RESUMO O Complexo Estuarino Lagunar Mundaú-Manguaba (CELMM) é um sistema composto por duas lagunas costeiras do tipo sufocadas, que estão conectadas por canais estreitos e compartilham uma única embocadura, que muda de posição dinamicamente. Este estudo avalia os efeitos que as alterações morfológicas na embocadura do CELMM provocam na qualidade da água usando o Sistema Hidrodinâmico Ambiental (SisBaHiA®) e o Índice de Estrado Trófico (TRIX). Os resultados mostraram que, no interior das lagunas, as concentrações dos parâmetros avaliados são influenciadas principalmente pelo aporte fluvial, não sendo verificadas grandes alterações nos valores médios das concentrações na região das embocaduras nos três anos simulados (2006, 2014 e 2017). O índice TRIX apresentou maiores alterações no período chuvoso, observando-se redução dos valores de TRIX com o aumento da vazão nas porções noroeste e central da laguna Mundaú e, aumento dos valores de TRIX com o aumento da vazão na laguna Manguaba.

ABSTRACT The Mundaú-Manguaba Estuary Lagoon Complex (CELMM), located on the coast of Alagoas state in Northeastern Brazil, consists of two choked coastal lagoons connected to the Atlantic Ocean by a series of narrow channels, establishing a single tidal inlet, which dynamically alters their position. This study uses the modeling system SisBaHiA® (in Portuguese, Sistema Hidrodinâmico Ambiental) and Trophic Index (TRIX) to evaluate how morphological changes in the CELMM can influence the water quality of the lagoons. The results showed that water quality is mainly influenced by river discharge regimes, with no major changes in the region of the tidal inlet for the three simulated years (2006, 2014 and 2017). Trophic index showed greater changes in the rainy season, with a decline in values as river discharge increases, mainly in the northwest and central portions of the Mundaú Lagoon. In the Manguaba Lagoon an opposite pattern was found, namely a rise in the Trophic index with increased river discharges.

Resumo O Complexo Estuarino Lagunar Mundaú-Manguaba está localizado no litoral do estado de Alagoas, no nordeste do Brasil, é formado por duas lagunas rasas, Mundaú e Manguaba, que constituem um sistema de lagunas sufocadas, conectadas com o oceano Atlântico por um conjunto de canais estreitos com uma única saída, que altera a sua posição dinamicamente. Este trabalho investiga como as variações do aporte fluvial e do vento influenciam a circulação hidrodinâmica, a renovação das águas, a salinidade e a temperatura nas lagunas usando o Sistema de Hidrodinâmica Ambiental computacional, SisBaHiA®. Os valores da posição da superfície livre obtidos pelo modelo foram confrontados com dados medidos em dois pontos do complexo, apresentando uma boa concordância. As análises foram realizadas para as estações seca e chuvosa e para um evento extremo, com vazões dos rios muito elevadas. O sistema de canais das lagunas é um filtro eficiente na redução os efeitos da maré nas lagunas. Dentro das Lagunas de Manguaba e Mundaú, as amplitudes da maré são reduzidas em cerca de 90% e 80%, respectivamente, em comparação com a fronteira aberta. O tempo de residência calculado variou entre 11 e 365 dias para a laguna Manguaba e entre 2 e 180 dias para Mundaú, permitindo identificar possíveis áreas de estagnação. Os resultados do modelo de transporte de sal e calor mostram um prolongado período com baixas concentrações de salinidade e uma lenta recuperação dos valores de salinidade após o período chuvoso; a temperatura da água nas lagunas apresenta pouca variação espacial e temporal.

Abstract The Mundaú-Manguaba Estuary Lagoon Complex is located on the coast of Alagoas state in Northeastern Brazil, and consists of two shallow lagoons, Mundaú and Manguaba, that form a system of choked lagoons which are connected to the Atlantic Ocean by a series of narrow channels with a single outlet which dynamically alters its position. This study uses the Hydrodynamic Environmental System, SisBaHiA® to investigate how variations in river discharge and wind influence hydrodynamic circulation, water renewal, salinity and temperature in the lagoons. The free surface positions, obtained by model, were compared with the free surface positions measured at two points of the complex, showing good agreement. The analyses were carried out for dry and wet seasons and extreme events with very high freshwater discharge. The channel system of the lagoons is an efficient filter in reducing tidal variability inside the lagoons. The tidal ranges in the Manguaba and Mundaú Lagoons are 90% and 80% lower, respectively, as compared with the values in the open boundary. The residence time calculated varied between 11 and 365 days and between 2 and 180 days for the Manguaba and Mundaú Lagoons, respectively, making it possible to identify possible stagnation areas. The results from the salt and heat transport model show a prolonged period with low salt concentrations and slow salinity recovery after the rainy season; the water temperature in the lagoons shows little spatial and temporal variation.

Resumo A ocorrência de eventos extremos de precipitação (EEP) no litoral do Paraná eleva o potencial de erosividade dos rios da região, além de causar inundações. Neste contexto, o objetivo deste estudo é analisar a tendência da intensidade e frequência dos EEP diários, além de analisar o ciclo horário dos extremos para a região costeira do Paraná e o ambiente sinótico. Coletaram-se os dados de precipitação e divergência do fluxo de umidade. Consideraram-se EEP diários acima do percentil 95 (EEP95). A análise de tendência linear através do teste Mann-Kendall, análise do ciclo diário e a distribuição espacial do ambiente sinótico foram estudados. Os resultados mostram que os EEP95 não apresentaram tendência significativa. Apesar do estudo limitar-se a uma única localidade, áreas de máxima convergência de umidade destacam o padrão da Zona de Convergência de umidade. Os resultados mostram que o limiar para um EEP95 diário é de 46,40 mm.dia−1; apenas durante a madrugada e na estação chuvosa, o ciclo diário dos EEP95 apresentou taxas horárias que atingiram o percentil 95. O período de janeiro a março, concentrou cerca de 50% EEP95, com a frequência de EEP95 diminuindo em anos de La Niña e aumentando em anos de El Niño e neutros.

Abstract The occurrence of extreme precipitation events (EEP) of the coast of Paraná increases the erosivity potential of the rivers in this region, causing flooding among other occurrences. In this context, the objective of this study is to analyze the trends in intensity and frequency of daily EEP, as well as to analyze the extreme hourly cycle for the coastal region of Paraná and the synoptic conditions. Thus, precipitation data and divergence of moisture flow were collected. Daily precipitation above the 95th percentile (EEP95) was considered in this study. From the EEP95, linear trend analysis using the Mann-Kendall test, daily cycle analysis and the spatial distribution of the synoptic environment were studied. Although the study is limited to one locality, areas of maximum moisture convergence highlight the pattern of the Convergence Zone of moisture. The results show that the threshold for a daily EEP95 is 46.40 mm.dia−1; only during the early morning and in the rainy season, the daily cycle of the EEP95 presented hourly rates that reached the 95th percentile. The period from January to March, concentrated around 50% EEP95, with the frequency of EEP95 decreasing in years of La Niña and increasing in years of El Niño and neutral.

Para o planejamento e gestão efetivos da orla marítima, visando a implantação de obras de engenharia para contenção da erosão e a manutenção da linha de praia, é imprescindível o conhecimento dos forçantes hidrodinâmicos atuantes, destacando-se o clima de ondas. No Brasil há uma carência de dados de ondas, que pode ser suprida através de bancos de dados gerados através de modelos numéricos (dados de reanálise e com downscaling), tal como o proposto pela Universidade de Cantábria/Espanha, cuja base de dados de ondas foi disponibilizada para o Brasil através do SMC-Brasil, que visa a transferência dessa base de dados, além de ferramentas e metodologia para uma melhor gestão do litoral brasileiro. Este trabalho utilizou o SMC-Brasil para analisar o clima de ondas da região costeira da praia de Ponta Negra localizada em Natal/RN, Nordeste do Brasil, que possui elevada importância turística, com amplo crescimento e ocupação urbana nas últimas décadas. O ponto selecionado como representativo do regime de ondas incidentes, localizado a uma cota batimétrica de 20m, na latitude 5,8775°S/longitude 35,0301°W, apresenta as seguintes características de clima de ondas: predominância de ondas de leste-sudeste (ESE) em mais de 75% dos estados de mar, seguido de ondas de leste (E=20%), sudeste (SE=3%) e leste-nordeste (ENE=2%). Sazonalmente, a predominância de ondulações provenientes de ESE ocorre em todas as estações do ano, porém no verão (Dezembro a Fevereiro) nota-se o aumento na participação de ondas provenientes de E. A altura de onda significativa (Hs) varia entre 0,5m e 2,8m, com 75% dos estados de mar apresentando ondas inferiores a 1,6m. Ondas com Hs superior a 2,6m apresentam um período de retorno probabilístico de aproximadamente 10 anos. Em relação aos períodos de pico (Tp), os valores variam entre 4s e 20s, sendo que 75% dos estados de mar apresentam Tp inferior a 8s. Ondas com Tp superior a 18s apresentam um período de retorno probabilístico de mais de 10 anos. A análise da distribuição conjunta de Hs-Tp e Hs-Dir mostra que no ponto selecionado as ondas mais frequentes são as com Hs entre 1,3 e 1,7m, Tp em torno de 8s, provenientes da direção em torno de 110°. Na propagação dos casos espectrais verificou-se que a região sul da praia de Ponta Negra (área do Morro do Careca) é protegida da ondulação, alcançada por valores máximos de Hs de cerca de 1,5m em eventos de tempestade. Isso ocorre tanto devido aos efeitos de difração e refração, mais evidentes nas ondulações de ESE e SE, quanto também aos efeitos de perda de energia devido ao fundo marinho deste setor, que apresenta uma batimetria mais suave, sendo mais dissipativa. Deste modo, destaca-se o aumento à exposição das ondas de sul para norte na praia de Ponta Negra, em direção à Via Costeira, com ondas de até 2,5m alcançando a linha de costa em eventos de tempestade. Os resultados deste estudo têm implicações relevantes para a gestão da zona costeira, como subsídio à melhoria do planejamento e gestão da orla, nas tomadas de decisões sobre o uso e ocupação dos terrenos próximos à linha de costa. Sugere-se que modelos similares sejam aplicados em outros locais como base para as ações de intervenção humana, em concordância com os princípios de gestão integrada e sustentável da zona costeira.

For effective planning and management of the coastline, from the implementation of engineering projects to contain erosion to the maintenance of the coastline, it is imperative to understand the hydrodynamic forces that influence coastal morphodynamics, especially wave climate. In Brazil instrumental data collection of waves on a large scale, systematically and in long and continuous time series is still challenging. Aiming fill this gap, some countries have developed methodologies which use numeric models, involve the reanalysis of previous data and perform downscaling in order to generate wave databases. One of these databases was proposed by the University of Cantabria, Spain and was used by SMC-Brasil, which aims to use the database, tools and methodology to improve the management of the Brazilian coast. This study used this database to analyze wave climate of coastal region of Ponta Negra beach located in Natal, northeast Brazil. Ponta Negra beach is important because of its fame for tourism and because it is a driving force behind the urban growth in this area. The wave climate was analyzed here as a basis of the beach erosion dynamics study in the region, as well as to develop a contribution to the management of public policy regarding seafront construction. Ponta Negra beach is a headland-bay beach located in the eastern sector of Rio Grande do Norte state. It is comprised of two sections: Ponta Negra beach itself and the beach along the Via Costeira, which extends to the North. The assessment of the role of wave climate at a point located at 20m depth in the continental shelf (latitude 5.8775°S / longitude 35.0301°W) by evaluating the SMC-Brasil wave database. The wave climate near the beach was determinate by the propagation of spectral wave cases associated with storms and normal conditions, at high and low tide. This representative point exhibited the following wave climate characteristics: predominance of waves from East-Southeast (ESE) and it represented more than 75% of the wave direction, followed by waves from the East (E=20%), Southeast (SE=3%) and East-Northeast (ENE=2%). The seasonal variation in wave direction is slight and the predominant direction is ESE in all seasons; however, in summer (the months of December, January and February), an increase in waves from the East can be observed. The significant wave height (Hs) is between 0.5m and 2.8m and the waves are below 1.6m in 75% of sea states. Waves with an Hs higher than 2.6m showed a probabilistic return period of approximately 10 years. For peak periods (Tp), the values range from 4s to 20s and the Tp is below 8s in 75% of sea states. Waves with a Tp higher than 18s showed a probabilistic return period of more than 10 years. The analysis of the joint distribution of Hs to Tp and Hs to Direction shows that at this point, the most frequent waves are those with an Hs between 1.3 and 1.7m, a Tp around 8s and from an 110° direction. Based on the results obtained from the propagation of spectral wave cases during storms and under normal conditions, it can be seen that one of the characteristics of Ponta Negra beach is a wave height gradient with lower values in the southern region and increasing values along the Via Costeira. This is due to the effects of diffraction and refraction seen mainly in the SE and ESE waves and to the effects of energy loss because of the bathymetry in the southern region of Ponta Negra beach is typically gentler than the bathymetry in the North, with dissipative characteristics. In the protected area near Morro do Careca the maximum Hs values were registered at 1.5m while in the northern region towards the Via Costeira waves up to 2.5m were seen to reach the coastline during storms. By comparing the results from high and low tide wave propagations, it was found that in low tide the waves with the highest significant wave height reached the coastline. Visual assessments of the beach also showed that under these conditions and due to the erosion processes taking place at the coastline and the loss of sediment at the backshore of various sections of Ponta Negra beach, the waves reach the urban structures on the shoreline and are leading to its deterioration. And so, it can be concluded that based on the knowledge of the wave climate in a region such as Ponta Negra beach and based on the database from SMC-Brasil it is possible to plan, manage and take action to protect the coastal area more effectively and sustainably. Currently, the majority of the projects undertaken in the coastal zone do not take studies of marine dynamics into consideration and thus they are inefficient and have caused huge social, environmental and economic long-term damage. Through the use of the tools provided by SMC-Brasil, it has been shown that it is possible to obtain data and put it to use in the planning and management of the coastline. Thus, the results of this study have major implications for coastal zone management, as contribution to improve planning and management of seafront infrastructure, in decisions about the use and occupation of land near the coastline. It is suggested that similar models are implemented in other locations as the basis for the actions of human intervention, in accordance with the principles of integrated and sustainable management of the coastal zone.

Este artigo visa apresentar as análises comparativas da agitação marítima entre as medições obtidas dos resultados da modelagem numérica, com a aplicação do modelo SWAN, e os resultados das medições in situ durante duas campanhas realizadas no período de 20 a 27 de dezembro de 2010 e de 15 a 22 de fevereiro de 2011, na costa do litoral setentrional do Rio Grande do Norte, Nordeste do Brasil. O estudo tem como principal objetivo, avaliar o desempenho do modelo SWAN quanto à previsão de agitação marítima, aferindo suas potencialidades e limitações para a região de interesse. As medições in situ foram efetuadas em dois locais próximo da costa em profundidades de 5 e 9 m, respectivamente, onde os dados foram processados para se obter as análises espectrais e empregado as análises estatísticas do conjunto de amostragem. Nas condições de fronteira, foram considerado os estados de mar estimados (Hm0 - altura de onde significativa, Tp - período de pico e Dir - direção média em frequência de pico) pelo modelo de escala oceânica, WAVEWATCH III, WWIII. As informações das condições de fronteira foram submetidas a um refinamento para aprimorar a aplicabilidade do modelo, onde se considerou a maré variável para os dois períodos de análise em condições de sizígia, uma vez que a amplitude da maré local chega a ultrapassar os 2 m durante as fases de sizígia. As informações foram interpoladas de hora a hora para serem introduzidas no conjunto de dados de agitação que forçam o modelo. Os valores numéricos foram obtidos para todo o domínio do cálculo, que considerou como malha exterior as dimensões da Carta Náutica 720, fornecidas pela Diretoria de Hidrografia e Navegação da Marinha do Brasil. Entretanto, o modelo realizou cálculos em duas malhas de dimensões inferiores a exterior: uma intermediária e outra interior, esta última na inserção dos pontos de referência, fornecendo assim, os parâmetros de agitação marítima junto à costa. Nos cálculos com o modelo SWAN foram considerados regime estacionário, com a formulação KOMEN e coeficiente de atrito, c=0.015 m²s-3. Analisaram-se também as estatísticas atribuindo o índice de concordância (ic) dos valores medidos e valores numéricos como forma avaliativa. São apresentadas e discutidas as análises comparativas das medições in situ com as estimativas obtidas com a modelagem numérica, que servem para a validação das simulações, assim como para quantificar as diferenças observadas para ambos os períodos estudados. Conclui-se que, no geral, o modelo conseguiu representar razoavelmente bem a evolução da onda desde ao largo até a zona de praia. Das análises estatísticas para as alturas significativas, embora se observe semelhança no comportamento, o índice de concordância entre eles, mostrou-se abaixo de 0.5. Em ambos os casos, em comparação com as observações, houve semelhança no comportamento das alturas significativas e períodos médios, apesar de os valores medidos mostrarem-se sempre superiores aos valores numéricos. No entanto, verificou-se, para a estação do PT1, que o modelo conduz a resultados numéricos mais próximos dos medidos, este em menor profundidade. A execução deste estudo permitiu realizar os testes quanto a capacidade do modelo SWAN de caracterizar o estado de agitação marítima em zona costeira rasa, com abrangência de escala regional de 300 km2 e obtenção de resultados satisfatórios.

This article presents the comparative analysis of wave propagation between measurements obtained from the results of numerical modeling, with the application of the model SWAN (Booij et al., 1999), and the results of in situ measurements during two campaigns carried out from December 20th through December 27th 2010, and from February 15th through February 22nd 2011, on the northern coast of Rio Grande do Norte, Northeastern Brazil. The SWAN model permits the calculation of the evolution of spectrum from the directional generation zone to the coastline. But like any numerical model is based on approximations and hypotheses, presenting therefore limitations in accurate description of the waves in the area under study. The study’s main objective is to evaluate the performance of the SWAN model regarding prediction of sea disturbance, assessing their strengths and limitations for the region of interest. The in situ measurements were made at two locations near the shore at depths of 5m to 9m, respectively, measured with instruments AWAC and Aquadopp PROFILE, where the data were processed to obtain spectral analysis (significant wave height, HS, period , Tmed, and average direction, DIRmed) and employed the statistical analyzes of all data valid. In the boundary conditions, was considered the estimated sea states (Hm0 - significant wave height, Tp -peak period and Dir - direction average peak frequency) by the model of an oceanic scale, provided WWIII (Tolman 1999, 2002). The information of the boundary conditions have been subjected to a refinement to enhance the applicability of the model, where the tide variable considered for two different periods in spring tide conditions, since the amplitude of the local tide comes to exceed 2 m for phases of spring tide. The data were interpolated hourly to be introduced in the dataset agitation forcing the model. The numerical values were obtained for the entire domain of the calculation, which considered as mesh exterior dimensions of 720 Nautical Chart, provided by the Directorate of Hydrography and Navigation of the Marine of Brazil, however, the model calculations performed in two meshes smaller than outer: one intermediate and one interior, the latter in the insertion of reference points (PT1 and PT2), thereby providing the parameters of wave propagation along the coast. The formulations were considered to SWAN in stationary patterns, formulation KOMEN (1984), with a coefficient of friction c=0.015 m²s-3. We also analyzed the statistics assigning the concordance index (ic) of the measured values and numeric values as a form of evaluation, as well, are presented and discussed comparative analysis of in situ measurements with the estimates obtained with the numerical modeling, which serve to validation of simulations, and to quantify the differences observed for both periods studied. It is concluded that in general the model represented reasonably well the evolution off from the wave to the beach area. Statistical analyzes to significant heights, although there is similarity in behavior, the level of agreement between the numerical and measured was below 0.5. In both cases, compared with the observations of behavior were similar to significant heights and medium periods, although the measured values show is always higher than the numeric values. However, it is the station PT1 to the model leads to the closest numerical results measured in this shallower depth. The execution of this study allowed for the tests and the ability of the SWAN model to characterize the state of sea waves in shallow coastal zone, with regional coverage of 300 km2 and satisfactory results.