High population density and the presence of many more motorcycles than cars make the noise environment in Taiwan different from that in other countries. There is growing concern about the electromagnetic effects within this environment. The electromagnetic environment is unique and the information about radio noise is not sufficient at this time. The interference of wireless communication system may be caused by the noise environment. Thus, we need to consider the influence that the noise causes. With the measured radio noise, the minimum suggested receive power in an urban environment ranges from 354 MHz to 426 MHz. It is analyzed by the means of Cumulative Distribution Function (CDF), Amplitude Probability Distribution (APD), Noise Amplitude Distribution (NAD), Pulse Duration Distribution (PDD), Pulse Spacing Distribution (PSD) and Average Crossing Rate (ACR). We measured the properties of noise at an urban center, a nearby port, and a freeway exit, which are located in the same city, and on a hill lying adjacent to the city. We chose an urban center and a nearby hill as the noise environment for the following reasons: (a) The noise margin at urban areas is smaller than that at suburban and rural areas. (b) The coverage of the measurement on a hill is larger than that in a city. (c) The relation of the noise environment between a hill and an urban center can be obtained. The statistical distributions of the four particular noise environments are shown and design constraints for a broadcasting system are revealed. Secondly, we also provide a technology for designing miniature Rogowski coils on glass substrates to obtain current sensors for high operating frequencies in this thesis. The coils are useful for measurement of a small current on a microstrip line at high frequencies. In our experiments, a 50 Ohm microstrip line is driven by an input voltage of 100 mV. A frequency as high as 6 GHz has been used. The highest frequency is limited by the oscilloscope available to us. Geometric effects of the device were investigated to obtain the sufficient output voltage at high frequencies. The induced output voltage can approach approximately 7 mV by modifying the structure of Rogowski coils. At the same time, On-chip solenoid inductors for high frequency magnetic integrated circuits are proposed. The eddy current loss was reduced by dividing the inductor into three consecutive inductors connected in series. The inductor has an inductance of 1.1 nH and the maximum quality factor (Qmax) of 50.5. The self-resonant frequency and the operating frequency at Qmax are greater than 17.5 GHz and 16.7 GHz, respectively.

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Sound waves are highly conductive in the ocean; therefore, they are used in underwater detection and signal transmission. During these applications, we may receive some signals, such as radiated noise, self-noise, reverberation noise, target noise, and ambient noise. These signals are influential in the application of underwater acoustics, so many people study underwater noise and create numerous mathematical and physical models in order to improve the applications. According to the past researches, ambient noise is the most complicated one among all the other underwater noise. Until now, there are still some unknown factors in the ambient noise study, many of which are too intricate to be modulated. Accordingly, it is very important to know more about the ambient noise for the enhancing of the quality of underwater communication and detection, which is the reason why people keep researching on ambient noise. Among all kinds of ambient noise, wind-generated noise is not only loud in volume, but also wide in frequency scale, which makes it the most detectable noise during sound detection. In order to understand wind-generated noise, we have compiled past papers first to look for the correlation between physical mechanisms and models of mathematics. In addition, we have constructed a measuring system for underwater sound in the ocean and another measuring system for wind on land. Data from the two measuring system were analyzed by statistics. One of the correlations between wind and ambient noise is that the stronger wind appears, the louder ambient noise is generated. But wind does not always generate ambient noise; it has to be strong enough to generate ambient noise. However, even when the wind is strong enough, ambient noise is not generated immediately, but with a delay. By analyzing the data, we have not only proved the credibility of the data from the old researches, but also presented a method of statistics for analyzing the wind delay effect, and the minimum velocities of wind which generates ambient noise.

Ambient noise generated by surface random processes is the primary contribution to the noise-field energy in the intermediate frequency band, and thus is important in many applications of underwater sound. In this study, the noise field is analyzed with respect to the effects of random source spectrum, waveguide structure of the water column, and seabed stratifica¬tion upon the noise-field intensity as well as spatial correlation. Based upon a noise-generation model due to continuous random sources, incorporating several analytical models for seabed stratification, a formulation may then be derived to facilitate the numerical implementation. Many results shall be generated and analyzed. In this study considers the noise field generated by wave in an oceanic environment with a sediment layer possessing a constant density and sound-speed profile. This model closely resembles the oceanic waveguide environment and therefore enables the simulation of surface noise generation. Many results of the noise field were generated, in¬cluding the noise intensity distribution, vertical and horizontal correlations. It is demonstrated that the noise intensity may be affected by the strat¬ification mainly through the continuous spectrum, in that the continuous spectrum is equally important as the normal modes in the present analysis. Moreover, the results for the correlations show that the noise field in the horizontal direction becomes more coherent when the noise sources are more correlated, while in the vertical direction, the results tend to reverse. The horizontal correlations of the noise field due to surface random sources with non-isotropic power spectrum, such as non-isotropic Gaussian and, were generated and analyzed.

Syftet med denna studie är att kartlägga eventuella risker och möjligheter med sensorteknik som hjälpmedel inom vård och omsorg. Studien använder en kvalitativ metod med kvantitativa inslag där semistrukturerade intervjuer tillsammans med frågeformulär utnyttjades. Åtta personer med olika eventuella relationer till sensortekniken intervjuades och resultatet har visat på att både risker och möjligheter kan ses. Studien visar att vad respondenterna kan anse användbart att sensortekniken utför eller hjälper till med, inte nödvändigtvis ses som acceptabelt. Den visar även på att personal och ledning inom vård och omsorg inte alltid är överens om t.ex. hur mycket utbildning av personalen som behövs vid införande av ny teknik eller hur kvalitén på utbildningen är. De gemensamma åsikter som framkom var hur viktig och betydelserik teknik som t.ex. sensortekniken kommer bli för den framtida vård och omsorg för att kommunerna ska kunna tillgodose det ökade behovet.   Studien bidrar till en djupare förståelse för attityder gentemot sensortekniken och kan vara som en vägledning för kommuner vid införandet av liknande tekniker i framtiden. Genom att lyfta fram de olika rollernas eventuella tankar och idéer om sensortekniken kan det användas som en form av kravanalys, sett utifrån ett operativt perspektiv till fördel för framtida forskning i ämnet. Det kan också underlätta för kommuner, genom att peka ut vart och hur rädslor och negativitet gentemot tekniken kan finnas, för att kunna förebygga med hjälp av ytterligare information till personal, användare och anhöriga.

This thesis aims to contribute to the understanding of the invasive success of two invasive fishes (Gambusia affinis and G. holbrooki). We reviewed four Internet databases and the literature to clarify their introduction history and geographical distribution, establish their introduction routes, and analyse predictors of their invasive success. A meta-analysis of the ecological impacts of mosquitofishes shows that the overall impact is: i) similar for the two species; ii) clear and strong for fish, macroinvertebrates, amphibians, and some zooplanktonic groups and more variable for taxa at lower trophic levels and for ecosystem features; iii) general for the number of aggressive acts received and decreases in density and biomass but more variable for other response variables; and iv) highly heterogeneous and context-dependent on a number of features. We estimated the mean critical swimming speed (Ucrit) of G. holbrooki as 14.11 cm s-1, which is lower than for many other fish of similar size and confirms that this species is limnophilic and its invasive success might be partially explained by hydrologic alteration. However, we demonstrate that Ucrit and maximal metabolic rate vary markedly with fish size and sex, with males having much higher values for the same weight, and thus probably being more resistant to strong water flows. / Aquesta tesi té com a objectiu contribuir a millorar la comprensió de l'èxit invasor d'aquests dos peixos (Gambusia affinis and G. holbrooki). Es van revisar quatre bases de dades d'Internet i la bibliografia per aclarir la seva història d’introducció i distribució geogràfica, establir les rutes d'introducció i analitzar els predictors del seu èxit invasor. Una meta-anàlisi de l'impactes ecològics de les gambúsies mostra principalment que l'impacte global és: i) similar per a les dues espècies; ii) clar i fort per a peixos, macroinvertebrats, amfibis, i alguns grups de zooplàncton i més variable per als tàxons de nivells tròfics més baixos i a nivell d’ecosistema; iii) general per al nombre d'agressions rebudes i la disminució de la densitat i la biomassa, però més variable per altres variables; i iv) altament heterogeni i dependent del context per una sèrie de característiques. Hem estimat la velocitat crítica de natació mitjana (Ucrit) de G. holbrooki com 14.11 cm s-1, que és inferior a la de molts altres peixos de mida similar i confirma que aquesta espècie és limnòfila i el seu èxit invasor parcialment s'explica per l'alteració hidrològica. No obstant això, vam demostrar que Ucrit i la taxa metabòlica màxima varien notablement amb la mida i el sexe dels peixos, amb valors molt més alts als mascles que a femelles del mateix pes, els quals deuen ser per tant menys vulnerables a cabals forts.

El mosquito tigre, Aedes albopictus (Skuse, 1894), es una especie invasora que actualmente se encuentra en los cinco continentes, extendiéndose desde su área nativa en el sudeste de Asia a través del comercio internacional de neumáticos usados y del bambú de la suerte. En Cataluña fue detectado por primera vez en el año 2004, en el municipio Sant Cugat del Vallès, y se expandió rápidamente en los últimos cinco años a más de 200 municipios de Cataluña y Alicante. Esta especie es un vector de diferentes arbovirosis, y ha sido asociada con la transmisión del virus del dengue y la chikungunya en varias zonas del mundo, causando una gran preocupación a las personas y las autoridades de salud pública. En Europa, el brote de fiebre chikungunya que ocurrió en Italia en 2007, y los posteriores casos autóctonos de dengue en Francia y Croacia en 2010, acentuaron la necesidad de establecer programas efectivos de vigilancia y control del vector. Los objetivos de este estudio fueron: (1) Evaluar la efectividad de una estrategia de gestión integrada de vectores para el control de la población de Aedes albopictus en Sant Cugat del Vallès (2), determinar algunos factores que afectan las poblaciones de mosquitos en los domicilios inspeccionados durante las campañas "puerta-a-puerta", (3) describir los recipientes preferidos por las larvas de la especie, (4) analizar la percepción y la participación de la población de Sant Cugat en el control de esta especie invasora y (5 ) proponer como estrategia de control un protocolo específico para la localidad. En total se visitaron 3.720 viviendas y se entrevistó a 720 personas. Además durante 2008-2010 se aplicó en seis barrios del área un programa de gestión integrada para controlar al mosquito tigre. La estrategia incluyó la reducción de los focos de cría (con visitas puerta-a-puerta), los tratamientos larvicidas (Bacillus thuringiensis israelensis y diflubenzuron), tratamientos adulticidas (alfa-cipermetrin) y la limpieza de los vertederos incontrolados. En 2010 también se realizó un estudio de las densidades de larvas en los recipientes donde fueron detectadas. La efectividad de la introducción se evaluó con un modelo lineal generalizado donde la variable dependiente fue la abundacia de huevos de mosquitos monitorizados a través de trampas de oviposición. Los resultados mostraron un número significativamente inferior de huevos en las áreas intervenidas en 2008-2009 comparadas con las áreas control. En 2008, las medianas acumuladas de huevos fueron respectivamente de 175 y 272 en las zonas de intervención y control; en 2009, estas medianas fueron de 884 y 1668 huevos. En los tres años estudiados se observó relación entre algunos factores ambientales y una mayor detección de recipientes con crecimiento de larvas destacando: las instalaciones con huertas (15%; IC 95%: 9-20%), materiales apilados (15%; IC 95%: 9-20%), locales comerciales (11%; IC del 95%: 7-15%), gallineros (5%; IC 95%: 2-8%) y obras (3%; IC 95%: 1-6%). En el estudio de la densidad larvaria, destacaron los pequeños contenedores (≤0,5 l) como preferidos para el desarrollo de la especie. Imbornales, bidones, residuos sólidos y cubos fueron frecuentemente detectados con crecimiento de larvas de Aedes albopictus. La cooperación ciudadana, un factor esencial para el éxito, fue elevada gracias a la colaboración de los propietarios de las casas que facilitaron el acceso al interior de sus viviendas privadas. Estos hallazgos sugieren que la estrategia fue efectiva para disminuir el número de huevos. Finalmente, presentamos un protocolo basado en en la estrategia utilizada para controlar esta especie durante estos años. Este trabajo podría utilizarse como modelo para controlar las poblaciones de Ae. albopictus en otros municipios de la región del Mediterráneo. / The Asian tiger mosquito, Aedes albopictus (Skuse, 1894), is an invasive species that is currently found in the five continents, spreading from its native area in Southeast Asia through the international trade of used tires and lucky bamboo. In Catalonia it was first reported in 2004 in the municipality of Sant Cugat del Vallès, and has quickly expanded over the last five years to more than 200 municipalities in Catalonia and Alicante. This species is a vector of several arboviruses, and it has been associated with the transmission of dengue and chikungunya virus in several areas of the world causing serious concerns to people and public health authorities. In Europe, the outbreak of chikungunya fever in Italy during 2007, and subsequent autochthonous cases of dengue fever in France and Croatia in 2010, raised the urgency of establishing effective surveillance and control programs for the vector. The objectives of this study were: (1) To evaluate the effectiveness of an Integrated Vector Management (IVM) control strategy of the Aedes albopictus population in Sant Cugat del Vallès; (2) to determine the several key factors affecting mosquito populations in the premises inspected during the “door-to-door” campaigns; (3) to describe the larval containers preferred by the species; (4) to explore the perception and the involvement of the population of Sant Cugat in the control of this invasive species and (5) to propose a standard protocol towards an IVM control strategy at local level. During 2008-2010 an IVM campaign was performed in six neighbourhoods of Sant Cugat del Vallès. The IVM strategy included source reduction campaign (with door-to-door visits), larvicide treatments (Bacillus thuringiensis israelensis and diflubenzuron), adulticide treatments (alpha-cipermetrin) and cleaning up uncontrolled landfills. The effectiveness of the introduction was evaluated through Generalised Linear Models based on the differences in the abundance of mosquitoes monitored through oviposition traps. In addition in 2010 a larval survey was carried out. In total 3720 dwellings were visited and 820 householders were interviewed. The results showed the number of eggs significantly reduced in the intervened areas in 2008-2009 when compared to the control ones. In 2008, the accumulate median of eggs was 175 and 272 in the intervention and control areas, respectively. In 2009, these medians were 884 and 1668 eggs. In the three study years an association was observed between some environmental factors, such as premises with vegetable garden (15%; CI 95%: 9-20%), stacked materials (15%; CI 95%: 9-20%), coops (5%; CI 95%: 2-8%) as well as commercial premises (11%; CI 95%: 7-15%), and sites with works (3%; CI 95%: 1-6%), with the detection of larval breeding containers. The larval density surveys highlight small containers (≤0.5 l) as preferred breeding sites for this species. In the peridomestic areas of the inspected premises, containers as scuppers, drums, solid waste and buckets were frequently found with Aedes albopictus larval breeding. Citizen cooperation proved to be an essential factor for success. A high level of collaboration by the home onwers, who allowed entry into their private dwellings was attained. These findings suggest that the strategy was effective in reducing the number of eggs. Finally, we propose a protocol building on our practical experience and research on the control of this species over the years of this study. This work might be a model for controlling the populations of Ae. albopictus in other municipalities of the Mediterranean region.

El biochar, el carbón especial obtenido a través del proceso de pirólisis de la biomasa, se ha propuesto como un medio de captura de carbono a través del suelo. También se ha considerado útil para mejorar algunas de las propiedades pertinentes del suelo y para reducir los efectos adversos de los contaminantes. Pero el uso de biochar debe garantizar, además de su conservación, que no genere efectos adversos en los organismos vivos, en las funciones ecosistémicas del suelo, o sobre los sistemas naturales adyacentes. Esta tesis pretende contribuir al conocimiento en este sentido, mediante el estudio de: -La capacidad del biochar para proteger la materia orgánica más lábil del suelo; -Los efectos adversos causados por el biochar una vez incorporado en el suelo, en función del tipo de proceso de pirólisis y las dosis aplicadas; y -La modulación de los efectos secundarios tóxicos de algunos pesticidas cuando se incorporan a los suelos que han recibido un aporte de biochar Para alcanzar estos objetivos, se utilizaron tres tipos de biochar producidos a partir de la misma biomasa (astillas de madera de pino) como enmienda del suelo: biochar producido por pirólisis lenta (PL), el obtenido por pirólisis rápida (PR) y el obtenido a través de la gasificación de la biomasa (PG). La adición de biochar genera cambios en la estructura y la biología del suelo, sea por la modificación positiva o negativa de su equilibrio físico y biológico. Considerando que la comunidad microbiana juega un importante papel regulador en el suelo, condicionando las reacciones bióticas más importantes, la biomasa microbiana y su actividad respiratoria se utilizaron como indicadores de los efectos producidos por la adición de biochar. Se han usado modelos de adsorción que se han utilizado para evaluar la capacidad del biochar para adsorber y proteger la materia orgánica más lábil del suelo. Se disenó un experimento factorial completo para comprobar los efectos de tres factores individuales (biochar, nutrientes y adición de glucosa) y su relación con la mineralización de la materia orgánica del suelo. Los resultados de este trabajo indicaron que cada tipo de biocarbón estableció diferentes interacciones con el suelo. El ensayo ecotoxicológico sugirió que el biochar de pirólisis rápida (PR) es el menos recomendado si se utiliza en dosis superiores a la ED50 calculada. No se obtuvo evidencia de interacciones de protección de materia orgánica lábil, como la glucosa, por nuestros resultados. Aunque la glucosa fue absorbida con eficacia en el suelo tratado con biochar, la absorción no actuó como un mecanismo de protección a largo plazo contra la mineralización. El biochar producido por la pirólisis lenta o por gasificación, PL y PG, resultaron los más recomendables desde el punto de vista de la respuesta de la biomasa microbiana. Sobre la base de estos resultados, PL fue el biochar elegido para evaluar si la aplicación de tres plaguicidas podía tener efectos adversos detectables sobre la actividad microbiana del suelo, y para evaluar si la adición de biochar modifica la toxicidad o los efectos adversos de estas sustancias químicas en el suelo. La modulación de los efectos producidos por estas sustancias químicas ha quedado demostrada. Estos resultados remarcan cómo diferentes biochars ejercen diferentes interacciones con el suelo, en función de sus características físico-químicas intrínsecas. En esta tesis se hace hincapié en la importancia de futuros trabajos centrados en la formulación de directrices para la aplicación de biochar en el suelo. / Biochar, the particular charcoal obtained through the process of pyrolysis of biomass, has been proposed as a mean of carbon sequestration through soil. It has been also considered useful to improve some relevant properties of the soil fertility and to reduce adverse effects of pollutants. But the use of biochar must ensure, in addition to its conservation, that it does not generate adverse effects on living organisms, on the soil ecosistemic functions, or on the adjacent natural systems. This thesis attempts to contribute to knowledge in this regard, by studying: - The biochar's ability to protect the most labile soil organic matter; - The hypothetic adverse effects caused by biochar once incorporated into the soil, depending on the type of pyrolysis process and doses applied ; and - The modulation of the toxic side effects of some pesticides when incorporated into soils that have received a provision of biochar. To achieve these goals three types of biochars produced from the same starting biomass (pine wood chips) were used to amend soil: biochar produced by slow pyrolysis (PL), biochar obtained from fast pyrolysis (PR) and biochar obtained through the gasification of biomass (PG). The addition of biochar results in changes of the structure and biology of the soil, then in positive or negative modification of its physical and biological balance. Considering that microbial community plays a major regulatory role in the soil, conditioning the most important biotic reactions, microbial biomass and soil respiration were used as indicators of the effects produced by the addition of biochar into the soil. Sorption models were used to assess the ability of biochar to adsorb and protect the most labile soil organic matter. A fully factorial experiment was designed to check the effects of three single factors (biochar, nutrients and glucose addition) and their relationship with the whole SOM mineralization. The results of this work demonstrated that each kind of biochar established different interactions with the soil.

L'agricultura urbana està florint al voltant de les ciutats del món desenvolupat com a resposta a l’augment de població urbana, la creixent conscienciació ambiental entorn el sistema industrial d'aliments i la necessitat d'abordar problemàtiques socials. Aquests nous sistemes de producció local d’aliments tenen com a objectiu desenvolupar models sostenibles que restableixin les relacions entre productors i consumidors, alhora que impulsen les economies locals i redueixen el transport associat als aliments. D'altra banda, la recent crisi financera i l'expansió dels espais abandonats a les ciutats han revitalitzat els projectes d’agricultura urbana, no només a nivell d'autogestió (és a dir, de forma comunitària o privada), sinó també a nivell comercial. En particular, els nous professionals i els agricultors urbans han trobat en els terrats de la ciutat un espai buit on situar la producció d'aliments, donant lloc al desenvolupament de l'agricultura urbana en coberta. Conseqüentment, granges, hivernacles i jardins han colonitzat les cobertes dels edificis. No obstant, manca una avaluació específica de la potencial implementació i el perfil de sostenibilitat de les diferents formes d’agricultura urbana en coberta, tècniques de cultiu i cultius. En aquest context, la present tesi tracta de respondre a dues preguntes d'investigació "Quin és el potencial de l'agricultura urbana en coberta en termes qualitatius i quantitatius?" i "Quins són els impactes ambientals i els costos econòmics de les diferents formes d’agricultura urbana en coberta?". Amb aquest objectiu, es proposa un marc metodològic i s'analitzen tres casos d'estudi que són experiències pilot de diferents formes d'agricultura urbana en coberta. La producció d'aliments a les ciutats és un sistema complex que implica diversos actors socials, té múltiples escales i afecta les tres dimensions de la sostenibilitat (medi ambient, economia, societat). Per tant, una avaluació exhaustiva ha de combinar diferents disciplines per abordar aquests temes. Aquesta tesi segueix un marc interdisciplinari que inclou (a) investigació qualitativa, per aprofundir en les percepcions dels diferents actors socials relacionats amb l’agricultura urbana i l’agricultura en coberta; (b) sistemes d'informació geogràfica (SIG), per identificar i quantificar les cobertes disponibles i viables per a la implementació de l'agricultura en coberta; (c) l'anàlisi de cicle de vida (ACV), per quantificar les càrregues ambientals dels sistemes d’agricultura en coberta; i (d) l'anàlisi de costos de cicle de vida (ACCV), per quantificar els costos econòmics de l’agricultura en coberta. Aquest marc metodològic permet avaluar l’agricultura urbana en coberta des de l'escala ciutat (per exemple, perspectiva de planificació) a l'escala del sistema (per exemple, productes alimentaris). Una anàlisi de la percepció dels diversos actors socials a través d'entrevistes qualitatives va desvetllar que el desenvolupament de l'agricultura en coberta a Barcelona s'enfronta actualment a algunes limitacions, principalment a causa de la manca de suport d’alguns actors. Les principals barreres per al suport a l'agricultura urbana en coberta són la manca d'una definició comuna de l'agricultura urbana, l'origen específic de l’agricultura urbana a Barcelona i la seva morfologia urbana i la limitada acceptació social d'algunes tècniques de producció d'aliments. No obstant això, els actors socials valoren els beneficis sostenibles (és a dir, ambiental, econòmica i social) vinculada a l'agricultura urbana en coberta, en particular en el context del desenvolupament d'una economia verda local. En termes quantitatius, l'agricultura urbana en coberta mostra un gran potencial per augmentar l’actual producció local d’aliments i reduir les càrregues ambientals del flux d’aliments de la ciutat. Un conjunt de criteris múltiples és necessari per identificar els sostres tècnica i econòmicament viables per a la implementació d'hivernacles en coberta comercials (és a dir, la disponibilitat d'espai, la llum solar, la resistència i la pendent, i els requisits legals i de planificació). Els parcs comercials mostren un major potencial a curt termini (53-98%) que els parcs industrials (8%), a causa d'una arquitectura més resistent, encara que els parcs industrials són de gran interès per a un pla d’implementació d’agricultura urbana en coberta a gran escala a causa de la seva àrea extensa. La potencial aplicació d’hivernacles en coberta integrats, els quals aprofiten els fluxos residuals de l'edifici (és a dir, la calor i CO2 residuals, aigua de pluja), és una forma innovadora d'agricultura en coberta. Els beneficis d’aquests sistemes varien en les regions càlides (per exemple, el Mediterrani), on la producció passiva en hivernacle es pot realitzar, i les regions fredes (per exemple, Països Baixos), on els hivernacles requereixen calefacció. La preferència entre les regions per a l'aplicació d’hivernacles integrats es basa, per tant, en si l’objectiu és augmentar la producció d'aliments (en zones càlides, la productivitat pot augmentar) o reduir les càrregues ambientals (és a dir, en zones fredes, el consum d’energia per calefacció es pot substituir). Des d'una perspectiva de cicle de vida, l’hivernacle en coberta del rooftop greenhouse lab (RTG-Lab) (Bellaterra, Espanya), el jardí comunitari en coberta de Via Gandusio (Bolonya, Itàlia) i un jardí privat en coberta al centre de Barcelona (Espanya) són analitzats. L’agricultura urbana en coberta pot esdevenir una opció ecològica per desenvolupar l'agricultura urbana i els sistemes alimentaris locals a les ciutats. No obstant això, els resultats depenen de la forma d’agricultura en coberta, el tipus de cultiu i el sistema de cultiu. Els projectes pilot avaluats en aquesta tesis mostren unes primeres tendències, que permeten llistar recomanacions per al desenvolupament de l'agricultura en coberta. Pel que fa a la producció d'aliments en hivernacles en coberta, el propi hivernacle és el principal element en els impactes ambientals (41,0-79,5%) i els cost econòmic (64%), com en l'agricultura convencional. Tot i que un hivernacle en coberta té una majors impactes ambientals (entre 17 i 75%) que un hivernacle convencional, la producció de tomàquet en el RTG-Lab a Barcelona va resultar tenir un menor impacte ambientals que un hivernacle convencional, no només en finalitzar la producció (entre 9 i 26% menor) sinó també quan arriba al consumidor (entre 33 i 42% menor). En quant al cost econòmic, tot i que la producció de tomàquets en coberta resulta un 21% més cara, quan es considera tota la cadena de subministrament convencional, es posa de manifest la competitivitat dels hivernacles en coberta com a sistemes de producció local. Pel que fa als jardins en coberta, els consums del cultiu (és a dir, aigua, fertilitzants, energia) tenen el paper més rellevant. El jardí comunitari en coberta empra elements reutilitzats en el seu disseny (per exemple, pallets) i el reg va ser l'etapa més impactant (60-75%). En el jardí privat en coberta, la fertirrigació (entre 33 i 46%) i l'estructura del jardí (entre el 28 i el 35%) van ser els principals contribuents al impacte ambiental. La recol·lecció d'aigua de pluja per al subministrament de la demanda d'aigua dels cultius i la integració d'elements reutilitzats en les estructures de cultiu podria augmentar la sostenibilitat dels jardins en disminuir el consum de recursos del sistema. La comparació de les diferents tècniques de cultiu en el cas d’estudi comunitari va destacar la major eco-eficiència de la producció en sòl, en comparació amb les tècniques hidropòniques (és a dir, la tècnica de pel·lícula de nutrients, sistema flotant). L'avaluació dels diferents cultius va mostrar el mateix patró en els jardins en coberta comunitari i privat. Els cultius amb fruit (per exemple, el tomàquet) tenen uns impactes ambientals més baixos que els cultius de fula (per exemple, el enciam), ja que les productivitats són més altes. No obstant això, aquestes formes d'agricultura en coberta realitzen policultiu, el disseny del qual està habitualment orientat a les hortalisses de fruit, donant lloc a una densitat de plantació més baixa de la que es pot realitzar per cultius de fulla. Un disseny millorat, que dividís el jardí segons cultiu, podria millorar i equilibrar aquestes divergències entre els tipus de cultiu. Aquesta tesi contribueix a la comprensió del procés de desenvolupament d’una agricultura urbana i agricultura urbana en coberta competitiva i sostenible a les ciutats dels països desenvolupats mitjançant l’avenç d'aspectes metodològics i la generació de noves dades sobre el tema. Els mètodes i resultats amplien el coneixement i la comprensió de l'agricultura en coberta, l'agricultura urbana i la producció local d'aliments per tal de donar suport als processos de presa de decisions en el disseny i desenvolupament de futurs projectes d'agricultura en coberta. Futures investigacions haurien de centrar-se en l'avaluació de les percepcions dels actors socials a altres ciutats, focalitzant en aspectes específics com l'acceptació social; en quantificar el potencial de l'agricultura en coberta d’altres àrees urbanes i ciutats; i en avaluar més casos d’estudi i formes d’agricultura urbana en coberta des d'una perspectiva de sostenibilitat, fent especial èmfasi en la integració dels aspectes socials. / La agricultura urbana está floreciendo en las ciudades de países desarrollados como respuesta al aumento de población urbana, la creciente concienciación ambiental sobre el sistema industrial alimentario i la necesidad de resolver ciertas problemáticas sociales. Estos nuevos sistemas de producción local de alimentos tienen como objetivo desarrollar modelos sostenibles que restablezcan las relaciones entre productores y consumidores, a la vez que impulsan las economías locales y reducen el transporte asociado a los alimentos. Por otro lado, la reciente crisis económica y la expansión de espacios abandonados en las ciudades ha revitalizado los proyectos de agricultura urbana, no sólo a nivel de autogestión (comunitario, privado) sino también a nivel comercial. En particular, los nuevos profesionales y agricultores urbanos han encontrado en las terrazas y cubiertas de la ciudad un espacio vacío donde situar la producción de alimentos, dando lugar al desarrollo de la agricultura urbana en cubierta. Consecuentemente, granjas, invernaderos y jardines han colonizado las cubiertas de los edificios. No obstante, una evaluación específica de la potencial implementación y el perfil de sostenibilidad de las diferentes formas de agricultura urbana en cubierta. En este contexto, la presente tesis trata de responder a dos preguntas de investigación: “¿Cuál es el potencial de la agricultura urbana en cubierta en términos cualitativos y cuantitativos?” y “¿Cuáles son los impactos ambientales y los costes económicos de las diferentes formas de agricultura urbana en cubierta?”. Con este objetivo, se propone un marco metodológico y se analizan tres casos de estudio que son pruebas piloto de diferentes formas de agricultura urbana en cubierta. La producción de alimentos en ciudades es un sistema complejo que implica varios actores sociales, tiene múltiples escalas y afecta a las tres dimensiones de la sostenibilidad (medio ambiente, economía y sociedad). Por lo tanto, una evaluación exhaustiva debe combinar varias disciplinas para abordar estos sistemas. Esta tesis sigue un marco interdisciplinar que incluye (a) investigación cualitativa, para profundizar en las percepciones de los diferentes actores sociales relacionados con la agricultura urbana y la agricultura urbana en cubierta; (b) sistemas de información geográfica (SIG), para identificar y cuantificar las cubiertas disponibles y viables para la implementación de la agricultura en cubierta; (c) el análisis de ciclo de vida (ACV), para la cuantificación de los impactos ambientales de los sistemas de agricultura en cubierta; y (d) el análisis de costes de ciclo de vida (ACCV), para cuantificar los costes económicos de la agricultura en cubierta. Este marco metodológico permite evaluar la agricultura urbana en cubierta des de la escala ciudad (por ejemplo, des de la perspectiva de planeamiento) a la escala sistema (por ejemplo, producto alimentario). Un análisis de las percepciones de los distintos actores sociales a través de entrevistas cualitativas desveló que el desarrollo de la agricultura urbana en cubierta en Barcelona se enfrenta actualmente a ciertas limitaciones, principalmente a causa de la falta de apoyo de algunos actores. Las principales barreras son la falta de una definición común de agricultura urbana, el origen específico de la agricultura urbana en Barcelona y su morfología urbana, y la limitada aceptación social de algunas técnicas de cultivo. No obstante, los actores sociales valoran los beneficios sostenibles (ambientales, económicos y sociales) vinculados a la agricultura urbana en cubierta, en particular en el contexto del desarrollo de una economía verde local. En términos cuantitativos, la agricultura urbana en cubierta muestra un gran potencial para aumentar la actual producción local de alimentos y reducir las cargas ambientales del flujo de alimentos de la ciudad. Un conjunto de criterios es necesario para identificar las cubiertas técnica y económicamente viables para la implementación de invernaderos en cubierta comerciales: la disponibilidad de espacio, la luz solar, la resistencia y la pendiente, y los requisitos legales y de planificación. Los parques comerciales muestran un mayor potencial a corto plazo (53 a 98%) que los parques industriales (8%), debido a una arquitectura más resistente, aunque los parques industriales son de gran interés para un plan de implementación de agricultura urbana en cubierta a gran escala debido a su extensa área. La potencial implementación de invernaderos en cubierta integrados, los cuales aprovechan los flujos residuales del edificio (es decir, el calor y CO2 residuales, agua de lluvia), es una forma innovadora de agricultura en cubierta. Los beneficios de estos sistemas varían en las regiones cálidas (por ejemplo, el Mediterráneo), donde la producción pasiva en invernaderos se puede realizar, y las regiones frías (por ejemplo, Países Bajos), donde los invernaderos requieren calefacción. La preferencia entre las regiones para la implementación de invernaderos integrados se basa, por tanto, en si el objetivo es aumentar la producción de alimentos (en zonas cálidas, la productividad puede aumentar) o reducir las cargas ambientales (es decir, en zonas frías, el consumo de energía para calefacción se puede sustituir). Desde una perspectiva de ciclo de vida, la tesis analiza el invernadero en cubierta del Rooftop Greenhouse lab (RTG-Lab) (Bellaterra, España), el jardín comunitario en cubierta de Vía Gandusio (Bolonia, Italia) y un jardín privado en cubierta en el centro de Barcelona (España). La agricultura urbana en cubierta puede ser una opción sostenible para desarrollar la agricultura urbana y los sistemas alimentarios locales en las ciudades. Sin embargo, los resultados dependen de la forma de agricultura en cubierta, el tipo de cultivo y el sistema de cultivo. Los proyectos piloto evaluados en esta tesis muestran unas primeras tendencias, que permiten listar recomendaciones para el desarrollo de la agricultura en cubierta. En cuanto a la producción de alimentos en invernaderos en cubierta, el propio invernadero es el principal elemento en los impactos ambientales (41,0-79,5%) y el coste económico (64%), como en la agricultura convencional. Aunque un invernadero en cubierta tiene mayores impactos ambientales (entre 17 y 75%) que un invernadero convencional, la producción de tomate en el RTG-Lab en Barcelona resultó tener menores impactos ambientales que un invernadero convencional, no sólo en finalizar la producción (entre 9 y 26% menor) sino también cuando llega al consumidor (entre 33 y 42% menor). En cuanto al coste económico, pese a que la producción de tomates en cubierta resulta un 21% más cara, cuando se considera toda la cadena de suministro convencional, se pone de manifiesto la competitividad de los invernaderos en cubierta como sistemas de producción local. En cuanto a los jardines en cubierta, los consumos del cultivo (es decir, agua, fertilizantes, energía) tienen el papel más relevante. El jardín comunitario en cubierta emplea elementos reutilizados en su diseño (por ejemplo, pallets) y el riego fue la etapa más impactante (60-75%). En el jardín privado en cubierta, la fertirrigación (entre 33 y 46%) y la estructura del jardín (entre el 28 y el 35%) fueron los principales contribuyentes al impacto ambiental. La recolección de agua de lluvia para el suministro de la demanda de agua de los cultivos y la integración de elementos reutilizados en las estructuras de cultivo podrían aumentar la sostenibilidad de los jardines al disminuir el consumo de recursos del sistema. La comparación de las diferentes técnicas de cultivo en el caso de estudio comunitario destacó la mayor eco-eficiencia de la producción en suelo, en comparación con las técnicas hidropónicas (es decir, la técnica de película de nutrientes, sistema flotante). La evaluación de los diferentes cultivos mostró el mismo patrón en los jardines en cubierta comunitario y privado. Los cultivos con fruto (por ejemplo, el tomate) tienen unos impactos ambientales más bajos que los cultivos de hoja (por ejemplo, la lechuga), ya que las productividades son más altas. Sin embargo, estas formas de agricultura en cubierta realizan policultivo, cuyo diseño está habitualmente orientado a las hortalizas de fruto dando lugar a una densidad de plantación más baja de la que se puede realizar para cultivos de hoja. Un diseño mejorado, que divide el jardín según cultivos, podría mejorar y equilibrar estas divergencias entre los tipos de cultivo. Esta tesis contribuye a la comprensión del proceso de desarrollo de una agricultura urbana y agricultura urbana en cubierta competitiva y sostenible en las ciudades de los países desarrollados mediante el avance en aspectos metodológicos y la generación de nuevos datos sobre el tema. Los métodos y resultados amplían el conocimiento y la comprensión de la agricultura en cubierta, la agricultura urbana y la producción local de alimentos para dar apoyo a los procesos de toma de decisiones en el diseño y desarrollo de futuros proyectos de agricultura en cubierta. Futuras investigaciones deberían centrarse en la evaluación de las percepciones de los actores sociales en otras ciudades, focalizando en aspectos específicos como la aceptación social; en cuantificar el potencial de la agricultura en cubierta de otras áreas urbanas y ciudades; y en evaluar más casos de estudio y formas de agricultura urbana en cubierta desde una perspectiva de sostenibilidad, haciendo especial énfasis en la integración de los aspectos sociales. / Urban agriculture (UA) is blooming around cities of the developed world as a response to the increasing urban population, the growing environmental awareness of the industrial food system and the need of addressing social gaps. These new local food systems aims to develop sustainable pathways that re-establish the relations between producers and consumers while boosting local economies and minimising food-miles. Furthermore, the recent financial crisis and the spread of vacant lands have revitalised UA projects, not only at the self-managed level (i.e., community, private) but also at the commercial one. In particular, UA practitioners and farmers have found in the roofs of the city a vacant space for placing food production leading to the development of urban rooftop farming (URF). Consequently, rooftop farms, rooftop greenhouses and rooftop gardens have colonized buildings. Nevertheless, specific assessment of the potential implementation and the sustainability performance of different URF forms, cultivation techniques and crops, are necessary. To address these gaps, this dissertation seeks to answer two main research questions “What is the potential of urban rooftop farming in qualitative and quantitative terms?” and “What are the environmental impacts and economic costs of urban rooftop farming systems?”. With this goal, a methodological framework is proposed and three case studies are analysed, which are pilot experiences of different forms of urban rooftop farming. Food production in cities is a complex system that involves several stakeholders, has multiple scales and affects the three dimensions of sustainability (environment, economy, society). Thus, a comprehensive assessment might combine different disciplines to approach such topic. This dissertation follows an interdisciplinary framework that includes (a) qualitative research, to deepen in the perceptions of the different stakeholders related to UA and URF; (b) geographic information systems (GIS), to identify and quantify the available and feasible roofs for implementing rooftop farming; (c) life cycle assessment (LCA), to quantify the environmental burdens of rooftop farming systems; and (d) life cycle costing (LCC), to quantify the economic costs of URF. This framework enables to approach URF from the city scale (e.g., planning perspective) to the system scale (e.g., food products). A stakeholders’ analysis through qualitative interviews unravelled that the development of rooftop farming in Barcelona is currently facing some limitations mainly due to a constrained support from some stakeholders. The main barriers to supporting urban rooftop farming are the lack of a common definition of urban agriculture, the specific origin of UA in Barcelona and its urban morphology and the limited social acceptance of some food production techniques. However, stakeholders valued the sustainability benefits (i.e., environmental, economic and social) linked to urban rooftop farming, particularly in the context of the development of a local green economy. In quantitative terms, urban rooftop farming shows a great potential for increasing the current local production and reducing the environmental burdens of the city’s “foodprint”. A multicriteria set is needed to identify the technically and economically feasible roofs for the implementation of commercial rooftop greenhouses (RTGs) (i.e., availability of space, sunlight, resistance and slope, and legal and planning requirements). Industrial parks and retail parks are here analysed and compared. Retail parks show a greater short-term potential (53-98%) than industrial parks (8%) due to a more resistant architecture, although industrial parks are of great interest for large-scale URF implementation plans due their extensive area. The potential implementation of integrated rooftop greenhouses (i-RTGs) which take advantage from the residual flows from the building (i.e., residual heat and CO2, rainwater) is an innovative way of rooftop farming. Benefits of i-RTGs vary in warm regions (e.g., Mediterranean), where unheated production can be performed, and cold regions (e.g., The Netherlands), where greenhouses requires heating. The preference between regions for implementing i-RTGs is based, thus, on whether the goal is increasing food production (i.e., higher crop yields in warm areas) or reducing environmental burdens (i.e., substitution of energy consumption for heating in cold areas). From a life cycle perspective, the rooftop greenhouse lab (RTG-Lab) (Bellaterra, Spain), the community rooftop garden in Via Gandusio (Bologna, Italy) and a private rooftop garden in the city centre of Barcelona (Spain) are analysed. URF can become an environmentally-friendly option for further develop urban agriculture and local food systems in cities. However, results depend on the type of rooftop farming, the crop and the growing system. The pilot projects assessed in this dissertation unravelled some trends and drawn some recommendations for the development of rooftop farming. Regarding food production in rooftop greenhouses, the greenhouse structure plays a major role in the environmental impacts and the economic costs (41.0-79.5%), as in conventional agriculture. Although the greenhouse structure of RTGs have greater environmental impacts than multi-tunnel greenhouses (between 17 and 75 %), tomatoes from an RTG in Barcelona are more environmentally-friendly not only at the production point (between 9 and 26% lower) but also at the consumer (between 33 and 42 % lower). Although tomato production results in 21% higher cost than conventional tomatoes, the consideration of the entire supply-chain highlights the competitiveness of RTGs as local food systems. Regarding rooftop gardens, crop inputs are the most contributing elements. The community garden employed re-used elements in their design (e.g., pallets) and irrigation was the most contributing stage (60-75%). In the private garden, fertirrigation (between 33 and 46%) and the structure of the garden (between 28 and 35%) (i.e., made of raw wood) were the main contributors. Rainwater harvesting for supplying the water demand of the crops and the integration of re-used elements in the cultivation structures might enhance the sustainability of gardens by decreasing the resources consumption of the system. The comparison of different growing techniques in the community garden highlighted the higher eco-efficiency of soil production, when compared to hydroponic techniques (i.e., nutrient film technique, floating system). The assessment of different crops showed the same pattern in the community and private rooftop gardens. Fruit vegetables have lower environmental burdens than leafy vegetables since they yield better. However, these rooftop farming forms perform polyculture, the design of which is commonly oriented to fruit vegetables, resulting in a low plant density for leafy vegetables. An improved design, which divides the garden, could then improve and balance these divergences among crop types. This dissertation contributes to the comprehension of the development process of competitive and sustainable urban agriculture and urban rooftop farming in cities of developed countries by developing methodological aspects and generating new data on the topic. The methods and results advance in the knowledge and understanding of rooftop farming, urban agriculture and local food in order to support decision-making processes in the design and development of future rooftop farming projects. Future research and strategies might focus on assessing the perceptions of stakeholders in other case studies, while focusing on specific aspects such as social acceptance; quantifying the potential of rooftop farming in other urban areas and cities; and assess more case studies and URF forms from a sustainability perspective, paying particular attention to the integration of the social aspects.