Condições metereológicas sinópticas e de mesoscala durante episódios de poluição atmosférica por matéria particulada na área da grande Lisboa

O presente estudo analisa a associação entre partículas inaláveis (PM10) à superfície e determinadas situações meteorológicas, com base em dados (1999-2003) de concentração de partículas finas e grosseiras de estações de qualidade do ar da região de Lisboa e observações meteorológicas. Associaram-se os episódios de poluição a situações sinópticas, com base em cartas de superfície do modelo do Centro Europeu de previsão a médio prazo (ECMWF). Os episódios que ocorrem com maior frequência no Inverno estão associados a um anticiclone. Depressões de origem térmica e vales que se estendem do Norte de África ocorrem poucas vezes, mas a probabilidade de se verificar um episódio com essas situações é elevada. Para cinco destes episódios analisaram-se campos do modelo ECMWF (escala sinóptica) e do modelo ALADIN (mesoscala). As elevadas concentrações de partículas associadas aos episódios estudados resultaram de uma forte influência do nível850 hPa, corroborados pelo modelo de retro-trajectórias do KNMI. ABSTRACT; The present study analyses the relationship between particles (PM10) and specific meteorological patterns based on fine and coarse particles concentration data (1999 to 2003) from the Lisbon area air quality network and meteorological observations. Associations were established between PM10 events and synoptic patterns based on surface fields from European Centre for Medium-Range Weather Forecast (ECMWF) Model. Winter events occur mainly under high pressure conditions. Thermal lows and troughs over North Africa affecting the lberian Península occur less frequently; however, the probability of a PM event with this synoptic pattern is high. Meteorological fields from the ECMWF model (synoptic scale) and the ALADIN model (mesoscale) were analyzed for five of these episodes. The 850 hPa level is quite relevant for determining high PM10 concentrations at the surface, as confirmed by KNMI trajectory model.

Study of different atmospheric environments associated to storms development in the Madeira Island

The study aims to improve the understanding about different atmospheric environments leading to the development of storms associated with heavy precipitation in Madeira Island. For this purpose, four main goals have been considered: 1) To document the synoptic and mesoscale environments associated with heavy precipitation. 2) To characterize surface precipitation patterns that affected the island during some periods of significant accumulated precipitation using numerical modelling. 3) To study the relationship between surface precipitation patterns and mesoscale environments. 4) To highlight how the PhD findings obtained in the first three goals can be translated into an operational forecast context. Concerning the large scale environment, precipitation over the island was favoured by weather systems (e.g, mesoscale convective systems and low pressure systems), as well as by the meridional transport of high amount of moisture from a structure denominated as “Atmospheric River”. The tropical origin of this moisture is underscored, however, their impact on the precipitation in Madeira was not so high during the 10 winter seasons [2002 – 2012] studied. The main factor triggering heavy precipitation events over the island is related to the local orography. The steep terrain favours orographically-induced stationary precipitation over the highlands, although maximum of precipitation at coastal region may be produced by localized blocking effect. These orographic precipitating systems presented different structures, associated with shallow and deep convection. Essentially, the study shows that the combination of airflow dynamics, moist content, and orography is the major mechanism that produces precipitation over the island. These factors together with the event duration act to define the regions of excessive precipitation. Finally, the study highlights two useful points for the operational sector, regarding the meridional water vapour transport and local effects causing significant precipitation over the Island; RESUMO: O estudo procura melhorar o entendimento sobre os diferentes ambientes atmosféricos que favorecem o desenvolvimento de tempestades associadas com precipitação intensa na ilha da Madeira. Nesse sentido foram definidos quatro objetivos: 1) Documentar os ambientes sinópticos e de mesoescala associados com precipitação intensa; 2) Caracterizar padrões de precipitação na superfície, em eventos de elevada precipitação acumulada, utilizando modelação numérica; 3) Estudar as relações entre os padrões de precipitação e ambientes de mesoescala; 4) Mostrar como tais resultados podem ser utilizados num contexto operacional de previsão do tempo. Em relação a ambientes de larga escala, verificou-se que a ocorrência de eventos de precipitação intensa sobre a ilha foi favorecida por sistemas meteorológicos, assim como pelo transporte meridional de humidade por meio de estruturas atualmente denominadas Rios atmosféricos. Neste último caso é de destacar a origem tropical de humidade, no entanto, o seu impacto na precipitação sobre a Madeira durante os 10 invernos estudados [2002-2012] não foi tão elevada. O principal fator que favorece os eventos de precipitação intensa está relacionado com a orografia local. O terreno complexo da ilha favorece a ocorrência de precipitação estacionária induzida orograficamente sobre as terras mais altas, embora a precipitação nas zonas costeiras possa ser produzida por um efeito localizado de bloqueio. Estes sistemas orográficos precipitantes apresentaram diferentes estruturas, associados a convecção pouco profunda e profunda. O estudo mostra que a combinação entre as características do escoamento, a quantidade de humidade, e a orografia são os condimentos essenciais para o desenvolvimento da precipitação sobre a ilha, atuando de maneira a definir as regiões de precipitação excessiva. Por fim, o estudo destaca dois pontos que podem ser úteis na previsão do tempo operacional, ligados a larga escala e aos efeitos locais, os quais podem levar ao desenvolvimento de tempestades e precipitação intensa sobre a ilha.

Perspetivas de utilização do potencial eólico em Timor-Leste

A exigência energética global está mais orientada para a utilização das fontes de Energias Renováveis (FERs), comprometendo e garantindo um desenvolvimento sustentável. Este trabalho tem como objetivo contribuir para o atingir das metas do PED 2011-2030, no que refere à utilização das FER, em particular do potencial eólico em Timor-Leste. Timor-Leste tem apresentado um grande interesse na política de aproveitamento de FER para alcançar a meta de longo prazo de PED 2030, comprometendo-se com o desenvolvimento sustentável através de ERs. Este trabalho pretende contribuir em particular com o estudo do aproveitamento de energia eólica. Com base no clima do vento de longo termo entre 2004 – 2012, da estação meteorológica (EM) de Díli e conjugando estes com os dados da campanha experimental de Martifer cedidos, de Dezembro 2008 - Novembro 2009, obteve-se o coeficiente de variabilidade (Cvariab.) inter-anual. Foi assim possível construir o mapa médio do vento de longo termo, com modelo atmosférico de mesoscala, numa resolução refinada de 3×3 km. Para a identificação dos locais mais favoráveis do vento, foi utilizado o modelo ArcGIS para georreferenciação do recurso. A filtragem das restrições e os constrangimentos do terreno permitiu construir o mapa do vento sustentável de Timor-Leste, por distritos, subdistritos, sucos, do enclave de Oecússi e a ilha de Atauro, o que conduziu à hierarquização de cinco zonas favoráveis (zona 1 - 5). A contribuição para o plano energético de Timor-Leste consiste em duas fases: - a 1ª fase o aproveitamento eólico em três PEs nas zonas monitorizadas (3 e 5) oriundo de dados cedidos pela Martifer, contabilizou-se um total de 424.694 MWh de produção de energia anual, tendo-se verificado o custo normalizado de energia (LCOE) no valor médio calculado de 0,046 €/kWh; - na 2ª fase a construção de acesso e o desenvolvimento de PEs nas zonas 1, 2 e 4 para o Cenário de Max-Renovável. Assim sendo, viabilizam a "Perspetiva de Utilização da Energia Eólica" no quadro do PED 2011 - 2030 de Timor-Leste, que viria reduzir o custo de produção de energia atual, e a emissão de CO2; Abstract: Prospects of Using Wind Energy in Timor-Leste The demand for global energy is more focused on the use of Reneweable Energy sources (REs), ensuring and committing itself to sustainable development. This study was prompted by the wish to contribute to the achievement the goals of the Strategic Development Plan (PED 2011-2030) regarding the use of REs, particularly the wind energy in Timor-Leste. Timor-Leste has presented a great interest in the use of renewable energy sources policy to achieve the long term goal of the PED 2030, committing to a sustainable development through renewable energy. This thesis intends to contribute in particular with the study of the use of wind energy. Based on the long term wind climate between 2004 and 2012 of the Díli weather station and combining these data with the Martifer campaign experimental data of December 2008 - November 2009, the interannual variation coefficient (Cv) was obtained. Thus, it was possible to build the map of long term average wind with atmospheric mesoscale model in a refined resolution of 3×3 km. The ArcGIS model was used for the identification of the most favorable locations of the wind for its georeferencing. The constraining of filtering and the constraints of the terrain allowed to construe the sustainable wind map of Timor-Leste in distritos, subdistritos, sucos, and also of the enclave of Oecussi and Atauro island, which led to the ranking of five favorable areas (zone 1-5) for an immediate experimental campaign of wind characterization and utilization of this resource in wind parks. The contribution to Timor-Leste's energy plan consists of two phases: - the first phase of three wind farms in zone (3 and 5) from data provided by Martifer, a total of 424,694 MWh, and levelyzed cost of electricity (LCOE) in the calculated average value of 0.046 €/kWh; - in the second phase the construction of access and development of wind farms in zones 1, 2 and 4 for the Max-Renewable Scenario. As such, they make possible the "Perspective of Wind Energy Use" in Timor Leste’s PED 2011 - 2030, which would reduce current energy production costs and CO2 emissions.

Understanding significant precipitation in Madeira island using high-resolution numerical simulations of real cases

In order to advance the knowledge about precipitation development over Madeira island, four rainfall patterns are investigated based on high-resolution numerical simulations performed with the MESO-NH model. The main environmental conditions during these precipitation periods are examined, and important factors leading to significant accumulated precipitation in Madeira are shown. We found that the combination of orographic effect and atmospheric conditions is essential for the establishment of each situation. Under a moist and conditionally unstable atmosphere, convection over the island is triggered, and its location was determined mainly by variations of the ambient flow, which was also associated with different moist Froude numbers. Interestingly, our results showed some similarities with situations discussed in idealized studies. However, the real variations of the atmospheric configuration confirm the complexity of significant precipitation development in mountainous regions. In addition, precipitating systems initially formed over the ocean were simulated reaching the island. The four periods were characterised by different time durations, and the local terrain interacting with the mesoscale circulation was decisive in producing a large part of the precipitation, which concentrated in distinct regions of the island induced by the airflow dynamic.