Hydrodynamic effects in Ria de Aveiro and Tagus estuary salt marshes

Abstract

Enquanto áreas de transição, os sistemas costeiros apresentam uma enorme variedade e riqueza, proporcionando importantes atividades económicas e sociais. Atualmente, uma das ameaças a estes sistemas é o aumento do nível médio do mar, uma vez que o seu impacto poderá ter efeitos nos seus padrões hidrodinâmicos e, consequentemente, no seu valor ecológico e biológico. O estuário do Tejo e a Ria de Aveiro constituem dois dos sistemas costeiros mais importantes em Portugal. O estuário do Tejo é um dos maiores estuários da europa e é a zona húmida mais extensa do território português. Por sua vez, a Ria de Aveiro, é a mais extensa laguna do país e a mais dinâmica em termos de processos físicos e biogeoquímicos. Ambos apresentam extensas zonas de sapal, os quais representam um dos mais produtivos ecossistemas da biosfera. Os sapais são importantes áreas de interface entre a terra e o mar, fornecendo um habitat único para um vasto número de espécies, o que os torna num elemento fundamental na estrutura ecológica dos sistemas costeiros. No entanto, a interação de alguns aspetos físicos e biológicos bem como os efeitos do aumento do nível do mar, são ainda difíceis de explicar. Um dos objetivos deste estudo foi, recorrendo a um modelo numérico bidimensional, avaliar a influência de certos parâmetros hidrodinâmicos na dinâmica dos sapais do estuário do Tejo e da Ria de Aveiro, nomeadamente nas plantas de sapal, considerando quer o nível médio do mar atual quer um cenário de aumento do nível médio do mar. Os parâmetros hidrodinâmicos estudados foram a circulação residual, a assimetria de maré e a dissipação de energia. Para atingir estes objetivos, além de recorrer a simulações hidrodinâmicas, foi monitorizado um sapal de três em três meses em cada sistema durante um ano e amostras de sedimento e da planta Spartina maritima foram recolhidos para assim determinar a área de cobertura e a biomassa aérea e subterrânea da planta e a matéria orgânica e a humidade relativa do sedimento. Os resultados do modelo indicam que os parâmetros hidrodinâmicos em análise poderão explicar as diferentes características bióticas e abióticas que foram encontradas nos dois sapais, em resposta às diferentes condições hidrodinâmicas. Os resultados indicam ainda que o aumento do nível médio do mar poderá afetar significativamente a hidrodinâmica destes sistemas, mostrando como podem evoluir neste cenário. Adicionalmente, as alterações na hidrodinâmica poderão induzir modificações nos parâmetros bióticos e abióticos que, por sua vez, influenciam os sapais. Deste modo, o atual equilíbrio destes ecossistemas poderá ser afetado.

The importance of the coastal systems such as estuaries and lagoons has been recognized a long time ago. As interface areas, these systems are highly variable and rich, supporting important economic and social activities. The sea level rise impact in coastal systems is an important concern, once it might represent important effects in these systems hydrodynamics and consequently in theirs ecological and biological values. Two of the more important coastal system of Portugal are the Tagus estuary and the Ria de Aveiro lagoon. Tagus estuary is one of the largest estuaries of Europe and is the most extensive wetland area of Portuguese territory. Likewise, Ria de Aveiro lagoon is the most extensive shallow lagoon system in Portugal and the most dynamic in terms of physical and biogeochemical processes. Both systems have extensive intertidal areas, including salt marshes, which are among the most productive ecosystems of the biosphere. Salt marshes are a critical interface between land and sea, providing a unique habitat for a large number of species, being an essential element in coastal systems ecological structure. However, the knowledge of some physical and biological interactions within salt marshes, as well as sea level rise effects in these ecosystems, are still difficult to explain. One of the main goals of this work was to evaluate the influence of the hydrodynamic patterns of Tagus estuary and Ria de Aveiro lagoon in their salt marsh dynamics, namely, in salt marsh plants, considering the actual sea level and also the sea level rise (SLR), through the analysis of a 2D numerical model results. The hydrodynamic features that were considered usefull to this study were the residual circulation, tidal asymmetry and tidal dissipation. To reach these objectives, besides the hydrodynamic simulations, one salt marsh of each system was monitored during one year, and plant and sediment samples of Spartina maritima were colleted quaterly in order to determinate the vegetation coverage, above and belowground biomass, organic matter and sediment moisture. The model results suggest that the studied hydrodynamics parameters might explain the different characteristics of S.maritima found in the salt marshes, as a response to the difference hydrodynamic situations. Through the analysis of the model results, it was also intended to improve the knowledge about those hydrodynamic parameters in both systems and the possible effects of the SLR in their patterns. The SLR results indicate important differences, demonstrating how this estuaries hydrodynamics could evolve in case of sea level rising. Moreover, with the SLR and its effects in the hydrodynamic parameters, some abiotic features could be modified and, once salt marsh plants depend on them, their present status could be affected.