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- Geografia Física em regiões de montanha: a Ilha da Madeira e as Serras da Arrábida e da Estrela. Homenagem a Orlando RibeiroPublication . Mora, Carla; Alcoforado, Maria João; Jansen, Jan; Fragoso, Marcelo; Lopes, António; Lopes, Sérgio; Vieira, GonçaloO presente livro é composto por dois textos, partindo de alguns trabalhos de Orlando Ribeiro e mostram como o Zephyrus tem estudado os temas seleccionados. O primeiro trata do clima e da vegetação da Arrábida e da Madeira, embora estes não sejam temas centrais na obra de Orlando Ribeiro. O. Ribeiro dedicou-se primeiro à investigação sobre a Arrábida, tema da sua tese de doutoramento em 1935 e estudou a Madeira em 1947 e 1948, quando preparava o livro-guia de uma das excursões do XVIº Congresso Internacional de Geografia, que o CEG de Lisboa organizou em 1949, sob a sua orientação. O segundo texto refere parte de uma investigação, feita na sequência do Projecto ESTRELA, liderado pelo Professor António de Brum Ferreira, falecido em 2013, que lembramos com saudade e admiração, e que muito contribuiu para o conhecimento da Geografia Física de Portugal, em particular no campo da Geomorfologia. Apresenta-se um estudo de unidades de paisagem, em que se investigam as interacções entre o clima, a dinâmica geomorfológica e as comunidades vegetais no circo glaciário do Covão Cimeiro, na Serra da Estrela, cuja glaciação quaternária foi inicialmente estudada por E. Fleury e H. Lautensach e, posteriormente, por Suzanne Daveau. O trabalho é feito a uma escala muito detalhada, com o objectivo de delimitar unidades de paisagem, adaptadas ao sistema de classificação de habitats Natura2000. A metodologia pode ser extrapolada e permite aplicação no ordenamento e na gestão do território. A ligação com o trabalho de Orlando Ribeiro tem aqui a ver com a selecção da metodologia (seguindo-se uma perspectiva de Geografia naturalista, focada nas inter-relações entre os elementos físicos e biofísicos da paisagem) e com os trabalhos que desenvolveu na Cordilheira Central, onde guiou excursões de numerosas gerações de geógrafos. Os dois textos mostram que, apesar da evolução dos conceitos em torno da paisagem, os trabalhos de Orlando Ribeiro são muito inovadores para a época, apresentando já a paisagem como um conceito dinâmico, resultado das relações entre geomorfologia, clima e vegetação e incluindo a marca do Homem.
- Registadores automáticos de baixo-custo para a monitorização de temperaturas do ar, da rocha e do soloPublication . Vieira, Goncalo; Mora, Carla; Ramos, MiguelRegistadores automáticos de temperatura do tipo Tiny Talk II® foram transformados no laboratório do Centro de Estudos Geográficos, com o objectivo de monitorizar as variações de temperatura do ar, rocha e solo. Tratam-se de registadores de 8 bits, com capacidade para armazenar até 1800 dados de temperatura medida a intervalos pré-definidos. A principal vantagem do sistema reside no baixo custo dos instrumentos, na sua pequena dimensão e na simplicidade das adaptações necessárias para que sejam medidos os parâmetros referidos. Descrevem-se na presente nota todos os procedimentos necessários para a construção dos três tipos de sistema de aquisição de dados.
- Climas da Serra da Estrela: características regionais e particularidades locais dos planaltos e do Alto Vale do ZêzerePublication . Mora, Carla; Alcoforado, Maria JoãoO objectivo do presente trabalho é identificar e caracterizar os climas locais da Serra da Estrela, dando ênfase à sua dinâmica em termos térmicos e distribuição espacial, e procurando identificar os factores que controlam o mosaico topoclimático da montanha. Estudaram-se, para isso, os regimes diários da temperatura do ar em locais com características topográficas contrastadas, utilizando postos termométricos automáticos, bem como o balanço radiativo instantâneo em situações de Verá e Inverno, modelizado a partir de imagens Landsat 5TM. Essas imagens permitiram ainda cartografar o uso do solo, e a sua aplicação com fins topoclimáticos. Uma vez que o relevo e o modo como este interage com a radiação solar, são os principais factores dos climas locais em áreas de montanha, a utilização de um Sistema de Informação Geográfica e de um modelo digital de terreno detalhado permitiu avaliar e modelizar a sua distribuição espacial. Foi assim possível elaborar um mapa dos climas locais da Serra da Estrela, que é apresentado como uma tentativa de síntese dos conhecimentos obtidos. Aos climas locais, que são o objecto deste trabalho, acresceu ainda a necessidade de caracterização do clima regional da montanha, e em particular, o contraste entre esta e as áreas baixas envolventes. Essa caracterização foi efetuada usando dados das estações meteorológicas do Instituto de Meteorologia e do Instituto da Água, e centrou-se nas temperaturas do ar e sua repartição, e na distribuição da precipitação e origem das assimetrias espaciais encontradas nos sectores planálticos e já descritas por outros autores. Trata-se, contudo, de um tema um pouco marginal ao trabalho e que não tivemos oportunidade de aprofundar com o detalhe necessário. Para o estudo dos regimes e padrões térmicos, escolheu-se à área mais alta da Serra da Estrela, em particular, a bacia do Zêzere a montante de Manteigas e os interflúvios adjacentes. Apesar de se terem efectuado, numa fase inicial dos trabalhos, medições itinerantes de temperatura, humidade relativa e vento, esses dados acabaram por não ser usados, pois em finais de 1999 tivemos a oportunidade de instalar uma rede relativamente densa de postos termométricos, programada para registar a dados em intervalos bi-horários. Tratou-se de uma iniciativa pioneira em Portugal, em especial numa região de montanha, e que permitiu obter um grande número de dados de muito valor, pois foi possível obter, de forma quase contínua, dados ao longo do ano de 2000. O financiamento para a aquisição dos dataloggers e do material necessário para a sua construção foi obtido através do projecto ESTRELA – “Processos geomorfológicos e biofísdicos e unidades de paisagem em montanhas mediterrâneas. Aplicação à Serra da Estrela”, no qual participamos. Os dataloggers de baixo-custo foram adaptados para a monitorização de temperaturas do ar no laboratório do Centro de Estudos Geográficos, num trabalho de colaboração com Gonçalo Vieira e Miguel Ramos Saínz (Universidade de Alcalá de Henares). […]
- Accurate determination of surface reference data in digital photographs in ice-free surfaces of Maritime AntarcticaPublication . Pina, Pedro; Vieira, Goncalo; Bandeira, Lourenço; Mora, CarlaThe ice-free areas of Maritime Antarctica show complex mosaics of surface covers, with wide patches of diverse bare soils and rock, together with various vegetation communities dominated by lichens and mosses. The microscale variability is difficult to characterize and quantify, but is essential for ground-truthing and for defining classifiers for large areas using, for example high resolution satellite imagery, or even ultra-high resolution unmanned aerial vehicle (UAV) imagery. The main objective of this paper is to verify the ability and robustness of an automated approach to discriminate the variety of surface types in digital photographs acquired at ground level in ice-free regions of Maritime Antarctica. The proposed method is based on an object-based classification procedure built in two main steps: first, on the automated delineation of homogeneous regions (the objects) of the images through the watershed transform with adequate filtering to avoid an over-segmentation, and second, on labelling each identified object with a supervised decision classifier trained with samples of representative objects of ice-free surface types (bare rock, bare soil, moss and lichen formations). The method is evaluated with images acquired in summer campaigns in Fildes and Barton peninsulas (King George Island, South Shetlands). The best performances for the datasets of the two peninsulas are achieved with a SVM classifier with overall accuracies of about 92% and kappa values around 0.89. The excellent performances allow validating the adequacy of the approach for obtaining accurate surface reference data at the complete pixel scale (sub-metric) of current very high resolution (VHR) satellite images, instead of a common single point sampling.
- Evaluation of the use of very high resolution aerial imagery for accurate ice-wedge polygon mapping (Adventdalen, Svalbard)Publication . Lousada, Maura; Pina, Pedro; Vieira, Gonçalo; Bandeira, Lourenço; Mora, CarlaThe main objective of this paper is to verify the accuracy of delineating and characterizing ice-wedge polygonal networks with features exclusively extracted from remotely sensed images of very high resolution. This kind of mapping plays a key role for quantifying ice-wedge degradation in warming permafrost. The evaluation of mapping a network is performed in this study with two sets of aerial images that are compared to ground reference data determined by fieldwork on the same network, located in Adventdalen, Svalbard (78°N). One aerial dataset is obtained from a photogrammetric survey with RGB+NIR imagery of 20cm/pixel, the other from an UAV (Unmanned Aerial Vehicle) survey that acquired RGB images of 6cm/pixel of spatial resolution. Besides evaluating the degree of matching between the delineations, the morphometric and topological features computed for the differently mapped versions of the network are also confronted, to have a more solid basis of comparison. The results obtained are similar enough to admit that remotely sensed images of very high resolution are an adequate support to provide extensive characterizations and classifications of this kind of patterned ground.
- Penultimate Glacial Cycle glacier extent in the Iberian Peninsula: new evidence from the Serra da Estrela (Central System, Portugal)Publication . Vieira, Gonçalo; Palacios, David; Andrés, Nuria; Mora, Carla; Vázquez Selem, Lorenzo; Woronko, Barbara; Soncco, Carmen; Úbeda, Jose; Goyanes, GabrielThe objective of this work is to present a first assessment on the age of the glacial features of the Serra da Estrela, in the central Portugal, Iberian Peninsula (40°19′ N, 7°37′ W, 1993 m), using Cosmic-Ray Exposure dating (in situ cosmogenic 36Cl). A total of 6 samples were dated, 4 extracted from exposed moraine boulders and 2 from glacially polished bedrock surfaces. Despite the low number of samples, the results are consistent, reinforcing previous dating obtained by other methods and geomorphological and paleoclimatic information. The maximum extension of the glaciers occurred at the end of the Penultimate Glacial Cycle (Marine Isotope Stage 6), during Heinrich Stadial 11, around 140 ka. At the end of the Last Glacial Cycle, slightly before the Last Glacial Maximum, at around 30 ka, the Estrela glaciers reached again a similar extent. Finally, the glaciers disappeared fromthe Serra da Estrela at the beginning of the Bølling-Allerød Interstadial, at around 14.2 ka. These data confirm a certain synchronicity in the major glacial phases in most the Mediterranean and also European mountains, although there are notable differences in the maximum extent in the two cycles.
- A trained Mask R-CNN model over PlanetScope imagery for very-high resolution surface water mapping in boreal forest-tundraPublication . Freitas, Pedro; Vieira, Gonçalo; Canário, João; Vincent, Warwick F.; Pina, Pedro; Mora, CarlaSmall water bodies (< 0.01 km2) showing diverse limnological properties occur in great abundance across the boreal forest and tundra landscapes of the Arctic and Subarctic. However, their classification, geographical distribution and collective importance for water, heat, nutrient, contaminant and carbon cycles are still poorly constrained. One important step for better understanding the role and evolution of small water bodies in the fast-changing northern landscapes is to develop image analysis protocols that allow their automatic remote sensing detection, delineation and inventory. In this study, we set an image analysis protocol (High Latitude Water – HLWATER V1.0) based on a trained supervised Mask R-CNN deep learning model over PlanetScope imagery for the automatic detection and delineation of small lakes and ponds that were absent in existing datasets. Most of our training dataset comprised water bodies smaller than 0.01 km2 (97%) and spanned a wide range of environmental and hydrological settings, from the sporadic to the continuous permafrost zones of Canada. The model was tested as a fully autonomous approach for eastern Hudson Bay, Nunavik (Subarctic Canada), a region that poses challenges for water remote sensing given the abundance and variety of small water bodies. These are mainly permafrost thaw and glacial basin ponds in the boreal forest-tundra in challenging optical settings influenced by vegetation or topography shadowing, or revealing peat water logging, fen and bog pond conditions. A multi-scale validation approach was developed using water body delineations from PlanetScope imagery and ultra-high resolution orthomosaics from Unoccupied Aerial Systems. This procedure allowed a sub-pixel assessment and identified the limitations and strengths of the trained model for detecting small and large water bodies. The results varied according to different landscape units, with mean Intersection over Union (IoU) 0.5 F1 Scores of 0.53 to 0.71 and mean F1 Scores of 0.62 to 0.95. Considering 166 m2 as the minimum pond size detection threshold, the IoU 0.5 F1 Scores were 0.7 to 0.91 and F1 Scores were 0.76 to 0.83, evaluated by comparing the model results with ultra-high resolution manual delineations. The image analysis protocol and trained model show high potential for extension to other boreal forest-tundra regions of the Arctic and Subarctic, allowing for detailed inventories of optically and morphologically diverse small water bodies over large areas of the circumpolar North.
- Regime térmico do ar no Alto Vale do Zêzere (serra da Estrela): caso de estudo numa situação anticiclónicaPublication . Mora, CarlaNeste caso de estudo, recolheram-se dados da temperatura do ar em 5 postos termométricos, situados no sector superior do Vale do rio Zêzere, entre o dia 11 e 15 de abril de 2001, num período de estabilidade atmosférica. Os postos foram instalados a várias altitudes e exposições, de forma a conhecer as modificações do campo térmico do ar junto ao solo ao longo do dia. Verificou-se que o gradiente térmico vertical tem um comportamento diferente de dia e de noite e escolheu-se um dia para exemplificar a variação. Pela 1h da manhã de 12 de abril, registou-se uma diminuição de -0,3ºC/100m, mais tarde o gradiente térmico inverteu-se sendo de 0,25ºC/100m às 7h20min. Duas horas após o nascer do Sol, o gradiente térmico vertical volta a ser negativo e vai aumentando gradualmente até se atingirem as temperaturas máximas por volta das 16h (-1ºC/100m). Durante a noite, o ar frio foi drenado para o fundo de vale e foi possível observar dois ciclos de drenagem (1h e 6h da manhã). Acrescenta-se, por fim, que a cintura de ar quente situada acima do lago de ar frio esteve presente ao longo de todas as noites, mas teve uma distribuição espacial irregular, devido à exposição das vertentes a oeste e a este. Este facto é também responsável por um campo térmico dissimétrico ao longo do dia.
- Evaluation of Envisat ASAR IMP imagery for snow mapping at varying spatial resolution (Deception Island, South Shetlands – Antarctica)Publication . Mora, Carla; Vieira, Goncalo; Ramos, MiguelAdvanced synthetic aperture radar image mode precision (ASAR IMP) scenes of Deception Island from December 2008 to September 2010 have been analysed to assess its potential for snow cover classification. Backscattering was checked against ground truth. Despite the good spatial resolution of the ASAR, its applicability for detecting snow cover, and especially wet snow, was only possible at much lower resolutions, since noise was found to be very high. Scenes with bare ground or with dry snow cover showed highest backscattering, with averages from 210 to 212 dB. Wet snow showed a shift towards lower values, peaking at 215 dB. A threshold of 213 to 214 dB was identified between dry/bare ground and wet snow scenes at Crater Lake. The backscatter difference to a reference snow-free scene usually provided better classification results, and a threshold ranging from 22 to 23 dB was found. Results show that, despite the relative ease of use of C-band ASAR, special care is necessary since the results show significant noise, and it should only be applied to large areas. Large seasonal patterns of snow melt were identified on Deception Island.
- Oblique rainfall and contemporary geomorphological dynamics (Serra da Estrela, Portugal)Publication . Vieira, Goncalo; Mora, Carla; Gouveia, Maria ManuelCoarse sand accumulations are polygenic microforms that attain a width of several metres, a height up to 30 – 40 cm,a gradient of 8–12°and a slope length up to 1 m. These accumulations are frequent in the gruss-covered plateausof the granite mountains of central and northern Portugal,but they have been described in other mountain areas (i.e.Cairngorms, Scotland). Though these microforms are frequent features, studies on them are rare. They have beenattributed to complex genesis controlled primarily byaeolian processes, but also by wash and cryogenic dynamics.Results presented here add new insights into the origin of the sand accumulations and emphasize the importance ofrainsplash-saltation induced by oblique rainfall as the main transportation mechanism. The study was conducted inthe Serra da Estrela, a granite mountain in central Portugal (1993 m above sea level) and is supported by a detailedmapping of the orientation of the accumulations, monitoring of the surface material and analysis of meteorologicaldata. The results are particularly significant since they indicate that the coarse sand accumulations are very activefeatures that show a clear climatic and ecological signal.