Publicação

Assessing the microclimate and climate projections for two sites : a case study of Jerónimos Monastery and Angueira River Bridge in Portugal

Detalhes bibliográficos
Resumo:	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.
Autores principais:	Martins, Pedro Miguel Gouveia
Assunto:	Mudança Climática Preservação do Património Projeções Climáticas Modelos CORDEX Microclima Teses de mestrado - 2025
Ano:	2025
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Lisboa
Idioma:	inglês
Origem:	Repositório da Universidade de Lisboa

Descrição
Resumo:	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.