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- Geologia e recursos hídricos subterrâneos da Ilha da MadeiraPublication . Prada, Susana Luísa Rodrigues NascimentoNesta tese da especialidade de Hidrogeologia, é apresentado um primeiro levantamento vulcano-estratigráfico da ilha da Madeira. Os trabalhos de campo permitiram definir, até agora, sete unidades geológicas principais, descritas da mais antiga para a mais recente: 1- Complexo Vulcânico Antigo (CA) 2- Calcários Marinhos dos Lameiros - S. Vicente (CM) 3- Depósito Conglomerático-Brechóide (CB) 4- Complexo Vulcânico Principal (CP) 5- Complexo Vulcânico S. Roque/Paul (SRP) 6- Episódios Vulcânicos Recentes (VR) 7- Depósitos de Vertente (dv), Fajãs (fj), Quebradas (q), Depósitos de Enxurrada Recentes (dr), Areias de Praia (ap), Dunas Fósseis (df), Terraços (t), e Aluviões (a) A caracterização climática da ilha da Madeira foi feita com base nos dados recolhidos em 27 pontos de observação climatológicos, dos quais 14 são estações meteorológicas e 13 são postos udométricos, o que representa uma densidade de 1 ponto de observação/27 km2. Constatou-se que a variação da precipitação com a altitude não era linear e dependia da orientação das vertentes. Efectuou-se o balanço hídrico sequencial diário, com base nos valores de precipitação média diária, registados no Paul da Serra, durante os últimos 15 anos hidrológicos. Pretendeu-se quantificar a precipitação oculta na vegetação típica da ilha da Madeira, de modo a poder avaliar a contribuição daquele tipo de precipitação para os recursos hídricos subterrâneos, e, ainda, determinar qual o potencial daquele recurso natural, como contribuição importante às fontes tradicionais de abastecimento de água à ilha. Para o efeito, procedemos a dois tipos principais de medição: medição directamente sob a vegetação de altitude da Madeira, o urzal, que se desenvolve entre os 1200 e os 1600 m de altitude, e construção de aparelhos constituídos por obstáculos artificiais, de modo a interceptarem as gotículas de água contidas no nevoeiro. Pela sua importância, os resultados obtidos justificam o desenvolvimento futuro deste estudo. A caracterização hidrodinâmica das formações da ilha da Madeira baseou-se nas observações feitas no interior das galerias e túneis em escavação, na análise dos registos de caudais de galerias e nascentes e na interpretação de ensaios de bombeamento dos furos de captação. Os dados evidenciam a grande heterogeneidade e anisotropia características do meio vulcânico. As transmissividades vão desde 11 m2/d até 25 766 m2/d. A caracterização hidrogeoquímica permitiu identificar um grupo de 5 águas termais, emergentes em falhas, no Complexo Antigo, com características muito próprias, bastante distintas das restantes, que representam, quer em quantidade, quer em volume de caudais captados, a grande maioria das águas da ilha da Madeira. O principal fenómeno mineralizador das águas é a hidrólise de minerais silicatados, verificando-se, nas águas dos furos, nas das nascentes de altitude e nas situadas próximo do litoral, o efeito da contaminação de sais de origem marinha. A partir dos dados hidrogeológicos obtidos, foi possível elaborar um modelo conceptual de funcionamento hidrogeológico para a ilha da Madeira, que, apesar de possuir alguns elementos comuns, é, no seu conjunto, diferente dos modelos conhecidos para outras ilhas vulcânicas, nomeadamente, Canárias, Reunião, Havai e Polinésia Francesa.
- Disponibilidades hídricas da Ilha da MadeiraPublication . Prada, Susana Luísa Rodrigues Nascimento; Perestrelo, M.; Nunes, A.; Figueira, C.; Cruz, J.V.Os recursos hídricos subterrâneos constituem a principal fonte de abastecimento na Madeira, ilha com cerca de 240500 habitantes. A captação faz-se através de galerias, túneis, furos e do aproveitamento de nascentes. O volume anual de recursos subterrâneos consumido no abastecimento público, indústria, rega e produção de energia é de 185 000 000 m3. A recarga ocorre predominantemente nas zonas altas e planas da ilha. A parcela de recarga proveniente da chuva não é suficiente para manter as condições observadas no aquífero de base, sendo a recarga complementada por água proveniente dos nevoeiros retida pela vegetação. O modelo que melhor traduz a variação da precipitação com a altitude é uma regressão quadrática. O escoamento ocorrido na rede hidrográfica é consequência directa da precipitação mas também das reservas subterrâneas e do escoamento hipodérmico. O modelo hidrogeológico proposto para a ilha prevê a existência de aquíferos suspensos em altitude, relacionados com níveis impermeáveis; um aquífero de base com características distintas em função dos complexos vulcânicos; e aquíferos compartimentados por filões subverticais que atravessam intensamente o edifício vulcânico.
- The use of detention basins to reduce flash flood hazard in small and steep volcanic watersheds - a simulation from Madeira IslandPublication . Vieira, I.; Barreto, V.; Figueira, C.; Lousada, S.; Prada, S.Madeira, like many mountainous volcanic islands, is susceptible to flash floods. Throughout its history, about 40 large events resulted in more than 1200 victims and countless damages. Recently, urban areas expanded greatly, leading to a higher exposure of the population to flash floods. In order to analyse ways to reduce vulnerability and decrease hazard in the urbanised, flash flood prone watershed of the Machico River, the construction of detention basins (DB) is simulated. A hydrological and hydraulic model was performed to determine if they would be a viable option to protect downstream populations. Modelling suggests that two 12 m high outlet structures, and a storage capacity of 111 298 m3 (DB1) and 121 095 m3 (DB2), would reduce peak discharge by 72%, from a precipitation event with a return period of 100 years. Two identified sen sitive Sections (S) had their fill rates reduced from 130.6% to 79.6% (S1) and from 128.6% to 33.4% (S2), thus preventing channel overflow. A concise eco nomic analysis was made in terms of implementation and maintenance costs, as well as a SWOT analysis highlighting that DB should be regarded as a viable engineering solution to reduce vulnerability to flash floods hazards in volcanic islands with small, steep, and urbanised watersheds.
- Cloud water interception in the temperate laurel forest of Madeira IslandPublication . Figueira, Celso; Sequeira, Miguel Menezes de; Vasconcelos, Rita; Prada, SusanaA cloud belt frequently forms on the windward side of Madeira Island, between 800 and 1600 m a.s.l., as a result of adiabatic cooling of the northeastern trade winds that are forced upward. Temperate laurel forest is the most common vegetation inside that cloud belt altitudinal range. Cloud water interception was estimated by comparing precipitation and throughfall during a hydrological year. It totalled 200 mm (8% of rainfall) during 65 days (3 mm d-1) and seems to constitute a larger fraction of water input during drier months. Multiple linear regression between gauge standard deviation and throughfall throughout rain events shows that cloud interception is common before the onset of rainfall. Its role in the ecohydrology of laurel forest and in the island’s hydrology should be acknowledged. Further studies on this issue should be a priority in order to better understand these dynamics and provide tools for the correct management of this protected forest and the island’s groundwater resources.
- Reply to comment on Prada et al. 2012. ‘Cloud water interception in the high altitude tree heath forest (Erica arboreaL.) of Paul da Serra Massif (Madeira, Portugal)’. Hydrological Processes 26: 202-212Publication . Prada, Susana; Sequeira, Miguel Menezes de; Figueira, Celso; Vasconcelos, Rita
- Estudo hidrogeológico do Paúl da SerraPublication . Prada, Susana Luísa Rodrigues Nascimento
- Cloud water interception in the high altitude tree heath forest (Erica arborea L.) of Paul da Serra Massif (Madeira, Portugal)Publication . Prada, Susana; Sequeira, Miguel Menezes de; Figueira, Celso; Vasconcelos, RitaCloud water interception (CWI) occurs when cloud droplets are blown against the forest canopy, where they are retained on the vegetation surface, forming larger water droplets that drip into the forest floor. CWI was measured from 1 October 1997 to 30 September 1999, on a first-line tree heath (Erica arborea), at Bica da Cana, Madeira Island. Rainfall was corrected for wind-loss effect and compared with throughfall and other climatological normals. The CWI depletion rate along a forest stand transect was also analysed during three distinct fog events in 2008. Cloud water was 28 mm day 1, corresponding to 68% of total throughfall and 190% of the gross precipitation. Cloud water correlates directly with monthly normals of fog days and wind speed and correlates inversely with the monthly air temperature normal. CWI has an exponential correlation with monthly relative humidity normal. Cloud water capture depletion along the stand shows a logarithmic decrease. Although a forest stand does not directly relate to a first-line tree heath, this study shows that CWI is a frequent phenomenon in the Paul da Serra massif. Restoration and protection of high altitude ecosystems in Madeira should be a priority, not only for biodiversity, ecological and economical purposes but also for its role in regional water resources.
- Fog precipitation and rainfall interception in the natural forests of Madeira Island (Portugal)Publication . Prada, Susana; Sequeira, Miguel Menezes de; Figueira, Celso; Silva, Manuel Oliveira daSituated in the Atlantic Ocean, Madeira is a within-plate volcanic island, approximately 600 km northwest of the Western African coast. Cloud cover formed mainly of orographic origin persists on Madeira for more than 200 days per year between 800 m and 1600 m altitude. Since vegetation occupies 2/3 of the island’s surface, fog precipitation, which occurs when fog droplets are filtered by the forest canopy and coalesce on the vegetation surfaces to form larger droplets that drip to the forest floor, is an important hydrological input. Rainfall interception and fog precipitation data were collected between 1996 and 2005 in the natural forests of Madeira. Six throughfall gauges were placed under the canopy of three different types of forest: high altitude tree heath forest (1580 m), secondary tree heath forest (1385 m) and humid laurisilva forest (1050 m). Fog precipitation is higher under high altitude heath forest (average canopy interception was 225% of gross precipitation) and dependent both on altitude and vegetation type, due to different tree architecture and leaf shape. Although results are conservative estimates of fog precipitation, they point towards the importance of fog-water as a source of groundwater recharge in the water balance of the main forest ecosystems of Madeira.
- O potencial hídrico do nevoeiro na ilha da MadeiraPublication . Prada, Susana Luísa Rodrigues Nascimento
- Response to “Comment on fog precipitation and rainfall interception in the natural forests of Madeira Island (Portugal)”Publication . Prada, Susana; Sequeira, Miguel Menezes de; Figueira, Celso; Prior, Víctor; Silva, Manuel Oliveira daIn this paper we discuss the comments given by Regalado and Ritter (2010) on our previous work (Prada et al., 2009). Here, we demonstrate that rainfall correction does not significantly change the results; make clear why Site 1’s fog precipitation values do not seem to be overestimated due to the low number of gauges; present observational evidence that suggest high water yields in Site 1; and why we consider that fog water may be important for groundwater recharge. We also review different methodological, ecological and climatic factors between Madeira and the Canary Islands’ fog precipitation studies that might explain different values between them (Ritter et al., 2008, 2009).