Stability of pure even-aged conifer stands in Portugal

The slenderness coefficient of a tree is defined as the ratio of total height (h) to diameter at 1.3 m above ground (d). For the stand level, the slenderness coefficient is calculated using the quadratic mean diameter and the height of the mean tree as (hg/dg). There is well known that a straight relationship exist between the slenderness coefficient of the stands and the risk of stem breakage or tree fall due to abiotic factors such as the wind or snow. When ignoring or neglecting the aspects related to the stands stability, risks of wood production losses caused by storms can be high. Storms of 1982 and 1999 with wind speeds above 100 Km h-1 have particularly damaged extensive forest areas (mainly conifer stands) in the Central European Plain. As the result of learning from these occurrences, the combined effect of hg/dg coefficient and dominant height was found to be a useful and practical criterion for the diagnosis of the stability situation (wind-firmness) of pure even-aged stands of conifer species. Three stability levels have been considered which could be presented in a simple diagram: optimum, moderate and instable. A stand that is let to grow naturally, without intervention, quickly attains the instability level, being more vulnerable to winds of great strength. In Portugal there have been no meaningful episodes of windthrow in conifer stands where the maritime pine (Pinus pinaster Ait.) is the most representative species. Future climate scenarios forecast an increase in the growth potential in some forest sites. Higher dominant heights may increase the risk of tree damage caused by violent storms. In this study, an evaluation of the stability status of Portuguese pure even-aged stands of maritime pine and other conifer species is made, based on data from the national forest inventory (NFI) and using stability diagrams. The analysis is undertaken by territorial units of level II (NUT II) with the support of GIS software. Characteristics of the stands that lay in each stability level are compared and discussed

Modelo para a predição de indicadores de gestão florestal sustentável em povoamentos de pinheiro bravo em Portugal

O Pinheiro bravo (Pinus pinaster Ait.) é a espécie resinosa autóctone mais representativa em Portugal continental. Segundo os resultados da mais recente revisão do Inventário Florestal Nacional (IFN5), a espécie ocupa uma área de 885,000 hectares, representando 27% da área florestal do país. Neste trabalho apresenta-se o resultado do desenvolvimento de um conjunto de ferramentas de modelação para a predição de indicadores de gestão florestal sustentável em povoamentos puros regulares de pinheiro bravo em Portugal. Neste sentido desenvolveu-se um conjunto de sub-modelos, tendo-se iniciado por um sistema de equações para a predição compatível de volume total e volume mercantil adequado a diferentes definições de volume. Foi adotada uma abordagem de integração de funções de perfil do tronco, tendo-se usado dados de análise de tronco. Também com base em dados de análise de tronco, foi desenvolvido um modelo dinâmico para o crescimento dos povoamentos em altura dominante, aplicando a metodologia das equações às diferenças algébricas generalizadas (GADA). Recorrendo a dados contendo medições irregularmente espaçadas no tempo, efetuadas em ensaios de desbastes, foi desenvolvido um modelo de previsão anual da probabilidade de sobrevivência e do crescimento da árvore individual em diâmetro e altura. Avaliou-se também a biomassa e stocks de carbono ao nível da folhada, vegetação no sub-coberto, madeira morta e no solo mineral, em povoamentos regulares de pinheiro bravo. Os dados recolhidos foram juntos a dados já existentes para desenvolver um conjunto de equações para a previsão de stocks de carbono na folhada, vegetação no sub-coberto, madeira morta e no solo mineral, usando variáveis do povoamento, do clima e do solo

Sistema de predição de volumes total e mercantil compatível com diferentes definições de volume

O volume é a variável dendrométrica que mais tem sido utilizada para expressar o quantitativo lenhoso, sendo uma das mais importantes variáveis a obter em qualquer inventário florestal. É frequente, nos inventários florestais nacionais de diferentes países, observar-se a utilização de diferentes definições do volume da árvore individual. Neste trabalho desenvolve-se um sistema compatível de equações para estimar volume total e volumes mercantis, o qual foi concebido de forma a facilitar a conversão e subsequente comparação dos resultados de inventários florestais que utilizem diferentes definições de volume da árvore. O sistema contém também uma função de perfil do tronco que, quando devidamente integrada, garante a compatibilidade entre equações de perfil do tronco, volume total e volume percentual. O sistema apresenta bons resultados quando aplicado a dados de pinheiro bravo em Portugal representativos de todo o país e cobrindo árvores de diferentes dimensões

Novo Recorte Geopolítico Mundial: uma ordem uni-multipolar, uma grande guerra e o jogo de “contenções múltiplas”

A nova ordem internacional decorre dos efeitos provocados por dois acontecimentos “detonadores” – o final da guerra fria e o 11 de Setembro – que conduziram a alterações substanciais na estrutura de poder mundial, e por um outro “revelador” da realidade das relações de poder e de força – a crise iraquiana. Segundo o autor, o novo recorte geopolítico mundial é actualmente caracterizado por um modelo complexo e original na estrutura de poder mundial que podemos designar por uni-multipolar, e pela coexistência de dois vastos movimentos geopolíticos e geoestratégicos – a “grande guerra” contra o terrorismo, a proliferação das armas de destruição massiva e os Estados Párias, por um lado, e o jogo de “contenções múltiplas” entre a pressão hegemónica dos Estados Unidos e as grandes potências (UE, Rússia e China) que se batem no sentido de conter ou mesmo contrariar essa hegemonia, por outro. Estes amplos movimentos geopolíticos ocorrem ainda num contexto fortemente marcado pela emergência das ameaças assimétricas e pela tentativa de se estabelecerem novas estratégias para lhes fazer face, pois os conceitos operacionais de acções preventivas e preemptivas ganharam um novo sentido

Contenido de Carbono y Nutrientes en Masas Regulares de Pino Marítimo en Portugal

To comply with the demands of the Kyoto Protocol, industrialized countries must reliably estimate the stored carbon (C) in different pools of forest ecosystems. The main objective of this study was to quantify the biomass, C and nutrients stocks in the forest floor, understory, downed dead wood (DDW) and mineral soil of even-aged maritime pine (Pinus pinaster Ait.) stands from three contrasting regions of Portugal. Assessing the specific contribution of DDW to the C and nutrients stocks and how C concentration in the plant material differs from 0.50, the reference value used in many practical applications, were also objectives of this research. Biomass content of forest floor was determined by a quadrat method. Sampling units of 1 m2 were used for the understory. The line intersection method was adopted for sampling DDW and the mineral soil was sampled at three depths. Concentrations of C and nutrients were obtained by chemical analysis of samples from soil and milled plant material. Biomass and C in the trees were obtained using published equations. Total C stocks ranged between 100.6 Mg ha–1 and 308.6 Mg ha–1. Mineral soil shared up to 70-74% of global stored C, being the main cause of the global C stock differences among regions. Phosphorous and potassium were at low to very low levels in the mineral soil and plant material. The contribution of DDW to the C and nutrients pools was negligible. The percentage of C in the plant material ranged between 52% and 54%.Para cumplir con las exigencias del Protocolo de Kyoto, los países industrializados deben estimar con fiabilidad el carbono (C) almacenado en los diferentes compartimientos de los ecosistemas forestales. El objetivo principal de este estudio fue cuantificar la biomasa, C y contenido de nutrientes, en el suelo del bosque, sotobosque, madera muerta (DDW) y en el suelo mineral de masas regulares de pino marítimo (Pinus pinaster Ait.) en tres regiones contrastantes de Portugal. Otros objetivos fueron, la evaluación de la contribución específica de DDW para el contenido total de C y nutrientes así como averiguar de qué modo la concentración de C en el material vegetal se diferencia del valor 0,50, referencia en muchas aplicaciones prácticas. El contenido en biomasa del suelo forestal se determinó por un método de cuadrícula. Para el sotobosque se utilizaron unidades de muestreo de 1 m2. El método de la línea de intersección se adoptó para el muestreo de DDW y se tomaron muestras a tres profundidades del suelo mineral. Las concentraciones de C y nutrientes se obtuvieron mediante el análisis químico de muestras de suelo y material vegetal molido. Para obtener la biomasa y C en los árboles fueron utilizadas ecuaciones publicadas. El total de las reservas de C oscilaron entre 100,6 Mg ha–1 y 308,6 Mg ha–1. El suelo mineral compartió, hasta el 70-74% del C total almacenado, siendo la principal causa las diferencias significativas de C almacenado entre regiones. Fósforo y potasio se encuentran en reducidas concentraciones en el suelo y en la vegetación. La contribución del DDW para la reserva de C y nutrientes fue despreciable. El porcentaje de C en el material vegetal varió entre 52% y 54%

Tecnologias IoT para pastoreio e controlo de postura animal

The unwanted and adverse weeds that are constantly growing in vineyards, force wine producers to repeatedly remove them through the use of mechanical and chemical methods. These methods include machinery such as plows and brushcutters, and chemicals as herbicides to remove and prevent the growth of weeds both in the inter-row and under-vine areas. Nonetheless, such methods are considered very aggressive for vines, and, in the second case, harmful for the public health, since chemicals may remain in the environment and hence contaminate water lines. Moreover, such processes have to be repeated over the year, making it extremely expensive and toilsome. Using animals, usually ovines, is an ancient practice used around the world. Animals, grazing in vineyards, feed from the unwanted weeds and fertilize the soil, in an inexpensive, ecological and sustainable way. However, sheep may be dangerous to vines since they tend to feed on grapes and on the lower branches of the vines, which causes enormous production losses. To overcome that issue, sheep were traditionally used to weed vineyards only before the beginning of the growth cycle of grapevines, thus still requiring the use of mechanical and/or chemical methods during the remainder of the production cycle. To mitigate the problems above, a new technological solution was investigated under the scope of the SheepIT project and developed in the scope of this thesis. The system monitors sheep during grazing periods on vineyards and implements a posture control mechanism to instruct them to feed only from the undesired weeds. This mechanism is based on an IoT architecture, being designed to be compact and energy efficient, allowing it to be carried by sheep while attaining an autonomy of weeks. In this context, the thesis herein sustained states that it is possible to design an IoT-based system capable of monitoring and conditioning sheep’s posture, enabling a safe weeding process in vineyards. Moreover, we support such thesis in three main pillars that match the main contributions of this work and that are duly explored and validated, namely: the IoT architecture design and required communications, a posture control mechanism and the support for a low-cost and low-power localization mechanism. The system architecture is validated mainly in simulation context while the posture control mechanism is validated both in simulations and field experiments. Furthermore, we demonstrate the feasibility of the system and the contribution of this work towards the first commercial version of the system.O constante crescimento de ervas infestantes obriga os produtores a manter um processo contínuo de remoção das mesmas com recurso a mecanismos mecânicos e/ou químicos. Entre os mais populares, destacam-se o uso de arados e roçadores no primeiro grupo, e o uso de herbicidas no segundo grupo. No entanto, estes mecanismos são considerados agressivos para as videiras, assim como no segundo caso perigosos para a saúde pública, visto que os químicos podem permanecer no ambiente, contaminando frutos e linhas de água. Adicionalmente, estes processos são caros e exigem mão de obra que escasseia nos dias de hoje, agravado pela necessidade destes processos necessitarem de serem repetidos mais do que uma vez ao longo do ano. O uso de animais, particularmente ovelhas, para controlar o crescimento de infestantes é uma prática ancestral usada em todo o mundo. As ovelhas, enquanto pastam, controlam o crescimento das ervas infestantes, ao mesmo tempo que fertilizam o solo de forma gratuita, ecológica e sustentável. Não obstante, este método foi sendo abandonado visto que os animais também se alimentam da rama, rebentos e frutos da videira, provocando naturais estragos e prejuízos produtivos. Para mitigar este problema, uma nova solução baseada em tecnologias de Internet das Coisas é proposta no âmbito do projeto SheepIT, cuja espinha dorsal foi construída no âmbito desta tese. O sistema monitoriza as ovelhas enquanto estas pastoreiam nas vinhas, e implementam um mecanismo de controlo de postura que condiciona o seu comportamento de forma a que se alimentem apenas das ervas infestantes. O sistema foi incorporado numa infraestrutura de Internet das Coisas com comunicações sem fios de baixo consumo para recolha de dados e que permite semanas de autonomia, mantendo os dispositivos com um tamanho adequado aos animais. Neste contexto, a tese suportada neste trabalho defende que é possível projetar uma sistema baseado em tecnologias de Internet das Coisas, capaz de monitorizar e condicionar a postura de ovelhas, permitindo que estas pastem em vinhas sem comprometer as videiras e as uvas. A tese é suportada em três pilares fundamentais que se refletem nos principais contributos do trabalho, particularmente: a arquitetura do sistema e respetivo sistema de comunicações; o mecanismo de controlo de postura; e o suporte para implementação de um sistema de localização de baixo custo e baixo consumo energético. A arquitetura é validada em contexto de simulação, e o mecanismo de controlo de postura em contexto de simulação e de experiências em campo. É também demonstrado o funcionamento do sistema e o contributo deste trabalho para a conceção da primeira versão comercial do sistema.Programa Doutoral em Informátic

Prediction of annual tree growth and survival for thinned and unthinned even-aged maritime pine stands in Portugal from data with different time measurement intervals

The Portuguese national forest strategy published in 2006 divided the Portuguese forest territory into three main functions: wood production, multifunctional systems and protected areas. Wood production is mostly related with pure even-aged stands of two species, the maritime pine (Pinus pinaster Ait.) and the blue gum (Eucalyptus globulus Labill.). Sustainable forest management of these productive areas requires adequate prediction of stocks and growth. To face the challenge of fast changing scenarios, growth models need to provide adequate predictions in a wide range of time intervals. Individual-tree growth and yield models are especially useful for management planning, because they are capable of simulating a wide variety of management activities, particularly thinning. They often describe annual changes in growth and survival of individual-tree providing detailed information about stand structure and composition. Available data sets for fitting individual-tree models frequently have measurement intervals greater than 1 year and many times these intervals are irregularly spaced. Also thinning can occur between measurements. This causes difficulty when modelling annual tree growth and survival. An annual individual-tree growth and survival model is developed for pure even-aged stands of maritime pine in Portugal, using data with irregularly spaced measurement time intervals and considering thinning effects. The central components of the model are the equation for diameter growth, the equation for height growth and a survival function. Variable growth and survival rates are assumed in the modelling approach. The model is distance-independent and will be useful for intensively managed areas of pure even-aged stands of maritime pine in Portugal

Integration of empirical and process-based models for maritime pine in Portugal

Forests are very important in Portugal, covering 39% of the land (agriculture occupies 33% and shrubland 21%). From those, the production forest represents 51% (28% maritime pine and 23% eucalyptus) while evergreen oaks represent 36% (23% cork oak and 13% holm oak). Other minor species cover just 12%. Maritime pine is the most important softwood in the country and the only one relevant for wood production (annual wood harvest of softwoods is close to 5 106 m3), Forest resources in Portugal are mainly driven by forest fires and wood harvest, with some impact also of afforestation and deforestation. The prediction of these drivers in the dynamics of forest resources - namely growing stock, volume growth and carbon stock - is crucial at different spatial scales, from the individual landowners, for forest management purposes, to the industry, for the planning of wood supply, as well as for the definition of forest policies. Optimization of management at local levels plays also an important role for the overall dynamics of the forest resources. Growth and yield models implemented in forest simulators appropriate for different spatial scales have been developed in the country for the most important forest species (maritime pine, eucalyptus and cork oak). The global change environment, namely climate change, gave impetus to an increasing use of process-based models that simulate forest ecosystem dynamics for this purpose. Such models, integrating the main physical, biogeochemical and physiological processes involved in forest growth and development, give a mechanistic description of the interactions between the living plants and their environment and are able to assess the energy balance and the cycling of water, carbon and nutrients within a given ecosystem. In Portugal, the 3PG model, a simple process-based stand model requiring few parameter values and only readily available data as input has been selected as appropriate for the simulation of maritime pine stands. Basal area and under bark volume is the only information for managers provided by the original 3PG model and validation of the output against permanent plot data showed some bias, mainly in volume predictions. This presentation describes a series of functions developed on the basis of existing permanent plot data that were added to the 3PG model in order to improve and enrich the type of output that it provides for management

Sobre a dimensão externa da segurança interna

“Segurança” é, sempre foi, um dos concetos mais controversos e debatidos, desde logo porque implica percepções e preocupações muito variadas acerca de quem e do que deve ser seguro, a natureza/tipologia/hierarquização das ameaças e dos riscos ou os agentes e os instrumentos/meios de segurança, questões essenciais também para responder bem ao objectivo de promover e au mentar a segurança. Ainda assim, é relativamente consensual que nas últimas décadas praticamente tudo se alterou no domínio da segurança, incluindo a tradicional dicotomia entre as dimensões interna e externa