Entrevista com Carlos Pires a propósito do artigo publicado na Physica D: Nonlinear Phenomena

“As avaliações de causalidade são muito importantes”

Avaliação e quantificação da causalidade entre variáveis oceânicas atmosféricas que originam fenómenos climáticos extremos

Carlos Pires

Carlos Pires é o primeiro autor do artigo publicado na Physica D: Nonlinear Phenomena, volume 458, em fevereiro. Disponível online em https://doi.org/10.1016/j.physd.2023.133988

GICD DCI Ciências ULisboa

Carlos Pires, professor da Ciências ULisboa e investigador do Instituto Dom Luiz, é o primeiro autor do artigo “Uma teoria geral para estimar a transferência de informação em sistemas não lineares”, publicado na Physica D: Nonlinear Phenomena, volume 458, em fevereiro, e no qual desenvolve um formalismo matemático de estimação da causalidade entre variáveis interatuantes.

A generalização da teoria a sistemas não lineares irá permitir identificar mecanismos (drivers) atmosféricos e oceânicos que originam fenómenos climáticos extremos e averiguar se esses mecanismos se alteram, ou se intensificam-se num cenário climático futuro, devido ao aquecimento global nas próximas décadas.

Este trabalho é dedicado à questão da avaliação e quantificação da causalidade entre variáveis oceânicas atmosféricas e foi realizado por Carlos Pires em colaboração com os cientistas David Docquier e Stéphane Vannitsem, do Instituto Meteorológico Real da Bélgica.

A título de curiosidade, Carlos Pires assinala que “o momento incrível de todo este método” aconteceu a 10.000 m de altitude, numa viagem que fez para Estocolmo. “Assim que descobri que isto funcionava, passei a viagem de quatro horas a fazer cálculos, no banco do avião. Aterrei com ideias maravilhosas e daí até à concretização do artigo foi um grande entusiasmo”. Sobre os próximos passos, Carlos Pires refere que sempre que há um novo paradigma, um novo método, existe uma grande vontade de testar e comparar com os métodos anteriores. Este trabalho inclusivamente já foi aplicado, quer em modelos atmosféricos, quer em dados reais, nomeadamente dados referentes à quantidade de gelo no Ártico e aos balanços de radiação, radiação visível, infravermelha e de calor latente, e calor sensível.

“O objetivo deste estudo é generalizar uma teoria da causalidade que existe desde 2005, baseada na teoria probabilista da informação. O estudo da causalidade é muito antigo, remonta à lógica aristotélica. Aristóteles já se preocupava com as relações de implicação formal e ‘o que é a causa de quê?’. Nesse seguimento, houve um enorme progresso, particularmente nas últimas décadas, nos estudos em sistemas dinâmicos estocásticos e suas interações e transferências de informação”, diz Carlos Pires.

O que é a causalidade? A causalidade acontece em muitas circunstâncias, e em muitos modelos e sistemas na natureza, sistemas reais e não só. Carlos Pires defende que “a maioria dos sistemas na natureza são não lineares”, sendo que nesse caso essa teoria para sistemas não lineares é generalizada, e são produzidas fórmulas computáveis de maneira eficaz e sem grande necessidade de coleções inatingíveis de dados ou impossíveis de obter, de maneira que, efetivamente se consigam avaliar essas causalidades em sistemas não lineares forçados mesmo por ruídos estocásticos aditivos e multiplicativos.

“A panóplia de sistemas para os quais é possível agora avaliar a causalidade é por isso muito maior, e foi esse um dos objetivos deste trabalho”, comenta Carlos Pires. Com um melhor diagnóstico ou uma melhor avaliação quantitativa das relações causa efeito, é possível detetar e eventualmente eliminar causas que tenham consequências destrutivas, ou amplificar causas que tenham consequências benéficas.

A teoria apresentada, comparada com a teoria antecedente de 2005 (válida apenas para sistemas lineares), permite avaliar a junção de causas cujas sinergias sejam benéficas, ou a separação de causas cujas sinergias sejam maléficas. “A avaliação de malefício/benefício ou de forma equivalente custo/proveito pode ser quantificada por uma métrica muito geral e flexível, desde as Ciências Naturais e Sociais, podendo essa métrica englobar desde a felicidade em dinâmica de grupos, a produtividade e ganhos financeiros de uma empresa ou a produtividade alimentar em função de fatores climáticos”, exemplifica Carlos Pires.

O especialista em Climatologia, Meteorologia e Sistemas Dinâmicos adianta ainda que os diagnósticos de causalidade no sistema climático são muito importantes, para as tomadas de decisão, para a prevenção atempada de como agir e adaptar, perante o que já está a acontecer. Carlos Pires reitera que o planeta é cada vez mais energético. Há mais energia para atingir novos extremos. A previsão e a avaliação de riscos é muito importante. “As avaliações da causalidade são muito importantes”, conclui.

Desafios nas áreas da Meteorologia/Oceanografia em Portugal e no mundo

Carlos Pires realça a natureza própria do trabalho de investigação científica, resultado de décadas de experiência sublinhando que “a investigação séria e honesta é como uma longa e difícil caminhada onde os atalhos são infrequentes e não pode ser sujeita à pressão e tempos do mediatismo social, com eventual prejuízo do rigor da investigação”.

Atualmente, alguns dos desafios nas áreas da Meteorologia/Oceanografia em Portugal e no mundo correspondem ao desenvolvimento de modelos híbridos que juntam a base Físico-Matemática e a Inteligência Artificial; de novos instrumentos de monotorização e técnicas de assimilação de dados e à otimização de serviços climáticos nas áreas sociais e económicas. Para Carlos Pires aqueles modelos híbridos juntam o melhor de dois mundos: conhecer as razões das coisas, as razões físicas dos fenómenos, com rapidez de cálculo. “O desenvolvimento de novos instrumentos e técnicas para saber como é que podemos usá-los é muito importante”, acrescenta.

Carlos Pires dá aulas na Ciências ULisboa desde 1989. Licenciou-se em Ciências Geofísicas, especialização em Meteorologia, na Ciências ULisboa, em 1988, e concluiu o doutoramento em Meteorologia na Universidade Paris VI, Pierre et Marie Curie, em 1996.

Carlos Pires
Carlos Pires dá aulas na Ciências ULisboa desde 1989
Fonte GICD DCI Ciências ULisboa

Para Carlos Pires um dos desafios futuros do ensino superior é garantir a qualidade das licenciaturas, dos mestrados e dos doutoramentos. Outro aspeto essencial é informar os alunos e criar um ambiente de cultura, de liberdade, de difusão de conhecimentos na universidade, um ambiente construtivo e que leve os estudantes a assistir a conferências, a estarem mais envolvidos e mais interessados.

Relativamente aos alunos que estudam na Ciências ULisboa, Carlos Pires aconselha a que tenham os objetivos bem definidos. “Os alunos têm que estudar pelos livros”, diz, porque os livros na sua opinião permitem estudar com mais calma e serenidade. “Há assuntos que não se estudam de um momento para o outro. Não basta ver um vídeo para ficar a conhecer o assunto. É preciso refletir para atingir um certo conhecimento. Esse trabalho intelectual tem que ser feito e os alunos têm que ter essa calma, essa postura, têm que ir para as bibliotecas estudar, têm que pensar”, refere, recomendando cautela na utilização da Inteligência Artificial. “A Inteligência Artificial será nas próximas décadas muitíssimo útil para nos resolver problemas práticos, mas isso não pode ser um convite à preguiça mental. A nossa cabeça tem de estar ativa”, alerta.

Carlos Pires é atualmente responsável pelas disciplinas de cariz matemático no Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia da Ciências ULisboa. Dá aulas laboratoriais de dinâmica de fluidos e de modulação matemática, aulas teórico-práticas de modelação matemática com utilização de linguagem Python, ou seja, como implementar certos métodos informaticamente. Algumas das disciplinas destas áreas científicas foram por si criadas de raiz, como é o caso de Assimilação de Dados em Modelos de Sistema Terra, um tema novo que trouxe para a Faculdade, resultado do conhecimento adquirido no doutoramento. Na sequência disso criou uma sebenta e quer publicar um livro. “Foi a cadeira que mais gostei de dar”, conta.

Tânia Monteiro e Daniela Costa com Gabinete de Jornalismo da DCI Ciências ULisboa
noticias@ciencias.ulisboa.pt
Auditório com pessoas

Este ano, na 1.ª fase do Concurso Nacional de Acesso ao ensino superior concorreram aos 16 cursos da Faculdade 5086 candidatos, tendo sido colocados 872 novos alunos em Ciências ULisboa, 527 em 1.ª opção. Até 5 de setembro decorre a apresentação da candidatura à 2.ª fase. A sessão de boas-vindas aos novos alunos de 2023/2024 acontece no dia 18 de setembro.

abelha mumificada

Um novo estudo publicado na revista internacional Papers in Paleontology dá conta da descoberta de centenas de abelhas mumificadas no interior dos seus casulos, num novo sítio paleontológico descoberto no litoral de Odemira.

mural

Há um novo mural no campus da Faculdade, para apreciar junto à FCULresta, que celebra os dois anos corridos desde a primeira semente lançada. "Só em Portugal, inspirados também pela FCULresta, foram criados ou melhorados um total de 6 espaços verdes resilientes" escrevem os responsáveis pelo projeto, neste artigo de opinião sobre a minifloresta. 

ratinho ruivo

O ratinho-ruivo (Mus spretus) aprende a identificar que novos alimentos é seguro incluir na sua alimentação através do cheiro presente no hálito de outros ratinhos da sua espécie, segundo o artigo “Interaction time with conspecifics induces food preference or aversion in the wild Algerian mouse”, da autoria das cientistas Rita S. Andrade, Ana M. Cerveira, Maria da Luz Mathias e Susana A. M. Varela, publicado em agosto na revista Behavioural Processes.

vista de uma ilha para outra (Açores)

O Prémio Frederico Machado 2022-2023, o primeiro de índole científica a ser atribuído nos Açores, foi ganho pelas equipas lideradas por Mariana Andrade, aluna da Ciências ULisboa e investigadora do Instituto Dom Luiz (IDL), na área das Geociências, e por Pedro Afonso, investigador do Instituto de Investigação em Ciências do Mar da Universidade dos Açores (OKEANOS), na área das Ciências do Mar.

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O primeiro Relatório de Sustentabilidade da Ciências ULisboa resulta da monitorização e análise de um conjunto de atividades enquadradas nos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), entre 2019 e 2021.

banner do evento

A EUPVSEC 2023 realiza-se de 18 a 22 de setembro de 2023, no Centro de Congressos de Lisboa. João Serra, professor do Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia da Ciências ULisboa, foi novamente convidado a ser o chairman da maior e mais importante conferência europeia dedicada à energia fotovoltaica. 

copa das arvores vista de baixo

Já são conhecidos os três vencedores da edição de 2023 do Prémio de Doutoramento em Ecologia Fundação Amadeu Dias, um prémio da Sociedade Portuguesa de Ecologia (SPECO) e da Fundação Amadeu Dias que procura valorizar o trabalho de recém doutorados ao longo do seu programa doutoral. No pódio estão duas alumnae da Ciências ULisboa.

apresentação do livro

Foi concluído recentemente o projeto “Aqua – O uso eficiente da água nos jardins da idade moderna”, um trabalho interdisciplinar que cruza as áreas da História da Ciência, a Engenharia Hidráulica e a Arquitetura Paisagista.

uma rapariga e um rapaz

Todos os anos a Faculdade atribui diplomas e prémios de mérito académico aos seus estudantes, com o apoio de várias entidades e empresas, que valorizam a missão da Faculdade e que passa por investigar, ensinar e estimular a transferência do conhecimento e da inovação e a abertura à sociedade civil.

Exoplaneta e núvens

A Agência Espacial Europeia validou o desenho dos instrumentos científicos da missão Ariel, que conta com a participação do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço. A missão vai observar a composição química de mil planetas em órbita de outras estrelas, e transformar a compreensão sobre como se formam e evoluem os sistemas planetários.

foto de grupo

No passado dia 26 de julho o Tec Labs - Centro de Inovação recebeu a visita de uma comitiva de representantes da Assembleia Legislativa do Estado de Goiás, Brasil, com o objetivo de conhecer em profundidade o ecossistema de empreendedorismo e inovação nacional e os seus principais stakeholders.

árvores no campus da Faculdade

Ciências ULisboa vai implementar no ano letivo de 2023/2024 o projeto “Ciências em Harmonia”. Comprometida com o bem-estar da sua comunidade estudantil e a promoção de competências individuais e sociais dos seus estudantes, a Faculdade vai procurar dar resposta a uma preocupação: a do bem-estar no ensino superior, envolvendo toda a comunidade académica na celebração da diversidade e promoção de inclusão. As atividades têm início já em setembro e vão prolongar-se durante todo o ano letivo.

logotipo do CWTS

ranking de Leiden, que avalia a produção científica de instituições de ensino superior a nível mundial, posicionou a ULisboa na liderança da Península Ibérica, colocando-a na 28.ª posição na Europa e no 131.º lugar a nível mundial.

enguia

No dia 26 julho, pelas 16h00, decorrerá na Ciências ULisboa a sessão de encerramento do projeto “Livro Vermelho e Sistema Nacional de Informação dos Peixes Dulciaquícolas e Diádromos de Portugal Continental”. O novo Livro Vermelho revela que os peixes de água doce e migradores diádromos se encontram numa situação preocupante.

3 raparigas a apontarem para um ecrã num laboratório

Acontece este ano mais uma edição do “Ser Cientista”. A 8.ª edição do programa, que decorre entre os próximos dias 24 e 28 de julho, visa proporcionar aos alunos do ensino secundário uma aproximação à realidade da investigação científica, pela integração no dia-a-dia dos cientistas de diferentes áreas de Ciências.

António Costa, Elvira Fortunato e Salomé Pais

Salomé Pais foi galardoada com a Medalha de Mérito Científico 2023, durante o Encontro com a Ciência e a Tecnologia em Portugal, decorrido no início de julho em Aveiro. Para a professora catedrática aposentada do Departamento de Biologia Vegetal da Ciências ULisboa esta distinção “simboliza o reconhecimento de uma vida dedicada à ciência”.

imagem de divulgação da exposição Mirabilia

É hoje inaugurada a exposição Mirabilia “Coisas Admiráveis”, que decorre no âmbito das comemorações dos 10 anos da ULisboa e do Dia da Universidade de Lisboa. A exposição integra objetos “admiráveis” das 18 escolas da ULisboa, entre eles um telescópio utilizado por um equipa da Ciências ULisboa na campanha internacional de observação “Venus Twilight Experiment”.

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Carlos Antunes, foi nomeado vogal de reconhecido mérito da Comissão de Domínio Público Marítimo, um órgão consultivo da Autoridade Marítima Nacional que estuda e emite pareceres sobre os assuntos relativos à utilização, manutenção e defesa do domínio público marítimo.

Šima Krtalić

Šima Krtalić, aluna de doutoramento da Ciências ULisboa, afiliada ao projeto Medea-Chart, ganhou recentemente a décima edição do prémio "Imago Mundi" 2023 da referida revista académica, destinado a homenagear o melhor artigo em História da Cartografia.

Várias pessoas num sala

Ciências ULisboa participou na 3.ª edição do roadshow EA-IDEIA - Estrutura de Acompanhamento da Investigação, Desenvolvimento, Experimentação e Inovação da Armada, organizado pela Marinha Portuguesa.

Pedro Machado

Pedro Machado, investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) e professor da Ciências ULisboa, foi homenageado pelo Grupo de Trabalho para a Nomenclatura de Pequenos Corpos (WGSBN) da União Astronómica Internacional (IAU), com a atribuição do seu nome a um asteroide, que tem quase três quilómetros de diâmetro e demora quatro anos e meio a dar uma volta ao Sol.

ave a voar em cima do mar

Um novo estudo internacional sobre a análise do risco de exposição ao plástico por aves marinhas identifica o Mediterrâneo como a região de maior risco a nível global. O artigo foi publicado na revista científica Nature Communications e conta com 18 cientistas portugueses, entre eles quatro investigadores da Ciências ULisboa.

foto dos tres finalistas

Filipa Rocha, estudante de doutoramento na Ciências ULisboa, alcançou o 2.º lugar do Prémio Jovens Inventores 2023, atribuído pelo Instituto Europeu de Patentes. O prémio corresponde a um valor pecuniário de dez mil euros. A cerimónia de entrega de prémios decorreu esta manhã, em Valência, Espanha.

fotografia de grupo

Foi assinado um protocolo de cooperação entre Ciências ULisboa, a FCiências.ID, o cE3c e a empresa dinamarquesa Copenhagen Infrastructure Partners, que visa a investigação e mitigação dos impactos da exploração eólica offshore ao largo da Figueira da Foz.

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