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Authors
Abstract(s)
As alterações climáticas são um dos maiores desafios globais da atualidade afetando não apenas o
ambiente, mas também a economia, a saúde pública e a preservação do património cultural. Os impactos
das alterações climáticas são vastos e complexos resultando em mudanças nos padrões climáticos, tais
como o aumento da frequência e intensidade de eventos climáticos extremos, bem como riscos
crescentes para infraestruturas históricas e culturais. Este estudo foca-se na avaliação das dinâmicas
microclimáticas e nas projeções climáticas para dois locais relevantes em Portugal: o Mosteiro dos
Jerónimos e a Ponte sobre o Rio Angueira. Estes locais são bastante vulneráveis às mudanças climáticas
que afetam o ambiente onde se inserem.
O Mosteiro dos Jerónimos, classificado como Património Mundial da UNESCO, é um exemplo notável
da arquitetura manuelina e um testemunho da Era dos Descobrimentos. A sua construção começou no
final do século XV, tornando-se, ao longo dos séculos, um importante marco cultural e histórico de
Lisboa. Por outro lado, a Ponte sobre o Rio da Angueira é uma estrutura terminada no final do século
XX, equipada com sistemas de monitorização para recolher dados de temperatura. A preservação destes
locais é crucial, seja pela sua importância histórica e cultural, no caso do Mosteiro dos Jerónimos, ou
pela sua relevância como obra de engenharia, no caso da Ponte sobre o Rio Angueira.
O objetivo deste estudo é avaliar a capacidade dos modelos climáticos em representar o clima local,
utilizando como base os dados de estações meteorológicas, juntamente com dados de reanálise ERA5 e
simulações climáticas regionais produzidas pelo projeto CORDEX. O estudo pretende analisar a
qualidade da ERA5 e dos modelos EURO-CORDEX na representação do clima presente. Para as
projeções futuras são utilizados estes mesmos modelos regionais do EURO-CORDEX.
O objetivo é analisar o clima presente nos dois locais, através de dados de observação próximos aos
locais de estudo, e avaliar o desempenho de modelos climáticos, como o ERA5 e as simulações EUROCORDEX, na representação das condições climáticas locais através de métricas como o viés e o Perkins
Skill Score (S). Neste estudo, 13 combinações de modelos climáticos regionais (RCMs) e modelos
climáticos globais (GCMs) foram usados para estudar o clima atual e futuro nos locais selecionados.
Dois métodos de ensemble foram aplicados: o democrático, com pesos iguais para todos os modelos, e
o ponderado, que ajusta os pesos com base no desempenho dos modelos segundo métricas de erro.
Adicionalmente, com base também nestes multi-modelos pretende-se projetar o clima futuro sob
diferentes cenários de emissões de gases com efeito de estufa (RCP2.6, RCP4.5 e RCP8.5), avaliando
alterações futuras na temperatura, precipitação e valores extremos
O estudo inicia-se com a análise do clima presente nos locais de estudo, considerando temperaturas
máximas (Tmax), mínimas (Tmin) e precipitação, com base em dados de observação e de reanálise
(ERA5). A comparação entre essas fontes, utilizando métricas como o viés e o Perkins Skill Score (S),
permite avaliar a capacidade do ERA5 em representar o clima local com precisão. Essa avaliação é
crucial para assegurar que os dados usados nas projeções climáticas sejam confiáveis, garantindo que as
estratégias de adaptação propostas sejam fundamentadas em resultados robustos.
A análise das temperaturas máximas (Tmax), mínimas (Tmin) e da precipitação revelou algumas
subestimações e sobrestimações do ERA5 nos diferentes locais. No Mosteiro dos Jerónimos, o ERA5
subestima a Tmax em 2.61ºC demonstrando um desempenho aceitável (com um Perkins Skill Score de
81.41%), embora apresente uma redução do mesmo (Perkins Skill Score de 78.52%) nos valores mais
elevados. Ao contrário da variável anterior, para a Tmin, a ERA-5 mostra uma ligeira sobrestimação de
0.11ºC, sendo especialmente precisa nos valores mais baixos. Quanto à precipitação, é possível voltar a
observar uma subestimação de 18.27% com um excelente desempenho (Perkins Skill Score de 96.95%),
embora apresente dificuldades nas previsões nas caudas da distribuição. Na Ponte sobre o Rio Angueira, a ERA5 subestima a Tmax em 0.80°C (com um Perkins Skill Score de
94.83%) e superestima a Tmin em 1.89°C (Perkins Skill Score de 89.47%). Para a precipitação a ERA-
% apresenta um viés de sobrestimação de 16.59%, com um bom desempenho de 96.87%, mas com
redução de valores de Perkins Skill Score para 86.89% nas extremidades da distribuição.
Os modelos EURO-CORDEX para Lisboa tendem a subestimar as temperaturas máximas com viés entre
-0.66°C e -0.70°C, apresentando um bom desempenho relativamente à disribuição (Perkins Skill Score
de 81.08% para Tmax e 89.38% para Tmin). Para a precipitação os modelos superestimam, com viés
entre 7.66% e 36.87%, com bom desempenho geral, mas dificuldades nos valores extremos de
precipitação (Perkins Skill Score de 95.81%).
Para a Ponte sobre o Rio Angueira, os modelos CORDEX também subestimam as temperaturas máximas
e mínimas, com viés entre -0.87°C e -0.98°C para Tmax e -0.59°C a 0.21°C para Tmin, o que pode
afetar a avaliação do risco climático. Apesar dos valores de Perkins Skill Score serem favoráveis, com
84.94% para Tmax e 81.34% para Tmin, as temperaturas extremas continuam a representar desafios,
com implicações para a integridade estrutural e preservação dos locais históricos. A subestimação das
temperaturas extremas é uma preocupação crescente devido ao aumento das temperaturas globais, o que
pode causar danos significativos às estruturas históricas. Quanto à precipitação, os modelos tendem a
superestimar, com viés entre 47.39% e 53.96%, o que pode levar a uma gestão inadequada da água e a
uma falha na avaliação dos riscos de inundações, especialmente em áreas urbanas densamente povoadas.
As projeções futuras, baseadas nas simulações do EURO-CORDEX, revelam que no Mosteiro dos
Jerónimos o maior aumento dos valores de Tmax para cada estação é observado sob o cenário RCP8.5,
quando comparado com os valores históricos máximos de 28.59°C no verão e 19.26°C no inverno. Estas
projeções indicam que, sob o cenário RCP8.5, as temperaturas máximas poderão atingir até 32.61°C no
verão (29.79°C sob RCP2.6 e 30.87°C sob RCP4.5) e 23.06°C no inverno (21.79°C sob RCP2.6 e
RCP4.5). As temperaturas mínimas seguem um aumento semelhante, ultrapassando o mínimo histórico
de aproximadamente 6.47ºC no inverno e aumentando até 9.21ºC sob RCP.8.5 no caso mais extremo. A
precipitação extrema no inverno poderá intensificar-se, aumentando os riscos de inundações em Lisboa.
Quanto às projeções futuras, observa-se também na Angueira uma tendência de aumento das
temperaturas máximas e mínimas em todas as estações. No inverno, a média das temperaturas máximas
no cenário histórico é cerca de 9°C, apresentando um aumento máximo para cerca de 10.4°C no cenário
RCP8.5. A primavera segue uma tendência semelhante, com aumentos ligeiros, enquanto o verão regista
o maior aquecimento, com a média das temperaturas máximas a passar de 25°C (histórico) para 27.3°C,
novamente sob o cenário RCP8.5, que se destaca pelo aumento mais acentuado das temperaturas. As
temperaturas mínimas apresentam padrões semelhantes, com um aumento de cerca de 2°C na média,
sendo o aumento mais significativo registado, mais uma vez, no cenário RCP8.5, no verão e no outono:
de 12.43°C (histórico) para 15°C (RCP8.5) e de 6.13°C para 8.75°C, respetivamente.
O impacto das mudanças climáticas nas estruturas históricas deve também ser analisado num contexto
mais amplo. A alteração nos padrões de temperatura e precipitação não afeta apenas as construções
físicas, mas também o ecossistema circundante, que desempenha um papel crucial na preservação e
manutenção desses locais. O aumento da temperatura pode alterar a vegetação circundante, afetando a
biodiversidade local e, consequentemente, as condições ambientais que contribuem para a conservação
do património cultural. Alterações na qualidade do ar e na humidade do solo, por exemplo, podem
acelerar a deterioração de materiais como pedra e madeira, usados na construção do Mosteiro dos
Jerónimos e da Ponte sobre o Rio Angueira. As projeções de precipitação mostram também uma tendência de aumento, especialmente no inverno.
Esta informação é fundamental, pois a precipitação intensa pode causar danos diretos às estruturas
históricas, como infiltrações e degradação dos materiais. O Mosteiro dos Jerónimos e a Ponte sobre o
Rio Angueira são estruturas que podem sofrer consequências adversas devido a eventos climáticos
extremos e alterações nos padrões climáticos, estas mudanças podem levar à erosão das fundações e ao
comprometimento da estética e funcionalidade das construções.
Compreender estas dinâmicas é essencial para o desenvolvimento de estratégias eficazes de conservação
e adaptação. As informações obtidas neste estudo podem ajudar autoridades locais, engenheiros e
historiadores a planear melhor a proteção destas estruturas. A preservação do património não é apenas
uma questão estética, mas também um reflexo da identidade cultural de um povo. Além disso, este
estudo contribui para o conhecimento científico sobre as mudanças climáticas em Portugal, enquanto
fornece informações valiosas para a gestão de riscos climáticos e a preservação do património cultural.
É importante que as estratégias de conservação considerem as projeções climáticas para garantir a
sustentabilidade das intervenções a longo prazo.
Ao integrar dados observacionais, reanálises e simulações climáticas, esta investigação reforça a
necessidade de uma abordagem multidisciplinar para enfrentar os desafios das mudanças climáticas,
particularmente no contexto da preservação do património cultural. A combinação de métodos
científicos e práticos permitirá um melhor entendimento das condições climáticas locais, promovendo a
criação de estratégias adaptativas eficazes para proteger os nossos patrimónios históricos.
This study assesses the potential impacts of climate change on two significant sites in Portugal: Jerónimos Monastery, a UNESCO World Heritage site, and the Angueira River bridge, an engineering structure monitored as part of the Climabridge Project. Given Portugal's Mediterranean climate, these sites face increased risks from climate-related threats such as rising temperatures, changing precipitation patterns, and more frequent extreme weather events. The study aims to (1) characterize the present climate around these sites, (2) evaluate the effectiveness of ERA5 and EURO-CORDEX climate models in representing these local climates, and (3) present the projections of local future climates under three different greenhouse gas emission pathways. Observational data, ERA5 reanalysis data, and EURO-CORDEX regional climate simulations, are used to examine key climate variables—maximum and minimum temperatures and precipitation—to gauge how climate change might impact these sites. Results indicate that the models tend to underestimate temperatures and overestimate precipitation, especially in extreme values. Precipitation patterns at both sites are projected to exhibit greater variability. Average precipitation trends vary at Jerónimos Monastery, while a decrease is projected at Angueira Bridge. This variability may lead to more frequent extreme events, such as heavy rainfall, increasing uncertainty in predicting future precipitation. These results underscore the need for targeted adaptation strategies to protect both cultural heritage sites, such as the Jerónimos Monastery, and critical infrastructure, such as the Angueira River bridge. By leveraging high-resolution data and multi-model approaches, this study supports informed policy decisions and conservation efforts aimed at mitigating the effects of climate change on significant heritage and engineering sites.
This study assesses the potential impacts of climate change on two significant sites in Portugal: Jerónimos Monastery, a UNESCO World Heritage site, and the Angueira River bridge, an engineering structure monitored as part of the Climabridge Project. Given Portugal's Mediterranean climate, these sites face increased risks from climate-related threats such as rising temperatures, changing precipitation patterns, and more frequent extreme weather events. The study aims to (1) characterize the present climate around these sites, (2) evaluate the effectiveness of ERA5 and EURO-CORDEX climate models in representing these local climates, and (3) present the projections of local future climates under three different greenhouse gas emission pathways. Observational data, ERA5 reanalysis data, and EURO-CORDEX regional climate simulations, are used to examine key climate variables—maximum and minimum temperatures and precipitation—to gauge how climate change might impact these sites. Results indicate that the models tend to underestimate temperatures and overestimate precipitation, especially in extreme values. Precipitation patterns at both sites are projected to exhibit greater variability. Average precipitation trends vary at Jerónimos Monastery, while a decrease is projected at Angueira Bridge. This variability may lead to more frequent extreme events, such as heavy rainfall, increasing uncertainty in predicting future precipitation. These results underscore the need for targeted adaptation strategies to protect both cultural heritage sites, such as the Jerónimos Monastery, and critical infrastructure, such as the Angueira River bridge. By leveraging high-resolution data and multi-model approaches, this study supports informed policy decisions and conservation efforts aimed at mitigating the effects of climate change on significant heritage and engineering sites.
Description
Tese de Mestrado, Ciências Geofísicas, 2025, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
Keywords
Mudança Climática Preservação do Património Projeções Climáticas Modelos CORDEX Microclima Teses de mestrado - 2025