O rio Amazonas, localizado na região norte do Brasil, descarrega entre 80.000 e 250.000 m3s-1de água doce na plataforma continental adjacente, criando uma pluma de água salobra que se estende até centenas de quilômetros da desembocadura do rio. Este rio também transporta uma grande quantidade de sedimentos finos para o oceano, onde são encontradas camadas de lama fluida no delta subaquoso formado na plataforma continental média. O objetivo principal desta dissertação é descrever como a turbulência e a concentração de material particulado em suspensão variam ao longo do Canal Norte do rio Amazonas. Uma campanha de medições na coluna d água ocorreu em outubro de 2008, quando fundeios com cerca de 13 horas de duração foram realizados em seis estações fixas (P1, P3, P5, P6, P8 e P9) localizadas próximo à desembocadura do rio Amazonas; a distância entre as estações P1 e P9 é de ~125 km. Em cada estação as medições incluíram um ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)600 kHz Teledyne-RDI que mediu continuamente a direção e intensidade das correntes; dados de temperatura, salinidade, profundidade e turbidez da água foram coletados através da realização de perfis horários com um CTD SeaBird 19 e um OBS3A/D&A acoplados a uma gaiola. Amostras de água foram coletadas para determinação da concentração de material particulado em suspensão (MPS) e calibração do sensor de turbidez. A velocidade da componente das correntes ao longo do canal ultrapassou 1,5 ms-1 (NE-SO); foi observada uma forte assimetria das marés enchente e vazante com dominância da maré vazante. Nas estações mais a montante a concentração de MPS ao longo da coluna d água situou-se entre 100 e 300 mgL1. Nas estações P3, P5 e P6, interface da água doce do rio com a água salina da plataforma continental, o estresse cisalhante foi calculado através de quatro métodos: Reynolds, Turbulent Kinetic Energy (TKE), TKE modificado e da lei quadrática; próximo ao fundo (3 metros acima do fundo) os valores estimados situaram-se entre zero e 3 Pa. Nas três estações os menores valores foram encontrados através do método de Reynolds e os maiores, através do método TKE.O grau de turbulência ao longo da coluna d água foi estimado através do cálculo do desvio-padrão do gradiente da componente turbulenta da velocidade das correntes ao longo do canal (root-mean-square de u'), valor a partir do qual foi estimado o parâmetro de dissipação turbulenta da energia (G). À mesma distância do fundo, os valores de G situaram-se entre zero e 20 s1,

Localizado na porção leste da baía de Sepetiba, encontra-se um sistema de canais de maré que deságuam na região de Barra de Guaratiba, entre a restinga da Marambaia e o continente. Com o objetivo de aprofundar a caracterização oceanográfica dessa região pouco estudada foram conduzidas campanhas amostrais que consistiram de fundeios de curta duração e amostragens em estações posicionadas em transectos na região costeira adjacente. Os fundeios, com duração de 50 e 25 horas, foram realizados, respectivamente, em outubro/2013 e fevereiro/2014. Estas campanhas ocorreram sob condições de maré de sizígia e foram realizadas simultaneamente na desembocadura do canal (profundidade local de  4m) e no limite interno do sistema de canais. As medições incluíram a variação do nível da água, correntometria, distribuição de propriedades da água (temperatura, salinidade, densidade, transmissividade, fluorescência e oxigênio dissolvido), concentração de material particulado em suspensão (MPS) e cobertura sedimentar superficial. Adicionalmente, foram realizadas amostragens em doze estações posicionadas ao longo de três transectos que se estenderam a até cerca de 800 m de distância da desembocadura do canal. Os resultados mostram que o canal de Barra de Guaratiba é altamente dinâmico, com correntes intensas de até 1,8 m s-1 durante a campanha de outubro/2013, quando houve grande influência dos ventos e da elevada pluviosidade relacionados à passagem de uma frente fria. Nesta mesma campanha foram observados vórtices adentrando o canal durante a maré enchente, carregando grande quantidade de sedimentos arenosos em suspensão (concentração de 9 g L-¹). Na campanha de fevereiro/2014, em condições de tempo normal, as correntes chegaram a 1,4 m s-1. Os momentos de maior intensidade das correntes correspondem às inversões do seu sentido, observadas cerca de 1:45h antes de cada preamar, quando os fluxos se direcionam para fora do canal, enquanto o nível da água continua a subir. Esse comportamento oposto ao esperado é possivelmente causado pelo maior volume de água que entra na baía pela sua principal conexão com o oceano (na extremidade oeste da baía), criando um gradiente de pressão que provoca o escoamento das águas da baía através dos canais anastomosados que deságuam em Barra de Guaratiba. As concentrações de MPS acompanharam a variação das correntes, sendo mais altas durante os períodos de correntes mais intensas de vazante, tanto devido à possível ressuspensão e transporte local de sedimentos quanto pela própria característica das águas do interior da baía. O canal de maré também influencia a região costeira adjacente, visto que as propriedades medidas em dezembro/2013 variaram consideravelmente entre os períodos de enchente e vazante, principalmente ao longo de um transecto que acompanha o eixo principal do canal. Além disso, a cobertura sedimentar próxima à região da desembocadura também atesta a exportação de sedimentos por parte do canal, tendo sido observada uma região de maior ocorrência de areias médias, semelhantes às encontradas no canal, a partir de 500 metros da desembocadura. Os ventos desempenham um papel importante na dinâmica do canal, intensificando correntes de enchente e vazante quando estão alinhados com o sentido das mesmas. A presença da Água Central do Atlântico Sul (ACAS) foi detectada tanto nas proximidades quanto no interior do próprio canal de Barra de Guaratiba

Resultados obtidos em campanhas oceanográficas realizadas em agosto e dezembro de 2003, agosto de 2004 e janeiro de 2005 na região norte da Baía de Todos os Santos (lat. 12º44.5' S e long. 038º35.00' W) entre as ilhas Madre de Deus e Maré são analisadas. Instrumentos com amostragem discreta e contínua foram utilizados para medidas das propriedades hidrográficas, correntes e marés. A massa de água da região norte da baía é forçada por maré semidiurna e mesomaré com número de forma 0,08 e altura da componente M2 próxima a 0.91 m. A série temporal das correntes de superfície indicaram movimentos na direção N/S, com intensidades de até 0,73 m.s-1 em dezembro de 2003. Entretanto, em agosto de 2004 as correntes foram dominadas pela tensão de cisalhamento do vento atingindo intensidade máxima de 1,85 m.s-1 no sentido SE. Nas proximidades do fundo a influência da maré não foi muito evidente, com a intensidade decrescendo até cerca de 0.17 m.s-1 devido ao atrito interno e de fundo. Os campos de temperatura e de salinidade foram fracamente estratificados tanto vertical como horizontalmente, com valores extremos nos intervalos de 23ºC (agosto de 2004) a 28ºC (dezembro de 2003) e 31.0 ups (agosto de 2003) a 36.0 ups (dezembro de 2003), respectivamente. Desses resultados seguem as conclusões: i) A diluição gerada pela descarga de água doce dos rios Caípe, Mataripe e São Paulo na região sob influência da RLAM foram observadas somente nos períodos; inverno, e no verão a intrusão de águas de origem oceânica com salinidades maiores do que 36.0 indicaram a intrusão da massa de Água Tropical; ii) A circulação N-S próximo à RLAM foi dominada fortemente pela maré, sendo a importância da componente semidiurna M2 muito clara; entretanto, a circulação na direção E-W somente apresentou alguma modulação da maré longe das variações abruptas da topografia do fundo; iii) As diferenças da série residual da maré, calculadas pelas alturas da série original subtraídas das séries modeladas, foram, cerca de ¼ das originais, confirmando sua característica semidiurna.

Coastal organisms (i.e. intertidal or upper subtidal species) live in between the terrestrial and aquatic realms, making them particularly vulnerable to climate change. In this context, intertidal organisms may suffer from the predicted sea level rise (increasing their submerged time) while subtidal organisms may suffer from anthropically-induced hypoxia and its consequences. Although there is some knowledge on how coastal organisms adapt to environmental changes, the biochemical and physiological consequences of prolonged submergence periods have not yet been well characterized. Thus, the present study aimed to assess the biochemical alterations experienced by intertidal organisms maintained always under tidal exposure (IT); intertidal organisms maintained submersed (IS); subtidal organisms maintained always submersed (SS); subtidal organisms under tidal exposure (ST). For this, Mytilus galloprovincialis specimens from contiguous intertidal and subtidal populations were exposed to the above mentioned conditions for twenty-eight days. Results indicated that both intertidal and subtidal mussels are adapted to the oxidative stress pressure caused by tidal and submerged conditions tested. Intertidal mussels did not seem to be negatively affected by submergence while ST specimens were energetically challenged by tidal exposure. Both IT and ST mussels consumed glycogen to fuel up mechanisms aiming to maintain redox homeostasis. Overall, both intertidal and subtidal populations were capable of coping with tidal exposure, although the strategies employed differed between them. These findings indicate that although IT mussels may not significantly suffer from the longer-term submergence, hypoxic events occurring in the context of global warming and other anthropogenic impacts may have consequences on both IT and ST populations. Altogether, it is important to highlight that tides may act as a confounding factor in experiments concerning coastal organisms, as it causes additional physiological and biochemical perturbations.

Intertidal species face multiple stressors on a daily basis due to their particular habitat. The submergence at high tide in the aquatic environment and emergence at low tide to the aerial environment, associated with a wide variation of abiotic parameters, along with anthropogenic contamination are some of the daily stresses that these organisms are exposed to. With such a dynamic environment, organisms developed strategies that allow them to avoid or tolerate these stressors. Among these species, bivalves are some of the most hypoxia tolerant, being commonly used as a biomonitoring tool due to their capacity to accumulate pollutants from the environment and reflect the imposed toxic impacts. However, when evaluating the response ability of organisms to different stressors under laboratory conditions, it is not common to consider the fact that exposure to tides can act as a confounding factor. The present study assessed the effects of air exposure on the biochemical (metabolic capacity, energy reserves, and oxidative stress related biomarkers) performance of intertidal Mytilus galloprovincialis mussels. Specimens of M. galloprovincialis were submitted once every 24 h to different periods of air exposure (3 and 6 h) for 14 days, under constant air and seawater temperature (19 ± 1 °C). Results obtained revealed that air exposure can cause biochemical changes in mussels. The present findings demonstrated that individuals exposed to air induced superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activity as mechanisms to withstand the abiotic changes while mobilizing lipid content as the principal source of energy, and increasing protein content possibly as a result of an increase in the number of antioxidant defense enzymes. Moreover, individuals under air exposure suffered higher oxidative damage while showing higher metabolic rate. Results demonstrated that longer periods of air exposure induced more injuries, since individuals emerged during 6 h presented higher oxidative stress than individuals under 3 h of air exposure.

Physical processes that force transport of planktonic larvae of invertebrates are responsible for some of the spatial and temporal variability in recruitment. We investigated the influence of tide- and winddriven circulation on intra-year variability of megalopal supply to populations of the crab Carcinus maenas in 2 estuaries on the Portuguese west coast. Daily data on physical variables and on supply and settlement of megalopae were subjected to time series analysis and multiple regression techniques in order to identify periodicity in the variables as well as time lags between larval supply and physical variables. Relaxation of northerly winds, which favor upwelling, was associated with temperature increase and subtidal sea level rise at the coast, which are indicative of coastal convergence of the surface layer. Supply of megalopae to the estuaries, as measured with passive plankton nets, followed a fortnightly cycle with maximum larval supply at the time of maximum tidal amplitude. Supply was enhanced by southerly winds, with delays of 0 to –2 d. Settlement of megalopae on artificial settlement substrates deployed on the bottom was uncoupled to supply at both estuaries. Therefore, transport of C. maenas megalopae to the nearshore is accomplished by onshore advection following downwelling winds, and supply to the estuaries occurs by selective tidal stream transport. Involvement of internal waves and internal tidal bores cannot be be ruled out, but very particular periodicities of the generating mechanisms would have to be assumed to account for the observed time lags.

O aumento do número de descobertas de novos exoplanetas abre portas na procura de encontrar mundos habitáveis para além do nosso sistema solar. Muitos desses planetas têm tamanhos semelhantes à nossa Terra e podem ser encontrados na zona habitável da sua estrela hospedeira. A maioria destes planetas orbitam em torno de estrelas pequenas, onde a sua deteção é mais fácil, devido à sua pequena massa e raio. Estas estrelas evoluem a um ritmo lento, proporcionando tempo suficiente para que os planetas desenvolvam condições necessárias para a habitabilidade. Contudo, a zona habitável está mais próxima da estrela hospedeira, levando a fortes interações entre a estrela e o planeta. Com efeito, é expectável que estes planetas sofram fortes interações de maré com a estrela-mãe, que modificam o seu spin e órbita. Assim, nesta tese, o nosso objetivo é estudar a dinâmica de maré de planetas semelhantes à Terra na zona habitável de estrelas pequenas e as consequências para a habitabilidade no planeta.Para estudar a dinâmica das marés, revisitamos o problema dos dois corpos, onde um corpo pode ser deformado sob a ação das marés por influência do companheiro. Aqui consideramos que a deformação de marés no planeta pode resultar de duas fontes. Uma provém das perturbações gravitacionais da estrela que leva a deformações do planeta (marés gravíticas). A outra provém da radiação estelar que origina perturbações térmicas na atmosfera do planeta (marés térmicas atmosféricas). Para obter as equações de movimento, desenvolvemos o potencial demaré em séries de coeficientes de Hansen que dependem apenas da excentricidade. Derivamos as equações seculares do movimento e a potência orbital de marés num formalismo vetorial, que é independente do referencial e válido para qualquer modelo reológico e atmosférico. As expressões para este conjunto de equações são obtidas efetuando a média sobre a anomalia média e sobre o argumento do pericentro, sendo por isso adequadas para simular a evolução a longo termo do spin e da órbita do planeta.Com o modelo definido, aplicamos a sistemas planetários cujas estrelas hospedeiras são de dois tipos de classes diferentes: as estrelas anãs M e as estrelas anãs K. Nos sistemas de estrelas anãs M, os planetas na zona habitável sofrem fortes deformações gravíticas onde o estágio finalpara a evolução das marés é a sincronização do período de rotação e orbital, o alinhamento do eixo de rotação do planeta com a normal à órbita (obliquidade zero) e a circularização da órbita (excentricidade zero). Isso significa que o fluxo recebido pelo planeta é sempre constante, com um dos lados do planeta virado para a estrela e o outro em completa escuridão. Em termos de habitabilidade, não é uma configuração viável para o desenvolvimento da vida como a conhecemos, devido à existência de enormes amplitudes térmicas e ventos estelares muitofortes. No entanto, nós mostramos que esta configuração pode ser evitada. Quando a dissipação de maré não é demasiado elevada, a excentricidade evolui lentamente e a rotação pode ser capturada em ressonâncias spin-órbita que atrasam a evolução para o estado síncrono. Além disso, mostramos que a captura em algumas ressonâncias spin-órbita também pode excitar a obliquidade para valores altos, em vez de anulá-la. Dependendo dos parâmetros do sistema e da reologia, estes estados de obliquidade alta podem ser mantidos durante toda a vida do planeta.Este comportamento inesperado é particularmente importante para estes sistemas em torno de estrelas do tipo M, pois pode ajudar a sustentar ambientes temperados e, portanto, condições mais favoráveis para a vida.Nos sistemas de estrelas anãs do tipo K, a zona habitável está mais longe, de modo que as interações entre a estrela e o planeta são um pouco mais fracas. Porém, as deformações de marés têm ainda assim um papel importante na evolução do spin do planeta. Além das marés gravitacionais, neste tipo de sistemas as marés térmicas atmosféricas são também importantes. Estas marés transferem energia adicional ao planeta que se opõe à dissipação das marés gravíticas. Com efeito, mesmo uma atmosfera relativamente fina pode afastar a rotação desses planetas do estado síncrono. Assumindo dois tipos diferentes de modelos reológicos para as marés gravitacionais, mostramos que existem configurações onde o estado final corresponde à rotação assíncrona mesmo para excentricidades nulas. Essas rotações assíncronas podem ser esperadas para planetas acima de um semieixo maior crítico. Curiosamente, descobrimos que planetas semelhantes à Terra na zona habitável de estrelas com massas ∼0.82M_Sun (assumindo a reologia de Andrade) podem estabilizar com uma rotação de equilíbrio de 24 h. Além disso, descobrimos que esses planetas também podem desenvolver estados de obliquidade alta, impactando positivamente a habitabilidade.

O planeta Úrano e os seus satélites formam um dos sistemas mais misteriosos do nosso Sistema Solar. Vestı́gios geológicos observados nas superfícies das maiores luas de Úrano e os valores relativamente altos de alguns dos seus elementos orbitais, sugerem uma evolução dinâmica complexa. Prevê-se que as órbitas estejam a afastar-se lentamente devido às marés geradas no planeta. Como resultado, várias ressonâncias de movimento médio (MMR) entre os satélites provavelmente ocorreram no passado. Neste trabalho, estudou-se a evolução dinâmica e de marés dos cinco satélites principais de Úrano, nomeadamente, Miranda, Ariel, Umbriel, Titânia e Oberon. Através de um modelo de N-corpos, que considera a evolução das órbitas e das rotações de todos os corpos, estimou-se o intervalo do fator de dissipação específica de Úrano como estando compreendido entre 5 800 < Q0 < 8 000. Foi possível determinar que atualmente não existem ressonâncias spin-órbita entre os satélites uranianos, invalidando-as assim como sendo um mecanismo para diminuir as inclinações dos satélites, conforme proposto em estudos anteriores. Confirmou-se que as excentricidades livres atuais dos satélites não são forçadas e calcularam-se os tempos de amortecimento por maré das excentricidades e inclinações dos satélites. Simulando o sistema desde após a sua formação, há 4,5 mil milhões de anos atrás, até ao presente, constatou-se que o sistema provavelmente cruzou um grande número de MMRs durante a sua evolução orbital, desviando as órbitas finais das observadas atualmente. Ao adotar uma abordagem etapa-a-etapa, reconstruiu-se a evolução orbital dos principais satélites logo após a MMR 5/3 entre Ariel e Umbriel e mostrou-se que o sistema não foi muito perturbado desde então. Confirmou-se também que, durante a captura na MMR 5/3 entre Ariel e Umbriel, as órbitas dos cinco satélites são fortemente excitadas. Consequentemente, o sistema deve escapar rapidamente da MMR 5/3. Para estudar detalhadamente a passagem pela MMR 5/3 entre Ariel e Umbriel, desenvolveu-se um modelo secular de dois-satélites, onde se adotou o modelo linear de maré e coordenadas Cartesianas complexas. Tendo em conta a conservação do momento angular total, apenas foi necessário realizar uma média sobre um dos ângulos rápidos. Estudou-se também a natureza caótica do sistema através secções de superfı́cie de Poincaré e mapas de estabilidade.Realizando um grande número de simulações numéricas, estudou-se a passagem pela MMR 5/3 entre Ariel e Umbriel nos casos circular, planar e excêntrico-inclinado. Foi possı́vel mostrar que a excentricidade de Ariel é fundamental para escapar à MMR 5/3. Além disso, se (sqrt(e1)^2+(e2)^2) < 0.007, a captura de longo prazo na ressonância 5/3 é garantida. Determinou-se ainda que, com e1>0.015 e e2<0.01, o sistema evita a captura em pelo menos 60% dos casos. Mostrou-se igualmente que, para replicar as inclinações de Ariel e Umbriel atualmente observadas (I1 = 0.0167◦; I2 = 0.0796◦), as inclinações iniciais de ambos os satélites devem ser I1 ≤ 0.05◦ e I2 ≈ 0.082◦. Estes valores iniciais de inclinação são semelhantes às observações atuais.Os resultados do modelo secular de dois-satélites foram por fim confirmados com o modelo de N-corpos, que inclui os cinco principais satélites.

The purpose of this work is to evaluate the effect of deformation inertia on tide dynamics, particularly within the context of the tide response equations proposed independently by Boué et al. (Celest Mech Dyn Astron 126:31–60, 2016) and Ragazzo and Ruiz (Celest Mech Dyn Astron 128(1):19–59, 2017). The singular limit as the inertia tends to zero is analyzed, and equations for the small inertia regime are proposed. The analysis of Love numbers shows that, independently of the rheology, deformation inertia can be neglected if the tide-forcing frequency is much smaller than the frequency of small oscillations of an ideal body made of a perfect (inviscid) fluid with the same inertial and gravitational properties of the original body. Finally, numerical integration of the full set of equations, which couples tide, spin and orbit, is used to evaluate the effect of inertia on the overall motion. The results are consistent with those obtained from the Love number analysis. The conclusion is that, from the point of view of orbital evolution of celestial bodies, deformation inertia can be safely neglected. (Exceptions may occur when a higher-order harmonic of the tide forcing has a high amplitude.)

We measured variability in daily supply levels of shore crab megalopae in an estuary on the northwest Portuguese coast, Ria de Aveiro, located in the eastern Atlantic upwelling system. The 5 yr study covered the shore crab larval season (generally February to July) in 2002 and from 2006 to 2009. We addressed the possible effects of wind- and tide-driven circulation, number of flood hours during darkness, and chlorophyll a concentration in coastal waters on larval supply variation. Megalopae supply measured over the years was an episodic phenomenon, and observations showed some predictable and haphazard patterns. In some episodes, supply was highest around spring tides and was enhanced by southerly winds, as predicted, although not all episodes fitted this pattern. The relationships between supply levels and number of flood hours during darkness or chlorophyll a concentration were ambiguous throughout the time series, although in some years increased levels of supply were positively correlated with number of flood hours during the night. The analysis of multiple years conducted in this study showed that shore crab megalopae supply patterns to Ria de Aveiro are more variable than previously assumed, suggesting the participation of several delivery mechanisms that vary within and among years. However, a proportion of supply variation exists that cannot be explained by the mechanisms we propose.