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The purpose of this research was to provide a better understanding of meteotsunamis over the eastern Gulf of Mexico along the west coast of Florida and to develop a process for forecasting those events. Meteotsunami waves develop from resonant effects of strong pressure perturbations greater than 1 hPa, moving in excess of 10 m s-1, over water areas up to around 100 m in depth. Meteotsunami events over 0.3 m in height, as measured by three primary NOAA coastal tide gauges at Cedar Key, Clearwater Beach, and Naples, from 2007-2015, impact the Florida Gulf coastline several times per year and are most prevalent south of Cedar Key. Cases that met the indicated thresholds were further examined. A majority of the cases were associated with bands of active convection that brought pressure changes and wind changes. The cases derived from this research provide a baseline for formulating a forecast methodology. The prediction of meteotsunamis is challenging over the marine environment where sub-hourly pressure and wind observations are generally not obtainable. Two forecast methodologies were derived for longer term periods up to several days using numerical model surface pressure data and a refined methodology for forecasts up to several hours in advance of the impacts using a combination of high resolution weather prediction models to provide a robust environment of atmospheric pressure, wind, and pressure fields for prediction of meteotsunamis over shallow shelf waters and available observations. This research illuminates, for National Weather Service forecasters, meteotsunami development and potential hazards related to this phenomenon that can be transmitted to the public within specialized products.

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Thesis (MScEng)-- Stellenbosch University, 2013. / ENGLISH ABSTRACT: The port of Ngqura is situated on the east coast of South Africa. Since its first operational winter excessive vessel motions have interrupted container shipping operations and lead to mooring line failure. A major component contributing to the excessive motions is the presence of seiching in the port, resonating long waves. This study investigates the long wave generation, penetration into the port and subsequent resonance in the vicinity of the problem berths. An extensive literature review identified two predominant types of long waves along the coast of South Africa. Long waves with periods over 12 min generated by resonant air-water coupling and then shorter long waves between 30 s and 6 min attributed to bound long wave energy and broadly speaking, surf beat. A review of the state of the art long wave modelling techniques was included and contributed to the methodology in this study. Analysis of simultaneous measurements from the outside and inside of the port confirmed the generating mechanism of the long waves to be storm systems also responsible for generating short waves. Long waves outside the port were found to be on average 8% of the height of the short waves. On average 90% of the long wave height outside the port penetrated the port. The measurements further identified distinct resonating periods of the long wave energy inside the port. Calibrated Boussinesq wave models allowed for identification of how long waves penetrated the port and subsequently resonated. Both surface elevation measurements and white noise spectra were used as inputs. The penetration mechanisms were attributed to direct diffraction around the main breakwater as well as reflection off the beach south of the port leading to refraction and reflection off the lee side of the main breakwater. Tests with both free and bound long waves proved that at least for some period intervals the long wave energy was indeed bound to short waves. The excessive vessel motions are attributed to berths positioned in line with nodes created by the resonating long waves; nodes are characterized by strong horizontal currents which can induce surge motions in vessels. Various long waves between the period intervals of 45 s to 125 s resonate in the port to generate nodes at the berths of interest. In conclusion, the port of Ngqura is susceptible to a range of long wave periods resulting in significant basin oscillations which present nodes at mooring places. As a result of the analyses in this study the mechanisms of interaction between the port, port basins and the long waves penetrating into the port directly, or via the surf zone as surf beats, have been modelled, documented and better understood. This provides the potential for better prediction of severe long wave events and for the investigation of feasible mitigation measures to prevent damage to moored ships in the port. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die Ngqura hawe is aan die ooskus van Suid-Afrika geleë. Sedert die hawe se eerste operasionele winterseisoen, het oormatige skeepsbewegings operasies van behoueringskepe onderbreek en gelei tot faling van vasmeertoue. Die teenwoordigheid van langgolf resonansie is ‘n groot bydraende faktor tot die oormatige skeepsbewegings. Hierdie studie ondersoek die opwekking, penetrasie en gevolglike resonansie van langgolwe in die areas aangrensend tot die problematiese kaaie. ‘n Uitgebreide literatuurstudie het twee tipes langgolwe aan die Suid-Afrikaanse kus geïdentifiseer, naamlik langgolwe met periodes langer as 12 minute wat deur resonante lug-water koppeling opgewek word en korter langgolwe met periodes tussen 30 s en 6 min wat aan gebonde langgolfenergie of, meer algemeen, surf beat toegeskryf word. Verder is ‘n studie rakende die jongste langgolfmodelleringstegnieke ook uitgevoer waaruit die metodiek van hierdie studie bepaal is. ‘n Analise van gelyktydige opmetings binne en buite die hawe het bevestig dat kortgolwe wat deur stormsisteme gegenereer word, die opwekkingsmeganisme van lang golwe is. Daar is bevind dat langgolwe buite die hawe gemiddeld 8% so hoog soos kort golwe is. ‘n Gemiddeld van 90% van die langgolfhoogte het die hawe penetreer. Die opmetings het ook verder duidelike resonansieperiodes van langgolfenergie binne die hawe aangedui. Gekalibreerde Boussinsq-golfmodelle is gebruik om te indentifiseer hoe langgolwe die hawe binnedring en gevolglik resoneer. Beide oppervlakmetings en wit geraas spektra is as invoerwaardes vir die model gebruik. Die penetrasiemeganismes is toegeskryf aan diffraksie rondom die hoof hawemuur asook refleksie vanaf die strand, suid van die hawe, wat lei tot refraksie en refleksie teen die lykant van die hoof hawemuur. Toetse met vry langgolwe het bewys dat die langgolfenergie, vir ten minste sommige periode intervalle, aan die kort golwe vebonde is. Die oormatige skeepsbewegings is toegeskryf aan die kaaie wat in lyn met nodes van die langgolfresonansie geposisioneer is. Nodes word gekarakteriseer deur sterk horisontale strome wat surge bewegings in skepe kan veroorsaak. Verskeie langgolwe met periode intervalle tussen 45 s tot 125 s resoneer in die hawe en vorm nodes by die kaaie van belang. Ten slotte, die Ngqura hawe is vatbaar vir ‘n reeks langgolfperiodes wat ossilasies in die bekkens van die hawe veroorsaak en nodes naby kaaie vorm. As gevolg van die analises in hierdie studie is die meganismes van interaksie tussen die hawe, sy bekkens en langgolwe wat die hawe direk of via die brandersone binnedring gemodelleer, gedokumenteer en beter verstaan. Hierdeur is die potensiaal vir beter voorspelling van ernstige langgolftoestande verhoog en is dit moontlik gemaak om lewensvatbare oplossings vir skade aan vasgemeerde skepe te ondersoek.

Parmi les disciplines représentatives de la biostructure, la cryomicroscopie électronique permet, au travers de techniques adaptées, d'atteindre de hautes résolutions. Mon travail a porté sur l'étude d'une catégorie de molécules, les particules isolées à faible degré de symétrie et entre autres sur les pigments respiratoires extracellulaires tels que les hémocyanines de céphalopodes (Vampyroteuthis infernalis, Benthoctopus species, Sepia officinalis) et une hémoglobine d'annélide (Lumbricus terrestris). Une approche empirique a été retenue, et nous a permis de différencier les informations techniques et les données biologiques. Le premier but, basé sur l'utilisation d'un matériel biologique connu, était de travailler sur les techniques d'observation de l'échantillon, d'analyse des images, de reconstruction et de correction des structures. Le deuxième but était d'apporter des réponses de type biologique, par le biais de ces améliorations techniques. Le début de ma thèse fut lié à l'utilisation d'un microscope équipé d'un cristal de LaB6, ne permettant pas de descendre significativement sous la barre des 20 Å. Néanmoins, il nous a permis de répondre à une question de type phylogénétique (Benthoctopus species et Vampyroteuthis infernalis appartiennent à des ordres frères), et de démontrer l'importance du type de microscope et de la source électronique associée. Naturellement, l'étape suivante fut d'accéder à un microscope équipé d'un canon à émission de champ. L'accès sporadique et sur de courtes périodes à ce type de microscope, dont les premiers exemplaires sont arrivés en France en 2000, ne m'ont pas permis de tester systématiquement tous les modes d'utilisation. Malgré tout, les résultats que nous avons obtenu ont validé les avantages de l'émission de champ. Certes, la barre des 6-7 Å de résolution, donnant partiellement accès aux informations relatives à la structure secondaire des protéines, n'a pas encore été atteinte, mais il apparaît que les progrès que nous avons effectués tendent vers cette valeur. Cette progression repose en partie sur l'amélioration des méthodes de collecte des images, de reconstruction et de correction de la fonction de transfert de contraste.

Ce travail de thèse s'intéresse à l'effet d'une variation longitudinale de l'occupation du sol de la plaine d'inondation sur l'écoulement d'une rivière en débordement. Nous traitons le cas d'une transition entre une zone de prairie et une zone de forêt, et vice versa. Cette variation d'occupation du sol est associée à une transition de rugosité hydraulique entre une rugosité de fond (prairie fortement immergée) et des macro-rugosités émergées (arbres), modélisées respectivement par une moquette plastifiée et par un champ de cylindres. Ces écoulements sont étudiés en laboratoire dans un canal de dimension 18 m x 3 m. Dans un premier temps, nous considérons l'écoulement à travers un champ de cylindres émergents en lit simple, en étudiant l'effet du fond sur le sillage des cylindres et le phénomène de seiche (fortes oscillations de la surface libre). Dans un deuxième temps, nous nous penchons sur le développement vers l'uniformité d'un écoulement en lit composé de rugosité uniforme. La croissance asymétrique de la couche de mélange du lit composé, la propriété d'autosimilarité ainsi que l'organisation tridimensionnelle des structures turbulentes cohérentes associées à la couche de mélange sont analysées. Le troisième temps fait l'objet de la transition longitudinale de rugosité en lit composé, dont l'effet sur la couche de mélange et sur les structures cohérentes est discuté. Nous évaluons également les différentes contributions au transfert latéral de quantité de mouvement entre lit mineur et plaine d'inondation par diffusion turbulente, par échange de masse et par les courants secondaires / This PhD thesis investigates the effect of a longitudinal change in floodplain land use on an overflooding river flow. We consider a transition between a meadow and a woodland and vice versa. This change in land use is associated with a change in hydraulic roughness, between a bed roughness (highly submerged meadow) and emergent macro-roughnesses (trees), respectively modelled by a plastic artificial grass and an array of emergent cylinders. The flows are experimentally investigated in an 18 m x 3 m laboratory flume. In a first step, we investigate the flow through a cylinder array in a single channel, focusing on the effect of bed roughness on the cylinder wakes and on the seiche phenomenon (strong free surface oscillations). In a second step, we study the development towards flow uniformity of compound channel flows with a uniform hydraulic roughness on the floodplains. The asymmetrical growth of the compound channel mixing layer, the self-similarity property and the three-dimensional organisation of the turbulent coherent structures associated with the mixing layer are analysed. In a third step, we investigate the longitudinal change in roughness in compound channel configuration, which effects on mixing layer and on coherent structures are discussed. We also assess the contributions to lateral transfers of momentum between main channel and floodplain by turbulent diffusion, by mass exchange and by secondary currents