NUMERICAL MODELS’ APPLICATION FOR MORPHODYNAMICS ASSESSMENT OF CLIMATE CHANGE IMPACTS IN THE MINHO RIVER ESTUARY

Willian Melo,Paulo Avilez-Valente,Luísa Bastos,José Vieira,Ana Bio,Ana Gomes,Fernando Veloso-Gomes,Isabel Iglesias,José Pinho

doi:10.32435/envsmoke/xibesymp.1

Abstract

The knowledge of physical, biological, and chemical estuarine processes and how they are affected by climate change conditions is essential for improving estuarine management. A common methodological approach for studying these complex processes is based on the implementation of numerical models supported by field data as bathymetry, sediment characteristics, flow discharges, current velocities, and sea water levels. This work is based on the implementation of a numerical model of the Minho River estuary using the Delft3D software. This model is able to simulate hydrodynamic and morphodynamic processes for different time scales. It was calibrated using the OpenDA tool, which automatically determines some of the models’ parameters, such as the tidal constituents and the roughness coefficient, aiming to minimize the error between observed data and simulated results. Different scenarios were considered to assess the effects of climate change, according to the 5th Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Results showed that the elevation in the estuary mouth can reach 77 cm, depending on the considered scenario. It was also determined that floods are the main sediment transport driver along the estuary, intensifying the accretion processes. Furthermore, the sea-level rise reduces the amount of transported sediments to the coastal platform, increasing the erosion risk in this area and increasing the accretion inside the estuary.

Highlights

Conhecer os processos físicos, químicos e biológicos estuarinos e entender como as mudanças climáticas podem afetá-los é crucial para melhorar a gestão destes sistemas
O estuário desenvolve-se ao longo de um vale relativamente plano, que permite o escoamento de cheias com elevações moderadas da superfície livre
Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change

Summary

Introdução

Estuários e zonas costeiras são ecossistemas ricos em recursos naturais e de elevada biodiversidade, fornecendo serviços essenciais para as populações que ocupam estas áreas. Estes ecossistemas estão entre os mais ameaçados pelos efeitos das alterações climáticas devido ao aumento do nível médio do mar e o aumento da frequência de eventos extremos, como cheias, tempestades ou secas (MASSON-DELMOTTE et al, 2021; STANSBY, 2013). Trabalhos anteriores demonstraram a importância deste rio no fornecimento de nutrientes a ecossistemas aquáticos próximos (DES et al, 2019; MENDES et al, 2016) e estudaram os efeitos das mudanças climáticas na hidrodinâmica da região (IGLESIAS et al, 2019b). Este trabalho simulou diferentes cenários morfodinâmicos no estuário do rio Minho considerando diferentes elevações do nível do mar, de forma a integrar os cenários definidos pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC, 2014). Este modelo foi calibrado utilizando a ferramenta OpenDA, que determina os valores de parâmetros do modelo de forma automática, procurando reduzir a diferença entre os resultados das simulações e os dados observados in situ

Estuário do rio Minho

Modelo numérico

Resultados

Discussão

Agradecimentos