Publicações

Apresenta-se uma plataforma WebSIG para suporte à gestão do risco de inundação, aplicável do rio até ao oceano, incluindo a dimensão urbana. Permitindo o acesso diferenciado e produtos customizados para vários utilizadores, esta plataforma oferece um acesso central a toda a informação útil para a gestão da inundação, quer para o planeamento, quer para situações de emergência. Baseia-se no acoplamento de vários modelos que simulam todos os processos geradores de inundação: marés, sobrelevação de origem meteorológica, agitação marítima, escoamento fluvial, drenagem urbana e eventos de precipitação. Quando a interação entre processos é fundamental, o acoplamento é efetuado através da modelação integrada dos mesmos (para ter em conta p.ex. a interação entre a agitação marítima e as correntes). Este sistema de modelação está integrado na plataforma de previsão em tempo real do LNEC (WIFF - Water Information Forecast Framework) que produz diária e automaticamente previsões a 48 horas da inundação no caso de estudo escolhido. Estas previsões são depois disponibilizadas numa plataforma WebSIG, através de um conjunto de produtos customizados às necessidades do utilizador, como boletins de alerta, mapas de previsão da circulação e de inundação e séries temporais de grandezas em pontos pré-selecionados (sensores virtuais). Oferece ainda serviços de comparação automática com dados em tempo real e sistemas de alerta. Ilustra-se a valia desta plataforma numa aplicação à gestão da inundação no estuário do Tejo, com destaque para os alertas customizados ao interesse da Proteção Civil, desde a escala oceânica até à região estuarina de interesse

Combined sewer systems are often unable to respond adequately to rising water volumes draining from urban areas during rainfall events, resulting in frequent direct discharges into receiving waters and floods, with severe environmental and economic impacts. Despite stricter legislation on pollution control and flood risk assessment, there are still some challenges regarding the development of early warning systems based on water quality issues and fully integrated models. An innovative, real-time urban warning system for flooding and pollution events was built for the Alcântara basin (the largest in Lisbon), to provide timely information to wastewater management entities and to civil protection services. The platform provides real-time access to monitoring data and, based on 48-hour precipitation forecasts, predicts the performance of the system through the integrated use of mathematical models for both drainage network and estuary. Predictions are automatically compared and validated with on-line data. This paper presents the overall design of the system and main results obtained thus far. The analysis of the system shows the ability of the integrated models to represent the main spatial and temporal patterns observed, effectively predicting the system response to precipitation events and estimating volumes discharged into the water bodies and their average pollution loads. Furthermore, the overall results strongly indicate UV-Vis spectra to be reliable for TSS and COD estimation in sewer systems.

In morphodynamic simulations of coastal lagoons should be included the several processes that contribute to sediment transport and consequently to bathymetric changes. The individual contribution of the tidal currents, waves, wind and rivers discharge should be considered to better characterize the study area evolution. In the work presented herein, an evaluation of single wave effects on the bathymetric changes of a coastal inlet is presented, by neglecting the forcing of wind and rivers discharge in the numerical simulations and filtering the changes produced by the tidal currents. The bathymetric changes, the residual sediment fluxes and the sedimentation rates induced by eight monochromatic waves at the inlet were analyzed. It was concluded that the influence of the simulated waves on the morphodynamics is restricted to the inlet and adjacent nearshore. Additionally, the changes in the bathymetry and residual sediment transport are strongly dependent on the wave height forcing rather than on their frequency of occurrence. These conclusions emphasize the importance of independently analyze each wave, to better understand its impact in coastal systems dynamics.

The sustainable management of small, intermittent coastal systems is a challenging task due to the strong morphological dynamics of their inlets, which causes hydrodynamics, morphodynamics and water renewal to be highly variable, at both seasonal and shorter time scales. This strong variability makes these coastal systems very sensitive to pollution events because the consequences of these events may differ significantly depending on the bathymetry at the time they occur. Here, a 3D modeling-based study of the water renewal variability of a small coastal system, the Aljezur stream, is presented, targeting 1) the impact of different measured bathymetric conditions, different seasonal forcings and processes included in its water renovation, and 2) the confirmation of the small role of light in the decay of fecal coliforms on the stream. The analysis is conducted for 4 distinct scenarios, including two real settings, using a 3D baroclinic model and an associated particle model. Results confirm the major role of bathymetry on the residence times of the Aljezur stream, leading to 100% differences. Wind is shown to have a significant impact on the water renovation, as well as the instant of particle release within the tidal cycle. A low permanence of particles in the upper layer of the water column, defined through laboratory experiments using the stream water, confirmed the small importance of light in promoting fecal bacteria decay in this stream.

This work investigates the recent morphological changes at the inlet of a complex coastal system (Ria de Aveiro lagoon, Portugal). This study was carried out using bathymetric data analysis and numerical simulations obtained with the 2DH morphodynamic modelling system MORSYS2D. The present simulations considered only tidal forcing, and a sensitivity analysis was performed by tuning the formula used to compute the sediment transports. A non-uniform sediment grain size distribution for the Ria de Aveiro inlet is considered in the numerical simulations, based on surveys performed in this area. The model results are analysed to assess if they resemble the observed trends of erosion and deposition, as calculated from bathymetric data. A quantitative analysis of the differences between the bathymetric changes obtained through surveys and the numerical results over a period of 3 years considering different sediment transport formulations shows that the formulations of Ackers and White (1973) and Engelund and Hansen (1967) are the ones that best describe the morphodynamic changes driven by tides in the Ria de Aveiro inlet.

A utilização das ferramentas computacionais em hidrologia no LNEC remonta ao início dos anos 70, com destaque para a modelação dos fenómenos hidrológicos. Nos anos oitenta, com o advento das bases de dados, deram-se os primeiros passos na criação de bases de dados de qualidade da água e de sistemas de apoio à decisão em recursos hídricos. Desde então verificaram-se grandes avanços e desenvolvimentos na área das tecnologias de informação e comunicação, bem como na área da modelação e simulação, que têm contribuído de forma significativa para o avanço da hidrologia, em particular, e da gestão ambiental em geral. Nesta comunicação, resume-se a actividade do Núcleo de Tecnologias de Informação do Departamento de Hidráulica e Ambiente do LNEC, dando-se particular destaque às aplicações e serviços mais recentes bem como aos estudos em curso, que vão desde a modelação de dados de apoio à implementação da Directiva-Quadro da Água aos sistemas de aviso e alerta e à simulação da resposta à emergência em situação de cheias naturais ou provocadas, passando pela modelação em grelha (grid computing), que tira partido dum sistema computacional de elevado desempenho, infra-estrutura de apoio ao grande cálculo. No final, referem-se ainda algumas ferramentas que contribuem bastante para a disseminação do conhecimento.

Natural or induced floods are of increasing concern to water managers and civil protection services for three main reasons. Firstly, a continuous and unconscious increase of social pressure in the flooding valleys amplifies flood vulnerabilities and consequently natural or induced flood risk. Secondly, the alarming forecasts of the impact of potential climate changes on water resources, in spite of the high uncertainty associated to these forecasts, points out to larger flood hazards. Thirdly, dam-break induced accidents may occur more frequently due to infrastructure aging. Emergency Planning is a non-structural measure to minimise flood impacts playing an important role in crisis management. In fact, if a disaster cannot be avoided, individual and social structure preparedness may be of great help in risk reduction. An Internet-based system that supports flood emergency management is presented in this paper. This application is part of a more complete system developed with the goal of endowing the Portuguese water authorities, dam owners and the civil protection system with adequate tools to store and easily retrieve information on dams and their downstream valleys, to model the flood wave induced by a dam break and, eventually, to manage the response to flood-induced catastrophes.

Os sistemas de previsão em tempo real (SPTR) fazem previsões a escalas de tempo curtas, por integração de modelos e dados de campo, constituindo ferramentas de suporte à gestão costeira. Os SPTR devem utilizar modelos numéricos de grande precisão, que requerem ambientes de computação exigentes. O LNEC opera vários SPTR, que utilizam a Infraestrutura Nacional de Computação Distribuída. A computação cloud, que permite a utilização de máquinas virtuais utilizando servidores compartilhados e interligados através da Internet, surge agora como um paradigma alternativo. Os seus recursos podem ser disponibilizados como um serviço de computação, sendo uma alternativa para o processamento exigente dos SPTR. No entanto, não existe uma avaliação detalhada da cloud por comparação com estratégias convencionais para processamento dos SPTR. Apresenta-se aqui uma análise comparativa da performance de vários SPTR utilizando três abordagens distintas: workstations, Clusters e Cloud. Esta comparação foi elaborada em três aplicações de SPTR com diferentes exigências de computação: circulação na Ria de Aveiro; circulação acoplada a indicadores de contaminação fecal no estuário do Tejo; e circulação acoplada de ondas e correntes no mesmo estuário. A análise de performance foi efetuada nos três ambientes utilizando números crescentes de processadores. Para a gama de processadores comuns, as duas alternativas conduzem a tempos computacionais semelhantes, mostrando que a cloud é uma opção viável e atractiva. No entanto, as malhas de cálculo para a computação multi-escala (desde o oceano até à área portuária) requerem um número óptimo de processadores tipicamente superior. A evolução eficaz dos SPTR, baseados atualmente em estratégias de computação de elevada performance, para arquitecturas de cloud poderá assim requerer a integração de um maior número desses recursos através de federação. A performance destas simulações deverá, no entanto, ser analisada para assegurar que o tempo de comunicação entre recursos cloud não afeta significativamente o tempo necessário para as previsões.

During the last decades, private, governmental and non-profitable organizations have been developing information systems to monitor, alert and manage environment-related emergencies [1]. Platforms, such as flood emergency alert and warning systems [2], comprise an extensive network of sensors, a bundle of forecast simulations models, and decision-support modules that rely largely on a robust and reliable perception of the conditions of the physical monitoring environment. Sensors provide this insight of the real world, where the notion of continuous time and continuous values of implicated phenomena meet the computerized notion of discrete model of time and discrete estimation of the real data. Complex and powerful forecast systems are now able to predict water levels or to track storm events with low errors, but they depend on a continuous confirmation with data. Realtime monitoring data, such as surface water elevation, flow or precipitation depend solely on the sensor hardware deployed at the water bodies (oceans, river, lakes, etc…). The goal of this paper is to propose a framework to increase the validity of the information provided by these sensors.

A Estrutura Ecológica consagrada na legislação Portuguesa constitui um instrumento indispensável para um ordenamento do território de base ecológica. O objetivo do trabalho foi desenvolver uma especificação de informação geográfica que suportasse a delimitação e regulamentação do subsistema da paisagem água de forma a integrar a delimitação da estrutura ecológica nacional (EEN). A complexidade dos conceitos associados a este subsistema da paisagem implicou o desenvolvimento de uma especificação de informação geográfica para estruturar a base de dados geográficos (BDG) de suporte ao mapeamento da EEN. A representação geográfica dos objetos físicos recorreu a um modelo de dados geográficos descrito por via de UML (Unified Modeling Language). O modelo de dados foi implementado na BDG que integra diversos conjuntos de dados geográficos, tabelas alfanuméricas, regras topológicas, sistemas de referência geográfica e metadados (definições de conceitos) e simbologia para apresentação dos dados. Esta metodologia adotou os critérios expressos nas normas ISO 19100 sobre informação geográfica e as disposições de execução da infraestrutura europeia de informação geográfica INSPIRE. Os mecanismos de distribuição da informação geográfica são também abordados. Este trabalho integra-se no projeto de investigação PTDC/AUR-URB/102578/2008, financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT).

No âmbito do projeto de I&D SI-GeA - Sistema Inteligente de Apoio à Gestão Avançada de Sistemas Urbanos de Águas Residuais (QREN), está a ser desenvolvido um sistema inteligente de interface para supervisão e apoio à decisão em tempo real de toda a informação relevante para a gestão de sistemas urbanos de águas residuais e pluviais, incluindo coletores gravíticos, sistemas elevatórios e estações de tratamento, proveniente de redes de monitorização, dados de operação das redes e de sistemas de previsão em tempo real do comportamento das infraestruturas e meios recetores. Este sistema, que é baseado no sistema XHQ (SIEMENS - Oil & Gas – Conceptual Engineering and Services), foi desenhado para os requisitos de utilização frequente da informação pelas entidades gestoras, permitindo também a flexibilidade de criar produtos à medida em tempo real, com base na informação disponível quer das redes de monitorização, quer dos modelos de previsão. Esta comunicação apresenta a conceção do sistema inteligente, dos seus componentes, e de que forma irá apoiar uma gestão proactiva dos sistemas de drenagem da SIMTEJO

A Autoridade Metropolitana de Transportes de Lisboa (AMTL) tem como objetivo tornar o sistema de transportes da Área Metropolitana de Lisboa mais sustentável do ponto de vista social, ambiental, económico e financeiro. Para cumprir estes desígnios regista e analisa diariamente os dados sobre reconhecimento de títulos de transporte, bem como a adequabilidade das carreiras dos operadores de transportes públicos em termos de distâncias, paragens e interfaces com vista a incrementar a interoperabilidade e a intermodalidade. Para cumprir com êxito a análise de adequabilidade dos procedimentos dos operadores a AMTL tem de dispor de informação de qualidade, atualizada e devidamente estruturada, nomeadamente no que respeita à rede de estradas. Os dados com estas características são normalmente de difícil levantamento e atualização, pelo que implicam frequentemente custos significativos de aquisição ou de manutenção por via licenças de utilização. O artigo expõe um estudo sobre a qualidade dos dados geográficos sobre rede viária produzida por mecanismos crowdsourcing, nomeadamente o usado pelo OpenStreetMap (OSM-Wiki, 2014), um dos mais populares projetos de produção e partilha de informação geográfica a nível mundial. São analisados elementos de qualidade relativos à rede viária disponível no OSM, em Lisboa, por comparação com produtos geográficos comerciais e oficiais. Em todo o estudo privilegiou-se a utilização de software e dados de licença aberta, sendo no entanto pontualmente indicada a utilização de software comercial quando tal é considerado útil/necessário. São feitas análises comparativas entre algumas fontes de dados de forma a avaliar, para alguns cenários, a utilidade das diversas fontes de informação.

This paper presents a custom developed WebGIS tool tailored for oil spill risk assessment and emergency response in coastal areas, built on a nowcast-forecast information system. The latter system was based on the custom deployment of a generic forecasting platform that integrates a suite of forecast models, as well as on the recent improvement in the models outputs visualization. Further developments have been made to support real-time monitoring through remote sensors and automatic comparison between data and model predictions. The system has now evolved to an integrated system that can assist in oil spills risk assessment and the rapid response to a possible emergency, as oil spills can have catastrophic effects both social-economic and environmental, endangering the sustainability and development of the coastal regions affected. The tool presented herein addresses the oil spills problem in two ways: a detailed risk assessment through risk maps and georeferenced information related with coastal areas, ports and estuaries to support the prevention and mitigation of accidents; and the visualization of georeferenced oil spill predictions produced by a real-time oil spill forecasting system

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Although no specific definition is designated for this term, this concept has been previously defined based on the field of application and utilization. The blue economy refers to the sustainable utilization of ocean and coastal resources for economic growth, improved livelihoods, and job creation while preserving the health of marine ecosystems. It is also regarded as an economic concept encompassing various economic activities in the ocean and coastal area, including traditional activities such as fishing, shipping, and shipbuilding, as well as newer activities such as offshorewind and wave energy, ocean-based aquaculture,and marine biotechnology. It is defined as the range of economic activities in the coastal zone and on the ocean, including shipping, fishing, oil and gas extraction, tourism, and renewable energy production. Generally, the blue economy mainly focuses on the responsible extraction and utilization of marine resources required to enhance ocean-based economies while adopting more balanced conservation measures to ensure resource sustainability.

Coastal forecast systems provide coastal managers with accurate and timely hydrodynamic predictions, supporting multiple uses such as navigation, water monitoring, port operations and dredging activities. They are also useful to support recreational activities. Still, the widespread use of coastal forecasts is limited by the unavailability of open forecasts for consultation, the expertise needed to build operational forecast systems and the human and computational resources required to maintain them in operation every day. A new service for the generic deployment of forecast systems at user-specified locations was developed to address these limitations. Denoted OPENCoastS, this service builds circulation forecast systems for user-selected coastal areas and maintains them in operation using the European Open Science Cloud (EOSC) computational resources. OPENCoastS can be applied to any coastal region and has been in operation since 2018, forced by several regional and global forecasts of the atmospheric and ocean dynamics. It has attracted over 150 users from around 45 institutions across the globe. However, most users come from research institutions. The only requirement needed to use this service – a computational grid of the domain of interest – has proven difficult to obtain by most coastal managers. Herein, a new way to bring coastal managers and the general public to the OPENCoastS community is proposed. By creating an open, scalable and organized repository of computational grids, shared by expert coastal modelers across the globe, the benefits from the use of OPENCoastS can now be extended to all coastal actors

UBEST aims at improving the global understanding of present and future biogeochemical buffering capacity of estuaries through the development of Observatories, computational web-portals that integrate field observation and real-time MPI (Message Passing Interface) numerical simulations. HPC (High- Performance Computing) is applied in Observatories to serve both on-the-fly frontend user requests for multiple spatial analyses and to speed up backend’s forecast hydrodynamic and ecological simulations based on unstructured grids. Backend simulations are performed using the open-source SCHISM (Semi- implicit Cross-scale Hydroscience Integrated System Model). Python pro- gramming language will be used in this project to automate the MPI simulations and the web-portal in Django.

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Um sistema de apoio à gestão de riscos constitui uma importante ferramenta de ajuda aos serviços responsáveis pela gestão dos recursos hídricos e pela protecção civil, que pode minimizar os prejuízos causados por catástrofes, tanto em termos meramente económicos como em vidas humanas. Para ser útil, tal sistema deve conjugar de forma eficaz o acesso a equipamento de medição e observação (precipitação, níveis em rios e albufeiras, descargas de barragens, .), e a outra informação genérica de caracterização fisiográfica e sócio-económica da bacia hidrográfica, sobretudo do vale e da área envolvente das barragens, com modelos de previsão climatológica, hidrológica e hidráulica capazes de prever, com alguma antecedência, a velocidade e energia da onda de cheia bem como as áreas inundáveis. No caso de vales com barragens, o sistema deve conter informação relevante sobre a barragem e órgãos de segurança, bem como sobre o sistema de observação da barragem. Finalmente, o sistema deve ainda fornecer indicações úteis que ajudem a pôr em prática o Plano de Emergência. O sistema que se propõe decorre da actividade desenvolvida no âmbito do projecto PO-FLOODRISK co-financiado pela NATO, INAG, EDP e SNPC, e baseia-se em desenvolvimentos recentes na área das tecnologias de informação e de comunicação de dados

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Wireless Sensor Networks (WSN) are being progressively used in several application areas, particularly to collect data and monitor physical processes. Moreover, sensor nodes used in environmental monitoring applications, such as the aquatic sensor networks, are often subject to harsh environmental conditions while monitoring complex phenomena. Non-functional requirements, like reliability, security or availability, are increasingly important and must be accounted for in the application development. For that purpose, there is a large body of knowledge on dependability techniques for distributed systems, which provides a good basis to understand how to satisfy these non-functional requirements of WSN-based monitoring applications. Given the data-centric nature of monitoring applications, it is of particular importance to ensure that data is reliable or, more generically, that it has the necessary quality. The problem of ensuring the desired quality of data for dependable monitoring using WSNs is studied herein. With a dependability-oriented perspective, it is reviewed the possible impairments to dependability and the prominent existing solutions to solve or mitigate these impairments. Despite the variety of components that may form a WSN-based monitoring system, it is given particular attention to understanding which faults can affect sensors, how they can affect the quality of the information, and how this quality can be improved and quantified. Open research issues for the specific case of aquatic monitoring applications are also discussed. One of the challenges in achieving a dependable system behavior is to overcome the external disturbances affecting sensor measurements and detect the failure patterns in sensor data. This is a particular problem in environmental monitoring, due to the difficulty in distinguishing a faulty behavior from the representation of a natural phenomenon. Existing solutions for failure detection assume that physical processes can be accurately modeled, or that there are large deviations that may be detected using coarse techniques, or more commonly that it is a high-density sensor network with value redundant sensors. This thesis aims at defining a new methodology for dependable data quality in environmental monitoring systems, aiming to detect faulty measurements and increase the sensors data quality. The framework of the methodology is overviewed through a generically applicable design, which can be employed to any environment sensor network dataset. The methodology is evaluated in various datasets of different WSNs, where it is used machine learning to model each sensor behavior, exploiting the existence of correlated data provided by neighbor sensors. It is intended to explore the data fusion strategies in order to effectively detect potential failures for each sensor and, simultaneously, distinguish truly abnormal measurements from deviations due to natural phenomena. This is accomplished with the successful application of the methodology to detect and correct outliers, offset and drifting failures in real monitoring networks datasets. In the future, the methodology can be applied to optimize the data quality control processes of new and already operating monitoring networks, and assist in the networks maintenance operations.

As autoridades de proteção civil precisam de avisar as populações em situações de perigo, de forma rápida, previsível e atempada. Esta necessidade é particularmente notada, em situações de emergência, como os desastres naturais ou tecnológicos, quando se pretende informar a população numa determinada área, das ações que devem executar para limitar os danos potenciais. O envio do aviso à população é habitualmente feito através de contactos porta a porta, altifalantes, sirenes, telefones, rádio, televisão e muitos outros canais de comunicação. Todavia, o envio do aviso através de um único destes canais possui limitações, não conseguindo satisfazer todos os requisitos desejáveis. Para a resolução deste problema é proposta e especificada uma arquitetura modular para sistemas de aviso que permite integrar redes de aviso baseadas em distintos canais de comunicação, permitindo o envio do aviso, de forma integrada através de diversos canais. A adoção desta arquitetura permite construir um sistema de aviso baseado em múltiplos canais de comunicação, um sistema de aviso multicanal. Para mostrar as possibilidades da arquitetura foram especificadas redes de aviso baseadas em dois canais de comunicação distintos: SMS e televisão digital. Para cada rede de aviso foram identificadas limitações e propostas soluções, nomeadamente para o aumento da rapidez no envio do aviso, melhoria na seletividade do envio, utilização da língua preferida do destinatário, aumento do volume de mensagens que é possível enviar em tempo útil e introdução de mecanismos de autenticação do aviso. Em particular, foi feita a caraterização analítica de uma rede móvel celular em dois cenários de desastre para tentar compreender o comportamento de uma rede de aviso suportada em SMS. Os resultados mostram que o SMS pode ser utilizado nalgumas situações, dependendo do número de pessoas na zona de risco.

A aprovação e implementação da directiva-quadro da água (DQA) e de outras directivas europeias associadas impuseram alterações significativas aos métodos de planeamento e gestão de recursos hídricos e também aos critérios de uso, gestão e partilha de informação geográfica, nomeadamente os que pautam o relato ao sistema europeu de informação sobre águas (WISE) e a contribuição para a infra-estrutura europeia de informação geográfica (INSPIRE). Neste trabalho apresenta-se o processo de desenvolvimento e implementação de um modelo de dados geográficos (MDG) de suporte ao planeamento e gestão de águas superficiais que considerou requisitos técnicos, funcionais e legais. Os requisitos técnicos e funcionais aplicados à informação geográfica foram determinados com base nas normas internacionais aplicadas à especificação de informação geográfica, nomeadamente as da organização internacional de normalização (ISO) e as da infra-estrutura europeia de informação geográfica (INSPIRE). Os requisitos legais foram determinados por diplomas legais europeus e portugueses que estabelecem as metodologias de planeamento e gestão, conjuntos de dados geográficos, métodos de classificação, fluxos de análise, simbologia de apresentação de dados, entre outros. Destacam-se quatro casos de utilização do MDG: i) produção cartográfica; ii) análise espacial e modelação hidrológica e hidráulica; iii) relato ao WISE; e iv) suporte aos produtos resultantes da elaboração dos planos de gestão de região hidrográfica (PGRH). A metodologia utilizada no desenvolvimento do MDG baseou-se nas normas ISO 19103 e 19109, que preconizam quatro fases de desenvolvimento: i) declaração do universo de discurso; ii) modelo conceptual; iii) modelo lógico e iv) modelo físico de dados. Após a implementação do MDG num sistema de gestão de bases de dados geográficos procedeu-se ao seu carregamento com dados, tendo sido testadas e descritas as funcionalidades oferecidas pelo desenho do MDG no âmbito da aplicação ao planeamento e gestão de recursos superficiais.

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O efeito da poluição por derrames acidentais nos ecossistemas costeiros motivou a procura e o desenvolvimento de abordagens para planeamento e resposta atempados à emergência com o intuito de proteger os recursos aquáticos. Os sistemas de monitorização da poluição e de modelação existentes são utilizados de forma independente durante acidentes deste âmbito sem a eficácia pretendida. A prevenção do risco de derrame é, habitualmente, feita via planos de contingência com base em estudos simplistas não refletindo o dinamismo da informação nem permitindo o alerta atempado dos gestores costeiros devido ao uso de tecnologia desatualizada. Os sistemas de gestão de risco, testados com sucesso em desastres ambientais e humanitários, demonstram ser soluções promissoras. A sua adequação permite criar sistemas de gestão de risco mais específicos, como riscos de poluição e gestão da resposta á emergência em zonas costeiras. Esta inovação permite conjugar a modelação costeira de vanguarda para análise de risco, a riqueza de informação ambiental existente para a definição de indicadores de condições propícias á ocorrência de derrames e as tecnologias de comunicação. Obtém-se como resultado um conjunto de meios de alerta precoce e resposta mais eficiente e benéfica do ponto de vista da segurança das populações, da capacidade de atuação dos gestores costeiros e da manutenção dos recursos naturais costeiros. A adaptação dos módulos do sistema de gestão de risco de acidentes por rotura de barragens SAGE-B permitiu conceber um novo sistema de gestão de risco de poluição em zonas costeiras que incluiu um sistema de alerta precoce resultante da aplicação dos modelos, um sistema de aviso associado e uma base de dados com os recursos em risco e os meios de resposta à emergência para a análise da vulnerabilidade na Ria de Aveiro, obtendo-se uma nova metodologia genérica de planeamento e resposta para riscos de poluição costeira.

This document presents the Data Management Plan (DMP) for the MOSAIC.pt project. MOSAIC.pt has chosen to participate in the Open Research Data pilot from FCT. Following the recommendations provided by the European Commission (EU, 2016), in the scope of making data FAIR, this Data Management Plan (DMP) provides the approach to the following topics: • the handling of research data during and after the end of the project; • what data will be collected, processed and/or generated; • which methodology and standards will be applied; • whether data will be shared/made open access; • how data will be curated and preserved (including after the end of the project).

O projeto de I&D SINERGEA visa criar uma plataforma inteligente e inovadora de suporte à gestão integrada e otimizada da energia, da qualidade da água balnear e da inundação em cidades costeiras. Enquadrada no paradigma “cidades inteligentes”, esta plataforma permitirá, em simultâneo: 1) contribuir para a eficiência energética das cidades, através de estratégias integradas de minimização do consumo de energia das infraestruturas de drenagem; 2) proteger a utilização das zonas balneares urbanas por prevenção da contaminação por descargas urbanas; e 3) contribuir para a gestão integrada e a resposta à emergência de risco de inundação nas cidades. Tem como caso de estudo demonstrador a cidade de Albufeira e a sua envolvente costeira. A plataforma XHQ SINERGEA, de natureza genérica e adaptável aos desafios de diferentes entidades gestoras das cidades e meios adjacentes, baseada em tecnologias de informação inovadoras, proporá ações de gestão otimizadas em tempo real, agregando: sistemas de previsão e monitorização, cobrindo o ciclo da água (atmosfera, bacia hidrográfica, cidade e zona costeira) e da energia; cenários de condições ambientais atuais e em contexto de alterações climáticas; e alternativas de operação das infraestruturas. Este relatório apresenta a análise de requisitos do sistema, nas suas várias vertentes: sistema de modelação integrada da dinâmica atmosférica, do funcionamento da rede de drenagem, do consumo de energia, das inundações urbanas e da qualidade da água costeira, e plataforma de monitorização, previsão em tempo real e proposta de operação otimizada, para apoio à decisão no uso eficiente de energia, e na gestão de inundações e das águas balneares. A presente análise de requisitos servirá de base à implementação da plataforma de monitorização, previsão em tempo real e proposta de operação otimizada, para apoio à decisão no uso eficiente de energia, e na gestão de inundações e das águas balneares, e à sua aplicação ao caso de estudo: a cidade de Albufeira e a sua envolvente costeira.

In this report, we present a comparison of model performance indicators for several operational coastal forecast systems and structural engineering predictions and evaluations executed in local workstations, in HPC cluster nodes and in a pilot cloud, aiming at contributing to the best choice for the National Infrastructure for Scientific Computing. Results show that the scalability and flexibility of cloud computing resources makes them an attractive alternative for the implementation of multiple forecast systems using serial, non-MPI models, as well as for sensor data acquisition and processing applications. For MPI-based models, tests using cloud virtual machines with resources equal to or lower than the smaller physical bases performed well relative to the other resources. However, as the cloud resources under testing did not reach the optimal number of processors for the present use cases, the HPC cluster remained the best option, as it fits better the requirements for the typical dimensions of computational grids for multi-scale (port to ocean) analysis. Federated cloud resources allowed a better performance for small pool sizes, allowing the combination of the processing power of several hosts. However, the performance does scale very badly if the choice relies in any combination that uses many processes (by using many hosts or many processes within each host), even if we use resources with some hardware assistance. Further testing is still necessary to explore this possibility in detail, taking into account the need to assure an adequate quality of service (QoS), especially to meet forecasting deadlines and real-time streaming bandwidth. We conclude that an evolution from the current cluster setup to a cloud-based architecture will satisfy most of our simulation requirements while offering a more flexible and affordable computing environment.

Controlling urban floods and managing direct discharges of effluents into receiving waters from combined sewer overflows (CSO) are two major challenges faced by urban water management utilities. Discharges from large cities can have significant environmental impacts on marginal water bodies, affecting the quality of life in general, and recreational activities in particular (Marsalek and Rochfort, 2004; David and Matos, 2005; Passerat et al., 2011). These impacts can be exacerbated by climate change. First, the growing magnitude and frequency of extreme precipitation events (Groisman et al., 2005; Frei et al., 2006) will increase the number and severity of the discharges. Secondly, sea level rise and the resulting increase of salinity intrusion into the sewers can degrade the performance of wastewater infrastructures, affecting gate and pump operations and advanced biological wastewater treatment procedures. The ability to jointly manage an entire urban drainage and treatment system, towards an efficient and environmental-friendly operation of these infrastructures in a climate-change context, is often limited by the lack of reliable real-time information. Existing information systems are frequently devoted to specific parts of the network, lacking synoptic and cross-domain data. In addition, data and prediction tools are usually focused on physical variables alone. Water quality information is, at best, supported by very simple modelling approaches and limited sensors. More often, this information is sparse and not organized to provide efficient command and control procedures, taking into account climate change effects in the various domains. Timely prediction and monitoring of environmental conditions, as well as anticipation of hazardous events, are essential parts of recreational waters management. Monitoring and forecasting platforms can provide the necessary information for safe and efficient economic activities, and the protection of valuable natural assets, including the preservation of ecosystems and recreational areas. To this end, an innovative, real-time, coupled urban and estuarine platform was developed to support the integrated water quality management of wastewater systems, from the upstream catchment to the receiving waters. The platform efficiently integrates the monitoring and modelling of the different physical and water quality processes from the catchment to the receiving waters, at the appropriate spatial and temporal scales. It provides real-time web access to on-line hydrodynamic and water quality monitoring networks and short-term model predictions, based on a coupled modelling system that includes relevant interactions between the urban drainage system and the receiving waters, automatically compared with available on-line network data. This innovative decision support tool for urban drainage systems management is organized to provide tailor-made, automatic services to support the major operation tasks, drilled-down to the necessary details for decision support.The forecasting engine behind the platform provides hydrodynamic and faecal contamination predictions in all components of the systems (drainage network, wastewater treatment plant and estuary), accounting for all interactions between them. Prediction models are forced by regional forecasts whenever possible, and by real-time data otherwise. The accuracy of the predictions is verified through continuous, automatic comparison with data from the innovative on-line monitoring network, including both physical and water quality sensors (Rodrigues et al., 2014). Based on the platform’s data and model forecasts, an early-warning system is being proposed, supported by alert triggers both on the sewer network information and estuarine conditions. The system is being applied to the Lisbon demo, accounting for the impact of the combined sewage outfall from the Alcântara catchment on the Tagus estuary (David et al., 2014).

O projecto PAC:MAN é coordenado pela Doutora Anabela Oliveira (LNEC) e inclui uma equipa de investigadores do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (Instituição proponente), Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental e Universidade de Aveiro. Este projecto tem como objectivos investigar: (i) os dados de acidentes passados para desenvolver e validar um conjunto de indicadores ambientais de condições atmosféricas e oceanográficas propícias à ocorrência de derrames; (ii) a capacidade e eficiência do sistema de modelação de elevada precisão para prevenção e previsão do risco de derrame, incluindo todos os processos de transformação de óleo na zona costeira; (iii) a fiabilidade, vantagens e escalabilidade de um sistema de alerta baseado em novas tecnologias móveis; e (iv) o modo como estes vários aspectos inovadores podem ser integrados num sistema de gestão de risco para alerta precoce e aviso da ocorrência de derrames nas zonas costeiras. Na fase inicial do projecto foi feita a análise de dados in situ e de deteção remota para acidentes de poluição na plataforma continental Ibérica e zona costeira, para apoiar o desenvolvimento de indicadores de condições propícias à ocorrência de acidentes com embarcações que ultimamente poderão conduzir ao derrame de hidrocarbonetos. Estes indicadores foram validados para a Ria de Aveiro, a qual foi escolhida pela sua enorme importância ambiental e económica. Foi definido um conjunto de cenários, aos quais estão associados os resultados duma análise de vulnerabilidade local. Os cenários foram utilizados para avaliar a capacidade dos modelos detalhados de serem aplicados na análise de risco, e para desenvolver uma nova metodologia de prevenção deste tipo de riscos. Este sistema de modelação de derrames simula os processos relevantes em escalas adequadas e está acoplado com um sistema de modelação da circulação forçada conjuntamente por ondas, correntes e vento. A metodologia proposta será a base para um sistema inovador de alerta precoce que combina de modo eficiente as condições ambientais propícias à ocorrência de acidentes com previsões detalhadas do percurso e da transformação das plumas de poluentes. Este sistema de alerta irá alimentar um sistema de aviso, o qual será analisado em termos de eficiência e escalabilidade para números crescentes de utilizadores. Os dois sistemas serão ligados através de um sistema de gestão do risco, adaptado para derrames a partir de um sistema proposto na literatura. Esta infra-estrutura incluirá uma base de dados dos elementos físicos em risco e dos recursos de resposta à emergência, e será customizado para a análise de vulnerabilidade da Ria de Aveiro. O resultado final do projecto será uma nova metodologia de planeamento e resposta para riscos de poluição costeira genérica, baseada nas várias ferramentas e análises propostas.

Os impactos dos derrames acidentais das últimas décadas têm impulsionado o desenvolvimento e a implementação de diversas abordagens para planeamento e resposta à emergência de poluição dos meios aquáticos, incluindo sistemas de monotorização da poluição e sistemas de modelação. Os sistemas de gestão d risco, que foram aplicados com sucesso para tsunamis e inundações de rotura de barragens, podem ser usados para providenciar um enquadramento para riscos de poluição que permita a proteção eficaz dos recursos costeiros.Os objetivos do projeto PAC:MAN são investigar: 1) os dados de acidentes passados para desenvolver e validar um conjunto de indicadores ambientais de condições atmosféricas e oceanográficas propícias à ocorrência de derrames; 2)a capacidade e eficiência de sistemas de modelação de elevada precisão para prevenção e previsão do risco de derrame, incluindo todos os processos de transformação do óleo na zona costeira; 3) a fiabilidade, vantagens e escalabilidade de um sistema de alerta baseado em novas tecnologias móveis; 4) a capacidade dos sistemas de tecnologias de informação para integrar e disponibilizar informação ambiental relevante sobre os elementos ecológicos em risco; e 5) o modo como estes vários aspectos inovadores podem ser integrados num sistema de gestão de risco para alerta precoce e aviso da ocorr~encia de um derrame nas zonas costeiras.

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O presente relatório de progresso descreve o trabalho desenvolvido pelas equipas da Fundação da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FFCUL) e do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) durante o quinto semestre do projecto “Consultoria para a Criação e Implementação de um Sistema de Monitorização do Litoral Abrangido pela Área de Jurisdição da ARH do Tejo”. São descritas as acções levadas a cabo no âmbito das tarefas que decorreram durante o quinto semestre do projecto, bem como os entregáveis previstos para o final da quinta fase. Os entregáveis acompanham este relatório nos formatos previstos e de acordo com o descrito no relatório “Metodologia e Cronograma de Trabalhos”, de Novembro de 2010, com a actualização prevista no cronograma de Junho de 2012, entregue com o 4º Relatório de Progresso. Atendendo a que no decorrer do projecto poderá ser considerado vantajoso, para a prossecução dos objectivos a atingir, fazer pequenas adaptações ao plano de trabalhos e/ou ao cronograma, sempre que aplicável, no final da descrição da respectiva tarefa, apresentar-se-á uma “proposta de actualização da metodologia e cronograma de trabalhos”.

O projeto SI-Gea visa o desenvolvimento de um sistema de interface para a supervisão e apoio à decisão em tempo real de toda a informação relevante para a gestão de sistemas urbanos de águas residuais, incluindo águas pluviais, integrando coletores gravíticos, sistemas elevatórios e estações de tratamento, proveniente de redes de monitorização, de operação das redes e de sistemas de previsão em tempo real do desempenho das infraestruturas e da dinâmica dos meios recetores.

O dotProject é um Gestor de projectos baseado em tecnologia de Internet, de utilização livre e fácil de usar, que se espera possa vir a ser utilizado pelo Departamento de Hidráulica e Ambiente, para uma melhor gestão dos seus estudos, em particular o Programa de Investigação Programada para o quadriénio 2005-2008. Dadas as suas funcionalidades e o seu acesso gratuito via Internet, esta ferramenta foi a seleccionada e preparada para a Coordenação para servir de apoio à gestão do Estudo sobre a Localização do Novo Aeroporto de Lisboa. Embora a sua utilização não tenha sido a esperada, considera-se útil exemplificar as potencialidades do dotProject através do trabalho preparatório feito. Assim, neste manual, procura-se dar uma visão geral da aplicação, ilustrando-a com a instância criada naquele estudo.

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Os impactos dos derrames acidentais das últimas décadas têm impulsionado o desenvolvimento e a implementação de diversas abordagens para planeamento e resposta à emergência de poluição dos meios aquáticos, incluindo sistemas de monotorização da poluição e sistemas de modelação. Os sistemas de gestão d risco, que foram aplicados com sucesso para tsunamis e inundações de rotura de barragens, podem ser usados para providenciar um enquadramento para riscos de poluição que permita a proteção eficaz dos recursos costeiros.Os objetivos do projeto PAC:MAN são investigar: 1) os dados de acidentes passados para desenvolver e validar um conjunto de indicadores ambientais de condições atmosféricas e oceanográficas propícias à ocorrência de derrames; 2)a capacidade e eficiência de sistemas de modelação de elevada precisão para prevenção e previsão do risco de derrame, incluindo todos os processos de transformação do óleo na zona costeira; 3) a fiabilidade, vantagens e escalabilidade de um sistema de alerta baseado em novas tecnologias móveis; 4) a capacidade dos sistemas de tecnologias de informação para integrar e disponibilizar informação ambiental relevante sobre os elementos ecológicos em risco; e 5) o modo como estes vários aspectos inovadores podem ser integrados num sistema de gestão de risco para alerta precoce e aviso da ocorr~encia de um derrame nas zonas costeiras.

Os impactos dos derrames acidentais das últimas décadas têm impulsionado o desenvolvimento e a implementação de diversas abordagens para planeamento e resposta à emergência de poluição e sistemas de modelação.Os sistemas de gestão de risco, que foram aplicados com sucesso para tsunamis e inundações de rotura de barragens, podem ser usados para providenciar um enquadramento para riscos de poluição que permita a proteção eficaz dos recursos costeiros. Os objetivos do projeto PAC:MAN são investigar:1) os dados de acidentes passados para desenvolver e validar um conjunto de indicadores ambientais de condições atmosféricas e oceanográficas propícias à ocorrência de derrames;2) a capacidade e eficiência de sistema de modelação de elevada precisão para prevenção e previsão do risco de derrame, incluindo todos os processos de transformação do óleo na zona costeira; 3) a fiabilidade, vantagens e escalabilidade de um sistema de alerta baseado em novas tecnologias móveis; 4) a capacidade dos sistemas de tecnologias de informação para integrar e disponibilizar informação ambiental relevante sobre os elementos ecológicos em risco; 5)o modo como estes vários aspectos inovadores podem ser integrados num sistema de gestão de risco para alerta precoce e aviso da ocorrência de um derrame nas zonas costeiras.

O projecto PAC:MAN é coordenado pela Doutora Anabela Oliveira (LNEC) e inclui uma equipa de investigadores do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (Instituição proponente), Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental e Universidade de Aveiro. Este projecto tem como objectivos investigar: (i) os dados de acidentes passados para desenvolver e validar um conjunto de indicadores ambientais de condições atmosféricas e oceanográficas propícias à ocorrência de derrames; (ii) a capacidade e eficiência do sistema de modelação de elevada precisão para prevenção e previsão do risco de derrame, incluindo todos os processos de transformação de óleo na zona costeira; (iii) a fiabilidade, vantagens e escalabilidade de um sistema de alerta baseado em novas tecnologias móveis; e (iv) o modo como estes vários aspectos inovadores podem ser integrados num sistema de gestão de risco para alerta precoce e aviso da ocorrência de derrames nas zonas costeiras. Na fase inicial do projecto foi feita a análise de dados in situ e de deteção remota para acidentes de poluição na plataforma continental Ibérica e zona costeira, para apoiar o desenvolvimento de indicadores de condições propícias à ocorrência de acidentes com embarcações que ultimamente poderão conduzir ao derrame de hidrocarbonetos. Estes indicadores foram validados para a Ria de Aveiro, a qual foi escolhida pela sua enorme importância ambiental e económica. Foi definido um conjunto de cenários, aos quais estão associados os resultados duma análise de vulnerabilidade local. Os cenários foram utilizados para avaliar a capacidade dos modelos detalhados de serem aplicados na análise de risco, e para desenvolver uma nova metodologia de prevenção deste tipo de riscos. Este sistema de modelação de derrames simula os processos relevantes em escalas adequadas e está acoplado com um sistema de modelação da circulação forçada conjuntamente por ondas, correntes e vento. A metodologia proposta será a base para um sistema inovador de alerta precoce que combina de modo eficiente as condições ambientais propícias à ocorrência de acidentes com previsões detalhadas do percurso e da transformação das plumas de poluentes. Este sistema de alerta irá alimentar um sistema de aviso, o qual será analisado em termos de eficiência e escalabilidade para números crescentes de utilizadores. Os dois sistemas serão ligados através de um sistema de gestão do risco, adaptado para derrames a partir de um sistema proposto na literatura. Esta infra-estrutura incluirá uma base de dados dos elementos físicos em risco e dos recursos de resposta à emergência, e será customizado para a análise de vulnerabilidade da Ria de Aveiro. O resultado final do projecto será uma nova metodologia de planeamento e resposta para riscos de poluição costeira genérica, baseada nas várias ferramentas e análises propostas.

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