Browsing by Author "Portela, Maria Manuela"
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- Alterações em séries de variáveis hidrológicas: seus efeitos nos volumes de água a fornecer para rega e na fiabilidade do fornecimento desses volumes a partir de albufeirasPublication . Santos, João Filipe; Portela, Maria Manuela; Coelho, Maria de FátimaApresenta-se a concepção geral da abordagem e os procedimentos previstos aplicar para avaliar eventuais alterações no “desempenho” de albufeiras de aproveitamentos hidráulicos devidas a alterações nas características das séries hidrológicas (designadamente, nos valores médios e nos padrões de variação intra e inter anual) que se reflictam, quer nos escoamentos que afluem àquelas albufeiras, quer nos pedidos a satisfazer a partir das mesmas. Por “desempenho” de uma albufeira de um aproveitamento hidráulico entende-se a fiabilidade/garantia com que, ao longo do período de vida do aproveitamento, é assegurado o pedido para o qual foi, originalmente, estimada a capacidade útil a dispor na albufeira. De entre os diferentes usos consumptivos afectos a albufeiras de aproveitamentos hidráulicos, considerou-se que estariam em presença apenas volumes de água para rega por tais volumes puderem ser bastante significativos e, especialmente, por serem particularmente sensíveis a eventuais alterações nas características de variáveis hidrológicas, com ênfase para a precipitação e para a temperatura. De facto, tais alterações, a confirmarem-se, terão reflexos na evapotranspiração e no balanço de água no solo e, consequentemente, nas necessidades de água para rega. Admite-se que possam verificar-se alterações, tanto nos valores das variáveis hidrológicas e das necessidades de rega, como nos padrões de variação desses valores ao longo do ano e entre anos. Não obstante o trabalho que se apresenta corresponder ainda a uma fase exploratória da abordagem prevista implementar para avaliar o “desempenho” de albufeiras em cenários de eventual alteração climática, exemplificam-se, desde já e com base em dois casos de estudo, alguns dos procedimentos a aplicar, compreendendo, designadamente, a detecção de tendências em séries de variáveis hidrológicas, a introdução das tendências detectadas nos pedidos a satisfazer e, por fim, a simulação da exploração de albufeiras sujeita às tendências detectadas.
- Aplicação de redes neuronais computacionais à modelação de escoamentos mensaisPublication . Santos, João Filipe; Portela, Maria ManuelaApresentam-se os resultados da modelação baseada em redes neuronais computacionais, RNCs, dos escoamentos mensais em quatro bacias hidrográficas portuguesas. Incluiu-se a comparação dos escoamentos mensais assim estimados com os fornecidos por um modelo do tipo conceptual, designadamente, pelo modelo de Temez. A identificação das variáveis de entrada a considerar nas RNCs baseou-se na análise da dependência temporal, a nível mensal, entre escoamentos e outras variáveis hidrológicas de que se admitiu poderem depender aqueles escoamentos. Foram, assim, adoptadas como variáveis de entrada a precipitação e a evapotranspiração em cada mês objecto de modelação e em meses antecedentes, bem como o escoamento, neste caso, somente em meses antecedentes O treino das redes neuronais recorreu a uma variante do algoritmo de retro-propagação, conhecida por algoritmo de optimização linear de segunda ordem de Levenberg Marquardt, e que assegura uma rápida convergência para a solução. Para apreciar o ajustamento dos modelos utilizaram-se como medidas de ajustamento ou de erro entre escoamentos observados e escoamentos estimados o coeficiente de correlação, a raiz quadrada do desvio quadrático médio e o erro absoluto médio. Os resultados obtidos tendo por base quatro casos de estudo permitem concluir pela adequação das RNCs à modelação de escoamentos mensais o que deixa antever a possibilidade de aplicação desses modelos à previsão de escoamentos mensais ou de escoamentos em menores intervalos de tempo, para o que fundamentalmente, as variáveis de entrada não poderão incluir valores no intervalo de tempo objecto de previsão de escoamentos.
- Caracterização de secas em bacias hidrográficas de Portugal Continental: aplicação do índice de precipitação padronizada, SPI, a séries de precipitação e de escoamentoPublication . Santos, João Filipe; Portela, Maria ManuelaUma seca pode ser entendida como um período suficientemente longo com ausência ou deficiência marcada de precipitação e que causa um desequilíbrio hidrológico acentuado. Consoante as suas consequências, distinguem-se entre secas meteorológicas, agrícolas, hidrológicas e socioeconómicas. A caracterização das secas pode incidir na sua intensidade, duração, frequência e área afectada. A intensidade relaciona-se com a gravidade da ausência ou insuficiência de precipitação, sendo normalmente avaliada por meio de índices de seca que caracterizem os défices hídricos, permitindo a sua comparação numa base comum. De entre tais índices, um dos mais utilizados, se não o mais utilizado, é o índice de precipitação padronizada, SPI (standardized precipitation index), que associa a precipitação a diferentes escalas temporais valores numéricos susceptíveis de serem comparados entre regiões com climas bastante distintos. No âmbito da caracterização de secas em Portugal Continental, apresenta-se o formalismo matemático inerente ao cálculo do índice de precipitação padronizado. Tendo por base séries longas de precipitação e de escoamento em três bacias hidrográficas (casos de estudo), comparam-se os valores de SPI obtidos por aplicação àquelas séries da função de distribuição de Pearson III com parâmetros estimados pelos momentos L. O estudo efectuado evidenciou existir uma boa correlação entre valores do índice de precipitação padronizada obtidos com base em precipitações e em escoamentos, correlação que se concluiu ser tanto melhor quanto maior a escala temporal a que se refere o índice. Resulta, assim, possível, detectar situações de escassez dos recursos hídricos de superfície por análise de amostras de precipitação com as vantagens daí decorrentes, dado que tais amostras são em número muito superior ao das amostras de escoamento e têm normalmente maior dimensão.
- Estimação de escoamentos mensais em Portugal continental baseada na evapotranspiração potencial de ThornthwaitePublication . Santos, João Filipe; Portela, Maria ManuelaCom base nos registos de dezasseis estações climatológicas portuguesas, evidencia-se que a técnica do balanço hídrico sequencial baseada na consideração da evapotranspiração potencial de Thornthwaite (não obstante a sua simplicidade e modestas exigências, em termos dos parâmetros intervenientes e da informação hidrológica necessária), fornece estimativas dos escoamentos mensais muito próximas ou correlacionadas de modo significativo com as obtidas por aplicação daquela técnica à evapotranspiração potencial de Penman-Monteith (técnica que, em contrapartida, é fortemente condicionada pela complexidade do cálculo desta última evapotranspiração e pela vasta informação climatológica que o mesmo exige). A partir dos registos de escoamento relativos a uma estação hidrométrica, evidencia-se, ainda, a razoável proximidade entre escoamentos estimados pela técnica em menção baseada na evapotranspiração potencial de Thornthwaite e pelo modelo de Temez aplicado a essa evapotranspiração. Conclui-se, assim, que a evapotranspiração potencial de Thornthwaite pode ser integrada num modelo de estimação de escoamentos mensais, tendo em vista o preenchimento de falhas de registos ou, com assinalável importância, o prolongamento das séries de registos, com as vantagens evidentes que decorrem de o cálculo daquela evapotranspiração apenas fazer intervir temperaturas médias do ar, para as quais existem normalmente registos facilmente acessíveis, não só no que respeita à dimensão das séries, mas também ao número de pontos de medição.
- Estimation of monthly stream flows based on the sequential water budget technique applied to the Thornthwaite potential evapotranspirationPublication . Santos, João Filipe; Portela, Maria ManuelaIn Portugal mainland, the measurement of stream flows started later then the measurement of the majority of the other hydrologic variables. Also the former measurements were not carried out systematically, thus resulting in stream flow series not only with several faults, but also with reduce length, circumstances that often compromise their utilization either for research or design purposes. Based on the records at sixteen Portuguese climatologic stations it is stressed that the sequential water budget technique applied to the Thornthwaite potential evapotranspiration may provide a stream flow evaluation model having in view the fulfilment but, especially, the extension of monthly flow data. As the number of parameters and the data requirements of the previous technique and model are relatively modest it is possible, by that way, to estimate monthly stream flows even in regions with scarce hydrologic information.
- Regional frequency analysis of droughts: portuguese casePublication . Santos, João Filipe; Portela, Maria Manuela; Pulido-Calvo, I.[Poster introduction] A common problem in drought risk analysis relates to the assessment of the rarity of the events, such as long duration droughts or high magnitude droughts. Being a frequent phenomena in the Southern Europe and in others regions of the world drought constitute a primary natural hazard for human activities. For this reason, and for an improved drought risk management, the preparation of drought hazard maps is an important and urgent task. The drought definition based on deviations from normal conditions or from reference stages implies that droughts can occur in any hydroclimatological region and at any time of the year with the same probability. In order to due so, a large number of quantitative drought characteristics must been considered. Two common approaches to select extreme events from a drought index time series were analyzed: the annual maximum series (AMS) and the partial duration series (PDS) approaches.
- Spatial and temporal variability of droughts in PortugalPublication . Santos, João Filipe; Pulido-Calvo, Inmaculada; Portela, Maria ManuelaAn analysis of droughts in Mainland Portugal based on monthly precipitation data, from September 1910 to October 2004, in 144 rain gages distributed uniformly over the country is presented. The drought events were characterized by means of the Standardized Precipitation Index (SPI) applied to different time scales (1, 6 and 12 consecutive months and 6 months from April to September and 12 months from October to September). To assess spatial and temporal patterns of droughts, a principal component analysis (PCA) and K means clustering (KMC) were applied to the SPI series. By this way three different and spatially well-defined regions with different temporal evolution of droughts were identified (north, central and south regions of Portugal). A spectral analysis of the SPI patterns obtained with principal component analysis and clusters analysis, using the fast Fourier transform algorithm (FFT), showed that there is a manifest 3.6-years cycle in the SPI pattern in the south of Portugal and evident 2.4-year and 13.4-year cycles in the north of Portugal. The observation of the drought periods supports the occurrence of more frequent cycles of dry events in the south (droughts from moderate to extreme approximately every 3.6 years) than in the north (droughts from severe to extreme approximately every 13.4 years). These results suggest a much stronger immediate influence of the NAO in the south than in the north of Portugal, although these relations remain a challenging task.
- Tendências em séries de precipitação mensal em Portugal continental: aplicação do teste de Mann-KendallPublication . Santos, João Filipe; Portela, Maria ManuelaEm consequência da mudança climática que se admite estar a ocorrer, esperam-se alterações no comportamento das séries temporais de variáveis hidro-climatológicas, em especial no daquelas que mais directamente se relacionam com o clima, como sejam a precipitação e a temperatura. A apreciação de tais alterações pode apoiar-se na análise dos registos disponíveis, desde que tais registos se refiram a séries longas. De modo geral, apenas para a precipitação se dispõe de séries, não só longas, mas também num número muito significativo de pontos de medição, circunstância que, de algum modo, possibilita a caracterização espacial das alterações que venham a ser detectadas. No anterior contexto, o presente artigo aborda a detecção de tendências e a quantificação da magnitude dessas tendências nas séries de precipitações mensais e anuais em 98 postos udométricos de Portugal Continental. Para o efeito, tendo por base o período de análise de 94 anos (entre 1910/11 e 2003/04), recorreu-se ao teste estatístico não paramétrico de Mann Kendall, para detectar as tendências estatisticamente significativas, e ao estimador de declive de Sen, para quantificar a magnitude dessas tendências. Em resultado do estudo concluiu-se existir uma tendência mais frequente para a diminuição da precipitação (a nível, quer mensal, quer anual) e, com grande ênfase, para a diminuição muito acentuada e generalizada da precipitação no mês de Março. Estas circunstâncias, reflectindo ou não um eventual cenário de mudança climática, terão certamente consequências no balanço hidrológico ao nível da bacia hidrográfica, e, consequentemente, nas disponibilidades fluviais e no desempenho de albufeiras de aproveitamentos hidráulicos, com consequente alteração nas condições de fornecimento de água.
- Tendências em séries temporais de variáveis hidrológicasPublication . Portela, Maria Manuela; Quintela, A. C.; Santos, João Filipe; Vaz, C.; Martins, C.No decurso da história da Terra ocorreram numerosas mudanças climáticas, algumas com padrões bem identificados. A maior parte dessas mudanças decorreu em períodos de centenas, milhares ou mesmo milhões de anos em resultado de causas naturais. Contudo, nas últimas décadas a comunidade científica tem progressivamente aceite que as emissões para a atmosfera de gases com efeito de estufa têm sido responsáveis pelas mudanças climáticas que aparentam estar a ocorrer no decurso do último século, especialmente, nos últimos 50 anos. Se ocorreram mudanças do clima num período de tempo recente e tão bem definido, espera-se que tais mudanças estejam patentes – através de tendências ou de quebras de homogeneidade – nas séries temporais das variáveis climáticas mais directamente relacionadas com o clima, como sejam as séries temporais de temperatura e de precipitação. No anterior entendimento, foram efectuados, nos últimos anos, numerosos estudos com o objectivo de identificar tendências em séries temporais longas, designadamente de precipitação, e de analisar tais tendências na perspectiva de que as mesmas constituiriam indícios de mudança climática. O presente artigo contém a descrição sumária dos estudos efectuados e dos modelos para o efeito aplicados, bem como de alguns dos resultados alcançados. Tais resultados indicam que a generalidade das séries temporais de variáveis hidrológicas analisadas não evidenciam alterações de comportamentos que, inequivocamente, indiciem os efeitos atribuídos à mudança climática.
- Trends in hydrologic time series and the climate change: some of the portuguese experiencePublication . Santos, João Filipe; Portela, Maria Manuela; Quintela, António de Carvalho; Vaz, CristianaNowadays it is often mentioned that the Earth is already suffering the climate change effects: it is no longer a matter of future climate scenarios but instead of frequent abnormal climate occurrences. If changes are already happening then they should be embedded in some of the hydrologic time series, with emphasis to those series more closely related to the weather, as the precipitation series. In the previous scope a research is been carried since the last years aiming at detecting trends in Portuguese hydrologic time series by means of statistical and simulation approaches and at relating such trends with the climate change. The results from the trend analysis applied to precipitation series in more than one hundred rain gages showed that some months exhibit a upwards trend while other months denote a downward trend or even no trend at all. Changes in the precipitation monthly pattern may also seam to occur, those changes compensating each others and resulting in unchanged annual precipitations. In general terms, the study showed that, except for March, most of the trends are not significant from a statistical point of view, being explained by the natural temporal variability of the precipitation. Along with the previous analysis the performance of the several hypothetical artificial reservoirs was also analysed. In fact, in Portugal most of the water supplies are ensured by artificial reservoirs created by dams, a significant part of these infrastructures having been built in the early fifties and sixties. The trends denoted by the hydrologic series may suggest that, comparatively to the design criteria, the inflows to those reservoirs may also have changed. So, a question arises: are the reservoirs still able to ensure the volumes adopted as design criteria with the reliability/guaranty required by each type of water utilization? This question is especially pertinent when reservoirs for irrigation purposes are under consideration as both the crop demand and the water availability may be influenced by the trends exhibit by the hydrologic series. To answer this question, the performance of ten hypothetical irrigation reservoirs was analyzed, by means of computational simulation techniques. The results achieved show that most of the case studies denote loss of reliability as more storage capacity should be presently required. However the increases of the storage capacity were almost negligible.