A warmer climate is expected to increase the risks of natural disasters globally. China is one of the hotspots of climate impacts since its infrastructures and industries are often hard hit. Yet little is known about the nature and the extent to which they are affected. This thesis builds novel system-of-systems risk assessment methodologies and data for China, representing infrastructures (energy, transport, waste, water and digital communications) as interdependent networks that support spatially distributed users of infrastructure services. A unique national-scale geo-spatial network database containing 64,834 existing infrastructure assets is assembled. For the first time, flood and drought exposure maps of China's key infrastructures are created, highlighting the locations of key urban areas to understand how its infrastructures and population could be exposed to climate impacts. To deepen the understanding of how climate change will affect the Chinese infrastructure system and hence its economy, economic impact modelling is applied. The research combines a detailed firm-level econometric analysis of 162,830 companies with a macroeconomic input-output model to estimate flood impacts on China's manufacturing sector over the period 2003 - 2010. It is estimated that flooding on average reduces firm output by 3.18% - 3.87% per year and their propagating effects on the Chinese macroeconomic system to be a 1.38% - 1.68% annual loss in total direct and indirect output, which amounts to 17,323 - 21,082 RMB billion. Several infrastructure sectors - electricity, the heat production and supply industry, gas production and supply, the water production and supply industry - are indirectly affected owing to the effects of supply chain disruptions. Taking the above analysis one step further, this thesis explores how climate disaster risks may change over the period 2016 - 2055, using flooding as a case study. A global river routing (CaMa-Flood) model at a spatial resolution of 0.25° x 0.25° is applied and downscaled for China, using the daily runoff of 11 Atmospheric and Oceanic General Circulation Models (AOGCMs). Combining the flood analysis with the infrastructure database, this research demonstrates the changing locations of exposed infrastructures and their dependent customers. We find that by 2055, the number of infrastructure assets exposed to increasing probability of flooding under RCP 4.5 are 41, 268, 115, 53, 739, 1098, 432 for airports, dams, data centres, ports, power plants, rail stations, reservoirs respectively - almost 8% of all assets for each sector. The lengths of line assets exposed to increasing flood hazards are 14,376 km, 32,740 km, 102,877 km and 25,310 km oil pipelines, rail tracks, roads and transmission lines respectively. Under RCP 8.4, the numbers increase to 51, 301, 137, 71, 812, 1066, 424 for point assets. Linear assets increase to 19,938 km, 39,859 km, 122,155 km and 30,861 km. Further, we demonstrate that indirect exposure of customers reliant on those infrastructure assets outside the floodplain could also be high. The average number of customers affected by increasing flood probabilities are 54 million, 114 million and 131 million for airports, power plants and stations respectively. However, within this aggregate increase there is large spatial variation, which has implications for spatial planning of adaptation to flood risk to infrastructure. This is a first substantial study of flood impacts to infrastructure both in terms of direct exposure and their indirect implications. Lastly, to shed some light on the potential vulnerability of China's infrastructure system to climate impacts, this thesis develops a framework that identifies the drivers of infrastructure development in China using evidence from policy documents and a unique geospatial dataset for the years 1900 - 2010. Understanding these drivers will provide a useful foundation for future research in terms of developing infrastructure models that could project the locations of future infrastructure assets and networks in China, thereby quantifying how China's infrastructure exposure and vulnerability will change over time. Overall this research provides an integrated system-of-systems perspective of understanding network and economic vulnerabilities and risks to Chinese energy, transport, water, waste and digital communication infrastructures due to climate change. This is crucial in informing the long-term planning and adaptation in China.

Climate resilience is increasingly an attribute of competitive global cities. Cities that are most responsive to change will continue to prosper. To achieve this, governance structures and decision-making approaches that promote flexible and/or robust adaptation action are required. This thesis introduces a framework for urban adaptation planning that links medium-term risk management with the development and appraisal of long-term adaptation pathways. A long-term plan informed by the appraisal of a range of plausible pathways provides the opportunity to retain the flexibility to respond to future uncertainties, whilst also demonstrating how a city could manage future climate risk. This provides stakeholders with confidence that long-term risk is adequately considered, even if there is not a need to act immediately. To demonstrate how adaptation pathways can support adaptation decision-making in an urban system, the approach and methods developed as part of this thesis are applied in London. Adaptation pathways in response to water scarcity, surface water flood and heat risk were developed, and their appraisal presented as pathways diagrams. These diagrams provide a visual representation of the sequencing of decision points and plausible adaptation actions that may be implemented in the future. Pathways diagrams present climate risk and adaptation information for decision-makers in a salient and actionable manner. The pathways responding to individual risks in London are then brought together to demonstrate how an integrated assessment framework may be used to appraise city-scale adaptation pathways that respond to multiple climate risks. The growing emphasis within adaptation planning on approaches that can react flexibly to change increases the need to better understand the dynamics of climate risk and embed learning about the effectiveness of adaptation actions. To complement the pathways and adaptation decision-making research presented in this thesis, a framework that links adaptation monitoring and evaluation (M&E), risk assessment and decision-making is presented and explored to highlight the potential benefits of, and mechanisms for, adaptation M&E to inform and strengthen iterative risk-based adaptation planning. Demonstrated for the Thames Estuary, where concepts of adaptation planning have been pioneered but the opportunities of linking to monitoring and evaluation have not been extensively explored, we show how the framework can highlight actions and factors that are contributing to improving adaptation outcomes and those that require strengthening. This thesis contributes to the literature on urban climate change adaptation planning under conditions of uncertainty. This thesis also contributes to the evidence base needed to justify long-term planning and realise the benefits of climate risk reduction through the implementation of flexible, long-term integrated urban adaptation plans.

O presente trabalho tem como objetivo avaliar traços de história de vida de peixes de pequeno porte sob o efeito de diferentes regimes de inundação no Pantanal. As amostragens foram realizadas nas regiões Norte (Rio Cuiabá) e Sul do Pantanal (Rio Paraguai), que apresentam regimes hidrológicos diferenciados. Inicialmente, foram obtidos dados de 623 indivíduos da espécie Odontostilbe pequira no Pantanal Sul, para análise de estrutura populacional e traços reprodutivos. Não foi observada variação significativa na distribuição de comprimento entre os sexos. O período reprodutivo foi longo para ambos os sexos (10 meses), com maior intensidade entre os meses de Junho e Julho. Não ocorreu correlação entre o índice gonadossomático (IGS) de ambos os sexos com a temperatura da água e pluviosidade temporalmente. Os machos não apresentaram associação entre o IGS e o nível do rio, mas uma correlação marginalmente significativa foi observada nas fêmeas. Contudo, foi observado o efeito do nível histórico do rio sobre o IGS para ambos os sexos, indicando que o regime de inundação tem influência decisiva na atividade reprodutiva de O. pequira, proporcionando a ocorrência de desovas mesmo que a pluviosidade e temperatura apresentem baixos valores. O. pequira, pode ser caracterizada como uma espécie de “estratégia oportunista”, apresentando longo período reprodutivo, desova parcelada e elevada fecundidade, com atividade reprodutiva fortemente associada com o regime de inundação. Posteriormente, foram utilizados dados de comprimento de 977 indivíduos de O. pequira no Pantanal Sul, para análises adicionais de traços de história de vida entre os sexos. O comprimento assintótico (L∞) estimado para fêmeas foi maior (39,59mm) que para os machos (37,57mm). As fêmeas também apresentaram maior taxa de crescimento (k=0,93 ano-1) e mortalidade natural (Z=1,56 ano-1) em relação aos machos (k=0,82 ano-1; Z= 1,45 ano-1). Através das curvas de crescimento foram registrados 3 coortes completas para as fêmeas, com longevidade estimada em 3,22 anos, e, 4 coortes para os machos, com longevidade de 3,65 anos. O padrão de recrutamento foi longo para ambos os sexos, não sendo observada variação significativa na forma da distribuição do recrutamento entre os sexos. Constatamos correlação entre o recrutamento e o nível do rio para ambos os sexos, com pico de recrutamento em Julho e Junho para fêmeas e machos, respectivamente, corroborando com o período reprodutivo da espécie e com a associação com o regime de inundação no Pantanal Sul. Finalmente, foram obtidos dados de comprimento das espécies Bryconamericus exodon, Hyphessobrycon eques, O. pequira, Moenkhausia dichroura, Hypoptopoma inexpectatum e Eigemnannia trilineata, nas regiões norte e sul do Pantanal, para realizar as comparações intra e interespecífica. As espécies não apresentaram diferença significativa na forma de distribuição de comprimento entre as regiões. O L∞ das espécies apresentou variação intraespecífica entre as regiões, com os maiores valores para as populações da região norte (exceção, E. trilineata). A taxa de crescimento (k) e mortalidade (Z) apresentou variação intraespecífica entre as regiões, com quatro espécies (B. exodon, H. eques, O. pequira e M. dichroura) demonstrando menores k e Z, e maiores L∞ na região Norte, sugerindo que a região norte oferece condições mais favoráveis em relação à região Sul. Não ocorreu variação intraespecífica entre as regiões para o número de coortes e longevidade. O padrão de recrutamento não apresentou variação intraespecífica entre as regiões, apresentando longo período de recrutamento e picos para todas as espécies entre Junho e Agosto. Na região Norte, o padrão de recrutamento de quatro espécies (B. exodon, H. eques, M. dichroura e H. inexpectatum) não apresentou correlação significativa com o nível histórico do rio Cuiabá, entretanto, essas espécies apresentaram covariação negativa, além de duas espécies (O. pequira e E. trilineata) apresentarem correlação negativa significativa, apresentando picos de recrutamento com a diminuição do nível da água. Na região Sul, cinco espécies (B. exodon, H. eques, M. dichroura, H. inexpectatum e O. pequira) estiveram associadas significativamente com o nível histórico do rio Paraguai, com picos de recrutamento em níveis mais elevados de água, indicando que o regime de inundação tem influência decisiva no padrão de recrutamento (exceção, E. trilineata). Enfim, as espécies apresentaram variação intraespecífica na maioria dos traços de história de vida, mas não há ampla variação, inclusive no padrão de recrutamento que não se altera intra e interespecificamente, evidenciando tanto a força da ancestralidade de táxon (filogenia), como das condições ambientais locais regidas pelo regime de inundação, respectivamente. / The present study aimed to evaluate life history traits of small sized fish according to different flooding regimes in the Pantanal. Samplings were performed in Northern (Cuiabá River) and Southern Pantanal (Paraguai River), which present distinct hydrological regimes. First, data of 623 individuals of Odontostilbe pequira in Southern Pantanal were analyzed as for population structure and reproductive traits. No significant variation was found in length distribution between sexes. The reproductive period was long for both sexes (10 months), with higher intensity between June and July. No correlation was detected between the gonadosomatic index (GSI) of both sexes with water temperature and rainfall over time. Males presented no association between GSI and river water level, but a marginally significant correlation was observed for females. However, it was verified the effect of the historical river level on the GSI for both sexes, indicating that the flooding regime has a decisive influence on the reproductive activity of O. pequira, by promoting spawning even if rainfall and temperature present low values. O. pequira can be characterized as an opportunistic species, presenting a long reproductive period, multiple spawning and high fecundity with reproductive activity strongly associated with the flooding regime. Afterwards, length data from 977 individuals of O. pequira in Southern Pantanal were used for additional analysis on life history traits between the sexes. The asymptotic length (L∞) estimated for females was higher (39.59mm) than for males (37.57mm). Females also presented higher growth rate (k=0.93 year-1) and natural mortality (Z=1.56 year-1) than males (k=0.82 year-1; Z= 1.45 year-1). By means of growth curves, 3 cohorts were recorded for females, with longevity estimated at 3.22 years, and 4 cohorts for males, with longevity of 3.65 years. The recruitment pattern was long for both sexes, without significant variation in recruitment distribution between the sexes. There was a correlation between recruitment and river water level for both sexes, with a recruitment peak in July and June for females and males, respectively, corroborating with the reproductive period of the species and with the association with the flooding regime in Southern Pantanal. At last, length data of Bryconamericus exodon, Hyphessobrycon eques, O. pequira, Moenkhausia dichroura, Hypoptopoma inexpectatum and Eigemnannia trilineata, in Northern and Southern Pantanal, were used for intra- and interspecific comparisons. Species have not presented significant difference in length distribution between regions. The L∞ of species exhibited an intraspecific variation between the regions, with higher values of the populations from the Northern Pantanal (except for E. trilineata). The growth (k) and mortality (Z) rates presented intraspecific variation between the regions, with four species (B. exodon, H. eques, O. pequira and M. dichroura) revealing lower values of k and Z, and higher L∞ values in Northern Pantanal, suggesting that this region provides more favorable conditions than the Southern region. There were no intraspecific variations between the regions for the number of cohorts and longevity. The recruitment pattern also had no intraspecific variation between the regions, presenting a long recruitment period and greater peak for all species between June and August. On the Northern region, the recruitment pattern of four species (B. exodon, H. eques, M. dichroura and H. inexpectatum) showed no significant correlation with historical level of the Cuiabá River, but these species presented a negative covariation; besides that, two species (O. pequira and E. trilineata) presented a significant negative correlation, with recruitment peaks with decreasing water level. In the Southern Pantanal, five species (B. exodon, H. eques, M. dichroura, H. inexpectatum and O. pequira) have been significantly associated with the historical level of the Cuiabá River, with recruitment peaks at higher water levels, pointing out that the flooding regime has a key influence on the recruitment pattern (except for E. trilineata). Finally, species presented intraspecific variations in most of life history traits, but there is no wide variation, including in the recruitment pattern that does not change intra- and interspecies, evidencing both the control of the taxa ancestry (phylogeny) and of local environmental conditions ruled by the flooding regime, respectively.

This thesis provides a novel investigation into rainfall-runoff processes occurring within a unique two-tiered depth-driven overland flow physical modelling environment, as well as within a numerical model context where parameterisation and DEM/building resolution influences have been investigated using an innovative de-coupled methodology. Two approaches to simulating urban rainfall-runoff responses were used. Firstly, a novel, 9 m2 physical modelling environment consisting of a: (i) a low-cost rainfall simulator component able to simulate consistent, uniformly distributed rainfall events of varying duration and intensity, and; (ii) a modular plot surface layer was used. Secondly, a numerical hydroinundation model (FloodMap2D-HydroInundation) was used to simulate a short-duration, high intensity surface water flood event (28th June 2012, Loughborough University campus). The physical model showed sensitivities to a number of meteorological and terrestrial factors. Results demonstrated intuitive model sensitivity to increasing the intensity and duration of rainfall, resulting in higher peak discharges and larger outflow volumes at the model outflow unit, as well as increases in the water depth within the physical model plot surface. Increases in percentage permeability were also shown to alter outflow flood hydrograph shape, volume, magnitude and timing due to storages within the physical model plot. Thus, a reduction in the overall volume of water received at the outflow hydrograph and a decrease in the peak of the flood event was observed with an increase in permeability coverage. Increases in the density of buildings resulted in a more rapid receding limb of the hydrograph and a steeper rising limb, suggesting a more rapid hydrological response. This indicates that buildings can have a channelling influence on surface water flows as well as a blockage effect. The layout and distribution of permeable elements was also shown to affect the rainfall-runoff response recorded at the model outflow, with downstream concentrated permeability resulting in statistically different hydrograph outflow data, but the layout of buildings was not seen to result in significant changes to the outflow flood hydrographs; outflow hydrographs appeared to only be influenced by the actual quantity and density of buildings, rather than their spatial distribution and placement within the catchment. Parameterisation of hydraulic (roughness) and hydrological (drainage rate, infiltration and evapotranspiration) model variables, and the influence of mesh resolution of elevation and building elements on surface water inundation outputs, both at the global and local level, were studied. Further, the viability of crowdsourced approaches to provide external model validation data in conjunction with dGPS water depth data was assessed. Parameterisation demonstrated that drainage rate changes within the expected range of parameter values resulted in considerable losses from the numerical model domain at global and local scales. Further, the model was also shown to be moderately sensitive to hydraulic conductivity and roughness parameterisation at both scales of analysis. Conversely, the parameterisation of evapotranspiration demonstrated that the model was largely insensitive to any changes of evapotranspiration rates at the global and local scales. Detailed analyses at the hotspot level were critical to calibrate and validate the numerical model, as well as allowing small-scale variations to be understood using at-a-point hydrograph assessments. A localised analysis was shown to be especially important to identify the effects of resolution changes in the DEM and buildings which were shown to be spatially dependent on the density, presence, size and geometry of buildings within the study site. The resolution of the topographic elements of a DEM were also shown to be crucial in altering the flood characteristics at the global and localised hotspot levels. A novel de-coupled investigation of the elevation and building components of the DEM in a strategic matrix of scenarios was used to understand the independent influence of building and topographic mesh resolution effects on surface water flood outputs. Notably, the inclusion of buildings on a DEM surface was shown to have a considerable influence on the distribution of flood waters through time (regardless of resolution), with the exclusion of buildings from the DEM grid being shown to produce less accurate results than altering the overall resolution of the horizontal DEM grid cells. This suggests that future surface water flood studies should focus on the inclusion and representation of buildings and structural features present on the DEM surface as these have a crucial role in modifying rainfall-runoff responses. Focus on building representation was shown to be more vital than concentrating on advances in the horizontal resolution of the grid cells which make up a DEM, as a DEM resolution of 2 m was shown to be sufficiently detailed to conduct the urban surface water flood modelling undertaken, supporting previous inundation research.

O presente trabalho tem como objetivo avaliar traços de história de vida de peixes de pequeno porte sob o efeito de diferentes regimes de inundação no Pantanal. As amostragens foram realizadas nas regiões Norte (Rio Cuiabá) e Sul do Pantanal (Rio Paraguai), que apresentam regimes hidrológicos diferenciados. Inicialmente, foram obtidos dados de 623 indivíduos da espécie Odontostilbe pequira no Pantanal Sul, para análise de estrutura populacional e traços reprodutivos. Não foi observada variação significativa na distribuição de comprimento entre os sexos. O período reprodutivo foi longo para ambos os sexos (10 meses), com maior intensidade entre os meses de Junho e Julho. Não ocorreu correlação entre o índice gonadossomático (IGS) de ambos os sexos com a temperatura da água e pluviosidade temporalmente. Os machos não apresentaram associação entre o IGS e o nível do rio, mas uma correlação marginalmente significativa foi observada nas fêmeas. Contudo, foi observado o efeito do nível histórico do rio sobre o IGS para ambos os sexos, indicando que o regime de inundação tem influência decisiva na atividade reprodutiva de O. pequira, proporcionando a ocorrência de desovas mesmo que a pluviosidade e temperatura apresentem baixos valores. O. pequira, pode ser caracterizada como uma espécie de “estratégia oportunista”, apresentando longo período reprodutivo, desova parcelada e elevada fecundidade, com atividade reprodutiva fortemente associada com o regime de inundação. Posteriormente, foram utilizados dados de comprimento de 977 indivíduos de O. pequira no Pantanal Sul, para análises adicionais de traços de história de vida entre os sexos. O comprimento assintótico (L∞) estimado para fêmeas foi maior (39,59mm) que para os machos (37,57mm). As fêmeas também apresentaram maior taxa de crescimento (k=0,93 ano-1) e mortalidade natural (Z=1,56 ano-1) em relação aos machos (k=0,82 ano-1; Z= 1,45 ano-1). Através das curvas de crescimento foram registrados 3 coortes completas para as fêmeas, com longevidade estimada em 3,22 anos, e, 4 coortes para os machos, com longevidade de 3,65 anos. O padrão de recrutamento foi longo para ambos os sexos, não sendo observada variação significativa na forma da distribuição do recrutamento entre os sexos. Constatamos correlação entre o recrutamento e o nível do rio para ambos os sexos, com pico de recrutamento em Julho e Junho para fêmeas e machos, respectivamente, corroborando com o período reprodutivo da espécie e com a associação com o regime de inundação no Pantanal Sul. Finalmente, foram obtidos dados de comprimento das espécies Bryconamericus exodon, Hyphessobrycon eques, O. pequira, Moenkhausia dichroura, Hypoptopoma inexpectatum e Eigemnannia trilineata, nas regiões norte e sul do Pantanal, para realizar as comparações intra e interespecífica. As espécies não apresentaram diferença significativa na forma de distribuição de comprimento entre as regiões. O L∞ das espécies apresentou variação intraespecífica entre as regiões, com os maiores valores para as populações da região norte (exceção, E. trilineata). A taxa de crescimento (k) e mortalidade (Z) apresentou variação intraespecífica entre as regiões, com quatro espécies (B. exodon, H. eques, O. pequira e M. dichroura) demonstrando menores k e Z, e maiores L∞ na região Norte, sugerindo que a região norte oferece condições mais favoráveis em relação à região Sul. Não ocorreu variação intraespecífica entre as regiões para o número de coortes e longevidade. O padrão de recrutamento não apresentou variação intraespecífica entre as regiões, apresentando longo período de recrutamento e picos para todas as espécies entre Junho e Agosto. Na região Norte, o padrão de recrutamento de quatro espécies (B. exodon, H. eques, M. dichroura e H. inexpectatum) não apresentou correlação significativa com o nível histórico do rio Cuiabá, entretanto, essas espécies apresentaram covariação negativa, além de duas espécies (O. pequira e E. trilineata) apresentarem correlação negativa significativa, apresentando picos de recrutamento com a diminuição do nível da água. Na região Sul, cinco espécies (B. exodon, H. eques, M. dichroura, H. inexpectatum e O. pequira) estiveram associadas significativamente com o nível histórico do rio Paraguai, com picos de recrutamento em níveis mais elevados de água, indicando que o regime de inundação tem influência decisiva no padrão de recrutamento (exceção, E. trilineata). Enfim, as espécies apresentaram variação intraespecífica na maioria dos traços de história de vida, mas não há ampla variação, inclusive no padrão de recrutamento que não se altera intra e interespecificamente, evidenciando tanto a força da ancestralidade de táxon (filogenia), como das condições ambientais locais regidas pelo regime de inundação, respectivamente. / The present study aimed to evaluate life history traits of small sized fish according to different flooding regimes in the Pantanal. Samplings were performed in Northern (Cuiabá River) and Southern Pantanal (Paraguai River), which present distinct hydrological regimes. First, data of 623 individuals of Odontostilbe pequira in Southern Pantanal were analyzed as for population structure and reproductive traits. No significant variation was found in length distribution between sexes. The reproductive period was long for both sexes (10 months), with higher intensity between June and July. No correlation was detected between the gonadosomatic index (GSI) of both sexes with water temperature and rainfall over time. Males presented no association between GSI and river water level, but a marginally significant correlation was observed for females. However, it was verified the effect of the historical river level on the GSI for both sexes, indicating that the flooding regime has a decisive influence on the reproductive activity of O. pequira, by promoting spawning even if rainfall and temperature present low values. O. pequira can be characterized as an opportunistic species, presenting a long reproductive period, multiple spawning and high fecundity with reproductive activity strongly associated with the flooding regime. Afterwards, length data from 977 individuals of O. pequira in Southern Pantanal were used for additional analysis on life history traits between the sexes. The asymptotic length (L∞) estimated for females was higher (39.59mm) than for males (37.57mm). Females also presented higher growth rate (k=0.93 year-1) and natural mortality (Z=1.56 year-1) than males (k=0.82 year-1; Z= 1.45 year-1). By means of growth curves, 3 cohorts were recorded for females, with longevity estimated at 3.22 years, and 4 cohorts for males, with longevity of 3.65 years. The recruitment pattern was long for both sexes, without significant variation in recruitment distribution between the sexes. There was a correlation between recruitment and river water level for both sexes, with a recruitment peak in July and June for females and males, respectively, corroborating with the reproductive period of the species and with the association with the flooding regime in Southern Pantanal. At last, length data of Bryconamericus exodon, Hyphessobrycon eques, O. pequira, Moenkhausia dichroura, Hypoptopoma inexpectatum and Eigemnannia trilineata, in Northern and Southern Pantanal, were used for intra- and interspecific comparisons. Species have not presented significant difference in length distribution between regions. The L∞ of species exhibited an intraspecific variation between the regions, with higher values of the populations from the Northern Pantanal (except for E. trilineata). The growth (k) and mortality (Z) rates presented intraspecific variation between the regions, with four species (B. exodon, H. eques, O. pequira and M. dichroura) revealing lower values of k and Z, and higher L∞ values in Northern Pantanal, suggesting that this region provides more favorable conditions than the Southern region. There were no intraspecific variations between the regions for the number of cohorts and longevity. The recruitment pattern also had no intraspecific variation between the regions, presenting a long recruitment period and greater peak for all species between June and August. On the Northern region, the recruitment pattern of four species (B. exodon, H. eques, M. dichroura and H. inexpectatum) showed no significant correlation with historical level of the Cuiabá River, but these species presented a negative covariation; besides that, two species (O. pequira and E. trilineata) presented a significant negative correlation, with recruitment peaks with decreasing water level. In the Southern Pantanal, five species (B. exodon, H. eques, M. dichroura, H. inexpectatum and O. pequira) have been significantly associated with the historical level of the Cuiabá River, with recruitment peaks at higher water levels, pointing out that the flooding regime has a key influence on the recruitment pattern (except for E. trilineata). Finally, species presented intraspecific variations in most of life history traits, but there is no wide variation, including in the recruitment pattern that does not change intra- and interspecies, evidencing both the control of the taxa ancestry (phylogeny) and of local environmental conditions ruled by the flooding regime, respectively.

The study of urban climate has a great importance in regard to the understanding of the human-nature relationship and the interaction between the local climate and the city. This expectation motivated this study on the Urban Climate in the city of Bragança, Pará State, a city that has undergone urban impacts from the rains that cause floods and flooding that hit several areas of the city, especially along the course from the Cereja stream, that is cutting the urban mesh. The Floods are one of the most serious problems which affects the cities when there is an occurrence of extreme precipitation events, generating impacts that affect the daily routine of the people. In this way, the choice for the study of meteoric impact of the channel, the third channel among the subsystems of the Urban Climate System (SCU), it is justified by the study of floods and flooding that happened in the city and the need to understanding the environmental conditions that originate. In this context, this study aimed to analyze the urban climate and extreme expectation events associated with the occurrence of floods and flooding in the urban area of Bragança. Therewith, we analyzed the occurrence of floods in Cereja stream and flooding in Bragança in 2004-2013 period; It was analyzed the variability of precipitation in urban areas from January to May, in 2014; we identified the atmospheric systems linked to extreme expectation events in the urban area of the city; however, the balance of participation of climate systems during the Amazon winter 2014 and it was made a map of climate risk in areas of extreme rainfall situations with sight to urban land use planning in the city. Therefore, the research was based on the SCU theory developed by Monteiro (1976). In the historic flood (2004-2013) were found 32 extreme events, that only 07 were classified as episodes of relevance for this study due to the impact of records in the urban area. The weather data analyzed was collected of the Weather Station Conventional of Tracuateua city (EMT) and Automatic Weather Station of Bragança (EMB) that belongs to INMET and a network of 07 rain gauges installed in the urban area of the city in 2014 which allowed a development of variability maps precipitation during the Amazon winter. Were also it was developed participation swing charts of atmospheric systems with satellite images from GOES 13 aid provided by INPE and Letters daily Synoptic of 00h and 12h provided by the Navy of Brazil. With the results, it was observed that the ZCIT has increased the participation in the occurrence of extreme events and urban impacts, and it was noted that there is a great variability of expectation in the study of the area, up to 161 mm between the northnortheast sector (Rainier) and the South-southwest sector (less rain). Finally we prepared a risk map as a tool for urban land in use planning, considering the local climate variable. / O estudo do clima urbano é de grande importância no que se refere à compreensão da relação homem-natureza e da interação entre o clima local e a cidade. Essa perspectiva motivou este estudo sobre o Clima Urbano de Bragança/PA, cidade que tem sofrido impactos urbanos oriundos das chuvas que provocam inundações e alagamentos que atingem diversas áreas da cidade, principalmente, ao longo do curso do Igarapé Cereja, que corta a malha urbana. As inundações são um dos graves problemas que afetam as cidades quando há ocorrência de eventos de precipitação extrema, gerando impactos que influenciam no cotidiano das populações. Nesse sentido, a escolha pelo estudo do canal do Impacto Meteórico, terceiro canal dentre os subsistemas do Sistema Clima Urbano (SCU), justifica-se pelo estudo das inundações e alagamentos que tem ocorrido em Bragança e pela necessidade de entendimento das condições climáticas que as originam. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo geral analisar o clima urbano e os eventos de precipitação extrema associados à ocorrência de inundações e alagamentos na área urbana de Bragança-PA. Com isso, analisou-se a ocorrência de inundações no Igarapé Cereja e alagamentos em Bragança no período de 2004-2013; analisou-se a variabilidade da precipitação na área urbana no período de janeiro à maio do ano de 2014; identificou-se os sistemas atmosféricos ligados aos eventos de precipitação extrema na área urbana de Bragança-PA; realizou-se o balanço de participação dos sistemas atmosféricos durante o inverno amazônico de 2014 e elaborou-se um mapa de áreas de risco climático em situações de extrema precipitação com vistas ao ordenamento territorial urbano do município. Para tanto, a pesquisa baseou-se na teoria do SCU elaborada por Monteiro (1976). No histórico de inundações (2004-2013) foram encontrados 32 eventos extremos, dos quais apenas 07 foram classificados como episódios de relevância para este estudo, devido aos registros de repercussão na área urbana. Os dados meteorológicos analisados foram coletados da Estação Meteorológica Convencional de Tracuateua (EMT) e Estação Meteorológica Automática de Bragança (EMB), pertencente ao INMET e por uma rede de 07 pluviômetros instalados na área urbana de Bragança/PA em 2014, que possibilitou elaboração de mapas da variabilidade da precipitação durante o inverno amazônico. Foram também elaborados gráficos de balanço de participação mensal dos sistemas atmosféricos, com auxílio de imagens do satélite GOES 13 disponibilizadas pelo INPE e Cartas Sinóticas diárias das 00h e 12h disponibilizadas pela Marinha do Brasil. Com os resultados, observou-se que a ZCIT tem maior participação na ocorrência de eventos extremos e impactos urbanos, além de observar-se que há uma grande variabilidade da precipitação na área de estudo, de até 161 mm entre o setor norte-nordeste (mais chuvoso) e o setor Sul-sudoeste (menos chuvoso). Por fim foi elaborado um mapa de riscos como instrumento para o ordenamento territorial urbano, considerando a variável climática local.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3143.pdf: 957420 bytes, checksum: 73658db2e7692e81ac17c2134ff3f844 (MD5) Previous issue date: 2010-06-14 / The Vochysia divergens Pohl is an arboreal species of the genus Vochysiaceae, widely distributed in the wetlands of Barão de Melgaço, Poconé and Paraguay across the river Paraguay, usually associated with places that suffer from periodic flooding. Is distributed on an aggregate, forming uniform vegetation types, called cambarazais. Although considered a weed of native grasslands, with potential medicinal, ornamental, and timber melífero. This study examined aspects of germination, storage, vigor, seedling production and survival in an environment flooded. Tests for selection of substrates for germination, indicate that on paper substrates, from paper, roll paper and vermiculite, are effective. The sand substrate was inadequate to conduct tests of germination for this species. To determine the conditions conducive to maintaining the viability of the seeds were tested the packaging in plastic, paper and cans, stored in refrigerator, cold room and under natural conditions. Wrapping in plastic bags or in cans and stored in refrigerator, facilitate the maintenance of seed viability for periods greater than 360 days. To evaluate the efficiency of the accelerated aging test in detecting changes in force, the seeds were incubated in a moist chamber at 41, 43 and 45ºC during the time 12, 24, 36, 48, 72, 96, 120, 144 and 168 hours. After the period of exposition to stress, were conducted germination tests, and temperature 45°C and 72 hours, an efficient combination to verify changes in force. For the production of lantana seedlings were tested three substrate compositions for filling containers such tubes, as follows: commercial substrate, commercial substrate + 20% vermiculite and land area of occurrence of lantana. The results of height, diameter, dry matter indicate that the use of land area cambará fostered the growth of plants for six months. But the use of commercial substrate or with a mixture of vermiculite keeps the plants for only 30 days and is not recommended under these conditions for use in the production of seedlings of this species. To evaluate the tolerance to flooding, lantana plants were subjected to quotas flooding that ranged from zero to 204,5 cm in a hydroperiod in the wetland. The results indicate a survival rate of 30,9% of the plants, when subjected to a maximum level of inundation of 2.04 cm, and 82 days for 73 days without light. Flooding for 32 days with maximum quota of up to 84,5 cm, not interfere with the survival of lantana plants. / A Vochysia divergens Pohl é uma espécie arbórea pertencente ao gênero Vochysiaceae, com ampla distribuição nos pantanais de Barão de Melgaço, Poconé e Paraguai e em toda margem do rio Paraguai, normalmente associada à locais que sofrem inundações periódicas. Encontra-se distribuída de forma agregada, formando fitofisionomias uniformes, denominadas de cambarazais. Apesar de ser considerada uma invasora de pastagens nativas, apresenta potencial medicinal, ornamental, melífero e madeireiro. O presente estudo avaliou aspectos de germinação, armazenamento, vigor, produção de mudas e sobrevivência em ambiente inundado. Os testes para escolha de substratos para a germinação, indicam que os substratos sobre papel, entre papel, rolo de papel e vermiculita, são eficientes. O substrato areia mostrou-se inadequado para condução de testes de germinação para essa espécie. Para a determinação de condições propícias para a manutenção da viabilidade das sementes, foram testados o acondicionamento em embalagens de plástico, de papel e em latas, armazenadas em geladeira, câmara refrigerada e em condições naturais. O acondicionamento em sacolas de plástico ou em lata, armazenadas em geladeira, propiciam a manutenção da viabilidade das sementes por períodos superiores à 360 dias. Para se avaliar a eficiência do teste de envelhecimento acelerado na detecção de variações de vigor, as sementes foram mantidas em câmara úmida nas temperaturas de 41, 43 e 45ºC, durante o tempo de 12, 24, 36, 48, 72, 96, 120, 144 e 168 horas. Após o período de exposição das sementes ao estresse, foram realizados os testes de germinação, sendo a temperatura de 45ºC e o período de 72 horas, uma combinação eficiente para verificar variações de vigor. Para a produção de mudas de cambará, foram testadas três composições de substratos para preenchimento de recipientes tipo tubetes, sendo: substrato comercial, substrato comercial + 20% de vermiculita e terra de área de ocorrência de cambará. Os resultados de altura, diâmetro e matéria seca indicam que o uso de terra de área de cambará propiciou o crescimento das plantas por seis meses. Já o uso do substrato comercial ou com a mistura de vermiculita permite manter as plantas por apenas 30 dias, não sendo recomendado, nestas condições, para o uso na produção de mudas dessa espécie. Para avaliar a tolerância à inundação, plantas de cambará foram submetidas a cotas de alagamento que variaram de zero a 204,5 cm, em um hidroperíodo no pantanal. Os resultados indicam uma taxa de sobrevivência de 30,9% das plantas, quando submetidas a um nível máximo de inundação de 2,04 cm, durante 82 dias e 73 dias na ausência de luz. Inundações durante 32 dias, com cota máxima de até 84,5 cm, não interferem na sobrevivência de plantas de cambará.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:30:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6741.pdf: 15167648 bytes, checksum: a9c6d1fafc3e61950d1dbffe3c66e1bf (MD5) Previous issue date: 2015-02-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / The estuarine regions are distributed along the coasts worldwide and show gradients of environmental conditions. Flooding and salinity are often considered the most important factors to influence plant species distribution in estuarine communities. Nevertheless, other factors such as geographic localization, geomorphological formation and variations of the flooding cycles may influence plant community s organization. Some studies also indicate expressive differences in species distribution patterns between temperate and tropical estuaries. Functional diversity may support the understanding of diversity patterns through the distribution and composition of functional traits in plant communities and help us understand the differences among distinct estuaries. Functional traits may be directly measured from plant individuals or determined as categories for each species (or group of species) and must be related to relevant processes in the community. Using the information of functional traits and species composition (or abundance) in each community, we may calculate functional diversity indices and then evaluate its variation patterns along the estuarine gradients. In chapter 1 of this thesis, we investigated the variations of plant functional diversity in three salt marshes of the west coast of England. In salt marshes, soil redox potential water content and the relative tide height are important factors to determine the colonization and species diversity of plant communities. Our results showed that plant functional diversity increased along the flooding gradient and that soil redox potential and relative tide height were the main factors to influence the variation of functional diversity. In chapter 2, we investigated plant functional diversity of two estuaries with distinct flooding cycles (open and closed) in the coast of São Paulo State. We observed that functional diversity varied mainly along the flooding gradient, increasing at higher elevations at both estuaries. Salinity was also important to functional diversity in the open estuary. We also observed functional diversity indices showed higher values at closed estuary. This result might be related to the longer and less predictable flooding cycle in the closed estuary, which generates a less sharp pattern of species distribution, so traits combination and functional diversity are higher. The factor considered important filters for species distribution are also major determinants of plant functional diversity in estuarine communities. Nevertheless, the investigation of functional diversity patterns helps us identify and discuss how the effect of different flooding cycles on estuarine communities. / As regiões estuarinas estão distribuídas ao longo da costa de todo o mundo e apresentam condições ambientais distribuídas em gradientes. O alagamento e a salinidade são considerados os mais importantes fatores a influenciar a distribuição de espécies das comunidades vegetais estuarinas. No entanto, outros fatores como a localização geográfica, a formação geomorfológica e variações nos ciclos de alagamento influenciam a organização das formações vegetais. Alguns estudos apontam também para diferenças expressivas nos padrões de distribuição entre estuários de áreas temperadas e tropicais. A diversidade funcional pode contribuir na compreensão dos padrões de diversidade através da distribuição e composição de traços funcionais das plantas da comunidade e nos ajudar a entender as diferenças existentes entre estuários distintos. Os traços funcionais podem ser medidos diretamente nos indivíduos ou determinados categoricamente para cada espécie (ou grupo de espécies) e devem ser relacionados a processos relevantes na comunidade e às questões de estudo. A partir das informações sobre os traços funcionais e a composição (ou abundância) de suas espécies, podemos calcular os índices de diversidade funcional e, então, avaliar seus padrões de variação ao longo dos gradientes ambientais estuarinos. No capítulo 1, investigamos a diversidade funcional em três marismas da costa leste da Inglaterra. Nos marismas, o potencial redox, a quantidade de água e a altura relativa da maré são fatores importantes para determinar a colonização e a diversidade de espécies da comunidade vegetal. Nossos resultados indicaram que a diversidade funcional da comunidade aumentou em relação ao gradiente de alagamento e que o potencial redox e a altra relativa da maré foram os principais fatores medidos a influenciar a variação da diversidade funcional. No capítulo 2, investigamos a diversidade funcional de dois estuários com ciclos de alagamento distintos (aberto e fechado) no litoral do estado de São Paulo. Observamos que a diversidade funcional variou principalmente em relação ao gradiente de alagamento, aumentando em elevações mais altas nos dois estuários. A salinidade foi também importante 27! para a diversidade funcional no estuário aberto. Observamos também os índices de diversidade funcional atingem valores maiores no estuário fechado. Este resultado deve ser devido ao ciclo de alagamento mais longo e menos previsível do estuário fechado, que gera um padrão de distribuição de espécies menos claro, de forma que a combinação de traços e, consequentemente, a diversidade funcional sejam maiores. Os fatores considerados importantes filtros da distribuição de espécies também são significativamente determinantes da diversidade funcional de comunidade vegetais estuarinas. No entanto, a investigação da diversidade funcional permite identificar e discutir como as variáveis afetam as comunidades estuarinas de forma mais detalhada, permitindo entender a influência dos diferentes ciclos de alagamento sobre estas comunidades.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:31:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2995.pdf: 1632669 bytes, checksum: d25be83813ccbeb2a819c29a6bef6363 (MD5) Previous issue date: 2010-05-07 / Financiadora de Estudos e Projetos / Tropical blind estuaries have a flooding regime that exposes the flora to extreme changes in environmental conditions. Salinity and flooding seem to be the major factors influencing vegetal species distribution in these environments. Aquatic macrophytes are one of the most productive communities and through their metabolism are able to influence aquatic ecosystem. Allelopathic interactions are among the factors that affect phytosociology and are increased under biotic and abiotic stress conditions. The allelopathic potential has been explored for its application as natural herbicide in weed species control. The aim of our study was to evaluate salinity and flooding influence on species distribution, diversity and richness. We also studied and compared allelopathic properties of aquatic macrophyte species and their possible application to inhibit weeds. For this, we studied the macrophytes´ community and its relation with abiotic variables (flooding and salinity) in Massaguaçu River tropical estuary, located in Caraguatuba-SP. We found 54 macrophyte species belonging to 27 families in this environment. The distribution of these species seems to be related to flooding regime and salinity. Species diversity and richness vary with flooding time but not with salinity. Vegetation presents a sequence of heterogeneous communities through saline gradient and flooding categories. Thereby, Massaguaçu River estuary is defined as a double ecocline: lengthwise (between freshwater and seawater) and lateral (between terrestrial and aquatic habitats). We noticed several species with allelopathic potential over lettuce, a bioindicator species, in laboratory experiments with different inhibition potentials. Then, we found significative inhibitory effects of Ipomoea cairica (L.) Sweet extracts on the germination and early development of weed species: B. pilosa, E. crusgalli, E. heterophylla e I. grandifolia. Our results help to understand tropical blind estuarine environment and its floristic compositon, characterizing their vegetable populations, distribution and potential to be explored as an alternative to synthetic herbicides. / Estuários tropicais cegos possuem um regime de alagamento que expõe a flora local a mudanças bruscas nas condições ambientais. A salinidade e o alagamento são os principais fatores que influenciam a distribuição de espécies vegetais nesses ambientes. As macrófitas aquáticas representam uma das comunidades mais produtivas e através do seu metabolismo podem influenciar o ecossistema aquático. As interações alelopáticas estão entre os fatores que afetam a fitossociologia e são aumentadas em situações de estresse biótico e abiótico. O potencial alelopático tem sido explorado no sentido da sua aplicação como herbicidas naturais para o controle de espécies infestantes de cultura. O objetivo do nosso trabalho foi avaliar a influência da salinidade e do alagamento sobre a distribuição, diversidade e riqueza de espécies, além de estudar e comparar as propriedades alelopáticas das espécies de macrófitas aquáticas, e sua possível aplicação para inibição de espécies infestantes de culturas. Para isso, nós estudamos a comunidade de macrófitas e suas relações com variáveis abióticas (alagamento e salinidade) no estuário tropical cego do Rio Massaguaçu, localizado no município de Caraguatatuba-SP. Nós encontramos nesse ambiente 54 espécies de macrófitas pertencentes a 27 famílias. A distribuição dessas espécies parece estar condicionada ao regime de alagamento e à salinidade. A diversidade e a riqueza de espécies variam com o tempo de alagamento, mas não com a salinidade. Ainda, a vegetação apresenta uma seqüência de comunidades heterogêneas ao longo do gradiente salino e das classes de alagamento. Dessa forma, o estuário do Rio Massaguaçu é definido como uma ecoclina dupla: no sentido longitudinal (entre o ambiente de água doce e marinho) e lateral (entre os ambientes terrestre e aquático). Observamos muitas espécies com potencial alelopático sobre a germinação de alface, espécie bioindicadora, em experimentos de laboratório com diferentes potenciais de inibição. Posteriormente, encontramos efeitos inibitórios significativos dos extratos de Ipomoea cairica (L.) Sweet sobre a germinação e crescimento inicial de espécies infestantes de cultura: B. pilosa, E. crus-galli, E. heterophylla e I. grandifolia. Os nossos resultados ajudam no entendimento do ambiente estuarino tropical cego e da sua composição florística, caracterizando as populações existentes, sua distribuição e o seu potencial para exploração como alternativa a herbicidas sintéticos.

Os padrões atuais de uso e ocupação do solo nas cidades brasileiras têm agravado as dificuldades enfrentadas pela população urbana e o poder público em eventos extremos de cheia. Neste contexto, a regulamentação do uso do solo aliada à identificação das áreas mais suscetíveis aos impactos ocasionados pelas inundações surge como importante estratégia para o desenvolvimento de políticas urbanas municipais. Este trabalho buscou elaborar um conjunto de medidas de intervenção para a regulamentação do uso do solo na área urbana do município de Atibaia, caracterizada pela ocupação desordenada e tendo se desenvolvido às margens do rio Atibaia e seus afluentes. As propostas apresentadas foram fundamentadas no mapeamento das inundáveis, por meio de análise hidrológica, para determinar a probabilidade de ocorrência dos eventos, e hidráulica, para a delimitação da mancha de inundação com base na aplicação do PCSWMM, que integra o modelo SWMM a ferramentas avançadas de geoprocessamento. Através de uma extensa análise dos fatores legais aplicáveis, foi possível identificar os desafios e as perspectivas do planejamento do uso do solo como ferramenta indispensável ao controle de inundações e o gerenciamento dos recursos hídricos. Como resultados, foram apresentadas análises das precipitações e vazões registradas na região, além do cruzamento do mapa de inundação de 100 anos de período de retorno a interfaces físicas e políticas relevantes, como áreas de preservação permanente, áreas de proteção ambiental, densidade demográfica e o próprio zoneamento urbanístico em vigor. Com base neste cenário, foram elencados critérios de ocupação do solo compatíveis com a probabilidade de ocorrência de cheias. As principais diretrizes consistem na remoção das edificações instaladas na zona de maior risco e na contenção da ocupação e adequação a padrões construtivos a prova de enchentes nas demais zonas com restrições. / Current patterns of land use and occupancy in Brazilian cities have exacerbated the difficulties faced by the urban population and the government during extreme flood events. In this context, land use regulation combined with the identification of areas most susceptible to the impacts caused by flooding emerges as an important strategy for the development of local urban policies. This study aimed to develop a set of intervention measures for land use regulation in the urban area of the city of Atibaia, characterized by disordered occupation and developed along the Atibaia river and its tributaries. The suggestions were based on flood mapping carried through hydrologic analysis, to determine the probability of events occurrence, and hydraulics, for the delineation of flood extent based on the application of PCSWMM, which integrates SWMM model with advanced geoprocessing tools. Through an extensive analysis of applicable legal aspects, it was possible to identify challenges and prospects of land use planning as an indispensable tool for flood control and water resources management. The results address analyzes of rainfall and streamflow recorded in the region and the intersection between a 100-year flood map and relevant physical and political interfaces, such as permanent preservation areas, environmental protection areas, population density and the urban zoning currently in place. Based on this scenario, criteria of land use compatible with flooding were listed. The main guidelines consist of the removal of buildings installed in the greater risk areas and of the prevention of occupancy and inducements to adequate flood- proof constructive patterns in other areas where restrictions are required.