Orientador: Lena Virginia Soares Monteiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-17T17:16:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lemos_MarianaGazire_M.pdf: 12140400 bytes, checksum: 3040e2de78dfcbc8abda7081afd936fa (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A Faixa Vazante-Paracatu, localizada na porção noroeste de Minas Gerais, representa o mais importante distrito zincífero do país. Nos últimos anos, os depósitos de zinco não-sulfetados, como o de Vazante localizado nessa faixa, vem se destacando no cenário internacional devido aos teores de zinco mais elevados em relação aos de minérios sulfetados e aos avanços nas tecnologias de processamento mineral. Estudos de caracterização mineralógica e geoquímica do corpo de minério da Mina Extremo Norte (Antiga Mineração Aeirense S/A), que representa uma continuidade do trend de mineralização de Vazante, visam à identificação da forma de ocorrência e distribuição de elementos úteis que poderão vir a ser aproveitados, tais como Zn e seus possíveis subprodutos. As etapas realizadas nesse estudo incluíram trabalhos de campo, análises químicas de rocha total, petrografia, análises com uso de microscopia eletrônica de varredura e ensaios tecnológicos nos tipos de minérios identificados. Os dados levantados mostram diferenças entre o minério do Extremo Norte e da Mina de Vazante. Os corpos de minério no Extremo Norte são hospedados por unidades dolomíticas do Membro Morro do Pinheiro Inferior (Formação Serra do Poço Verde), próximo ao contato com rochas metapelíticas da Formação Serra do Garrote, ambas do Grupo Vazante. O controle da mineralização é estrutural, assim como na Mina de Vazante, mas a zona de falha que controla a distribuição dos corpos de minério apresenta traço curvo e direção N-S. A mineralização supérgena é representada pela calamina (hemimorfita), enquanto a hipógena, apresenta predominância de willemita. Altos conteúdos de ferro nas zonas mineralizadas, também uma particularidade da área, foram usados na classificação de subtipos de minérios de calamina e willemita. Apartir das relações mineralógicas, químicas e texturais, pode-se sugerir que a participação de fluidos metalíferos e meteóricos seria provável para a formação da mineralização hipógena do Extremo Norte. Neste contexto, as condições físico-químicas resultantes da mistura de fluidos para a formação do minério willemítico seriam aquelas de pH neutro a básico, resultante da maior participação de fluidos meteóricos já aquecidos ou do tamponamento devido às reações com as rochas carbonáticas, sem decréscimo acentuado de temperatura. As análises químicas mostraram que os teores de ferro do minério da antiga Mina da Masa podem ser relacionados à profundidade e ao fechamento de lentes de willemita mais profundas. Além disso, o minério da antiga Mina da Masa é mais empobrecido em elementos traços como Ag, Cd, Ge e Pb em relação ao minério de Vazante. Tal fato pode estar relacionado ao conteúdo mais baixo de sulfetos no minério do Extremo Norte. De acordo com a caracterização tecnológica, observa-se que os subtipos de minério com willemita com menores (Fé < 20%) e maiores teores de Fe (Fe > 20%), mostram tendências semelhantes em relação a sua distribuição granulométrica. O conteúdo de Zn é significativo entre as faixas granulométricas -0,15+0,11 e -0,044+0,038mm. Os teores de Fé encontram-se maiores na fração grossa, principalmente para as amostras ricas em Fe, onde os grãos de hematita estão associados à willemita ou liberados. Ao relacionar tal fato com a petrografia, pode-se concluir que isso deve-se à substituição da fase willemítica pela hematítica. Os teores de CaO e MgO apresentaram-se maiores nas frações mais finas para os dois subtipos de minério, principalmente para o subtipo rico em Fe e contribuem para fenômeno slime coating, que é resultante tanto dos maiores conteúdos de dolomita, como quantidades elevadas de hematita, que representa um corpo moedor devido à diferença em sua dureza em relação aos minerais carbonáticos. Em geral, o aproveitamento dos sulfetos do minério da Mina Extremo Norte é dificultado por sua forma de ocorrência, em inclusões muito finas na willemita, que não são liberadas mesmo em frações granulométricas finas (-0,038 mm). Espera-se que esta dissertação possa fornecer subsídios para futuros estudos geometalúrgicos, auxiliando na previsibilidade do comportamento do minério na Usina e na otimização do rendimento da planta metalúrgica / Abstract: The Vazante-Paracatu Belt, located in the northwest portion of the Minas Gerais state, is the most important Brazilian Zn district. In recent years, non-sulphide zinc deposits, such as the Vazante mine, has been highlighted in the international zinc scenario due to its higher zinc grade than those of sulphide ores and mineral processing advances. Mineralogy and geochemistry studies of the Extremo Norte orebody (former Mineração Aeirense S/A), which represents a continuing trend of mineralization in relation to that of Vazante, aim to identify the form of occurrence and distribution of useful elements, such as Zn and its byproducts. The steps carried out were field work, whole rock chemical analysis, petrography including optical microscopy and scanning electron microscopy and technological tests. The data collected showed differences between the Extremo Norte and Vazante ores. In the Extremo Norte deposit, the orebodies are hosted by dolomitic units of the Lower Morro do Pinheiro Member (Serra do Poço Verde Formation, Vazante Group), close to the contact with metapelitic rocks of the Serra do Garrote Formation (Vazante Group). The mineralization is structurally-controlled, as well as in the Vazante mine, but the fault zone in this area is a curved stroke with N-S trend. The supergene mineralization is represented by calamine (hemimorphite), while the hypogene ore comprises predominantly willemite. High contents of iron in the mineralized zones, also a main feature of the area, have been used to classify the ore subtypes. From the relationships among mineralogy, chemistry and textures, it could be suggested that the involvement of meteoric and metalliferous fluids would also be likely in the Extremo Norte area. The physicochemical conditions, resulting from the ideal mixing process for the willemite formation ore would be those of the basic neutral pH, resulting from participation of heated meteoric fluids or plugging due to reactions with carbonate rocks, without rapid decrease in temperature. The chemical analysis showed that levels of iron in the Extremo Norte ore may be related to depth and closing of deeper willemite lenses. In addition, the ore from Extremo Norte area is more depleted in minor elements, such as Ag, Cd, Pb and Ge than Vazante samples. This may be related to lower sulfide contents in the ore samples of the Extremo Nore than those typical of the Vazante ore. According to the technological characterization, it is observed that the subtypes of willemite ore show similar trends in relation to their size distribution. The content of Zn is significant in particle sizes between -0.15+ 0.11 and -0.044 0.038 mm. Fe contents were higher in the coarse fraction, especially for Fe-enriched samples, where the grains of hematite are associated with willemite or represent released particles. By linking this fact with the petrography, it is possible to conclude that this is due to the presence of hematite mass, which commonly replaces willemite. The contents of CaO and MgO was higher in finer fractions for the two subtypes of ore, especially for subtype rich in Fe and contribute to slime coating.This phenomenon is indeed related to higher contents of CaO and MgO and quantities of hematite, because it is a body grinder can be due to difference in their hardness. In general, the potential for sulphide recovery is not high due to its occurrence mode. In the Extremo Norte Mine, isolated sulphide bodies have not been recognized and sulphide phases occur only as very thinny inclusions in willemite. These inclusions were not released even in very fine granulometry. This study may provide insights for future geometallurgical studies, assisting in the predictability of the ore behavior in the plant and optimizing the efficiency in metallurgical plant / Mestrado / Geologia e Recursos Naturais / Mestre em Geociências

Orientador: José Teixeira Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-22T03:32:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_VaniaRosa_D.pdf: 39575910 bytes, checksum: a5b13e6f4e56d6fbd47c97a2c191a9ce (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho foi desenvolvido com o intuito de verificar se as mudanças de uso das terras ocorridas entre os períodos de 1985 a 2005 interferiram na dinâmica das vazões dos rios Atibainha e Cachoeira. Seus resultados mostraram que não existem evidências de que o uso das terras interferiu diretamente no regime de vazões de estiagem. Em relação às características de uso das terras, a conversão mais significativa ocorreu na forma de mata secundária em estágio inicial de recuperação para silvicultura. A silvicultura tem finalidade para lenha e carvão vegetal, e, por isso, possui ciclo curto de cinco anos. Grande parte da conversão ocorreu nas áreas de alta declividade. Menos de 20% da área das bacias foi modificada neste intervalo estudado e tal conversão ocorreu de forma diluída ao longo dos anos. A análise estatística das séries temporais de chuva e vazão em período coincidente com as mudanças de uso das terras demonstrou tendências de decréscimos significativos para as chuvas, tanto na escala local quanto na regional, especialmente durante o período de recarga, no verão. As vazões apresentaram decréscimos nos totais anuais, de cheia e estiagem. Os resultados também indicaram evidências de que as intensidades de chuva decresceram durante o intervalo analisado e que não houve mudança no padrão de distribuição de dias de chuva e nem na concentração dos dias de chuva. A simulação do modelo determinístico para os cenários reais indicou que a quantidade de conversão de uso das terras ocorrida durante o intervalo analisado não seria suficiente para modificar os totais das vazões nos recortes anuais e sazonais (cheia e estiagem) sob o mesmo regime de chuvas. Nos cenários hipotéticos extremos, as mudanças de uso afetam os totais de vazão. De acordo com os resultados da simulação, para as bacias do Atibainha e Cachoeira, as mudanças na evapotranspiração das plantas influenciam de forma mais direta os totais de vazão do que as no escoamento. Apesar dos resultados indicarem que o uso das terras não afetou diretamente o regime hídrico anual e sazonal, os mesmos podem ser considerados inconclusivos. O regime de chuvas diárias não foi suficientemente detalhado para compreender os processos de chuva/escoamento/vazão. E, a escala de análise utilizada não permitiu identificar detalhes do processo de conversão que podem influenciar o regime hídrico ao longo dos anos, como, por exemplo, o efeito acumulativo do manejo da silvicultura e a aplicação de fogo na colheita das toras / Abstract: This thesis objective was to investigate the main driving factor that explains the river discharge changes during the dry period. The study area - Atibainha and Cachoeira river basins - are located in southeast Brazil. The results did not showed evidences that land use changes affected directly the discharge during the dry period. The changes occurred in a transition from secondary forest in its initial restoration stage to silviculture with Eucalyptos urophylla. The silviculture supplies the charcoal and firewood demand. So the harvest rotation is up 4 to 5 years. The majority of land use conversion was in hilly upland areas. Less than 20% of the two studied basins area was changed during the period. The amount of land use conversion was diluted during years. The precipitation and discharge time series analysis in the coincident period with the land use changes showed significant decreases. The precipitation negative trends with p_value < 0.001 occurred in the local and regional scale and were mainly in summer i.e. the recharge period. The discharge showed negative trends p value < 0.001 in all season and in the annual analysis. The precipitation time series analyses showed evidences of decreases in intensity. No changes however were found in concentration or distribution of precipitation events. Two land use scenarios were analyzed with the deterministic hydrological simulation model - HSPF under the same precipitation regime. A real land use scenario with the evolution from 1985 to 2005 and a hypothetical extreme one, as the entire basin with one land use were analyzed. The real scenario simulation suggests that the land use change i. e. less than 20% of basin was not sufficient to modify the annual and seasonal discharge. The hypothetic extreme scenarios simulation showed that changes/losses in evapotranspiration would be the main driving factor to impact the river discharge while the runoff would be the secondary. The results indicated that land use changes were not the main driving factor to explain the discharge negative trends. The results however could be considered inconclusive. The daily time series discretization and the short interval considered here i.e. 20 years analysis were not enough to understand the precipitation/runoff/discharge basin processes. The soil cumulative effects of silviculture practices should be considered in future studies. The harvesting with fire and the short rotation and regrowth cycle consequences must be better understood / Doutorado / Análise Ambiental e Dinâmica Territorial / Doutora em Geografia

As desembocaduras lagunares são sistemas costeiros dinâmicos e complexos em função de seu controle por diversos fatores ambientais, como amplitude de maré, energia de ondas e aporte fluvial. Essas variáveis atuam em conjunto produzindo condições hidrodinâmicas únicas e uma variedade de feições deposicionais. Estes sistemas, compostos por um canal principal e por deltas de maré, possuem fortes influências sobre a evolução da região costeira adjacente. O objetivo deste trabalho é avaliar a dinâmica da desembocadura de Cananéia, a fim de compreender os processos que governam as alterações morfológicas da região, considerando as prováveis influências do delta de maré vazante. Através de imagens aéreas e cartas náuticas históricas foi possível analisar as alterações morfológicas da desembocadura e do delta ao longo das últimas décadas. Posteriormente, foi aplicado o modelo numérico MIKE 21 para simular a propagação de ondas, a hidrodinâmica e o transporte sedimentar na região em duas situações batimétricas e em diferentes casos de ondas incidentes. Para tanto, utilizaram-se dados coletados in situ, resultados de modelos globais (WW3 e CFSR) e informações obtidas na literatura. Os resultados mostram alterações na morfologia da desembocadura com o predomínio de processos erosivos na margem norte, migração do canal e do delta para nordeste, aumento volumétrico do delta e avanço deste em direção ao oceano. Além disso, notou-se que a margem norte é exposta a maiores forças de onda e que, em ambas as margens, esta diminuiu ao longo do período analisado. Os resultados indicam a ação do delta de maré vazante como principal agente transformador de ondas, sendo a sua variação morfológica determinante para a ação das ondas nas margens do canal. A circulação é controlada predominantemente pela maré e o transporte de sedimentos, embora limitado, é aumentado sob o efeito sinérgico entre a ação de ondas e de maré. Devido a sua morfologia e hidrodinâmica, a margem norte é submetida à maior influência de ondas e de maré, resultando em processos erosivos. A dinâmica sedimentar reflete a complexidade deste ambiente. / Inlets are dynamic and complex coastal systems subjected to a variety of forces such as tidal range, wave energy and fluvial discharge. Combinations of these variables produce unique hydrodynamic conditions and a variety of depositional features. These systems, consisting of a main channel and tidal deltas, have strong influence on the evolution of the coastal zone. The aim of this study is to evaluate the dynamics of the Cananéia inlet in order to understand the processes that control the morphological changes in the region, considering the influence of its ebb-tidal delta morphology. Based on aerial photographs and historical nautical charts the morphological changes of the inlet and delta were analyzed over the last decades. Subsequently, the MIKE 21 numerical model was applied to simulate the wave propagation, the hydrodynamics and sediment transport in the region, for two different bathymetric situations and several wave scenarios. Therefore, we used in situ data, global model results (WW3 and CFSR) and information from the literature. Results show changes in the morphology of the inlet with the predominance of erosion on its northern margin, the migration of the channel and delta northeasterly, and the delta volume increase and its growth towards the ocean. Furthermore, it was noted that the northern margin is exposed to greater wave power and on both margins the wave power decreased over the analyzed period. The results show the action of the ebb tidal delta as the main transforming agent of the incoming waves and its morphological variation determines the action of the waves on the margins of the channel. The circulation is controlled predominantly by the tide and the sediment transport, although limited, is increased under the synergistic effect between the action of waves and tide. Due to its morphology and hydrodynamics, the northern margin is subjected to greater influence of waves and tide, resulting in erosional processes. The sediment dynamics reflects the complexity of this environment.

A habilidade de prever mudanças morfológicas nas regiões costeiras é restringida pela falta de dados observacionais com suficiente resolução espacial e temporal. Com o desenvolvimento do sensoriamento remoto, esse problema pode ser minimizado, especialmente com o uso de câmeras de vídeo para o estudo de regiões costeiras. Os objetivos dessa tese são, através do uso de imagens de vídeo, (1) desenvolver um método robusto para extrair a localização da linha de costa; (2) analisar um conjunto de dados inéditos de 26 anos de imagens diárias; (3) caracterizar as escalas espaciais e temporais da variação da linha de costa em um local representativo, a praia de Duck, NC; (4) testar esse método em uma praia reflectiva e com cúspides, a praia de Massaguaçu localizada no litoral brasileiro; (5) descrever recentes observações de feições morfológicas de meso-escalas associadas a um canal de marés usando uma técnica óptica inovadora e documentar as taxas e padrões de migração dessas feições morfológicas em New River Inlet, NC. Um modelo foi desenvolvido, chamado ASLIM (Augmented ShoreLine Intensity Maxima) para extrair as posições da linha de costa baseado na intensidade máxima observada nas imagens de exposição (timex) através de um ajuste Gaussiano com um subsequente filtro Kalman filtro, este para reduzir incertezas e ruídos. O ASLIM quando comparado com dados do levantamentos batimétricos mostrou um boa correlação com coeficiente de 0.85, estatisticamente significativo). As ondas foram caracterizadas em termos da altura significativa e os componentes longitudinal e transversal do fluxo de energia da onda (Px e Py, respectivamente). Menos de 2\\% da altura da onda é explicada por escalas maiores do que um ano. 66\\% da variância foi explicada por períodos maiores do que o ciclo anual, apesar do fato das forçantes (ondas) serem dominadas por períodos curtos (menores que 20 dias). O primeiro modo da EOF para a variação da linha de costa contém 49\\% da variância e representou o movimento transversal da linha de costa. O segundo modo (26\\% da variância) está associado com a alternância de sinais de acresção em cada lado píer, enquanto que os modos mais altos (7\\% e 5.6\\%) descrevem os efeitos locais do píer. O píer apresentou uma influência significativa no comportamento da linha de costa, à qual estende-se a 500 metros ao norte e sul do píer, duas vezes mais do que os valores assumidos por estudos anteriores. O píer restringe o transporte longitudinal sazonal entre a parte sul (verão) e a parte norte (inverno), resultando em uma acumulação de sedimentos sazonalmente reversa no lado up-drift da deriva. Sinais de erosão foram encontrados ao lado down-drift do píer e que propagam-se 1200 m/ano para longe do píer. A linha de costa apresentou uma tendência à erosão apenas no lado norte do píer, esta erosão pode estar relacionada com a tendência de aumento do transporte longitudinal para o norte, que é bloqueado devido ao píer, gerando uma acumulação na parte sul do píer e erosão na parte norte. O método ASLIM também foi testado na Praia de Massaguaçu e mostrou ser uma valiosa ferramenta para investigar variabilidade da linha de costa. Nossas observações em New River Inlet (NC), revelaram um complexo de bancos de espraiamento e feições arenosas de meso-escalas que migraram em um padrão coerente horário onde nas regiões offshore migraram em direção contrária a desembocadura do rio enquanto que as feições na região próxima a costa, migraram em direção ao canal. Para quantificar de forma objetiva as taxas e padrões de migração um algoritmo foi desenvolvido (LLSA - Lagged Least Square Algorithm) usando sequências de imagens de exposição (timex). Esse método compara diferentes imagens que possuem diferentes intervalos de tempo, e encontra o intervalo (lag) onde essas imagens são similares. A taxa média de migração encontrada foi de 1.53 m/dia (com desvio padrão de 0.76 m/dia). 72\\% das taxas estimadas foram maiores que 1.0 m/dia, 31\\% foram maiores que 2 m/dia, e as taxas máximas encontradas foram 3.5 m/day, em 23 dias. As taxas de migração média longitudinais mostraram um nó em 110 metros da linha de costa que separa as feições que migram para longe do canal (offshore) e para a linha de costa. O padrão circular pareceu ser consistente com o fluxo residual esperado em um delta de maré vazante. Em conclusão, nossos resultados mostraram que o uso de câmeras de vídeo são uma ótima ferramenta para fornecer informações sobre a dinâmica de morfologias costeiras com alta resolução temporal e espacial, de curto à longo-prazo. / The ability to predict changes of the coastal morphology has been restricted by the lack of observational data in a sufficient spatial and temporal coverage. With the advent of remote sensing, the low spatial and temporal resolution could be overcome, especially with the development of video cameras to study nearshore environments. The goals of this thesis are, using remote sensing techniques, to (1) develop a robust method for extracting shoreline locations; (2) analyze a unique 16 and 26-year record of daily to hourly video images; (3) characterize the space-time scales of shoreline variability at a representative site at Duck, NC; (4) test this method at a reflective and cuspy beach at Massaguaçu Beach located at Brazilian coast; (5) describe recent observations of meso-scales morphology associated with tidal inlets using an innovative optical method and document rates and patterns of migration of these features at New River Inlet, NC. A model was developed, called ASLIM (Augmented ShoreLine Intensity Maxima) to extract the shoreline positions based on fitting the band of high light intensity in time exposure images to a local Gaussian fit with a subsequent Kalman filter to reduce noise and uncertainty. The ASLIM model showed good agreement with survey data (correlation coefficient of 0.85, significant at 95\\% confidence level). Wave forcing was characterized in terms of the significant wave height and the cross-shore and longshore components of wave energy flux. 66\\% of the shoreline variability was explained by periods longer than the annual cycle, despite the fact that wave forcing is dominated by shorter periods. The first EOF mode of shoreline variability contained 49\\% of the variance and represented the cross-shore movement (landward- seaward) of the shoreline. The second mode (26\\% of the variance) is associated with alternating accretion signals on either side of the pier, while the next two higher EOFs (7\\% and 5.6\\%) describe the local pier effects. The pier was found to have a significant influence on shoreline behavior that extends out to 500 meters, nearly twice the length scales assumed by previous studies. The pier restricts seasonal longshore transport from the south (summer) and north (winter) sides, resulting in a seasonally-reversing sediment accumulation on the up-drift side. Erosion signals on the down-drift side of the pier were found propagate away from the pier at 1200 m/year. A shoreline erosion trend that was found only on the north side of the pier may be related to the trend found in the alongshore transport, that it is increasing toward the north and is being blocked by the pier. The ASLIM method was also tested at Massaguaçu Beach and showed to be a valuable tool to investigate shoreline variability processes. Our observations, at New Rivet Inlet (NC), revealed a complex set of swash bars and meso-scale sand banks that migrated in a coherent clockwise pattern with movement in offshore regions being away from the inlet mouth while nearshore migration was back toward the inlet. To quantify migration rates and patterns objectively based on sequences of time exposure images, a Lagged Least Squares Algorithm (LLSA) was developed that found the vector migration rate for which the suite of lagged images were most similar, computed on a tile-by-tile basis. The mean migration rate was found to be 1.53 m/day (standard deviation of 0.76 m/day). 72\\% percent of estimated rates were greater than 1.0 m/day, 31\\% percent were larger than 2.0 m/day, and the maximum rate round was 3.5 m/day, averaged over 23 days. Alongshore averages of cross-shore migration rates showed a node at 110 m from the shoreline that separates migration away from the inlet (offshore) from migration toward the inlet near the shore. The circular pattern of migration appeared to be consistent with expected residual flow on an ebb delta. In conclusion, our results showed that the use of video cameras are a useful tool for providing information about the dynamics of coastal morphologies with a high temporal and spatial resolution, from short to long-term.

A habilidade de prever mudanças morfológicas nas regiões costeiras é restringida pela falta de dados observacionais com suficiente resolução espacial e temporal. Com o desenvolvimento do sensoriamento remoto, esse problema pode ser minimizado, especialmente com o uso de câmeras de vídeo para o estudo de regiões costeiras. Os objetivos dessa tese são, através do uso de imagens de vídeo, (1) desenvolver um método robusto para extrair a localização da linha de costa; (2) analisar um conjunto de dados inéditos de 26 anos de imagens diárias; (3) caracterizar as escalas espaciais e temporais da variação da linha de costa em um local representativo, a praia de Duck, NC; (4) testar esse método em uma praia reflectiva e com cúspides, a praia de Massaguaçu localizada no litoral brasileiro; (5) descrever recentes observações de feições morfológicas de meso-escalas associadas a um canal de marés usando uma técnica óptica inovadora e documentar as taxas e padrões de migração dessas feições morfológicas em New River Inlet, NC. Um modelo foi desenvolvido, chamado ASLIM (Augmented ShoreLine Intensity Maxima) para extrair as posições da linha de costa baseado na intensidade máxima observada nas imagens de exposição (timex) através de um ajuste Gaussiano com um subsequente filtro Kalman filtro, este para reduzir incertezas e ruídos. O ASLIM quando comparado com dados do levantamentos batimétricos mostrou um boa correlação com coeficiente de 0.85, estatisticamente significativo). As ondas foram caracterizadas em termos da altura significativa e os componentes longitudinal e transversal do fluxo de energia da onda (Px e Py, respectivamente). Menos de 2\\% da altura da onda é explicada por escalas maiores do que um ano. 66\\% da variância foi explicada por períodos maiores do que o ciclo anual, apesar do fato das forçantes (ondas) serem dominadas por períodos curtos (menores que 20 dias). O primeiro modo da EOF para a variação da linha de costa contém 49\\% da variância e representou o movimento transversal da linha de costa. O segundo modo (26\\% da variância) está associado com a alternância de sinais de acresção em cada lado píer, enquanto que os modos mais altos (7\\% e 5.6\\%) descrevem os efeitos locais do píer. O píer apresentou uma influência significativa no comportamento da linha de costa, à qual estende-se a 500 metros ao norte e sul do píer, duas vezes mais do que os valores assumidos por estudos anteriores. O píer restringe o transporte longitudinal sazonal entre a parte sul (verão) e a parte norte (inverno), resultando em uma acumulação de sedimentos sazonalmente reversa no lado up-drift da deriva. Sinais de erosão foram encontrados ao lado down-drift do píer e que propagam-se 1200 m/ano para longe do píer. A linha de costa apresentou uma tendência à erosão apenas no lado norte do píer, esta erosão pode estar relacionada com a tendência de aumento do transporte longitudinal para o norte, que é bloqueado devido ao píer, gerando uma acumulação na parte sul do píer e erosão na parte norte. O método ASLIM também foi testado na Praia de Massaguaçu e mostrou ser uma valiosa ferramenta para investigar variabilidade da linha de costa. Nossas observações em New River Inlet (NC), revelaram um complexo de bancos de espraiamento e feições arenosas de meso-escalas que migraram em um padrão coerente horário onde nas regiões offshore migraram em direção contrária a desembocadura do rio enquanto que as feições na região próxima a costa, migraram em direção ao canal. Para quantificar de forma objetiva as taxas e padrões de migração um algoritmo foi desenvolvido (LLSA - Lagged Least Square Algorithm) usando sequências de imagens de exposição (timex). Esse método compara diferentes imagens que possuem diferentes intervalos de tempo, e encontra o intervalo (lag) onde essas imagens são similares. A taxa média de migração encontrada foi de 1.53 m/dia (com desvio padrão de 0.76 m/dia). 72\\% das taxas estimadas foram maiores que 1.0 m/dia, 31\\% foram maiores que 2 m/dia, e as taxas máximas encontradas foram 3.5 m/day, em 23 dias. As taxas de migração média longitudinais mostraram um nó em 110 metros da linha de costa que separa as feições que migram para longe do canal (offshore) e para a linha de costa. O padrão circular pareceu ser consistente com o fluxo residual esperado em um delta de maré vazante. Em conclusão, nossos resultados mostraram que o uso de câmeras de vídeo são uma ótima ferramenta para fornecer informações sobre a dinâmica de morfologias costeiras com alta resolução temporal e espacial, de curto à longo-prazo. / The ability to predict changes of the coastal morphology has been restricted by the lack of observational data in a sufficient spatial and temporal coverage. With the advent of remote sensing, the low spatial and temporal resolution could be overcome, especially with the development of video cameras to study nearshore environments. The goals of this thesis are, using remote sensing techniques, to (1) develop a robust method for extracting shoreline locations; (2) analyze a unique 16 and 26-year record of daily to hourly video images; (3) characterize the space-time scales of shoreline variability at a representative site at Duck, NC; (4) test this method at a reflective and cuspy beach at Massaguaçu Beach located at Brazilian coast; (5) describe recent observations of meso-scales morphology associated with tidal inlets using an innovative optical method and document rates and patterns of migration of these features at New River Inlet, NC. A model was developed, called ASLIM (Augmented ShoreLine Intensity Maxima) to extract the shoreline positions based on fitting the band of high light intensity in time exposure images to a local Gaussian fit with a subsequent Kalman filter to reduce noise and uncertainty. The ASLIM model showed good agreement with survey data (correlation coefficient of 0.85, significant at 95\\% confidence level). Wave forcing was characterized in terms of the significant wave height and the cross-shore and longshore components of wave energy flux. 66\\% of the shoreline variability was explained by periods longer than the annual cycle, despite the fact that wave forcing is dominated by shorter periods. The first EOF mode of shoreline variability contained 49\\% of the variance and represented the cross-shore movement (landward- seaward) of the shoreline. The second mode (26\\% of the variance) is associated with alternating accretion signals on either side of the pier, while the next two higher EOFs (7\\% and 5.6\\%) describe the local pier effects. The pier was found to have a significant influence on shoreline behavior that extends out to 500 meters, nearly twice the length scales assumed by previous studies. The pier restricts seasonal longshore transport from the south (summer) and north (winter) sides, resulting in a seasonally-reversing sediment accumulation on the up-drift side. Erosion signals on the down-drift side of the pier were found propagate away from the pier at 1200 m/year. A shoreline erosion trend that was found only on the north side of the pier may be related to the trend found in the alongshore transport, that it is increasing toward the north and is being blocked by the pier. The ASLIM method was also tested at Massaguaçu Beach and showed to be a valuable tool to investigate shoreline variability processes. Our observations, at New Rivet Inlet (NC), revealed a complex set of swash bars and meso-scale sand banks that migrated in a coherent clockwise pattern with movement in offshore regions being away from the inlet mouth while nearshore migration was back toward the inlet. To quantify migration rates and patterns objectively based on sequences of time exposure images, a Lagged Least Squares Algorithm (LLSA) was developed that found the vector migration rate for which the suite of lagged images were most similar, computed on a tile-by-tile basis. The mean migration rate was found to be 1.53 m/day (standard deviation of 0.76 m/day). 72\\% percent of estimated rates were greater than 1.0 m/day, 31\\% percent were larger than 2.0 m/day, and the maximum rate round was 3.5 m/day, averaged over 23 days. Alongshore averages of cross-shore migration rates showed a node at 110 m from the shoreline that separates migration away from the inlet (offshore) from migration toward the inlet near the shore. The circular pattern of migration appeared to be consistent with expected residual flow on an ebb delta. In conclusion, our results showed that the use of video cameras are a useful tool for providing information about the dynamics of coastal morphologies with a high temporal and spatial resolution, from short to long-term.

Orientador: Roberto Fioravanti Carelli Fontes / Resumo: Estuários são ambientes aquáticos de transição entre o continente e o oceano com características únicas, ecológica e economicamente importantes. São condicionados por diversas forçantes naturais e compartilham contribuições terrestres e marinhas. Os principais métodos para estudo hidrodinâmico desses ambientes baseiam-se na análise dos processos de advecção e de mistura das massas de água, gerados pela dinâmica das marés e das descargas dos rios. O presente estudo visa a caracterização hidrodinâmica do estuário do rio Guaratuba (Bertioga, SP) durante as marés de sizígia e de quadratura, a partir de levantamentos hidrográficos realizados com ADCP e CTD e o desenvolvimento de um modelo hidrodinâmico computacional capaz de explicar e simular os processos oceanográficos deste estuário. Os resultados apontaram que, tanto a maré quanto a descarga fluvial têm a capacidade de alterar as vazões e os padrões de salinidade e temperatura no estuário. Em condições de precipitação médias ou na ausência de precipitações, a maré é a forçante dominante do sistema. Durante os períodos de sizígia ocorrem o aumento da turbulência e da mistura vertical. Nas quadraturas, quando as velocidades de corrente são menores, a estratificação vertical é mais estável, e a água salina incursiona até pontos mais internos do estuário. Precipitações na sub-bacia tem relação direta e imediata com o aumento da vazão, afetando a dinâmica e intensificando a estratificação vertical do estuário. O estuário do rio Gua... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Estuaries are transitional aquatic environments, with unique characteristics, ecologically and economically important. They are conditioned by several natural forcings and share land and marine contributions. The main methods to study these environments are based on the analysis of the water masses advection and mixing processes, that are generated by tides and river discharges. The purposes of this study are the hydrodynamic characterization of the Guaratuba’s estuary (Bertioga, SP) during spring and neap tides, based on ADCP and CTD hydrographic surveys, and the development of a computational hydrodynamic model using Delft-3D software, that helps to explain and simulate the main estuarine oceanographic processes. We observed that both, tide and river discharges, have the capacity to alter water flow, as well as salinity and temperature patterns in the estuary. Under mean precipitation conditions or in its absence, tide forces dominate the system. During the spring tide floods, turbulence and vertical mixing increase. During the neap tide floods, when current speed decreases, vertical stratification remains more stable, and saline water penetrates more along the upper estuary. Precipitation episodes in the sub-basin are direct and immediate related to water flow increase, and affect currents dynamics intensifying vertical stratification in the estuary. The Guaratuba estuary is classified as type A, B or D; depending on tidal and river flow conditions. The models we generated... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

As desembocaduras lagunares são sistemas costeiros dinâmicos e complexos em função de seu controle por diversos fatores ambientais, como amplitude de maré, energia de ondas e aporte fluvial. Essas variáveis atuam em conjunto produzindo condições hidrodinâmicas únicas e uma variedade de feições deposicionais. Estes sistemas, compostos por um canal principal e por deltas de maré, possuem fortes influências sobre a evolução da região costeira adjacente. O objetivo deste trabalho é avaliar a dinâmica da desembocadura de Cananéia, a fim de compreender os processos que governam as alterações morfológicas da região, considerando as prováveis influências do delta de maré vazante. Através de imagens aéreas e cartas náuticas históricas foi possível analisar as alterações morfológicas da desembocadura e do delta ao longo das últimas décadas. Posteriormente, foi aplicado o modelo numérico MIKE 21 para simular a propagação de ondas, a hidrodinâmica e o transporte sedimentar na região em duas situações batimétricas e em diferentes casos de ondas incidentes. Para tanto, utilizaram-se dados coletados in situ, resultados de modelos globais (WW3 e CFSR) e informações obtidas na literatura. Os resultados mostram alterações na morfologia da desembocadura com o predomínio de processos erosivos na margem norte, migração do canal e do delta para nordeste, aumento volumétrico do delta e avanço deste em direção ao oceano. Além disso, notou-se que a margem norte é exposta a maiores forças de onda e que, em ambas as margens, esta diminuiu ao longo do período analisado. Os resultados indicam a ação do delta de maré vazante como principal agente transformador de ondas, sendo a sua variação morfológica determinante para a ação das ondas nas margens do canal. A circulação é controlada predominantemente pela maré e o transporte de sedimentos, embora limitado, é aumentado sob o efeito sinérgico entre a ação de ondas e de maré. Devido a sua morfologia e hidrodinâmica, a margem norte é submetida à maior influência de ondas e de maré, resultando em processos erosivos. A dinâmica sedimentar reflete a complexidade deste ambiente. / Inlets are dynamic and complex coastal systems subjected to a variety of forces such as tidal range, wave energy and fluvial discharge. Combinations of these variables produce unique hydrodynamic conditions and a variety of depositional features. These systems, consisting of a main channel and tidal deltas, have strong influence on the evolution of the coastal zone. The aim of this study is to evaluate the dynamics of the Cananéia inlet in order to understand the processes that control the morphological changes in the region, considering the influence of its ebb-tidal delta morphology. Based on aerial photographs and historical nautical charts the morphological changes of the inlet and delta were analyzed over the last decades. Subsequently, the MIKE 21 numerical model was applied to simulate the wave propagation, the hydrodynamics and sediment transport in the region, for two different bathymetric situations and several wave scenarios. Therefore, we used in situ data, global model results (WW3 and CFSR) and information from the literature. Results show changes in the morphology of the inlet with the predominance of erosion on its northern margin, the migration of the channel and delta northeasterly, and the delta volume increase and its growth towards the ocean. Furthermore, it was noted that the northern margin is exposed to greater wave power and on both margins the wave power decreased over the analyzed period. The results show the action of the ebb tidal delta as the main transforming agent of the incoming waves and its morphological variation determines the action of the waves on the margins of the channel. The circulation is controlled predominantly by the tide and the sediment transport, although limited, is increased under the synergistic effect between the action of waves and tide. Due to its morphology and hydrodynamics, the northern margin is subjected to greater influence of waves and tide, resulting in erosional processes. The sediment dynamics reflects the complexity of this environment.