Development of an operational tool for oil spill forecast: application to oil exposed regions

Tese de doutoramento, Ciências do Mar, da Terra e do Ambiente (Modelação), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2014

The objective of the following thesis is to present a modelling methodology, based on the MOHID system, which allows the development of coastal operational models by taking advantage of already implemented regional operational models using a downscaling approach. This increase in resolution allows studying the influence of coastal scale processes in the dynamics of oil spills, while contributing to more accurate forecasts. The methodology was used to forecast the evolution of oil spills in two distinct areas both prone to oil pollution events: Southwest Portuguese Coast and the Tuscany Archipelago (Italy). In both regions an operational model was developed and validated to a good level, using several types of oceanographic data available in European and global databases. The method was tested during the Costa Concordia accident, where operational forecasts aided the Italian authorities during the fuel removal operations. Also considered in this work are the interaction between waves/currents/wind in the dynamics of oil spills at sea, the identification of mesoscale circulation patterns and their influence on the risk to accidents as well as the integration of these numeric methods with early detection and monitoring systems.

O objectivo da presente tese é apresentar uma metodologia de modelação, com base no sistema MOHID, que permite criar de forma robusta e expedita modelos operacionais costeiros tirando partido de modelos operacionais regionais já existentes numa abordagem de malhas encaixadas. Isto permite aumentar a resolução à escala costeira, conseguindo um estudo mais aprofundado da influência dos vários tipos de processos costeiros na dinâmica de derrames, ao mesmo tempo melhorando as previsões fornecidas. Esta metodologia foi usada para a previsão da evolução de manchas de hidrocarbonetos em duas zonas consideradas propensas a este tipo de poluição: Costa Sudoeste Portuguesa e o Arquipélago Toscano (Itália). Em ambos os casos de estudo os modelos operacionais implementados foram validados a um bom nível, utilizando vários tipos de dados oceanográficos disponíveis em bases de dados europeias e globais. A robustez do método foi testada durante as operações de retirada de combustível do navio Costa Concordia, para as quais o sistema forneceu previsões às autoridades Italianas. São ainda considerados na presente tese a interação entre ondas/correntes/vento na dinâmica das manchas de hidrocarbonetos no mar, a detecção de padrões de circulação de mesoescala e sua influência no risco a acidentes, bem como a integração destes métodos numéricos com sistemas de detecção e monitorização.

Fundação para a Ciência e Tecnologia

Universidade do Algarve