrophic. In the floodplain, the PRT (0,88 mgC.g-1) and CHO (0,09 mgC.g-1) concentrations classify the system as mesoligotrophic. Due to the consuming of carbohydrates instead of accumulate, both systems can be classified as heterotrophic. The labile organic matter percentage varied from 14 to 21% of the total organic carbon, ensuring source of carbon and energy to the bacterial community in an order of 108-109 cel.g-1. The C:N and δ13C from the incubated sediments reflected a mixture of sources in both environments. The floodplain signal (C:N~8,1; -28< δ13C <-26‰) indicated a mixture Amazonian plants, predominating C3 plants. In the reservoir (C:N~11,1; δ13C~-23‰) was observed a mixture of C3, C4 and phytoplankton signals, reflecting multiple uses of land and eutrophication of the reservoir waters. Also the sewage input contributes as source of organic matter to the reservoir, as indicated by the heavier δ15N (6,6‰). The degradation processes of organic matter from both systems varied along the incubations. Initially the organic matter degradation released NH4 +, oxidized anaerobically through Fe3+ reduction, releasing NO2‾ until 196th day of incubation. Also occurred anaerobic NH4 + nitrification to NO3‾, depending on oxygen production by catalase enzyme. The NH4 + was produced over the whole experiment, being 88 – 99% of the dissolved nitrogen. In both samples, the CO2 production exceeded CH4 production during the entire incubation. Comparing to the reservoir, CO2 production was twice and CH4 was three times higher in the floodplain, producing approximately 1900 e 1500 nmolC.g-1.d-1, respectively. The high production can be related to a fast turn over of a labile organic matter and to a microbial community in the naturally flooded land

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-04-26T17:27:20Z No. of bitstreams: 1 TeseKAniceto.pdf: 7215824 bytes, checksum: b930fcc52874c9e437f1d692f113bde8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-26T17:27:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseKAniceto.pdf: 7215824 bytes, checksum: b930fcc52874c9e437f1d692f113bde8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / As variações paleohidrológicas pelas quais passaram os lagos Hubos e Quistococha ao longo do Holoceno Médio e Superior, foram reconstruídas através de análises semi-quantitativas e qualitativas dos argilo-minerais e dos elementos Al, Si, S, K, Ca, Mn Ti, Fe, Rb, Sr e Zr. A fim de avaliar como o Rio Amazonas influencia os processos sedimentares destes ecossistemas, determinou-se a concentração elementar de carbono (carbono orgânico total-COT) e nitrogênio (nitrogênio total-NT), composição isotópica do carbono e nitrogênio (δ13C e δ15N). O Lago Hubos, está situado próximo à confluência dos rios Ucayali e Marañon, faz parte da planície de inundação do Rio Ucayali e sua conexão com o canal principal se dá de forma indireta e através do pequeno rio Yarapá e sua distância do canal rio é de aproximadamente 2 km. A sedimentação do lago Hubos nos últimos 4130 anos cal AP, se deu sob a influência da forte dinâmica do Ucayali, que resultou em datações 14C invertidas ou com idades muito próximas em trechos extensos do testemunho. Entre 4130 e 2870 anos cal AP a concentração de COT era baixa (<1%), os valores de δ13C e δ15N do lago apresentaram uma matéria orgânica que é mistura de fitoplancton e com matéria orgânica típica de solos e plantas C3 e a presença de laminações, o que sugere um sistema de baixa energia hidrodinâmica. A assembléia mineral com assinatura típica do Ucayali, apresentou elevados percentuais de esmectita (~61%), caulinita (~15%), clorita (~8%) e ilita (18%) e a mineralogia por FRX sugere variabilidade da maior parte dos dados, sugerindo pulsos de inundação neste período. Uma lacuna na sedimentação foi observada entre 2870 e 700 anos cal AP (unidade III). Este sedimento foi caracterizado por concentrações mais elevadas de COT (4,3%), matéria orgânica originada de plantas C3, elevados percentuais de esmectita (67%), caulinita (~12%), clorita (~6%) e ilita (15%) e predominância de material intemperizado e grosso no sedimento. Após esse período, o material sedimentado era pós-moderno e bioturbado, as concentrações de COT de 2,1% e esmectita (~52%), caulinita (~29%), clorita (~4%) e ilita (15%), esta matéria orgânica é característica de solos e plantas C3, com redução de frações mais grossas no sedimento e aumento de material inalterado. O material mais superficial é antigo, provavelmente retrabalhado, com concentração de COT 1,29% e esmectita (~46%) caulinita (~12%), clorita (~26%) e ilita (18%). A FRX, sugere material de granulometria mais grossa e mais alterado quimicamente. O lago Quistococha faz parte da Reserva Quistococha, e está localizado à 10 km do centro da cidade de Iquitos e aproximadamente 10 Km do rio Amazonas. Entre cerca de 6.100 e 4.900 anos cal AP, o lago estava sob forte influência do rio Amazonas. O que induziu a maiores taxas de sedimentação (~0,5 cm ano-1), a deposição predominante foi de partículas relativamente grossas (silte grosso) e laminadas, em detrimento do material orgânico (~5%). A mineralogia da fração argila determinou percentuais de esmectita (~41%), clorita (~9%), ilita (~20%), e caulinita (~29%). A razão FRX, sugere presença de material alterado quimicamente e laminações de 0,7 cm de espessura. A diminuição da granulometria e da espessura das laminações a partir de 5800 anos cal AP, até seu completo desaparecimento indicam a perda gradual da influência do Amazonas. Um hiato foi observado a partir de 4.900 anos calAP, cujo motivo provável ainda precisa ser investigado. Condições mais seca do Holoceno Médio impediram a volta da sedimentação, que só aconteceu apos 2600 anos cal AP, com o retorno das condições mais úmidas estabelecidas durante o Holoceno Tardio. A perda da influência do rio Amazonas induziu alterações significativas na sedimentação lacustre, determinando sua atual condição de isolamento. Caracterizado por taxas de sedimentação extremamente baixas (0,02 cm ano-1), sedimentos mais finos, ricos em material orgânico (20-80%) e fração argila composta de esmectita (~35%); clorita (~5%); ilita (~16%); e caulinita (~44%) / The palaeo-hydrological variations through which passed Hubos and Quistococha lakes along the Middle and Upper Holocene were reconstructed using a semi-quantitative and qualitative analyzes of clay minerals and the elementsAl, Si, S, K, Ca, Mn Ti, Fe, Rb, Sr e Zr. In order to assess how the Amazon River influences the sedimentary processes of these ecosystems, was determined the elementary concentration of carbon (total organic carbon-TOC) and nitrogen (total nitrogen-NT), isotopic composition of carbon and nitrogen (δ13C and δ15N). The Hubos Lake, is situated near the Ucayali and Marañon rivers confluence, part of the floodplain of the Ucayali river and its connection with the main channel occurs indirectly and through small river Yarapá and its distance from the river channel is aproximately2 Km. The sedimentation of the lake Hubos in the last 4130 years cal BP, occurred under the influence of the strong dynamics of the Ucayali, which resulted in 14C datings reversed or very close in age in extensive excerpts of testimony . Between 4130 and 2870 years cal AP TOC concentration was low (<1%), the values of δ13C and δ15N of lake showed an organic matter which is mixed with phytoplankton and typical organic matter from soils and plants C3 and the presence of laminations, which suggests a system of low hydrodynamic energy. The mineral meeting with the typical signature of Ucayali showed high percentages of smectite (~ 61%), kaolinite (~ 15%), chlorite (~ 8%) and illite (18%) and mineralogy by XRF suggests variability of most data, suggesting flood pulses during this period. A gap in sedimentation was observed between 2870 and 700 cal years BP (Unit III). This sediment was characterized by higher concentrations of TOC (4.3%), organic matter originating from plants C3 smectite high percentage (67%), kaolinite (~ 12%), chlorite (~ 6%) and illite (15 %) and predominance of the weathered and coarse sediment. After this period, the settled material was postmodern and bioturbed, TOC concentrations of 2.1% and smectite (~ 52%), kaolinite (~ 29%), chlorite (~ 4%) and illite (15%) this organic matter is characteristic of soils and C3 plants, with reducing coarser fractions in the sediment and unaltered material increase. The most superficial material is old, probably reworked, with 1.29% TOC concentration and smectite (~ 46%) kaolinite (~ 12%), chlorite (~ 26%) and illite (18%). The XRF suggests a thicker granulometry and chemically altered material. The Quistococha lake is part of Quistococha Reserve, and is located 10 km from the center of Iquitos city and approximately 10 km of the Amazon River. Between about 6100 and 4900 years cal BP, the lake was under strong influence of the Amazon River. What led to higher sedimentation rates (~ 0.5 cm-1 year), was the predominant deposition of relatively coarse particles (coarse silt) and laminated, to the detriment of the organic material (~ 5%). The the clay fraction mineralogy determined percentage of smectite (~ 41%), chlorite (~ 9%), illite (~ 20%), and kaolinite (~ 29%). The XRF reason, suggests the presence of chemically altered material and laminations of 0.7 cm thick. The decrease of granulometry and the laminations thickness from 5800 cal years BP, until its complete disappearance indicate the gradual loss of the Amazon influence. A gap was observed from 4900 cal years BP, whose probable reason still needs to be investigated. Drier conditions in the Middle Holocene prevented the sedimentation return, which only happened after 2600 cal years BP, with the return of most humid conditions established during the late Holocene. The loss of influence of the Amazon river induce significant changes in lacustrine sedimentation, determining its current condition of isolation. Characterized by extremely low sedimentation rates (0.02 cm year-1), fine sediments, rich in organic material (20-80%) and clay fraction composed of smectite (~ 35%); chlorite (~ 5%); illite (~ 16%); and kaolinite (~ 44%)

The aim of this thesis has been to reconstruct paleoenvironment, paleohydrology and paleoclimate in coastal southern Mozambique, with emphasis on tracing past flooding events on the lower Limpopo River floodplain. In order to extend flood chronologies beyond periods covered by instrumental data, sediments from lakes on the floodplain were studied (Lake Lungué, Coassane Oxbow, Lake Magandane and Lake Soane). Past sea-level variations and climate changes were deduced by analyzing sediments from coastal sites north of the floodplain area (Lake Chilau, Lake Nhauhache and Macassa Bay). To achieve the established objectives, a multi-proxy approach was applied on most of the retrieved sediment cores, involving analysis of mineral magnetic parameters, grain-size and organic carbon in combination with analysis of microfossils such as diatoms and/or phytoliths. Chronologies for the constructed time-series analysis were obtained by radiocarbon dating and age-depth modelling. The synthesized data from the sampled sites on the Limpopo River floodplain suggest that the area was affected by at least 16 flooding events of variable magnitudes during the studied period. These are dated to c. AD 940, 980, 1040, 1100, 1250, 1300, 1370, 1580, 1665, 1730, 1755, 1855, 1920, 1945, 1970 and 2000. In calibrated years BP these ages correspond to 1010, 970, 910, 850, 700, 650, 580, 370, 285, 220, 195, 95, 30, and 5 cal yrs BP. The two youngest are dated to 20 and 50 years AP (After Present being 1950). Proxy data further suggest that southern Africa was subject to two periods of sea-level highstands, at c. 5000–4200 BC (6950–6150 cal yrs BP) and AD 300–950 (1650–1000 cal yrs BP). The former represents the middle part of the postglacial climatic optimum. The wettest period in the Limpopo River floodplain was reported between AD 1360 and 1560 (590 and 390 cal yrs BP) in the Lake Lungué record, while Lake Chilau experienced wet conditions between AD 1200 and 1400 (750 and 550 cal yrs BP), then returning to drier conditions that prevailed until c. AD 1600. In Lake Nhauhache, however, drier conditions prevailed from c. AD 1200–1700 (750–250 cal yrs BP), shifting towards wetter at c. AD 1900 (50 cal yrs BP). The deviating signals between records can partly be explained by Lake Lungué basin being located on the Limpopo River floodplain, responding to flooding events associated with precipitation upstream the drainage area. Therefore, wet and dry periods in floodplain lakes (e.g. Lake Lungué) are not expected to correlate with precipitation changes on a local scale, as indicated by e.g. Lake Nhauhache. This is supported by a relatively weak agreement between Lake Lungué record and other nearby records (outside the floodplain), but a better correlation with records from the upper catchment, where a more regional climate signal is provided of the southern African summer rainfall region. / Denna avhandling behandlar studier av paleomiljöer i södra Mozambique med fokus på översvämningshistorik i Limpopo-flodens nedre lopp. Tidsspannet är mitt- och sen-holocen och inkluderar även klimat och havsnivåvariationer. Följande analysmetoder har applicerats på ett flertal sedimentkärnor för att belysa ovanstående frågeställningar: mineralmagnetiska parameterar, kornstorlek, organiskt kol samt kiselmikrofossil (diatoméeter och fytoliter). Åldrar har bestämts med 14C-metoden.  Analyserna visar att mineralmagnetiska parametrar är lämpliga för att identifiera översvämningar, speciellt magnetisk susceptibilitet och SIRM. Dessa parametrar visar på ett sediments magnetiska kornstorlerkar och koncentrationen av finkorniga magnetiska mineral. Även kornstorleksanalyser fungerade som ett bra komplement till dessa metoder. Sammantaget har ett minimum av 16 översvämningar registrerats i Limpopo/flodens nedre lopp under de senaste 1100 åren. Särskilt stora översvämningar har daterats till AD 1250 (700 kal år BP), AD 1370 (580 kal år BP), AD 1580 (370 kal år BP), AD 1855 (95 kal år BP), AD 1920 (30 kal år BP), AD 1970 (20 kal år AP) och AD 2000 (50 kal år AP), där AP betyder ”after present”, vilket är 1950. Mindre kraftiga översvämningar har daterats till AD 940 (1010 kal år BP), AD 980 (970 kal år BP), AD 1040 (910 kal år BP), AD 1100 (850 kal år BP), AD 1300 (650 kal år BP), AD 1665 (285 kal år BP), AD 1730 (220 kal år BP), AD 1755 (195 kal år BP) och AD 1945 (5 kal år BP). Skriftliga källor visar på att åtminstone åtta översvämningar har ägt rum under de senaste 62 åren. Under samma period har denna undersökning registrerat två händelser, vilket indikerar att endast ett fåtal har registrerats med ovan nämnda metoder. Det är sannolikt att sedimentationsmönstret under en översvämning är komplicerat och inte heller likartad från gång till gång. Detta innebär att ett flertal sedimentkärnor behöver analyseras och dateras väl. Ytterligare en försvårande faktor är flodens mycket aktiva meandringsaktivitet. Analys av diatoméer har visats vara värdefulla när det gäller översvämningshistorik, klimatförändringar och havsytevariationer. Sedimenten i den något till flodslättens nedre lopp perifert belägna sjön Lungué indikerar fuktiga förhållanden mellan AD 1360 och 1560 (590 till 390 kal år BP). Kombinerade fytolit- och diatoméanalyser av sedimenten i sjön Chilau indikerar fuktiga förhållanden från AD 1200 till 1400 (750 till 550 kal år BP), varefter torrare förhållanden rådde till ca AD 1600 (350 kal år BP). Diatoméanalys av sedimenten i sjön Nhauhache indikerar generellt sett torrare förhållanden mellan AD 1200 och AD 1700 (750 till 250 kal år BP) då klimatet blev fuktigare. De fuktiga och torra förhållanden som dokumenterats i sjön Lungué och översvämningshistoriken korrelerar inte helt med lokala nederbördsförhållanden. Däremot stämmer erhållna data bättre med förhållanden i den övre delen av Limpopoflodens dräneringsområde. Även sjöar och fyllda meanderbågar på själva flodslätten verkar reagera tydligare på översvämningar orsakade av nederbörd i den övre delen av flodloppet. Undersökningen indikerar två faser av en förhöjd havsyta längs kusten i södra Mozambique. En äldre fas är daterad till ca 5000–4200 f.Kr. (6950–6150 kal år BP), vilken representerar den mellersta delen av det postglaciala värmeoptimet. Denna tolkning stöds även av andra undersökningar. En yngre fas har daterats till AD 300–950 (1650–1000 kal år BP), vilken korresponderar till en period med något förhöjda temperaturer i ett globalt perspektiv. / O presente projecto teve como objectivo a reconstrução do paleoambiente, paleohidrologia e paleoclima da costa Sul de Moçambique, com ênfase na identificação de vestígios de eventos de cheias que tenham, no passado, afectado a planície de inundação do Rio Limpopo, com vista a fazer a extensão das datações de cheias para o período anterior aos instrumentos de medição. Deste modo, foram estudados sedimentos recuperados através de testemunhos de sondagem em lagos dentro da planície de inundação (Lago Magandane, Lago Lungué, Lago Soane e o canal abandonado Coassane). As variações do nível do mar e mudanças climáticas do passado foram deduzidas a partir da análise de sedimentos de áreas costeiras a norte da planície de inundação (Lago Chilau, Lago Nhauhache e a Baía de Macassa). Para o alcance destes objectivos, os sedimentos dos testemunhos de sondagem recuperados foram submetidos a várias análises laboratoriais que incluem propriedades de minerais magnéticos, granulometria, teor de matéria orgânica e de microfósseis (diatomáceas e fitólitos). Para o estabelecimento do modelo cronológico foram usadas datações pelo método 14C feitas em matéria orgânica, assim como conchas de gastrópodes e bivalves. A combinação dos resultados obtidos para os pontos de amostragem localizados dentro da planície de inundação do Rio Limpopo, sugerem que esta área foi afectada por um mínimo de 16 eventos de cheias de variada magnitude nos últimos 1100 anos. As cheias de alta magnitude tiveram lugar nos anos 1250, 1370, 1580, 1855, 1920, 1970 e 2000. Por seu turno, as cheias de magnitude moderada ocorrerram nos anos 940, 980, 1040, 1100, 1300, 1665, 1730, 1755 e 1945.. Os anos a negrito são indicativos de eventos de cheias de alta magnitude. O número total de eventos identificados no presente estudo é um mínimo que poderá ter afectado a planície de inundação, tendo em consideração que fontes escritas reportam a ocorrência de pelo menos oito eventos nos últimos 62 anos, tendo o presente estudo revelado somente dois. Isto indica que apenas eventos de cheias intensos podem ser revelados pelos métodos aplicados nesta investigação. Adicionalmente, este estudo mostra a necessidade de aumentar o número de pontos de amostragem para permitir a identificação de mais eventos de cheias ocorridos no passado, devido à diferenciada resposta sedimentológica e geomagnética às cheias, a qual se encontra directamente relacionada à distância do rio meandrante. As análises de microfósseis de diatomáceas permitiram reconstruir o paleoclima e as influências do nível do mar nas áreas de estudo deste projecto. Os registros de diatomáceas do Lago Lungué indicam um período húmido entre AD 1360 e 1560. No Lago Chilau, dados de diatomáceas e fitólitos sugerem condições de humidade entre AD 1200 e 1400. Por seu turno, no Lago Nhauhache, condições de seca dominam entre AD 1200 e 1700. As condições de seca e humidade documentadas no Lago Lungué e os eventos de cheias revelados pelos sedimentos analisados da planície de inundação do Rio Limpopo não mostram total correlação com períodos de baixa e alta precipitação a nível local, mas apresentam boa correlação com evidências a montante na área de drenagem do Rio Limpopo. Em geral, lagos activos ou preenchidos por sedimentos mostrarão ser mais susceptíveis a cheias com origem a montante do que a nível local. As investigações conduzidas permitiram identificar dois períodos de alto nível do mar na região sul de Moçambique. A fase mais antiga teve lugar há cerca de 5000–4200 BC (6950–6150 anos do calendário BP), representando a fase mais recente do pós-glaciar climático óptimo (postglacial climatic optimum, PCA). A fase recente é datada de AD 300–950 (1650–1000 anos do calendário BP), correspondendo a um período de temperaturas relativamente altas a nível global. / Climate and Environmental Research

Diploma thesis “Hydraulic Assessment of a Stream Revitalization Effect on a Floodplain Retention Capacity“ assess availability of revitalized stream and its floodplain to transform floods and compare determined values with transformed floods from model of technically modified stream, both by using coupling 1D/2D BASEMENT computational model. In the first part is overall introduction to research issue. In the second part the territory of interest is described and the hypothesis are set. In the third part are described input data, used tools, computational model, its making and computational versions. In the fourth part the hypothesis are evaluated. It was determined, that for in this thesis used terrain and hydrographs are floods smaller than Q20 transformed much more by revitalized stream and that technically modified stream can speed up the flood, floods Q50 and Q100 are more transformed by technically modified stream. For generalization of the results would be appropriate to make research on bigger ammount of case studies based on combination of 1D/2D and rainfall-runoff model.

Trees adjust wood anatomical structure to environmental conditions, predisposing time series of quantitative wood anatomical parameters to be valuable source of palaeoenvironmental information. In this doctoral project we analysed the response of vessel parameters of i) floodplain Quercus robur to groundwater level fluctuation, hydroclimate variability and extreme events (droughts and floods), and of ii) Betula pendula to mechanical damage caused by various disturbances. Although climatic signal as well as pointer years stored in tree-ring width chronologies of Quercus robur largely differ between sites, quantitative vessel parameters contain spatially- homogenous positive signal of previous year summer temperature and current year winter/early spring temperature. The only between-site difference in wood anatomical chronologies is negative effect of moisture on vessel size in floodplain, which does not occur in not-flooded lowland sites. We suggest that while tree productivity benefits from high water availability, the wood anatomical structure of Quercus robur is constrained by high soil water saturation in floodplain zone. In addition, the response of tree-ring widths to moisture availability is not uniform inside single stand, but subgroups of trees with completely opposite response coexist...

Fish assemblages from 54 oxbow lakes in the Mississippi Alluvial Valley were sampled to identify relationships among environmental variables and fish biodiversity in floodplain lake ecosystems. Environmental variables deterministic over fish biodiversity showed a hierarchical organization and were classified as primary or secondary depending on if one variable was considered to govern another. Primary variables included depth, surface area, surrounding land use, and degree of lake-river interconnectedness. Secondary variables included suites of water quality and primary productivity variables. Maximum depth and percentage of agricultural land surrounding lakes showed strongest relationships with other ecosystem components, significantly influencing water quality, primary productivity, and fish biodiversity. I found contrasting results regarding effect of lake-river interconnectedness on fish biodiversity, but maintain that connectivity is nonetheless an important floodplain lake ecosystem component and suggest that floodplain lake management efforts focus on depth, percentage of agricultural land, and restoration of connectivity.

京都大学 / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(工学) / 乙第13278号 / 論工博第4181号 / 新制||工||1726(附属図書館) / (主査)教授 角 哲也, 教授 寶 馨, 准教授 Sameh Kantoush, 教授 立川 康人 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM

The complex and non-linear fluvial river dynamics are characterized by repeated periods of fluvial erosion and re-deposition in different parts of the floodplain. Understanding the fluvial architecture (i.e. the three-dimensional arrangement and genetic interconnectedness of different sediment types) is therefore fundamental to obtain well-based information about controlling factors. However, investigating the fluvial architecture in buried floodplain deposits without natural exposures is challenging. We studied the fluvial architecture of the middle Weiße Elster floodplain in Central Germany, an extraordinary long-standing archive of Holocene flooding and landscape changes in sensitive loess-covered Central European landscapes. We applied a novel systematic approach by coupling two-dimensional transects of electrical resistivity tomography (ERT) measurements and closely spaced core drillings with spatially resolved measurements of electromagnetic induction (EMI) of larger floodplain areas at three study sites. This allowed for (i) time and cost-efficient core drillings based on preceding ERT measurements and (ii) spatially scaling up the main elements of the fluvial architecture, such as the distribution of thick silt-clay overbank deposits and paleochannel patterns from the floodplain transects to larger surrounding areas. We found that fine-grained sand and silt-clay overbank deposits overlying basal gravels were deposited during several periods of intensive flooding. Those were separated from each other by periods of reduced flooding, allowing soil formation. However, the overbank deposits were severely laterally eroded before and during each sedimentation period. This was probably linked with pronounced meandering or even braiding of the river. Our preliminary chronological classification suggests that first fine-grained sedimentation must have occurred during the Early to Middle Holocene, and the last phase of lateral erosion and sedimentation during the Little Ice Age. Our study demonstrates the high archive potential of the buried fluvial sediments of the middle Weiße Elster floodplain and provides a promising time and cost-effective approach for future studies of buried floodplain sediments.