Understanding and modelling hydrological and soil erosion processes in burnt forest catchments

Forest fires implications in overland flow and soil erosion have been researched for several years. Therefore, is widely known that fires enhance hydrological and geomorphological activity worldwide as also in Mediterranean areas. Soil burn severity has been widely used to describe the impacts of fire on soils, and has being recognized as a decisive factor controlling post-fire erosion rates. However, there is no unique definition of the term and the relationship between soil burn severity and post-fire hydrological and erosion response has not yet been fully established. Few studies have assessed post-fire erosion over multiple years, and the authors are aware of none which assess runoff. Small amount of studies concerning pre-fire management practices were also found. In the case of soil erosion models, the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) and the revised Morgan–Morgan–Finney (MMF) are well-known models, but not much information is available as regards their suitability in predicting post-fire soil erosion in forest soils. The lack of information is even more pronounced as regards post-fire rehabilitation treatments. The aim of the thesis was to perform an extensive research under the post fire hydrologic and erosive response subject. By understanding the effect of burn severity in ecosystems and its implications regarding post fire hydrological and erosive responses worldwide. Test the effect of different pre-fire land management practices (unplowed, downslope plowed and contour plowed) and time-since-fire, in the post fire hydrological and erosive response, between the two most common land uses in Portugal (pine and eucalypt). Assess the performance of two widely-known erosion models (RUSLE and Revised MMF), to predict soil erosion rates during first year following two wildfires of distinctive burn severity. Furthermore, to apply these two models considering different post-fire rehabilitation treatments in an area severely affected by fire. Improve model estimations of post-fire runoff and erosion rates in two different land uses (pine and eucalypt) using the revised MMF. To assess these improvements by comparing estimations and measurements of runoff and erosion, in two recently burned sites, as also with their post fire rehabilitation treatments. Model modifications involved: (1) focusing on intra-annual changes in parameters to incorporate seasonal differences in runoff and erosion; and (2) inclusion of soil water repellency in runoff predictions. Additionally, validate these improvements with the application of the model to other pine and eucalypt sites in Central Portugal. The review and meta-analysis showed that fire occurrence had a significant effect on the hydrological and erosive response. However, this effect was only significantly higher with increasing soil burn severity for inter-rill erosion, and not for runoff. This study furthermore highlighted the incoherencies between existing burn severity classifications, and proposed an unambiguous classification. In the case of the erosion plots with natural rainfall, land use factor affected annual runoff while land management affected both annual runoff and erosion amounts significantly. Time-since-fire had an important effect in erosion amounts among unplowed sites, while for eucalypt sites time affected both annual runoff and erosion amounts. At all studied sites runoff coefficients increase over the four years of monitoring. In the other hand, sediment concentration in the runoff, recorded a decrease during the same period. Reasons for divergence from the classic post-fire recovery model were also explored. Short fire recurrence intervals and forest management practices are viewed as the main reasons for the observed severe and continuing soil degradation. The revised MMF model presented reasonable accuracy in the predictions while the RUSLE clearly overestimated the observed erosion rates. After improvements: the revised model was able to predict first-year post-fire plot-scale runoff and erosion rates for both forest types, these predictions were improved both by the seasonal changes in the model parameters; and by considering the effect of soil water repellency on the runoff, individual seasonal predictions were considered accurate, and the inclusion of the soil water repellency in the model also improved the model at this base. The revised MMF model proved capable of providing a simple set of criteria for management decisions about runoff and erosion mitigation measures in burned areas. The erosion predictions at the validation sites attested both to the robustness of the model and of the calibration parameters, suggesting a potential wider application.

Seasonal and storm induced morphological variations at praia de Faro, península do Ancão, southern Portugal

Dissertação de Mestrado, Estudos Marinhos e Costeiros, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2009

Descarga costeira de águas subterrâneas com elevado conteúdo em nitratos para a Ria Formosa

Dissertação de Mestrado, Estudos Marinhos e Costeiros, Faculdade de Ciências do Mar e Ambiente, Universidade do Algarve, 2007

Population model of the recent subtidal invasion of Sargassum muticum in southern Portugal

Dissertação de Mestrado, Biologia Marinha, Especialização em Ecologia e Conservação, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2007

Modelação do crescimento de Sardina pilchardus (Walbaum, 1792) em duas zonas (oceanograficamente distintas) da costa portuguesa

Dissertação mest., Biologia Marinha, Universidade do Algarve, 2009

Does variability in temperature and chlorophyll concentration influence Wahoo and Yellowfin tuna landings in Bermuda (1990-2006)?

Dissertação de mest., Biologia Marinha, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2009

Polycyclic aromatic hydrocarbons and oxidative stress markers in the clam Ruditapes decussatus from the Ria Formosa (Portugal)

Tese dout., Ciências e Tecnologias do Ambiente, Universidade do Algarve, 2007

Análise da distribuição do esforço de pesca e das capturas da palmeta (Reinhardtius hippoglossoides, Walbaum 1792) capturada pela frota comercial portuguesa na área de regulamentação NAFO

Dissertação de Mestrado, Aquacultura e Pescas, Especialização em Pescas, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2008

A problemática das segundas habitações em destinos maduros. O caso do Algarve

A teoria do ciclo de vida proposta por Butler (1980) foi ao longo dos últimos anos discutida e aplicada a diferentes realidades e áreas turísticas, permitindo comparações e análises mais detalhadas de determinados aspectos relacionados com as várias etapas. Uma das etapas que tem suscitado mais curiosidade é a de rejuvenescimento, tendo em conta que está associada a novas estratégias e ao relançamento de uma determinada área turística que se encontra numa fase de maturidade. Autores como Strapp (1988) apresentaram teorias que visam demonstrar que a análise de indicadores distintos dos utilizados para avaliar o ciclo de vida dos destinos proposto por Butler (1980), indiciam que a segunda habitação pode ter uma importância acrescida em etapas de pós estagnação e rejuvenescimento dos destinos. Strapp (1988) ao utilizar como indicador de análise a “estada média” verificou que o tempo médio de permanência de um turista numa determinada área diminui com o avançar dos anos, situação que, segundo o autor, pode ser ultrapassada com estratégias adequadas das entidades públicas e privadas. Neste artigo pretendemos em primeiro lugar apresentar os modelos teóricos que visam a avaliação do ciclo de vida dos destinos, nomeadamente os propostos por Butler (1980) e por Strapp (1988). Em segundo lugar avaliar qual a evolução do Algarve em termos dos meios de alojamento classificado por categoria e os de uso sazonal desde os anos 60, com dados estatísticos recolhidos no Instituto Nacional de Estatística. Por fim pretende-se avaliar a teoria de Strapp (1988) com dados estatísticos relativos à estada média de turistas entre 1997 e 2007, que nos foram cedidos pela AHETA. A comparação da estada média sugerida pela AHETA é comparada com aquela referida pelos passageiros proprietários de uma segunda habitação e pelos passageiros que demonstraram intenção de vir a adquirir uma habitação no Algarve, inquiridos no Aeroporto de Faro entre Junho e Outubro de 2007. Complementaremos estes mesmos dados com outros resultantes deste mesmo questionário, e que nos permitem verificar algumas das características inerentes a um indivíduo que possui uma segunda habitação no Algarve.

O lugar e a horta na montanha: o caso de Fortes na serra do Algarve

As culturas regadas compreendem ao longo da história uma importância decisiva nas áreas de montanha do Mediterrâneo Ocidental. Frequentemente coninadas a parcelas bem delimi- tadas no lanco dos cursos de água ou associadas a uma dimen- são sazonal ajustada aos regimes torrenciais, as hortas inscre- vem-se aqui, tradicionalmente, numa economia de subsistência assente na variedade de recursos e num calendário complexo de trabalhos na terra. apesar dos traços distintivos que marcam cada uma das áreas de montanha nesta região, surpreendem, por vezes, as semelhanças que poderemos encontrar a norte e a sul do Mediterrâneo, em expressões tão diversas como a posição do assentamento humano na paisagem, a disposição irregular das árvores do pomar de sequeiro nas encostas, o contraste entre as culturas regadas e as vertentes agrestes, a debulha dos cereais nas eiras circulares, a secagem dos frutos nas esteiras ou a morfologia de determinadas construções elementares.

Biogeoquímica do manganês, ferro, cobre e cádmio em sedimentos da Ria Formosa

A Ria Formosa é uma laguna costeira de características mesotidais, situada na costa Sul de Portugal, que apresenta pronunciadas variações sazonais de temperatura e radiação luminosa. As extensas zonas intertidais desta laguna são inundadas pela maré duas vezes por dia ficando, por isso, também sujeitas a flutuações semidiurnas de temperatura, pressão e radiação luminosa. Estas condições podem afectar os equilíbrios físico-químicos existentes no sedimento. Foi elaborado um esquema de amostragem de sedimentos em suspensão e de fundo em diversos locais da zona intertidal da Ria Formosa em duas escalas de tempo distintas: (a) uma escala sazonal, com o objectivo de estudar a influência das variações anuais de temperatura e os mecanismos por si desenvolvidos na composição elementar dos sedimentos; (b) ao longo de alguns minutos durante a inundação dos sedimentos pela água da maré, com objectivo de estudar o efeito da maré nos equilíbrios físico-químicos existentes no interior do sedimento. Nos sedimentos recolhidos sazonalmente foi medida a temperatura, o pH e o potencial redox, determinado o conteúdo em matéria orgânica e os teores de Al, Si, Mn, Fe, Cu e Cd na fracção sólida. Na água intersticial foram determinadas as concentrações de Mn(II), Fe, Cu e Cd totais dissolvidos. Nas amostras de água intersticial colhidas durante a inundação dos sedimentos foram determinadas as concentrações de Cl-, Mn(II), Fe(II), Fe(III), Cu e Cd totais dissolvidos. A variação do teor de cloretos na água intersticial indicou que a inundação dos sedimentos intertidais pela maré causa infiltração da água através da superfície do sedimento e movimentos de água intersticial no seu interior. Estes movimentos de fluídos ocorreram preferencialmente nas camadas de maior permeabilidade. As alterações ao equilíbrio dinâmico da água intersticial foram mais intensas nos primeiros 28 minutos de inundação, diminuindo ao longo do tempo. Os processos físicos acima referidos provocaram a exportação de Mn(II), Fe(III), Cu e Cd totais dissolvidos da água intersticial para a coluna de água e simultaneamente induziram a oxidação das espécies reduzidas de manganês e de ferro. O Mn(II) foi oxidado a Mn(IV) na camada superficial dos sedimentos e, também, exportado para a coluna de água. A oxidação do Fe(II) a Fe(III) ocorreu, por sua vez, no interior do sedimento numa curta escala de tempo (<7 min.), saindo para a coluna de água uma pequena porção de Fe(III). Estas alterações, provocadas pela inundação dos sedimentos intertidais, mascararam eventuais variações sazonais das concentrações de Mn e Fe na fracção intersticial dos sedimentos. Os perfis de Cu e Cd totais dissolvidos na água intersticial mostraram a existência de várias zonas de mobilização nos primeiros 4 cm de sedimento. A mobilização de Cu não apresentou uma variação sazonal enquanto que as concentrações de Cd mostraram um incremento no Verão. Neste período, o cálculo de fluxos difusivos indicou uma intensificação dos processos de transferência destes metais através da interface sedimento-água relativamente aos existentes no interior do sedimento. Os fluxos difusivos de Cu foram uma ordem de grandeza inferiores ao transporte advectivo associado à inundação pela maré, enquanto que para o Cd as estimativas dos fluxos difusivos e do transporte advectivo foram comparáveis. Em suma, os resultados obtidos mostraram que a distribuição destes elementos na água intersticial é reflexo do regime de transporte-reacção induzido pela inundação dos sedimentos intertidais, sendo para o Fe mais importantes os processos de reacção, enquanto que para o Mn, Cu e Cd os transportes advectivos são mais rápidos do que as reacções. Com base nestes resultados é proposto um modelo para os ciclos de Mn, Fe, Cu e Cd nas zonas intertidais de lagunas costeiras.

Análise multivariada da sucessão dunar na península do Ancão e ilha da Barreta

O presente estudo tem a sua localização na Ria Formosa, mais concretamente na Península do Ancão e Ilha da Barreta. A barra do Ancão (ou de S. Luís) é a que tem influência directa sobre a área de estudo em causa. Ecossistema é todo o sistema (no sentido físico) incluindo não só a complexidade de organismos mas também a complexidade de factores físicos a que se chama de ambiente. Neste conceito de ecossistema, os componentes biológicos (bióticos) e físicos (abióticos) são um único sistema interactivo. Na Ria Formosa as dunas formam-se na praia, na zona que imediatamente se segue ao domínio das marés, dando origem a uma crista, mais ou menos contínua, relativamente baixa e sensivelmente paralela à linha de costa. A sucessão ecológica pode ser definida como o padrão contínuo não sazonal, direcional, de colonização e extinção num local por populações de espécies. Assim os sistemas dunares consistem num mosaico zonal, determinado pelas características ambientais definidas pela topografia. Os objectivos deste estudo foram caracetrizar a sucessão dunar da Ria Formosa em termos de associações que relacionam as espécies com elevada correlação e validá-las. Relacionar as correlações e associações com a idade dos locais e as outras variáveis ambientais (pH, condutividade, matéria orgânica e azoto), estabelecendo os tipos de composição florística e a sua sequência espacial e comparar os tipos composição florística obtidos com a idade e os propostos na bibliografia. Pela utilização do método de transecto em banda foram amostrados sete transectos, com um espaçamento de 3 m entre estações de 1 m2. Adaptou-se a escala de abundância-dominância proposta por Braun Blanquet (1979). Analizaram-se os resultados recorrendo à análise multivariada com metodologia Monte Carlo. Utilizou-se a análise de componentes principais, análise de agrupamento, análise discriminante e regressão múltipla para analisar os dados obtidos. Verificou-se então que a análise dos factores bióticos leva a concluir que a zonação do sistema dunar está dependente quer da idade do mesmo, quer das características que o próprio habitat apresenta (gradiente de recursos e gradiente directo). A zonação completa do sistema dunar necessita de pelo menos mais de 60 anos para ocorrer; idade com a qual as dunas apresentam uma série de relações inter-específicas que tendem a ser estabilizadas. As espécies ditas pioneiras, à medida que o tempo evolui, restringem a sua ocupação à vertente oceânica da duna, uma vez que sofrem uma pressão competitiva de outras espécies que se lhes sucedem com o tempo.

Compostagem e caracterização de resíduos vegetais para utilização como substratos hortícolas

O objectivo deste trabalho foi estudar a utilização de 5 compostos de resíduos de origem vegetal, como componentes de substratos hortícolas. Estudaram-se os processos de compostagem de bagaço de azeitona, bagaço de uva, polpa de alfarroba, casca de eucalipto e casca de pinheiro, caracterizaram-se os compostos obtidos e testou-se a sua aptidão agronómica, como substratos para viveiro de tomate (Lycopersicum esculentum Mill.) em placas alveoladas e cultura de pelargónio (Pelargonium x hortorum) em vaso. Após uma preparação prévia, que em alguns dos resíduos vegetais constou de moenda, suplemento de azoto e aumento do teor de humidade, efectuou-se a sua compostagem em caixas com 1200 L de capacidade, isoladas termicamente, com arejamento por volteio manual. Depois foram analisadas as suas características físicas e químicas e testados na sua aptidão como constituintes únicos de substratos e em misturas com turfa de sphagnum. A maioria dos processos de compostagem apresentou uma evolução habitual da temperatura, com a máxima aproximando-se ou ultrapassando 60 oC. Como excepções, verificou-se um período de compostagem muito longo em bagaço de azeitona; o atraso da fase termofílica em polpa de alfarroba e, na 1ª compostagem de casca de pinheiro, a temperatura não alcançou a zona termofílica. A maioria dos resíduos manifestaram uma acentuada resistência à degradação durante a compostagem, à excepção da polpa de alfarroba e da casca de eucalipto. Contudo, a nível físico-químico e químico registaram-se evoluções acentuadas, sobretudo nas variáveis relacionadas com alterações da superfície das partículas, como por exemplo, a capacidade de troca catiónica. Outras variáveis apresentaram uma evolução interessante para o acompanhamento do processo e o conhecimento do grau de estabilidade do composto final. Foi apreciável o efeito proporcionado pela adição de lamas de estação de tratamento de águas residuais urbanas, como suplemento azotado, a nível das propriedades físicas dos compostos, do aumento da velocidade do processo de compostagem e do enriquecimento dos compostos em macro e micronutrientes. A compostagem não conduziu à melhoria significativa das propriedades físicas dos materiais, excepto em casca de eucalipto. Os compostos caracterizaram-se fundamentalmente por uma reduzida capacidade de retenção de água e uma elevada capacidade de arejamento. Os compostos obtidos com incorporação de lamas apresentaram os valores mais baixos de capacidade de arejamento, mesmo assim dentro dos limites satisfatórios e, os valores mais altos de capacidade de retenção de água. Na cultura em placas alveoladas, o comportamento de muitas das misturas com compostos não se diferenciou do da testemunha, observando-se uma flutuação sazonal do comportamento das misturas nos dois viveiros de cada ano, associada às condições ambientais mais exigentes do ponto de vista da disponibilidade de água. Observou-se um maior número de correlações significativas entre as características dos substratos e as variáveis relativas ao crescimento das plantas nos viveiros efectuados mais tarde, sob condições de maior evapotranspiração. As plantas obtidas no segundo viveiro de tomate foram instaladas em cultura. As características das plantas do viveiro, apresentaram elevada correlação com as respectivas produções obtidas no campo, evidenciando a importância da qualidade das plantas de viveiro, na produção. Nos ensaios de pelargónio em vaso, também se observaram comportamentos idênticos ao da testemunha em muitas das misturas com compostos. Observou-se no 2º ensaio, um maior número de tratamentos com resultados idênticos aos da testemunha, resultante das condições de menor exigência hídrica, as quais fizeram sobressair menos as diferenças de propriedades físicas das misturas. Contudo, a diferença de crescimento obtido em algumas misturas, atribuiu-se também à interferência da continuidade capilar entre o vaso de papel com a estaca enraizada e a mistura em estudo. O trabalho presente mostrou que é possível obter compostos a partir de resíduos orgânicos, com boas características e a preço competitivo para utilização como substratos hortícolas. O processo de compostagem sendo um elemento chave, é fácil de controlar se houver uma regulação eficaz do arejamento e do teor de humidade durante o processo. Apesar de alguns resíduos, como a polpa de alfarroba, serem caros, se tomarmos em consideração o custo da sua eliminação, poderão conduzir a substratos comercialmente viáveis. Em condições ambientais que favoreçam uma maior evapotranspiração ou, em culturas com maior exigência hídrica, pode ser aconselhável a mistura dos compostos estudados com turfa de sphagnum pouco decomposta para melhorar a capacidade de retenção de água.

Parque habitacional na região do Algarve: uma contribuição da análise de clusters na definição de uma tipologia de freguesias, 1991-2001-2011

Partindo de 17 variáveis caracterizadoras do parque habitacional, provenientes das recolhas censitárias de 1991, 2001 e 2011, procedeu-se à classificação das 84 freguesias da região do Algarve. A aplicação da análise de clusters conduziu à obtenção de cinco agrupamentos de freguesias, nos três momentos de análise (1991, 2001 e 2011): Litoral Intensivo; Litoral Moderado; Rural Intermédio; Rural Profundo; e Centros Urbanos. A heterogeneidade entre os clusters é mais acentuada em termos da pressão sobre a ocupação do território e da forma de ocupação, nomeadamente o uso sazonal. Note-se que as tendências entre as duas décadas (1991-2001 e 2001-2011) são distintas. Entre 1991 e 2001 observou-se um aumento das freguesias que revelam sinais depressivos (Rural Profundo passou de 10 para 23 freguesias) enquanto as cidades se tornaram territórios com maiores dissemelhanças em relação aos demais, nomeadamente freguesias limítrofes (veja-se que o cluster Centros Urbanos passou a ser constituído, quase exclusivamente, por freguesias que integram cidades). Entre 2001 e 2011 parece haver uma reconfiguração do espaço, com o aumento de freguesias com indícios expansivos (Litoral Moderado passou de 11 para 30 freguesias) ao mesmo tempo que a ruralidade mais intensa se começa a dissipar (note-se que o Rural Profundo passou a constituir-se, essencialmente, por freguesias pertencentes ao barrocal e à serra algarvias). O conhecimento destas realidades constitui um pré-requisito para a identificação de soluções para freguesias com características comuns e um auxílio na difícil tarefa que é o planeamento e ordenamento do território da região do Algarve como um todo.

Cartografia da densidade bentónica do Algarve central e previsões de cenários

Os fundos marinhos do Algarve central são cada vez mais sujeitos a pressões antropológicas. A pesca, a extração de inertes para reabastecimento de praias, os recifes artificais e aquacultura costeiras são exemplos de actividades que se desenvolvem nesse espaço. O conhecimento da variação espacial da densidade bentónica é um desafio que se coloca cada vez mais à comunidade científica. Para além do interesse para o conhecimento científico é também valioso intrumento de gestão ambiental. Numa altura em que existe cada vez pressão sobre o ambiente marinho, a gestão sustentada dos espaços, compatibilizando a conservação e as actividades, assente num conhecimento científico, é cada vez mais necessária. Este estudo, teve como objectivo, a criação de modelos que descrevam espacialmente as densidades de peixes (bentónicos e demersais) e de macroinvertebrados obtidas na área de estudo, os substratos móveis até aos 30 m de profundidade no Algarve Central. E ainda, a elaboração de cenários, nomeadamente na identificação de zonas com densidades mais elevadas, impacte de dragagens e um aumento da temperatura superficial do mar. Os modelos obtidos são representativos das realidades amostradas. Os resultados indicam a existência de variação sazonal nos locais de amostragem com as maiores densidades a ocorrerem na zona central da área de estudo e também em maiores profundidades. A simulação de uma área de dragagem indica, após o período de impacto inicial que não foi contabilizado, um provável aumento de densidade como consequência do aumento de profundidade na área impactada. A simulação do aumento da temperatura superficial do mar, indica a existência de uma diminuição das densidades bentónicas.