Three-dimensional mapping of ocean variables and marine ecosystems characterization on the Portuguese coast

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Dias, Telmo Geraldes
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/146525
Resumo: Dissertation presented as the partial requirement for obtaining a Master's degree in Geographic Information Systems and Science
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One of its major challenges is ocean digitalization. The aim of this work is to map, in three dimensions, the physical and chemical properties of seawater and to characterize ecological marine units on the Portuguese coast. We used data from project AQUIMAR, collected in-situ along four campaigns, on two areas: B, on the northwestern coast, from Aveiro to Figueira da Foz; and E, on the south coast, from Sagres to Tavira. We selected eight ocean variables: temperature, salinity, dissolved oxygen, nutrients (phosphate, total oxidized nitrogen, and silicate), chlorophyll a, and pH. Digital representations of their distribution in the water column were created by spatial interpolation using the Empirical Bayesian Kriging 3D method, which had reliable performance as an automated interpolator. Marine ecosystems were characterized through K-means cluster analysis, independently for each of the four campaigns. The results were exported as NetCDF files and voxel layers and published on the web, on the ArcGIS Online infrastructure, and on a ncWMS server. This study improved the knowledge of the spatial distribution and evolution of ocean variables and ecological marine units in the two areas of the Portuguese coast. Based on marine data observations, we produced multidimensional surfaces and shared them in standardized formats, suited for further exploration and analysis by stakeholders. These ocean state base maps are essential for ocean preservation, sustainability, and governance, and for effectively creating digital twins of the ocean.Os oceanos são um tema constante na agenda internacional, quer pela importância vital dos ecossistemas marinhos para a vida humana, quer porque a sua preservação e sustentabilidade se encontram em risco. A Década da Ciência Oceânica para o Desenvolvimento Sustentável das Nações Unidas (2021-2030) materializa esta missão de melhorar e ampliar o conhecimento do mar, conduzindo a políticas e ações eficazes. Um dos seus principais desafios é a digitalização dos oceanos. O objetivo deste trabalho é mapear, em três dimensões, as propriedades físicas e químicas da água do mar e caracterizar os ecossistemas marinhos na costa portuguesa. Foram utilizados dados do projeto AQUIMAR, recolhidos in situ ao longo de quatro campanhas, em duas áreas: B, na costa noroeste, entre Aveiro e a Figueira da Foz; e, na costa sul, entre Sagres e Tavira. Foram selecionadas oito variáveis oceânicas: temperatura, salinidade, oxigénio dissolvido, nutrientes (fosfato, nitrato+nitrito e silicato), clorofila a e pH. As representações digitais da sua distribuição na coluna de água foram criadas através de interpolação espacial, utilizando o método Empirical Bayesian Kriging 3D, que evidenciou um desempenho fiável, enquanto interpolador automatizado. Os ecossistemas marinhos foram caracterizados independentemente para cada uma das quatro campanhas, através de análise de clusters com recurso ao método K-means. Os resultados foram exportados para ficheiros NetCDF e camadas voxel e publicados na web, na infraestrutura ArcGIS Online e num servidor ncWMS. Este estudo reforçou o conhecimento acerca da distribuição espacial e evolução das variáveis oceânicas e ecossistemas marinhos nas duas áreas da costa portuguesa. Com base em observações de dados marinhos, foram produzidas superfícies multidimensionais e partilhadas em formatos padronizados, adequados para exploração e análise futuras por parte dos utilizadores. Estes mapas de base do estado do oceano são essenciais para a sua preservação, sustentabilidade e governança, bem como para a criação eficaz de gémeos digitais do oceano.Costa, Ana Cristina Marinho daNunes, Paulo Jorge AntunesRUNDias, Telmo Geraldes2022-11-212025-11-21T00:00:00Z2022-11-21T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10362/146525TID:203131800enginfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-03-11T05:27:38Zoai:run.unl.pt:10362/146525Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T03:52:40.298856Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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