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.

Avaliação do sensor óptico de vegetação OptRx® na monitorização da variabilidade espacial e temporal de pastagens

estimativa da produtividade das pastagens constitui uma etapa fundamental para o gestor agrícola em termos de planeamento do encabeçamento animal, organização dos lotes de animais e avaliação das necessidades de suplementação alimentar ao longo do ano. O objectivo principal deste trabalho consistiu na avaliação de um sensor óptico activo (“OptRx”, que mede o índice NDVI, “Normalised Difference Vegetation Index”) para monitorizar de forma expedita aspectos relacionados com a variabilidade da pastagem e apoiar a tomada de decisão do gestor agrícola. Os resultados obtidos demonstraram o potencial que apresenta o índice NDVI para monitorizar a evolução do padrão espacial e temporal do estado vegetativo de uma pastagem biodiversa. Índices mais elevados foram registados à medida que a pastagem se aproximava do seu maior vigor vegetativo, notando-se uma quebra significativa destes índices no final da Primavera, quando a pastagem começou a secar em virtude da conjugação de temperaturas mais elevadas com a redução dos teores de humidade no solo. Este índice foi também efectivo na identificação de diferentes famílias botânicas (gramíneas/leguminosas) e diferentes produtividades na pastagem. Por outro lado, foi possível desenvolver equações de calibração do NDVI com a produção de matéria verde e de matéria seca (em kg/ha), tendo sido evidenciada uma relação inversa deste índice com o teor de matéria seca (em %) de pastagens de sequeiro do Alentejo.

A água na paisagem natural e antrópica

O crescimento da população gerou a ocupação de grandes áreas da superfície terrestre que provocaram alterações nas paisagens naturais. A apropriação desordenada do território, tendo em conta os espaços urbanos e rurais, trouxe vários impactos negativos ao meio ambiente. As linhas de água são os ecossistemas mais utilizados pelo homem ao longo da história, pela água, pesca, transporte, … e que simultaneamente vai modelando a paisagem pelas alterações do estado físico e modificações nas superfícies por onde corre. O sistema ribeirinho é constituído por vários ecossistemas, relacionados entre si e que são identificados transversalmente. Ao longo do ano é possível identificar, numa linha de água, três níveis: o de cheia durante o escoamento máximo anual no período das chuvas, o médio ao longo do ano e o de estiagem com o escoamento mínimo no pico do verão. Nas margens, a zonagem das espécies ripárias, está relacionada com a altitude, a unidade bioclimática, a distância do “eixo de humidade”, a geomorfologia, o tipo de solos e a matéria orgânica, entre outros fatores. Nas galerias ripícolas do Alentejo são frequentes cinco comunidades vegetais com grande diversidade de espécies, cujas presenças estão relacionadas com os níveis de água ao longo do ano e o tipo de solo: a) Choupais (Populus nigra), em solos sujeitos a prolongados encharcamentos. b) Salgueirais de borrazeiras pretas (Salix atrocinerea), em ribeiras com regime torrencial. c) Amiais (Alnus glutinosa), em solos com toalha freática à superfície. d) Freixiais (Fraxinus angustifolia) em solos húmidos, a comunidade mais comum no Alentejo. A vegetação marginal constitui um sistema elástico importante na proteção mecânica das margens contra o desgaste normal das águas, porque as mantêm seguras, protege o leito, favorece a riqueza piscícola e purifica as águas. Na proteção com sistemas rígidos e impermeáveis, verifica-se um elevado custo e estabilidade ameaçada nos pontos de contacto com as margens naturais, impede a comunicação natural entre a água que corre no leito do rio e a que se desloca em toda a largura do vale, provocando alterações no lençol freático. São vários, os valores associados à paisagem ribeirinha e, a titulo de exemplo, destacam-se: a) Simbólico: o Taj Mahal nas margens do rio Yamuna em Agra – Índia, classificado como Património da Humanidade pela UNESCO (1980) e a ponte Hintze Ribeiro destinada a unir as margens de Entre-os-Rios, em Penafiel e Castelo de Paiva, sobre o rio Douro e que colapsou em 4 de março de 2001, num acidente que provou 59 mortes. b) Histórico: a ponte medieval de San Martín (séc. XIV.) em Toledo – Espanha; o açude e termas romanas do séc. I a IV a.C., na Herdade de Almagrassa (Pisões) – Portugal e a villa romana da Tourega (séc. I a IV) que pertenceu ao senador Julius Maximus (Ivlivs Maximvs), como consta da lapide funerária encontrada na N. Sra. da Tourega (Évora) – Portugal. c) Mítico: a ponte romana em Cangas de Onís com a Cruz de la Victoria no principado de Astúrias – Espanha. d) Cultural: a atividade diária nas margens do rio Kottayam no distrito de Kerala – Índia; um fim de semana na margem do rio Danúbio na cidade de Viena – Aústria; as várzeas de rios goeses: Loutulim (Rio Zuari), Benaulim (represa de Komollam Tollem) e Betul (rio Sal) (Goa) – Índia e várzeas de rios cingaleses (região de Kandy) – Sri Lanka. e) Turístico: o palácio real de verão mandado construir pelo marajá Jagat Singh II (1734-1751) na ilha de Jag Niwas (1,5 ha) no lago Pichola. No fim da década de 60, tornou-se num dos mais famosos hotéis românticos do mundo, o Lake Palace Hotel – Índia e a queda de água de Karpuzkaldiran próximo da cidade de Antalya, cujo acesso é feito por escadas ou de barco – Turquia.