Remote sensing for water quality studies: test of Suspended Particulate Matter and turbidity algorithms for Portuguese transitional and inland waters

Tese de mestrado em Ciências do Mar, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020As partículas em Suspensão (SPM) é um dos principais constituintes da água nos estuários e, juntamente com a turbidez (T), é um parâmetro chave para a avaliação da qualidade da água. Através da absorção e difusão da luz, a concentração de SPM reduz a penetração da irradiância solar na coluna de água e limita a radiação fotossinteticamente disponível (PAR) para os produtores primários. Uma vez que a turbidez é altamente correlacionada com a concentração de SPM, para fins de monitorização da qualidade da água, a turbidez é listada como parâmetro obrigatório a ser medido pelos estados membros da União Europeia na Diretiva-Quadro Estratégia Marinha. Portanto, a quantificação destes dois parâmetros, a sua distribuição geográfica e o modo como se relacionam são de interesse crucial para o estudo dos ecossistemas, assim como para a investigação de diferentes processos, como transporte de sedimentos, produção primária e funcionamento de comunidades bentónicas. A monitorização dos parâmetros da qualidade da água, é geralmente alcançado através de programas de amostragem in situ. No entanto, a realização regular de amostragens exige trabalho intensivo e é dispendioso. Além disso, é necessário assumir que as amostras analisadas, que estão limitadas em termos espaciais e temporais, são representativas da área total de interesse. Neste âmbito, a deteção remota da cor do oceano é uma ferramenta eficiente para monitorizar os parâmetros da qualidade da água. O crescente interesse em entender o potencial desta técnica é impulsionado pelos custos reduzidos e pela alta resolução espacial que permite obter resultados para grandes áreas, mas também pela grande frequência temporal dos dados. No entanto, a complexidade das águas costeiras, transitórias e interiores dificulta a deteção das variáveis de interesse devido à proximidade da terra e aos elevados níveis de reflectância causados pela alta concentração de SPM nas regiões espectrais do visível e infravermelho próximo. Não obstante, algoritmos têm vindo a ser desenvolvidos para estimar a concentração de SPM e turbidez, que são geralmente calibrados regionalmente para as características óticas dos diferentes locais. Neste contexto, a presente dissertação teve como foco o teste de diferentes algoritmos com aplicabilidade global para estimar o SPM e a turbidez, bem como a avaliação de diferentes modelos de correção atmosférica. O principal objetivo deste trabalho foi determinar o esquema de processamento mais apropriado para quantificar o SPM e a turbidez em águas de transição e interiores em Portugal, determinando as incertezas associadas aos algoritmos de aplicabilidade global (Nechad et. al. (2009) para o SPM e Dogliotti et. al. (2015) para a turbidez) quando aplicados fora da sua região de calibração. Para este fim, o estuário do Tejo e do Sado e cinco albufeiras na região do Alentejo em Portugal, foram utilizados como casos de estudo para testar o uso de imagens de satélite na monitorização da turbidez e SPM. A base de dados in situ foi adquirida no contexto de diferentes projetos (PLATAGUS, NIPOGES, Valor Sul, AQUASado, GAMEFISH) entre julho de 2017 e julho de 2019, dependendo do projeto. Os dados de satélite testados foram obtidos pelos Sentinel-2 MultiSpectral Instrument (S2-MSI) e o Sentinel-3 Ocean and Land Colour Instrument (S3-OLCI), missões do programa de Observação da Terra da Comissão Europeia - Copernicus. No estuário do Tejo, as medições radiométricas in situ realizadas no contexto do projeto PLATAGUS permitiram também testar diretamente diferentes processadores para a correção atmosférica, nomeadamente o Acolite (S2-MSI), C2RCC (S2-MSI e S3-OLCI), L2 padrão MSI (Sen2Cor), L2 padrão OLCI (BAC / BPAC) e Polymer (S2-MSI e S3-OLCI). Tendo-se obtido melhores resultados com o Polymer e o C2RCC utilizando dados do S2-MSI, e resultados inconclusivos na avaliação dos dados com o S3-OLCI devido ao reduzido número de dados disponíveis. Na avaliação dos algoritmos de SPM e turbidez, os resultados obtidos sugerem que o produto de turbidez é mais fácil de estimar com menores incertezas associadas. Em relação à estimativa do SPM através dos dados S2-MSI e S3-OLCI, as correlações e erros associados indicam que ainda há uma forte necessidade de desenvolvimento de novos algoritmos, com uma calibração regional específica para as características óticas das áreas de estudo ou para encontrar uma relação local entre SPM e turbidez, como já sugerido anteriormente na literatura. Além disso, o sensor S3-OLCI, que apresentou resultados satisfatórios para o estuário do Tejo, mostrou resultados discordantes para o estuário do Sado, sugerindo uma menor adequação da resolução espacial do OLCI (300 m) para estuários de menor dimensão. No território português, as técnicas de deteção remota para monitorização da qualidade da água já estão em uso, mas têm sido testadas e aplicadas principalmente em águas costeiras. Este trabalho é um primeiro esforço para validar produtos de qualidade da água em águas de transição e interiores em Portugal. A importância destes ecossistemas, assim como o papel crucial da validação de produtos de deteção remota para monitorização ambiental e a principal motivação deste trabalho, e determinantes na definição das principais questões abordadas.Suspended particulate matter (SPM) is one of the main water constituents in estuaries and along with turbidity (T), which is highly correlated with SPM concentration, are key parameters to evaluate water quality. Through light absorption and scattering, the SPM concentration reduces the penetration of solar irradiance within the water column and limits the photosynthetically available radiation (PAR) for primary producers making it a relevant indicator for water quality monitoring. In fact, regarding water quality monitoring, turbidity is listed as a mandatory parameter to be measured by EU member states in the Marine Strategy Framework Directive. Therefore, the quantification of these two parameters, their geographical distribution and their relationship are of crucial interest for ecosystems studies and to understand different processes such as sediment transport, primary production and the functioning of benthic communities. Monitoring water quality parameters is usually achieved through field sampling programs. However, conducting regular field sampling is labor intensive and expensive and it is often necessary to assume that field samples, which are limited both spatially and temporally, are representative of the total area of interest. Satellite Ocean Colour Remote Sensing is an efficient tool to monitor these two parameters and the incrementing interest on understanding the potential of this technique is driven by the reduced costs and the high spatial and temporal resolution that allows obtaining results for large areas. However, remote sensing of coastal, transitional and inland waters is a complicated issue due to the proximity of the land and the high levels of reflectance caused by high SPM concentration in the visible and near infrared spectral regions. Many algorithms to retrieve SPM and T already exist and are often calibrated regionally for the optical characteristics of the different sites. In this context, this thesis focuses on the test of different algorithms with global applicability for SPM and turbidity retrieval, as well as different atmospheric corrections. The main aim of the present work is to determine the most appropriate processing scheme to retrieve SPM and turbidity for Portuguese transitional and inland waters and to determine the accuracy of retrieval algorithms with global applicability (Nechad et. al, 2009 for SPM retrieval and Dogliotti et. al., 2015 for turbidity) outside their calibration region. For this purpose, Tagus and Sado estuary, and five small water reservoirs in the Alentejo region in Portugal have been used as case-studies to test satellite imagery capability to monitor SPM and turbidity products. The in situ data for reference has been collected within the context of different projects (PLATAGUS, NIPOGES, Valor Sul, AQUASado, GAMEFISH) from July 2017 to July 2019 depending on the project. The satellite data used were obtained from the Sentinel-2 MultiSpectral Instrument (S2- MSI) and the Sentinel-3 Ocean and Land Colour Instrument. (S3-OLCI), missions from the European Commission Earth Observation program, Copernicus. In the Tagus estuary, in situ radiometric measurements conducted within the context of the PLATAGUS project allowed also to directly test different atmospheric corrections processors, namely (S2-MSI), C2RCC (S2-MSI and S3-OLCI), L2 standard MSI (Sen2Cor), L2 standard OLCI (BAC/BPAC) and Polymer (S2-MSI and S3-OLCI). Being Polymer and C2RCC the best performing algorithms for S2- MSI, while no definite results was found for S3-OLCI given the low number available data. Results suggested that turbidity is easier to retrieve with smaller uncertainties associated. Regarding the SPM retrieval from S2-MSI and S3-OLCI data, the associated correlations and errors indicate that there is still a strong need of algorithms development perhaps with a regional calibration specific for the optical characteristics of the study areas or finding a local relationship between SPM and turbidity as has been previously suggested. Moreover, the S3-OLCI sensor, which gave satisfactory results for the Tagus estuary, showed discordant results for the Sado estuary suggesting a poor suitability of the OLCI spatial resolution (300m) for smaller estuaries. In the Portuguese territory, remote sensing techniques have been tested and are in place for water quality monitoring mostly for coastal application. This work is a first effort to validate satellite-derived water quality products for monitoring transitional and inland waters in Portugal. The well-known importance of such ecosystems and the crucial role of satellite-data validation for reliable monitoring activities through remote sensing techniques drove the motivations and helped defining the main questions addressed in the present work

David Hume and Modern Economics

Hume’s contribution to modern economics is normally thought of in terms of his early statement of the quantity theory of money, and to a lesser extent his views on trade and development. At a methodological level the influence from his empiricism is commonly traced to the development of econometrics. But if we explore his philosophy more fully, we find a much richer set of ideas which can illuminate the way we approach issues in modern economics. Here therefore we explore Hume’s theory of human nature and his theory of knowledge in order to understand how he viewed economic behaviour as inherently bound up in other aspects of life. From this follows a perspective on the relations between economics and other disciplines (notably history, sociology and psychology) which may inform current explorations of these relations. This reading of Hume’s approach to economics is illustrated by revisiting his theories of money and growth, and his approach to empiricism. Hume holds the potential for a much richer contribution to modern economics than is normally understood

Proposta de modelo fuzzy do modelo de forças sociais para simulação de pedestres em situação de evacuação

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2016A simulação de multidões de pedestres consiste na modelagem computacional e simulação do comportamento observado quando um grande número de pedestres se movimenta em ambientes determinados. O estudo destes comportamentos é de grande importância no desenvolvimento de edificações seguras e na prevenção de acidentes em situações de evacuação. Diversas abordagens têm sido propostas para a implementação destes modelos computacionais. Uma das mais difundidas é a técnica chamada Modelo de Forças Sociais (MFS) - Social Force Model do inglês. Esta técnica procura modelar as forças sociais de atração e repulsão entre pedestres e entre estes e o ambiente através de equações de forças oriundas da física de partículas. A avaliação destas equações em um ambiente de simulação mostra que o MFS é capaz de reproduzir uma série de comportamentos e fenômenos que ocorrem em situações reais de evacuação de multidões. Apesar de ser simples e com custo computacional adequado, o MFS é um modelo difícil de parametrizar e de estender e o fato de usar equações matemáticas torna o conhecimento sobre as intenções dos pedestres pouco interpretável. De forma a aprimorar esta abordagem, nesta dissertação é proposta a implementação fuzzy do Modelo de Forças Sociais para a simulação de pedestres em situação de evacuação. Esta implementação através de regras e conjuntos fuzzy representa melhor o conhecimento relacionado às intenções do pedestre, mas não altera outras características da abordagem.<br

CATADORES DE DIGNIDADE

A busca do possível sempre nos dá a impressão de ser uma tarefa fácil, porém quando o possível é a dignidade de uma categoria de profissionais, sempre esbarramos nas traves do preconceito. O ofício que exige menor grau de dedicação intelectual e menor nível de escolaridade é considerado profissional de segunda ou terceira qualidade. Contextue então essa conclusão num grupo de profissionais que literalmente vive de mexer naquilo que nós consideramos lixo. Este profissional seria então a escala mais baixa das profissões humanas?Partindo da importância que esse profissional possui para os programas de reciclagem eproteção ambiental, este artigo é uma busca da cidadania perdida destes profissionais

SOBRE O PROCESSO DE FAZER-SE HUMANO: PARA UMA APROXIMAÇÃO ENTRE JEAN PIAGET E ERNANI MARIA FIORI

Neste trabalho, elaboramos uma aproximação entre aspectos dos pensamentos do epistemólogo suíço Jean Piaget e do filósofo brasileiro Ernani Maria Fiori. Essa aproximação é feita observando (i) a influência da dialética hegeliana tanto em Piaget quanto em Fiori, e (ii) como essa influência marca as explicações formuladas por um e outro acerca do processo que permite ao ser humano se fazer como tal. Esse processo é tematizado por Piaget e por Fiori de maneiras próprias. Todavia, há nessa tematização pelo menos um ponto comum que marca as explicações de ambos para o processo de vir a ser do ser humano como tal: a ideia de que o inacabamento do ser se configura como condição humana. Ao traçarmos essa aproximação, no caso do epistemólogo suíço, atentamos para o quarto período de sua obra, onde a presença da dialética hegeliana é explícita; no caso do filósofo brasileiro, para a terceira etapa de seu pensamento, também fortemente marcada por essa dialética. Nesse movimento de aproximação entre aspectos dos pensamentos dos autores, mobilizamos, sobretudo, as díades sujeito-objeto e consciência-mundo utilizadas, respectivamente, por Piaget e por Fiori

Ciclo político orçamentário e o descumprimento dos limites da Lei de Responsabilidade Fiscal nos municípios do Sul do Brasil

TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Sócio-Econômico. Economia.A presente monografia investiga a relação entre a existência de ciclo político orçamentário e o descumprimento dos limites estabelecidos pela Lei de Responsabilidade Fiscal nos municípios da região sul do Brasil. Mesmo após 20 anos da sua promulgação, diversos municípios frequentemente não se adequam ao seu ordenamento, descumprindo limites impostos pela Lei. Nesse sentido, a hipótese levantada é de que os municípios que descumprem os limites da LRF apresentam maior incidência de práticas fiscais oportunistas, como ciclos políticos orçamentários, sendo este um dos fatores que impedem tais municípios de alcançarem a adequação legal. Para verificação da hipótese, os municípios da amostra foram analisados em três grupos: municípios que cumpriram os limites da LRF, municípios que descumpriram algum dos limites considerados e todos os municípios. Como método de inferência estatística foi utilizado a análise de regressão de dados em painel com as séries históricas referentes ao período de 2015 a 2018, tendo como variável dependente as funções de despesa com educação e cultura, saúde e saneamento, e habitação e urbanismo. Para capturar a existência de ciclo político orçamentário, foram inseridas dummies no ano pré-eleitoral e no ano eleitoral. Como resultado, as dummies de ciclo apresentaram coeficientes negativos para os grupos de despesas considerados, estando em desacordo com a teoria de ciclo político orçamentário, que pressupõe o controle de gastos no ano anterior à eleição sucedido pela expansão fiscal no ano do pleito. Esse comportamento pode ser explicado pela forte recessão econômica no biênio 2015-2016 e, por conta do fato de não ser possível isolar os efeitos macroeconômicos das dummies, não se pode identificar o que foi causado somente pelo comportamento oportunista. Porém, a elasticidade dos coeficientes demonstra que, mesmo com a diminuição dos gastos em ambos os anos, houve uma tendência de contenção de cortes no ano eleitoral, além de um controle menor nos municípios que descumpriram os limites, o que corrobora a hipótese do trabalho de que os municípios do Sul do Brasil que descumprem os limites da LRF apresentam comportamento oportunista maior do que aqueles que os cumprem.This study investigates the relationship between the existence of a political budget cycle and the failure to comply with the limits established by the Fiscal Responsibility Law in cities in the southern region of Brazil. Even 20 years after the enactment of the Law, several cities frequently don't adapt to it, failing to comply with parts of the legislation. Seen in these terms, the hypothesis raised is that the cities that don’t comply with the limits of the FRL present a higher incidence of opportunistic fiscal practices, such as political budget cycles, this being one of the factors that prevent these cities from achieving legal compliance. To verify the hypothesis, the cities from the sample were analyzed in three groups: cities that complied with the limits of the FRL, cities that did not comply with some of the considered limits, and all of the cities. As a method of statistical inference, regression analysis is used in panel data with historical series for the period from 2015 to 2018, having as a dependent variable the functions of expenses on education and culture, health and sanitation, and housing and urbanism. To capture the existence of a political budget cycle, dummies were inserted in the pre-election year and in the election year. As a result, the cycle dummies presented negative coefficients for the groups of expenses considered, going against the political budget cycle theory, which assumes there’s a control of expenses in the year before the election followed by the fiscal expansion in the election year. This behavior can be explained by the strong economic recession in the 2015-2016 biennium and, due to this fact it is not possible to isolate the macroeconomic effects from the dummies, it’s not possible to identify what was caused exclusively by the opportunistic behavior. However, the elasticity of the coefficients demonstrates that, even with the decrease in spending during both years, there was a tendency to contain cuts in the election year, in addition to a lower control in the cities that didn’t comply with the limits, which corroborates the study's hypothesis that cities in southern Brazil that fail to comply with the limits of the FRL have a greater opportunistic behavior than those that comply with them