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- Estudos sobre cidades e alterações climáticasPublication . Alcoforado, Maria Joao; Andrade, Henrique; Lopes, António; Oliveira, Sandra; Fragoso, Marcelo; Lombardo, Magda; Matzarakis, AndreasNum momento, em que todas as atenções se viram para as alterações climáticas do planeta, discute-se, neste texto, as relações entre as modificações do clima ditas “globais” e aquelas que ocorrem no espaço urbano. Em Portugal, em 2005, as áreas urbanas concentravam 57.6% da população prevendo-se que, em 2020, essa percentagem atinja 66.4%. São primeiro sucintamente apresentadas as principais conclusões do IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2007), referentes às previsões de variação climática para 2100, em função de diversos cenários, realçando as variações de temperatura. Prevêem-se acréscimos de temperatura entre 1,8 e 4ºC até 2100, modificações substanciais nos regimes de precipitação e na sua distribuição espacial, na frequência de ocorrência de episódios meteorológicos extremos (vagas de calor e de frio, precipitações intensas, secas prolongadas), assim como a subida do nível do mar. Detalhando a escala de análise, apresentam-se os resultados do projecto SIAM (Scenarios, Impacts and Adaptation Measures, Santos et al., 2006), em que é feito, por um lado, o downscaling das previsões para Portugal, também sob diferentes cenários e, por outro, são tratados os impactes das alterações climáticas previstos na agricultura, na saúde, no consumo de energia, nas áreas costeiras, nos recursos hídricos, etc. Numa escala de análise de maior detalhe, as mudanças climáticas impostas pelo meio urbano são igualmente reais: modificação dos balanços radiativo e energético, aumento da temperatura das superfícies e do ar (Ilha de calor – IC), diminuição da velocidade média do vento (embora com a ocorrência de acelerações e turbilhões indesejáveis), aumento da poluição atmosférica, diminuição da visibilidade e, mesmo em certos casos, aumento da precipitação convectiva. Neste texto, trata-se sobretudo do problema de excesso de carga térmica e de poluição atmosférica, que ocorre em meio urbano e que tem impactes evidentes sobre a saúde, o conforto e as actividades dos citadinos. É discutida a relação complexa entre o aquecimento urbano e o aquecimento dito global (AG), fenómenos de escala e natureza muito diferentes. Contudo, a acumulação dos efeitos térmicos a diferentes escalas, nas áreas urbanas, faz temer que estas venham a sofrer impactes particularmente graves; por exemplo, em Londres, nas noites de Verão, a IC pode acrescentar 5º a 6º C ao aquecimento esperado. Os problemas ambientais associados às cidades estão a ser incrementados pela expansão da área urbanizada e pelo crescimento dos rendimentos dos citadinos. E, em certas cidades, já se verificam incrementos térmicos semelhantes aos esperados a nível “global” para daqui a várias dezenas de anos (Grimmond, 2006). Por isso, apesar das incertezas inerentes à variação espacial das alterações climáticas, é toda a urgência o estudo das alterações do clima em curso nas cidades, dos impactes que poderão ter e das medidas de adaptação a adoptar para minimizar os seus efeitos negativos e tirar partido das suas potencialidades, contribuindo para a sustentabilidade urbana, uma vez que estas são particularmente vulneráveis devido à elevada densidade populacional, à grande percentagem de população idosa e de baixo nível sócio-económico. O ordenamento urbano é o factor chave para reduzir os impactos e potenciar os aspectos positivos das alterações climáticas. São enumeradas, na parte final, diversas “boas práticas” de adaptações às alterações climáticas, levadas a cabo em diversos locais do globo, desde o Japão, ao Reino Unido e à Austrália e Portugal.
- Application of climatic guidelines to urban planning: the example of Lisbon (Portugal)Publication . Alcoforado, Maria Joao; Andrade, Henrique; Lopes, António; Vasconcelos, JoãoIn order to contribute to the sustainability of the urban environment, knowledge about the urban climate should be translated into climatic guidelines for planning. However, there are hardly any studies on applied urban climatology in areas with a Mediterranean type of climate. The study presented in this paper has several aims: to identify the climatic needs in a coastal city with Mediterranean climate; to describe the methodology, which can be adapted in order to be used in other cities; to discuss some of the problems that arise when applying climatic knowledge to urban planning, including the selection of the adequate scale of analysis, the required data and tools, the selection of the planning priorities, and the need to develop a shared language among planners and climatologists; and last to contribute to furthering the debate on the advantages of including climatic guidelines in Master Plans of urban municipalities in a systematic way. Lisbon’s case study is presented. As planners need spatialized guidelines, the mapping of Lisbon’s physical features was carried out using a Geographical Information System. Based on a Digital Terrain Model and on data of urban roughness a “ventilation map” was produced. A “building-density” map was also prepared based on the analysis of a Landsat image and field work. By crosstabulating these two layers, a final map depicting Lisbon’s “homogeneous climatic-response units” was prepared. Finally, a series of climatic guidelines for planning were put forth for the different units.
- Monthly mean pressure reconstruction for the Late Maunder Minimum Period (AD 1675–1715)Publication . Luterbacher, J.; Rickli, R.; Tinguely, C.; Xoplaki, E.; Schüpbach, E.; Dietrich, D.; Hüsler, J.; Ambühl, M.; Pfister, C.; Beeli, P.; Dietrich, U.; Dannecker, A.; Davies, T.D.; Jones, P.D.; Slonosky, V.; Ogilvie, A.E.J.; Maheras, P.; Kolyva‐Machera, F.; Martin‐Vide, J.; Barriendos, M.; Alcoforado, Maria Joao; Nunes, M.F.; Jónsson, T. J; Glaser, R.; Jacobeit, J.; Beck, C.; Philipp, A.; Beyer, U.; Kaas, E.; Schmith, T.; Bärring, L.; Jönsson, P.; Rácz, L.; Wanner, H.The Late Maunder Minimum (LMM; 1675–1715) delineates a period with marked climate variability within the Little Ice Age in Europe. Gridded monthly mean surface pressure fields were reconstructed for this period for the eastern North Atlantic–European region (25°W–30°E and 35–70°N). These were based on continuous information drawn from proxy and instrumental data taken from several European data sites. The data include indexed temperature and rainfall values, sea ice conditions from northern Iceland and the Western Baltic. In addition, limited instrumental data, such as air temperature from central England (CET) and Paris, reduced mean sea level pressure (SLP) at Paris, and monthly mean wind direction in the Øresund (Denmark) are used. The reconstructions are based on a canonical correlation analysis (CCA), with the standardized station data as predictors and the SLP pressure fields as predictand. The CCA-based model was performed using data from the twentieth century. The period 1901–1960 was used to calibrate the statistical model, and the remaining 30 years (1961–1990) for the validation of the reconstructed monthly pressure fields. Assuming stationarity of the statistical relationships, the calibrated CCA model was then used to predict the monthly LMM SLP fields. The verification results illustrated that the regression equations developed for the majority of grid points contain good predictive skill. Nevertheless, there are seasonal and geographical limitations for which valid spatial SLP patterns can be reconstructed. Backward elimination techniques indicated that Paris station air pressure and temperature, CET, and the wind direction in the Øresund are the most important predictors, together sharing more than 65% of the total variance. The reconstructions are compared with additional data and subjectively reconstructed monthly pressure charts for the years 1675–1704. It is shown that there are differences between the two approaches. However, for extreme years the reconstructions are in good agreement.
- Domínios Bioclimáticos em Portugal definidos por comparação dos índices de Gaussen e de EmbergerPublication . Alcoforado, Maria Joao; Alegria, Maria Fernanda; Ramos-Pereira, Ana; Sirgado, Carlos“Domínios Bioclimáticos em Portugal definidos por comparação dos índices de Gaussen e de Emberger” foi realizado em 1982, a partir da aplicação de dois índices bioclimáticos ao território do Continente. Teve como resultado, além de duas novas representações bioclimáticas de Portugal, o traçado dos limites entre regiões marcadamente atlânticas e as de feições mediterrâneas. A metodologia, simples, era, na altura, relativamente inovadora. Esgotadas as 1ª e 2ª edições, respectivamente de 1982 e de 1993, foi decidida a reedição deste trabalho. Embora actualmente se utilizem técnicas de tratamento estatístico mais sofisticadas, os mapas resultantes deste estudo não perderam actualidade e continuam a ser utilizados por geógrafos e investigadores de disciplinas afins, a quem queremos agora proporcionar documentos de melhor qualidade gráfica. O texto do presente relatório não foi praticamente modificado. Apenas se acrescentaram resumos em francês, inglês e português, se traduziram os títulos das figuras e dos quadros, se fizeram alguns acertos e se corrigiram gralhas. Com o decorrer do tempo, os autores dispersaram-se por diversos núcleos do Centro de Estudos Geográficos (CEG) ou transferiram-se para outros locais de trabalho da Universidade de Lisboa. Congratulo-me que tenham aceite a minha proposta de reeditar este trabalho, abrindo uma nova série de relatórios do núcleo “Clima e Mudanças Ambientais” do CEG, que coordeno, e em que são desenvolvidos estudos de diversas áreas da Climatologia e da Fitogeografia.
- Nocturnal urban heat island in Lisbon (Portugal): main features and modelling attemptsPublication . Alcoforado, Maria Joao; Andrade, HenriqueIn recent years, several studies have examined the Lisbon urban climate. A central conclusion is the existence of a nocturnal urban heat island (mean ΔTu−r = 2.5 °C). The aim of this paper is to summarise several attempts carried out in the last decade to interpolate nocturnal air temperatures across Lisbon, in order to be able to draw thermal maps as accurately as possible. This study refers only to clear nights. Stepwise multiple regression and a Geographic Information System were used to model the relation between air temperature and parameters related to land-use and topography. The different regression models (coefficients of determination between 0.68 and 0.92) show that canopy layer air temperature depends on sky-view factor, building height and percentage of built-up area, but also to a great extend on mesoclimatic geographic factors such as altitude, topography and distance from the Tagus River. Examples of four frequently encountered nocturnal air temperature patterns are presented, each corresponds to a different weather type. This method employed could prove useful in drawing climatic maps that may be of use in master plans of urban municipalities.
- Daily minimum air temperatures in the Serra da Estrela, PortugalPublication . Mora, Carla; Vieira, Goncalo; Alcoforado, Maria JoaoThe Serra da Estrela is part of the Iberian Central Cordillera and is the highest mountain in Portugal (1,993 m ASL). The Torre-Penhas Douradas and Alto da Pedrice-Malhada Alta plateaus with altitudes between 1,400 and 1,993m, which are separated by the Alforfa and Zêzere valleys dominate the highest part of the range. The central massif is dissected by several glacially sculpted valleys that originate reliefs from 200 to 700m. This morphological diversity controls to a great extent the local climates of the mountain. Nine air temperature data loggers were installed in contrasting topographic situations, with special emphasis to valley floors and interfluve sites. Data collection was made each 2-hours from 27th December 1999 to 27th March 2000. Minima temperature most of the times occurs at 7 UTC. The minimum air temperature patterns based on the data from the nine sites were classified using k-means. Two contrasting events were chosen for the centroids of the classification. Cluster 1 represents the stable events with thermal inversions in the valleys and higher temperature in the interfluves. The valley floors at higher altitudes present lower temperatures than the ones at lower positions. Cluster 2 groups the unstable episodes with more turbulence and a temperature decrease controlled by altitude. In this group temperature does not depends on the topographic position.
- Temperature and precipitation reconstruction in southern Portugal during the late Maunder Minimum (AD 1675–1715)Publication . Alcoforado, Maria Joao; Nunes, Maria de Fátima; Garcia, João Carlos; Taborda, João PauloThis paper discusses the research carried out to check the climatic characteristics of the late Maunder Minimum (LMM) (AD 1675–1715) in the southwestern part of the Iberian Peninsula and as an aid towards pressure patterns reconstruction in the NE Atlantic and Europe. Documentary evidence reveals that interannual precipitation variability was similar to the present one, although some very severe dry periods occurred (particularly one in 1694). On the other hand, during the LMM there was a higher percentage of cold winter months, some of them with snowfall. A brief comparison is made with other areas from the Mediterranean. The relationships between weather similarities and differences for particular months is analysed in the light of the reconstructed synoptical patterns, and further research into historical climatic change of southern Europe is suggested.
- Metodologias de análise e de classificação das paisagens: o exemplo do projecto EstrelaPublication . Ferreira, António Brum; Alcoforado, Maria Joao; Vieira, Goncalo; Mora, Carla; Jansen, JanAssiste-se actualmente ao renascimento dos estudos de «Ecologia da Paisagem», mas continua a verificar-se uma grande dispersão, não só nos métodos, mas também no próprio objecto e nas escalas espacial e temporal de análise. Os progressos dos métodos quantitativos e dos sistemas de informação geográfica têm conduzido muitas vezes a uma excessiva preocupação pelos padrões fisionómicos, em detrimento da dinâmica da paisagem. Por sua vez, o entendimento da paisagem como um «geossistema» tem enfrentado a dificuldade do cálculo dos fluxos de matéria e energia, que exige meios poderosos só ao alcance de alguns laboratórios. O estudo integrado do ambiente físico, mesmo num plano mais modesto, de análise mais descritiva e cartográfica do que quantitativa, exige uma investigação pluridisciplinar, defendida por muitos mas raramente posta em prática. O projecto de investigação ESTRELA tem como objectivo o estudo das relações entre a fisionomia e a dinâmica da paisagem, num ambiente de montanha, através da análise geomorfológica, climatológica e da vegetação, utilizando três escalas espaciais de análise. Referem-se os trabalhos efectuados em cada um desses domínios, dá-se um exemplo de tentativa de integração de pesquisas sectoriais e remata-se com uma perspectiva temporal da transformação da paisagem na Serra da Estrela. Um dos problemas ainda não resolvidos consiste nos critérios a adoptar na definição das unidades de paisagem.
- O clima do sul de Portugal no século XVIII. Reconstituição a partir de fontes descritivas e instrumentaisPublication . Taborda, João Paulo; Alcoforado, Maria Joao; Garcia, João CarlosA Climatologia Histórica não é um domínio de estudo com tradição no nosso país. Para além do trabalho de inventariação de observações meteorológicas instrumentais anteriores à fundação do Observatório do Infante D. Luís, realizado por Ferreira nos anos quarenta do século passado, os primeiros estudos surgem apenas na última década do século XX e foram desenvolvidos, quase exclusivamente, no âmbito do projecto europeu ADVICE. Neste contexto, o presente relatório mais não representa do que o resultado de uma sondagem, um esboço de reconstituição dos ritmos térmico e pluviométrico, em Portugal, no século XVIII, não devendo ser encarado senão como um contributo inicial para o conhecimento do clima do Sul de Portugal, num período para o qual não se dispunha, até ao presente, de qualquer informação sistematizada. Em Portugal continental, as observações meteorológicas instrumentais têm o seu início apenas nas últimas décadas do século XVIII. Deste modo, o presente estudo apoia-se, maioritariamente, em fontes documentais descritivas. A pesquisa empreendida veio revelar a extraordinária riqueza em informação meteorológica e climática dispersa nas fontes documentais históricas portuguesas, desde as institucionais, às particulares, bem como na própria imprensa da época, e o seu inegável valor para a reconstituição do clima do passado em Portugal. Raramente se utilizaram notícias que não fossem explícitas quanto ao objecto da investigação, isto é, que não aludissem de forma directa e inequívoca a estados do tempo, a condições da atmosfera e a elementos meteorológicos. A aplicação deste tipo de informação encerra, contudo, alguns problemas, que passam pela subjectividade dos testemunhos, particularmente dos referentes às condições térmicas, pelo carácter esporádico, não sistemático, dos assentamentos e pela diversa resolução temporal das notícias. No sentido de se aferir a qualidade da informação, utilizaram-se vários procedimentos, desde o exame biográfico, no caso dos registos particulares, à diversificação e cruzamento de fontes, passando pela análise semântica dos conteúdos e pela confrontação da informação qualitativa com os registos instrumentais. De um modo geral, são os excessos climáticos (secas prolongadas, violentos episódios pluviométricos, prolongados períodos de chuva, calores extremos ou inusitadas quedas de neve), que surgem mencionados nos diversos géneros de fontes utilizadas. O maior volume e fiabilidade das notícias relativas a fenómenos hídricos permitiram a sua “semi-quantificação” e transformação em índices mensais, numa escala compreendida entre -1 (mês “seco”) e +1 (mês “chuvoso”) e em que o valor 0 (mês “normal”) foi atribuído sempre que não foi encontrada informação ou as notícias apontavam para condições normais. Dadas as características dos registos, baseados em acontecimentos excepcionais e com impacto sócio-económico, os índices são aqui interpretados como uma medida do comportamento dos fenómenos extremos (chuvas intensas ou prolongadas e secas), mais do que dos valores médios da precipitação. Ainda que mais escassa, a informação recolhida referente à temperatura permite que se teçam algumas considerações. As duas primeiras décadas de Setecentos terão sido particularmente frias, quando comparadas com as restantes. Entre 1720 e 1799, não só diminuem as referências a “frio” e a fenómenos associados, como se circunscrevem praticamente ao Inverno e à Primavera. O estudo de algumas vagas de calor ocorridas na Primavera, particularmente em Março, como, por exemplo, as de 1734 e 1781, parece permitir concluir, aliás em conformidade com o que se passa na actualidade, da sua relação com a fase positiva da NAO. Nessa situação, grande parte da Europa ocidental e central regista anomalias térmicas positivas. Os exemplos dos invernos de 1708/1709, 1739/1740 e de 1788/1789, mostram, por outro lado, que as crises de frio no continente Europeu e, em particular, no território de Portugal continental, podem estar relacionadas com diferentes padrões, de larga escala, da pressão ao nível do mar. Contudo, essas vagas de frio, durante o século XVIII como na actualidade, aparecem invariavelmente relacionadas com situações de bloqueio da circulação de Oeste e com a advecção de ar frio de Norte, de Nordeste e mesmo de Leste, associadas quer ao desenvolvimento em latitude do anticiclone atlântico (como terá acontecido nos meses de Abril de 1713 e de 1754), quer ao seu posicionamento em latitudes mais setentrionais, nomeadamente sobre as Ilhas Britânicas (como em Março de 1700 e Janeiro de 1740), quer ainda a uma extensão para ocidente do anticiclone continental, por vezes com ligação ao anticiclone atlântico, de que é representativo o mês de Janeiro de 1714. O índice NAO dos meses para os quais existe informação relativa a vagas de frio em Portugal apresenta, invariavelmente, valores negativos e parece relacionar-se, maioritariamente, com um padrão do campo de pressão ao nível do mar caracterizado pela presença de um centro anticiclónico localizado sensivelmente sobre as Ilhas Britânicas, associado a um centro depressionário sobre o Mediterrâneo central. Ilustram esta situação mês de Março de 1700 (índice NAO=-1.35), Janeiro de 1740 (-3.36), Março de 1754 (-2.00) e Dezembro de 1788 (-3.5). A circulação atmosférica em altitude, nestes meses, ter-se-á, provavelmente, caracterizado pela presença de uma crista anticiclónica sobre a fachada atlântica do continente europeu e por um vale depressionário imediatamente a Leste, com eixo de orientação sensivelmente Sudoeste-Nordeste. A precipitação, no Sul de Portugal, registou uma forte variabilidade ao longo do século XVIII, parecendo indicar os valores do coeficiente de correlação que a variabilidade da chuva, à escala anual, se relacionou principalmente com a verificada durante o trimestre de Primavera (r=0.91) e, em segundo lugar, com a do Inverno (r=0.81). Nos primeiros anos do século XVIII, pelas suas características extremas, são de destacar três períodos. O primeiro foi dominado pela ocorrência de chuvas persistentes ao longo de um intervalo de tempo considerável (Inverno de 1706/1707-Verão de 1709, apenas interrompido pela escassez pluviométrica do Verão e do Outono de 1707). Os segundo e terceiro (Inverno de 1711/1712 e o período compreendido entre a Primavera de 1714 e o Outono de 1715) foram marcados por uma situação distinta, ou seja, por um défice hídrico, particularmente prolongado no último caso. Nos anos trinta, o Sul do país ter-se-á caracterizado por uma forte variabilidade da chuva. A validar também esta conclusão, o conhecimento que se tem da realização de manifestações litúrgicas Pro Pluvia em três anos (1734, 1737 e 1738) e Pro Serenitatem em dois (1732 e 1736), o que faz desta década uma das mais ricas neste género de cerimónias litúrgicas, no Sul de Portugal. Como representativos de uma situação de seca, destacam-se dois períodos: o primeiro, compreendido entre os Invernos de 1733/1734 e 1734/1735 e o segundo com início em Fevereiro de 1737 e prolongando-se até Fevereiro de 1738. Separando aqueles dois, ocorreu um período, entre o Outono de 1735 e a Primavera de 1736, caracterizado por um excesso pluviométrico. A situação que, no Sul de Portugal, merece um maior destaque nas últimas décadas do século XVIII, período relativamente ao qual se dispõe já de alguns registos instrumentais, nomeadamente para a região de Lisboa, é o ciclo de anos chuvosos, iniciado em 1783 e que se deverá ter prolongado até ao final dos anos oitenta, princípio da década de noventa. Esta flutuação da precipitação no Sul do país, deduzida a partir das observações instrumentais de Lisboa e de Mafra e, também, das notícias recolhidas em fontes documentais descritivas, parece ser correlacionável com os distúrbios climáticos que afectaram algumas regiões da Europa durante a década de oitenta. Outros aspectos que merecem ser referidos são a forte concentração da precipitação, tanto em Lisboa como em Mafra, verificada no mês de Dezembro. Relativamente a Mafra (1783-1787), a análise da direcção do vento permite concluir que, muito embora os ventos dominantes tivessem sido os de N, NE e NW, foram os ventos de SW, S e SE que estiveram relacionados com cerca de dois terços da precipitação registada em Mafra durante aqueles anos. São também aqueles rumos, particularmente os de SE e S, que estiveram associados às precipitações mais intensas. Como tem sido demonstrado por vários autores, a Oscilação do Atlântico Norte é, no presente como no passado, um factor determinante para o regime da precipitação invernal na Península Ibérica. No sentido de se avaliar a relação existente, no Sul de Portugal, durante o século XVIII, entre a precipitação e o índice NAO foram efectuadas várias regressões simples. Os valores de r mais elevados foram, invariavelmente, obtidos para a Primavera (Março-Maio). Atendendo a que, tanto o volume como a qualidade da informação em que se suporta o presente estudo não apresentam características homogéneas ao longo do século XVIII, realizaram-se também regressões para diversos períodos. Tentou-se, deste modo, verificar quando terá sido mais forte a relação entre o índice NAO e a precipitação no Sul do país. Os melhores resultados foram alcançados para o conjunto de anos formado pelos períodos 1728-1764 e 1779-1799. Trata-se, se não se considerarem os primeiros quinze anos do século, dos intervalos para os quais se dispõe de um maior volume de notícias e, simultaneamente, de informação mais fiável, o que poderá explicar os valores de r mais elevados, inclusive no Inverno. Para finalizar, importa salientar, de novo, que o estudo aqui apresentado não possibilita senão uma visão descontínua da variabilidade climática, particularmente da precipitação, no Sul de Portugal, durante o século XVIII. No sentido de se ampliar e aprofundar o conhecimento do clima de Portugal no passado, é de extremo interesse dar continuidade à pesquisa e inventariação das fontes documentais históricas, estendendo a prospecção a bibliotecas e arquivos de outros pontos do país, bem como prosseguir o seu estudo e análise sistemáticos, que deverão ser empreendidos à luz de uma estratégia concertada e de uma perspectiva interdisciplinar.
- Microclimatic variation of thermal comfort in a district of Lisbon (Telheiras) at nightPublication . Andrade, Henrique; Alcoforado, Maria JoaoThe microclimatic spatial variation of air temperature, wind speed, radiative fluxes and Physiological Equivalent Temperature (PET) was studied in Telheiras, a northern district of the city of Lisbon. The main goal was to assess how to improve outdoor thermal conditions based on research results. An empirical model was developed to estimate PET in Telheiras under different weather types; the model allows the continuous spatial representation of PET, using a Geographical Information System (GIS) and can be used in other areas of Lisbon. Although there is a small microclimatic variation in air temperature, the PET presents a much stronger variation, due to the influence of wind and radiative fluxes. Urban geometry, expressed by the Sky View Factor (SVF), is the main factor controlling the microclimatic diversity of the neighbourhood. The coolest conditions occur in open areas (centre of large courtyards and marginal areas) and the warmest in streets with low SVF that are sheltered from the wind.