Setting priorities for private land conservation in fire-prone landscapes: Are fire risk reduction and biodiversity conservation competing or compatible objectives?

Although wildfire plays an important role in maintaining biodiversity in many ecosystems, fire management to protect human assets is often carried out by different agencies than those tasked for conserving biodiversity. In fact, fire risk reduction and biodiversity conservation are often viewed as competing objectives. Here we explored the role of management through private land conservation and asked whether we could identify private land acquisition strategies that fulfill the mutual objectives of biodiversity conservation and fire risk reduction, or whether the maximization of one objective comes at a detriment to the other. Using a fixed budget and number of homes slated for development, we simulated 20 years of housing growth under alternative conservation selection strategies, and then projected the mean risk of fires destroying structures and the area and configuration of important habitat types in San Diego County, California, USA. We found clear differences in both fire risk projections and biodiversity impacts based on the way conservation lands are prioritized for selection, but these differences were split between two distinct groupings. If no conservation lands were purchased, or if purchases were prioritized based on cost or likelihood of development, both the projected fire risk and biodiversity impacts were much higher than if conservation lands were purchased in areas with high fire hazard or high species richness. Thus, conserving land focused on either of the two objectives resulted in nearly equivalent mutual benefits for both. These benefits not only resulted from preventing development in sensitive areas, but they were also due to the different housing patterns and arrangements that occurred as development was displaced from those areas. Although biodiversity conflicts may still arise using other fire management strategies, this study shows that mutual objectives can be attained through land-use planning in this region. These results likely generalize to any place where high species richness overlaps with hazardous wildland vegetation.

Spike-timing dependent plasticity and connectivity in primate sensorimotor cortex

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Evaluation of vegetation recovery after fire: a case study in Calde, central region of Portugal

Remote Sensing has been used for decades, and more and more applications are added to its repertoire. With this study we aim to show the use of Remote Sensing in the field of vegetation recovery monitoring in burned areas and the added value of data with a high spatial resolution. This was done by analysing both Landsat 7 and 8 scenes, after the forest fire of summer 2012 in the parish of Calde, in the central region of Portugal, as well as an orthophoto produced with images acquired by an unmanned aerial vehicle.

Crime de incêndio urbano

Projeto de Graduação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de licenciado em Criminologia

Iluminação em ambientes fabris: otimização e análise técnica-e-económica

Esta Dissertação aborda a temática da eficiência energética em sistemas de iluminação fabris. Desde os primórdios da história da humanidade que a iluminação tem representado um papel importante. Não só garante condições de segurança, como começou por ser o intuito primordial das fogueiras pré-históricas, traduzindo-se num elemento de conforto. Atualmente seria impensável conceber as mais diversas atividades económicas e produtivas de um país sem iluminação. Nesse sentido a iluminação representa também um elemento fomentador de produtividade. Não é bem conhecido o impacto que a iluminação tem nos custos operacionais de uma unidade fabril. Principalmente por ser difícil de quantificar separadamente na fatura de eletricidade qual a percentagem correspondente à iluminação. Tipicamente estes custos podem ascender a 20% do orçamento global da autarquia em países desenvolvidos. Por esse motivo, o sector da iluminação tem investido esforço no sentido de promover melhores soluções de iluminação capazes de por um lado de satisfazer os requisitos do espaço a iluminar, e por outro propiciar soluções eficientes do ponto de vista energético. Estas soluções assentam essencialmente no uso de dispositivos mais eficientes (como por exemplo os LED´s ou as lâmpadas compactas fluorescentes) bem como em estratégias de controlo eficientes baseadas em dados sensoriais (como por exemplo deteção de movimento/presença). A combinação destas estratégias permite reduzir os consumos em cerca de 80% quando comparadas com soluções passivas. A empresa Amorim Cork Research Lda. é uma empresa prestadora de serviços ao universo das empresas da Corticeira Amorim, uma das maiores multinacionais de origem portuguesa. Teve origem no negócio da cortiça, em 1870, sendo hoje líder destacada no sector a nível mundial. Dada a dimensão da empresa e a sua subdivisão em várias Unidades Industriais com requisitos individuais, será expectável que a iluminação represente uma parte significativa da fatura de eletricidade. Atualmente, os vários setores encontram-se equipados com soluções de iluminação diferentes, na sua maioria empregando tecnologias passivas, noutros casos com dispositivos eficientes. Há algum interesse em migrar para soluções mais eficientes, em parte suportadas em DALI (com interface de comunicação PLC ou Zigbee).

Avaliação inorgânica de material particulado atmosférico inalável na região norte do Paraná

This study aimed to determine the concentration and inorganic chemical composition of samples from airborne particulate matter inhaled in fine and coarse fractions. Aerosol samples were collected in 2013 and 2014, from sites located in the cities of Londrina and Maringa, in the state of Paraná, Brazil. The samples were collected daily (24h) in two campaigns: winter and summer. For the collection, was used a dichotomous sampler with quartz fiber filter with 47 mm in size and 2 µm porosity, 97% efficiency, retaining particles of up to 0.3 µm. Quantification of the airborne particulate matter mass was performed by gravimetry method. The results from Londrina to PM2.5 and MP2,5-10 represent, respectively, 29.2% and 70.8% of airborne particulate matter in the winter campaign (2013), 30.9% (PM2.5) and 69.1 % (MP2,5-10) in the summer campaign (2013), and 35.9% (PM2.5) and 64.1% (MP2,5-10) in the winter 2014 campaign. In the city of Maringa, the results presented the percentage of 42.0% (PM2.5) and 58.0% (MP2,5-10) for the winter season (2014), and 28.8% (PM2.5) and 71.2 % (MP2,5-10) for the summer season (2014). The PM2.5/PM10 ratio was on average 0.3, demonstrating that both cities are developing urban areas. Analysis of the major soluble inorganic species in water (NO3-, SO42- and Cl-) associated with MP2,5-10 were quantified by ion chromatography at the LACA Laboratory in the State University of Londrina, with the largest contribution found in all campaigns was to NO3-. The NO3-/SO42- ratios above 1.0 indicate the local traffic contribution. The analysis of metals associated with PM2.5 was carried out by mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-MS) in the Federal University of Santa Catarina. The Zn, Pb, Cu and Mn concentrations found in all campaigns indicate the contribution of mobile sources to PM2.5. The concentration of BCe in PM2.5 was determined by reflectance, with higher BCe concentrations being found in winter campaigns. In general, Londrina presented the highest concentrations from the species analyzed when compared to Maringá. In addition, the analysis of the air mass trajectories indicated the transportation of pollutants coming mainly from fires in the southeastern region of the country.

Analyse des signaux radars polarimétriques en bandes C et L pour le suivi de l'humidité du sol de sites forestiers

Résumé : Dans les couverts forestiers, le suivi de l’humidité du sol permet de prévenir plusieurs désastres tels que la paludification, les incendies et les inondations. Comme ce paramètre est très dynamique dans l’espace et dans le temps, son estimation à grande échelle présente un grand défi, d’où le recours à la télédétection radar. Le capteur radar à synthèse d’ouverture (RSO) est couramment utilisé grâce à sa vaste couverture et sa résolution spatiale élevée. Contrairement aux sols nus et aux zones agricoles, le suivi de l’humidité du sol en zone forestière est très peu étudié à cause de la complexité des processus de diffusion dans ce type de milieu. En effet, la forte atténuation de la contribution du sol par la végétation et la forte contribution de volume issue de la végétation réduisent énormément la sensibilité du signal radar à l’humidité du sol. Des études portées sur des couverts forestiers ont montré que le signal radar en bande C provient principalement de la couche supérieure et sature vite avec la densité de la végétation. Cependant, très peu d’études ont exploré le potentiel des paramètres polarimétriques, dérivés d’un capteur polarimétrique comme RADARSAT-2, pour suivre l’humidité du sol sur les couverts forestiers. L’effet du couvert végétal est moins important avec la bande L en raison de son importante profondeur de pénétration qui permet de mieux informer sur l’humidité du sol. L’objectif principal de ce projet est de suivre l’humidité du sol à partir de données radar entièrement polarimétriques en bandes C et L sur des sites forestiers. Les données utilisées sont celles de la campagne terrain Soil Moisture Active Passive Validation EXperiment 2012 (SMAPVEX12) tenue du 6 juin au 17 juillet 2012 au Manitoba (Canada). Quatre sites forestiers de feuillus ont été échantillonnés. L’espèce majoritaire présente est le peuplier faux-tremble. Les données utilisées incluent des mesures de l’humidité du sol, de la rugosité de surface du sol, des caractéristiques des sites forestiers (arbres, sous-bois, litières…) et des données radar entièrement polarimétriques aéroportées et satellitaires acquises respectivement, en bande L (UAVSAR) à 30˚ et 40˚ et en bande C (RADARSAT-2) entre 20˚ et 30˚. Plusieurs paramètres polarimétriques ont été dérivés des données UAVSAR et RADARSAT-2 : les coefficients de corrélation (ρHHVV, φHHVV, etc); la hauteur du socle; l’entropie (H), l’anisotropie (A) et l’angle alpha extraits de la décomposition de Cloude-Pottier; les puissances de diffusion de surface (Ps), de double bond (Pd) extraites de la décomposition de Freeman-Durden, etc. Des relations entre les données radar (coefficients de rétrodiffusion multifréquences et multipolarisations (linéaires et circulaires) et les paramètres polarimétriques) et l’humidité du sol ont été développées et analysées. Les résultats ont montré que 1) En bande L, plusieurs paramètres optimaux permettent le suivi de l’humidité du sol en zone forestière avec un coefficient de corrélation significatif (p-value < 0,05): σ[indice supérieur 0] linéaire et σ[indice supérieur 0] circulaire (le coefficient de corrélation, r, varie entre 0,60 et 0,96), Ps (r entre 0,59 et 0,84), Pd (r entre 0,6 et 0,82), ρHHHV_30˚, ρVVHV_30˚, φHHHV_30˚ and φHHVV_30˚ (r entre 0,56 et 0,81) alors qu’en bande C, ils sont réduits à φHHHV, φVVHV et φHHVV (r est autour de 0,90). 2) En bande L, les paramètres polarimétriques n’ont pas montré de valeur ajoutée par rapport aux signaux conventionnels multipolarisés d’amplitude, pour le suivi de l’humidité du sol sur les sites forestiers. En revanche, en bande C, certains paramètres polarimétriques ont montré de meilleures relations significatives avec l’humidité du sol que les signaux conventionnels multipolarisés d’amplitude.

Photochemistry and transport of tropospheric ozone and its precursors in urban and remote environments

Tropospheric ozone (O3) adversely affects human health, reduces crop yields, and contributes to climate forcing. To limit these effects, the processes controlling O3 abundance as well as that of its precursor molecules must be fully characterized. Here, I examine three facets of O3 production, both in heavily polluted and remote environments. First, using in situ observations from the DISCOVER-AQ field campaign in the Baltimore/Washington region, I evaluate the emissions of the O3 precursors CO and NOx (NOx = NO + NO2) in the National Emissions Inventory (NEI). I find that CO/NOx emissions ratios derived from observations are 21% higher than those predicted by the NEI. Comparisons to output from the CMAQ model suggest that CO in the NEI is accurate within 15 ± 11%, while NOx emissions are overestimated by 51-70%, likely due to errors in mobile sources. These results imply that ambient ozone concentrations will respond more efficiently to NOx controls than current models suggest. I then investigate the source of high O3 and low H2O structures in the Tropical Western Pacific (TWP). A combination of in situ observations, satellite data, and models show that the high O3 results from photochemical production in biomass burning plumes from fires in tropical Southeast Asia and Central Africa; the low relative humidity results from large-scale descent in the tropics. Because these structures have frequently been attributed to mid-latitude pollution, biomass burning in the tropics likely contributes more to the radiative forcing of climate than previously believed. Finally, I evaluate the processes controlling formaldehyde (HCHO) in the TWP. Convective transport of near surface HCHO leads to a 33% increase in upper tropospheric HCHO mixing ratios; convection also likely increases upper tropospheric CH3OOH to ~230 pptv, enough to maintain background HCHO at ~75 pptv. The long-range transport of polluted air, with NO four times the convectively controlled background, intensifies the conversion of HO2 to OH, increasing OH by a factor of 1.4. Comparisons between the global chemistry model CAM-Chem and observations show that consistent underestimates of HCHO by CAM-Chem throughout the troposphere result from underestimates in both NO and acetaldehyde.

Colonização de bermas de estradas do Sul de Portugal por Dittrichia viscosa L. e seus efeitos na diversidade florística das bermas

A distribuição da espécie D. viscosa, nativa em Portugal, foi avaliada ao longo da berma de duas estradas, do sul do país. A composição florística e a percentagem de cobertura do solo das diferentes espécies foram amostradas em áreas de berma com e sem a influência de D. viscosa, para avaliar o seu efeito nas comunidades das bermas. O efeito do corte dos arbustos foi também estudado. A espécie em estudo apresentou uma clara preferência pelas bermas, comparativamente com as áreas envolventes. Os resultados sugerem que a presença dos arbustos provoca uma diminuição na biodiversidade das bermas. As estradas estudadas devem, portanto, ser alvo de controlo da distribuição desta espécie, para impedir a sua invasão. Com base nos resultados, sugerimos que o controlo deve ser efectuado através de dois cortes, no meio da primavera para impedir a propagação de incêndios e no final do verão, para prevenir a dispersão das sementes. ABSTRACT; The distribution of the native species D. viscosa was evaluated along the road verges of two roads in southern Portugal. The plant species composition and cover were surveyed within the roadside habitats, in areas with and without D. viscosa, to evaluate its effect on road verge communities. The effect of mowing on D. viscosa shrubs was also assessed. Shrubs showed a clear preference to verges relative to the surroundings, indicating that D. viscosa seems to be invading the study road verges. Results also suggest that the presence of the shrubs decrease the plant diversity of road sides, with potential effects on animals as well. Therefore, the study roads should be considered as important targets of local and regional efforts to prevent invasions of this species. Based on our results, we suggest that to prevent D. viscosa invasion within roadside ecosystems, the control should be based on two mowings, in mid-spring to prevent fires and in late-summer to prevent seed dispersal.

Comparação da eficácia de tecnologias para o controlo da perda de solo em áreas ardidas no Nordeste de Portugal aplicando modelo de erosão

As florestas exercem grande influência nos meios físico, biótico e socioeconômico, evitando a degradação do solo pela erosão, controlando a qualidade da água, fornecendo matérias-primas e alimentos, abrigando a maior parte da fauna e flora terrestre. As áreas florestais estão todavia sujeitas a significativo risco de incêndio. Como consequência dos incêndios, e entre outros impactos, o solo fica exposto à ação erosiva da chuva determinando perdas de solo muito significativas e a degradação deste recurso. Deste modo, o controle da erosão após o incêndio é essencial para a mais rápida recuperação das áreas ardidas suportada em medidas de conservação do solo eficazes. O trabalho propõe-se fazer uma avaliação quantificada da eficácia de técnicas de conservação do solo no controle da erosão em áreas ardidas, centrada em medidas de baixo custo e aplicável ao NE de Portugal, em especial o Distrito de Bragança. A metodologia de avaliação seguida inclui a construção de cenários regionais de aplicação simulada de uma seleção de medidas, mediante exploração de um modelo de erosão (Equação Universal de Perda de Solo – USLE). Através das simulações realizadas fazendo variar a distribuição de barreiras ao longo da encosta e o seu grau de retenção, foi possível avaliar a eficácia desta técnica para a redução da erosão nas condições definidas como cenários de base. Observou-se que o grau de retenção tem maior influência na redução de perda do solo do que a distância entre barreiras. Isto evidencia a necessidade de uma implementação adequada desta medida, com a instalação de barreiras de elevado grau de retenção. Aplicada apenas no primeiro ano pós-fogo, e de forma isolada, a técnica da sementeira não se mostrou suficientemente eficaz. Porém, se após um ano se realizar uma nova sementeira na área afetada, mostrou-se que pode ocorrer uma diminuição dos valores de perda de solo relativamente grande, pelo que será aconselhável a realização de uma ressementeira no ano seguinte à primeira aquando de intervenções pós-fogo com esta técnica. Uma possível combinação entre os métodos anteriores iria proporcionar uma situação ótima, como observado nos resultados das simulações efetuadas, onde a maioria dos cenários apresentou valores estimados de perda de solo menores ou iguais a 2 ton/ha.ano, limiar que separa condições de risco de erosão baixo e moderado e corresponde à tolerância de perda de solo para solos delgados e de substrato não renovável.

Contributos para a atuação do SEPNA no âmbito da Educação Ambiental

O presente trabalho surge no âmbito do mestrado em Educação Ambiental (EA), da Escola Superior de Educação do Instituto Politécnico de Bragança. Tem como principal objetivo abordar a temática da sensibilização ambiental, mais especificamente aquela que é desenvolvida pelo Serviço de Proteção da Natureza e do Ambiente (SEPNA) da Guarda Nacional Republicana (GNR), do Comando de Bragança, junto da população rural deste concelho. Foram analisadas quatro áreas de intervenção relacionadas com as áreas florestais: resíduos, caça furtiva e desportiva, pesca furtiva e desportiva e incêndios. O trabalho tem como base uma análise das respostas aos inquéritos realizados junto da população, por forma a verificar a opinião e a perceção da população face à funcionalidade das operações do SEPNA, se o seu modus operandi deve ser mais interventivo na sensibilização para os problemas ambientais, para pôr em prática os princípios do desenvolvimento sustentável, dando importância aos comportamentos de risco que, na maioria dos casos, levam ao desequilíbrio dos ecossistemas, seja pela caça e pesca furtivas, ou pelos incêndios que, na maioria, advêm de comportamentos criminosos. Nesse sentido foi realizado um levantamento de informações relacionadas com as áreas de atuação do SEPNA, nomeadamente o número de coimas nos últimos 4 anos, dentro de cada área de intervenção, assim como as metodologias e recursos usados para a sensibilização ambiental. A análise dos resultados poderá ajudar o SEPNA na planificação das suas ações no futuro, no sentido de tornarem mais eficazes no terreno com vista a uma defesa mais efetiva do meio ambiente e sensibilizando as populações para a adoção de comportamentos a favor do ambiente.

Detecção e análise de áreas queimadas por meio da normalização de séries temporais MODIS na região do Jalapão

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Humanas, Departamento de Geografia, Programa de Pós-Graduação em Geografia, 2015.

Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

Global interactions between fire and vegetation, human activities and climate

Doutoramento em Engenharia Florestal - Instituto Superior de Agronomia - UL

Modelling global pyrogeography using data derived from satellite imagery

Doutoramento em Engenharia Florestal e dos Recursos Naturais - Instituto Superior de Agronomia - UL