estudo dos impactos das mudanças climáticas sobre a ... · mm l são félix do xingu 2080-2090...
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Estudo dos impactos das mudanças climáticas sobre a disponibilidade de água no solo nos
Estados de Pará e Maranhão.
Javier Tomasella, Daniel Andrés Rodriguez, Luz Adriana Cuartas, Mônica Ferreira, Julio Cézar
Ferreira e José Marengo.
INPE/CCST
Fevereiro 2010
Objetivos
O objetivo geral do estudo é avaliar de que maneira as mudanças climáticasirão afetar a disponibilidade de água no solo nos Estados de Pará eMaranhão.
Os objetivos específicos são:
•Implementar o modelo de umidade do solo do INPE aos estados do Pará eMaranhão.•Calcular o balanço hídrico diário nos Estados de Pará e Maranhãoutilizando saídas do modelo regional ETA-CPTEC no período 1970-1990,estimando excedentes e déficits hídricos no período.•Quantificar o efeito das mudanças sobre os excessos e déficits hídricosutilizando as saídas do modelo regional ETA-CPTEC nos períodos 2020-2030,2050-2060, 2080-2090 sobre os excessos e déficits hídricos, usandodiferentes indicadores.
Dados Utilizados
•O modelo Eta CPTEC, com 40 km de resolução, rodado com as condiçõesde contorno do modelo global HadCM3 para o período do presente ouclima atual (1961-90) e para o futuro, a partir de 2010 ate 2100.
•O cenário futuro IPCC SRES (Special Report on Emission Scenarios) a serusado é o cenário A1B (emissões intermediárias).
•Os cenários são utilizados para alimentar o modelo de balanço hídrico doCPTEC.
•O modelo contabiliza a variação de armazenamento de água no solousando:
•A evapotranspiração real, ETR, é calculada em forma linear a partir daevapotranspiracão potencial, ETP•A drenagem profunda é calculada a partir da equação de fluxo não saturadoassumindo gradiente unitário.
ETR/ETP
S (mm)
Spm (1500 kPa) Sc (60 kPa) Smax (Porosidade)
0
1
Déficit
Drenagem Profunda
S (mm)
Spm (1500 kPa) Smax (Porosidade)
0
Ksat
Excesso
•Quando o armazenamento calculado na equação do balanço excede a capacidade máxima de armazenamento do solo Smax, gera-se um excedente hídrico acrescido à drenagem profunda:
•A evapotranspiração potencial ETP (mm dia-1) é calculada usando a equação de Penman-Monteith de acordo com a metodologia da FAO.
•Utilizando funções de pedo-transferência, os atributos geofísicos do solo podem ser transformados em parâmetros necessários para modelos de simulação de água no solo:
b
b
rsr
/1
)(
(kPa)
(m3 m-3)
-1500
-60
-20
0θpm θc θfc
Nperf. Latit. Long. Alt. Solo Ref.bibl. Horiz Prof.
Inf.
Prof.
Sup.
Calh. Casc. Areia
grossa
Areia
fina
Silte Argila Argila
nat.
Equiv
Umid.
C
1 -1624 4049 70 LAa R.34.242 A1 0 13 0 2 49 7 8 36 18 18 1.74
1 -1624 4049 70 LAa R.34.242 A3 13 30 0 2 47 8 8 37 16 18 1.23
1 -1624 4049 70 LAa R.34.242 B1 30 45 0 2 37 8 6 49 33 23 0.6
1 -1624 4049 70 LAa R.34.242 B21 45 75 0 2 24 7 4 65 0 29 0.46
1 -1624 4049 70 LAa R.34.242 B22 75 105 0 2 24 7 2 67 0 29 0.41
1 -1624 4049 70 LAa R.34.242 B23 105 140 0 2 24 7 2 67 0 29 0.28
1 -1624 4049 70 LAa R.34.242 B24 140 200 0 2 26 6 4 64 0 29 0.29
1 -1624 4049 70 LAa R.34.242 B3 200 220 0 2 26 7 6 61 0 29 0.15
•Os parâmetros são integrados para cada horizonte do solo até a profundidade escolhida, neste caso 1 m:
Distribuição espacial dos parâmetros Smax (mm) e Sc (mm)
•Roteiro metodológicoModelo HadCM3.Cenários de mudanças climáticas globais, no período 1960-1990, 2010-2040, 2041-2070 e 2071-2100, com resolução 2,5º
Modelo EtaCenários de mudanças climáticas período 1960-1990, 2010-2040, 2041-2070 e 2071-2100 com resolução 40 km
Dados de entrada
Correção de erros sistemáticos de precipitação
Modelo de Umidade do solo do INPEPrevisão diária de armazenamento de água no solo e de excesso e déficit hídrico nos Estados Pará e Maranhão, nos período 1970-1990, 2020-2030, 2050-2060 e 2080-2090.
Interpolação de dados de chuva, e evaporação potencial de 40 km para 25 km nos estados de Pará e Maranhão
Processamento
Geração de impactos das mudanças climáticas sobre a disponibilidade hídrica
Dados MeterológicosSéries históricas de precipitação período 1970-1990, resolução 25 km.
O modelo regional ETA
HADCM3
Variáveis: u, v, q, theta, surf press
Clima presenteResolução: dx=3.75o dy=2.5o
Níveis: 191960-1990 (31 anos); 6/6h
Clima futuroResolução: dx=3.75o dy=2.5o
Níveis: 192010-2099 (90 anos); 6/6h Cenário: A1B
HADCM3 113x243x38
83 ° W
50.2 ° S
25.8 ° W
12.2 ° N
Como a finalidade de analisar os impactos das mudanças climáticas em vários setores da economia, o Ministério da Ciência eTecnologia MCT por meio da Coordenação-Geral de Mudança Global elaborou um convênio técnico com parceiros nacionais,regionais e locais e o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), para gerar cenários climáticos futuros de clima, usandoa técnica de downscaling.
Neste projeto, estão sendo gerados novos cenários com projeções futuras de clima com maior detalhamento e passíveis deuso em estudos dos impactos da mudança de clima em diversos setores sócio-econômicos (agrícola, energético, saúde,recursos hídricos e etc). Os cenários futuros são para os períodos 2010-2040, 2041-2070 e 2071-2100. Os cenários futurosestão baseados no modelo global HadCM3, que gera condições de contorno para o modelo regional Eta, visam aprimorarcenários futuros de clima no Brasil e na América do Sul, e serão incluídos na Segunda Comunicação Nacional do Brasil naUNFCCC.
Análise dos resultados
Foram utilizados os seguintes indicadores:
•Dias com déficit hídricos médios em cada período: este índice corresponde ao número de dias no ano no qual a evapotranspiração real é menor do que a potencial.
•Distribuição de probabilidades de déficit e excessos hídricos anuais: consiste em calcular a freqüência experimental baseados na soma dos déficits e excedentes hídricos acumulados ao longo do ano, em cada um dos cenários presente e futuros.
•Balanços hídricos médios mensais em pontos de grade de interesse para cenários presentes e futuros.
Número de dias com déficit hídrico
Déficits hídricos com probabilidade de 10 % de serem excedidos (secas moderadas)
Déficits hídricos com probabilidade de 90 % de serem excedidos (secas severas)
Excedentes hídricos com probabilidade de 10 % de serem excedidos (chuvas abundantes)
Excedentes hídricos com probabilidade de 90 % de serem excedidos (chuvas escassas)
Distribuição de excedentes em algumas cidades da região.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 20 40 60 80 100
Exce
sso
híd
rico
(m
m)
Probabilidade
São Luís
1970-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 20 40 60 80 100
Exce
sso
híd
rico
(m
m)
Probabilidade
Belém
1970-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 20 40 60 80 100
Exce
sso
híd
rico
(m
m)
Probabilidade
São Félix do Xingu
1970-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
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0 20 40 60 80 100
Exce
sso
híd
rico
(m
m)
Probabilidade
Balsas
1970-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
Distribuição de déficits em algumas cidades da região.
-1600
-1400
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
0 20 40 60 80 100
Dé
fict
i híd
rico
(m
m)
Probabilidade
Balsas
1970-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
-900
-800
-700
-600
-500
-400
-300
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-100
0
0 20 40 60 80 100
Dé
fici
t h
ídri
co (
mm
)
Probabilidade
Belém
1970-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
-1400
-1200
-1000
-800
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-400
-200
0
0 20 40 60 80 100
Dé
fict
i híd
rico
(m
m)
Probabilidade
São Félix do Xingu
1970-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
-1000
-900
-800
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
0 20 40 60 80 100
Dé
dic
it h
ídri
co (
mm
)
Probabilidade
São Luís
1970-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
0
20
40
60
80
100
050
100150200250300350400450500
% d
e á
gua
úti
l
mm
Belém 2020-2030
Precipitação ETR ArmazenamentoÁgua útil Água útil 1970-1990
Balanços hídricos em algumas cidades da região.
•Redução significativa de chuvas na mudança de estação
0102030405060708090100
050
100150200250300350400450500
% d
e á
gua
úti
l
mm
Belém 1970-1990
Precipitação ETR Armazenamento Água útil
Balanços hídricos em algumas cidades da região.
0102030405060708090100
050
100150200250300350400450500
% d
e á
gua
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l
mm
Belém 1970-1990
Precipitação ETR Armazenamento Água útil
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20
40
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% d
e á
gua
úti
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mm
Belém 2050-2060
Precipitação ETR ArmazenamentoÁgua útil Água útil 1970-1990
Balanços hídricos em algumas cidades da região.
0102030405060708090100
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% d
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Belém 1970-1990
Precipitação ETR Armazenamento Água útil
0
20
40
60
80
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050
100150200250300350400450500
% d
e á
gua
úti
l
mm
Belém 2080-2090
Precipitação ETR Armazenamento
Água útil Água útil 1970-1990
Balanços hídricos em algumas cidades da região.
0102030405060708090100
050
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São Luís 1970-1990
Precipitação ETR Armazenamento Água útil
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40
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e á
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São Luís 2020-2030
Precipitação ETR ArmazenamentoÁgua útil Água útil 1970-1990
Balanços hídricos em algumas cidades da região.
0102030405060708090100
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e á
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São Luís 1970-1990
Precipitação ETR Armazenamento Água útil
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0
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200
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350
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e á
gua
úti
l
mm
São Luís 2050-2060
Precipitação ETR Armazenamento
Água útil Água útil 1970-1990
Balanços hídricos em algumas cidades da região.
0102030405060708090100
050
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% d
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l
mm
São Luís 1970-1990
Precipitação ETR Armazenamento Água útil
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l
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São Luís 2080-2090
Precipitação ETR ArmazenamentoÁgua útil Água útil 1970-1990
Balanços hídricos em algumas cidades da região.
0102030405060708090100
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São Félix do Xingu 1970-1990
Precipitação ETR Armazenamento Água útil
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São Félix do Xingu 2020-2030
Precipitação ETR ArmazenamentoÁgua útil Água útil 1970-1990
Balanços hídricos em algumas cidades da região.
0102030405060708090100
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São Félix do Xingu 1970-1990
Precipitação ETR Armazenamento Água útil
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gua
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l
mm
São Félix do Xingu 2050-2060
Precipitação ETR Armazenamento
Balanços hídricos em algumas cidades da região.
0102030405060708090100
050
100150200250300350400450500
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l
mm
São Félix do Xingu 1970-1990
Precipitação ETR Armazenamento Água útil
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20
40
60
80
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050
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% d
e á
gua
úti
l
mm
São Félix do Xingu 2080-2090
Precipitação ETR Armazenamento
Água útil Água útil 1970-1990
Balanços hídricos em algumas cidades da região.
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gua
úti
l
mm
Balsas 1970-1990
Precipitação ETR Armazenamento Água útil
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l
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Balsas 2020-2030
Precipitação ETR Armazenamento
Água útil Água útil 1970-1990
Balanços hídricos em algumas cidades da região.
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Balsas 1970-1990
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Balsas 2050-2060
Precipitação ETR ArmazenamentoÁgua útil Água útil 1970-1990
Balanços hídricos em algumas cidades da região.
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Balsas 1970-1990
Precipitação ETR Armazenamento Água útil
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Balsas 2080-2090
Precipitação ETR ArmazenamentoÁgua útil Água útil 1970-1990
Conclusões.
•Os cenários apresentados indicam de que as mudanças na disponibilidade hídrica serão mais sentidas nos anos secos do que nos chuvosos: nos anos chuvosos, esperam-se aumentos de excedentes hídricos; em anos normais a secos, esperam-se reduções na disponibilidade hídrica o forte aumento de déficits.
•No período 2020-2030, as mudanças nos extremos (anos secos ou chuvosos) são relativamente graduais. A partir do período 2050-2060, as mudanças se tornam muito significativas, sendo que no período 2080-2090 há, em geral, uma consolidação do quadro apresentado no período 2050-2060.
•O número de dias com déficit hídrico mostra um prolongamento do período com estresse hídrico, o que sugere um aumento na duração da estação seca. Este processo é mais intenso no extremo leste do Maranhão, mas afeta significativamente todo o estado do Pará.
Conclusões.
•Déficits hídricos com 10 % de probabilidade de ser excedido (estação seca moderada) se tornam ligeiramente mais intensos em magnitude no longo prazo, principalmente no centro e sul do Estado de Maranhão.
•Déficits hídricos com 90 % de probabilidade de ser excedido (secas severas) se tornam mais intensos em magnitude e generalizados a toda a região. Déficits hídricos significativos, hoje restritos ao extremo leste do Maranhão, deverão ocorrer em todo o Estado do Pará nos cenários de mais longo prazo.
•Os excedentes hídricos com 10 % de probabilidade de ser excedido (estação chuvosa abundante) tendem a gerar excedentes hídricos muito significativos que afetam a região como um todo, o que sugere uma maior incidência de enchentes em toda a região. Esses excedentes são mais acentuados no litoral.
•Excedentes hídricos com 90 % de probabilidade de ser excedido (estação chuvosa fraca) sugere que os excedentes hídricos em anos secos deverão ser menores do que os observados no período 1970-1990.
Conclusões.
A análise de distribuição empírica de probabilidades, focadas em alguma cidades da região, mostraram que:
•No caso de Belém, há um forte aumento de excedentes hídricos em anos muito chuvosos. Com relação ao déficit hídrico, deverão apresentar déficits mais acentuados na maioria do tempo, com magnitude muito maior do que o clima atual nos anos mais secos.•Na cidade de São Luís, há uma significativa redução de excedentes hídricos em anos secos comparados ao clima atual. Haverá aumento de déficits hídricos comparados ao clima atual, sendo que as diferenças serão bem maiores nos anos secos.•Em São Felix do Xingu, os cenários futuros mostram tendência de aumento de excedentes hídricos em anos chuvosos, e uma redução desses excedentes em anos secos. Os déficits hídricos aumentam significativamente nas projeções de longo prazo e afetam todas as faixas de probabilidade. •Finalmente, em Balsas, os excedentes hídricos também mostram um aumento de extremos. Já os déficits hídricos mostram um aumento consistente que se acentua nas projeções de longo prazo, afetando também todos os níveis de probabilidade.
Conclusões.
A análise do balanço hídrico médio mensal nessas quatro localidades mostrou que:
•O balanço hídrico médio anual em Belém mostra redução na percentagem de água útil em todo o ano, de maneira mais acentuada na estação seca no longo prazo. Observa-se um encerramento abrupto do período chuvoso e uma maior extensão da estação seca. Há aumentos nos valores de ETR, associados com o aumento de temperatura.•O Balanço hídrico médio na cidade de São Luís apresenta comportamento relativamente similar ao observado em Belém, com diminuição de percentagens de água no solo em todos os meses do ano, exacerbados por uma transição prematura de estação chuvosa para seca. •No caso de São Felix do Xingu, a diminuição de disponibilidade de água no solo relaciona-se com o aumento da ETR, responsável pelo aumento de período de déficit hídrico. •Finalmente, Balsas, no Maranhão, mostra significativas reduções na disponibilidade hídrica em todos os meses do ano, relacionado com o aumento de ETR e com um atraso no início da estação chuvosa.
Estudo de impacto das mudanças climáticas sobre os recursos hídricos superficiais e sobre
os níveis dos aqüíferos na Bacia do Rio Tocantins.
Javier Tomasella, Daniel Andrés Rodriguez, Luz Adriana Cuartas, Mônica Ferreira, Julio Cézar
Ferreira e José Marengo.
INPE/CCST
Itajubá, Novembro 2009
Objetivos
•O objetivo geral do estudo é avaliar de que maneira as mudanças climáticas irão afetar os recursos hídricos superficiais e subterrâneos na Bacia do Rio Tocantins.
Os objetivos específicos são:
•Ajustar e validar um modelo hidrológico de macro-escala MGB-IPH na Bacia do Rio Tocantins, compatível com as escalas de modelos atmosféricos regionais, usando dados observados de precipitação e variáveis meteorológicas do período 1970-1990.•Examinar o desempenho do modelo regional ETA em simular vazões na Bacia do Rio Tocantins para o clima presente, usando as saídas do modelo ETA no modelo hidrológico e comparando vazões observadas e simuladas no período 1970-1990.•Avaliar os cenários de mudanças climáticas dos períodos 2020-2030, 2050-2070, 2080-2099 sobre os recursos hídricos superficiais, utilizando os cenários do modelo regional ETA como dado de entrada do modelo hidrológico distribuído•Avaliar o impacto de mudanças do regime hidrológico sobre os sistemas aqüíferos superficiais na bacia do Rio Tocantins, realizando projeções de mudanças no nível dos principais aqüíferos da bacia.
Caracterização da bacia do Rio Tocantins
•É a segunda maior em termos de área, inferior apenas a do Amazonas (3.869.953 km2), e a maior do país situada completamente em território nacional. •A bacia hidrográfica do rio Tocantins, do ponto de vista climático, situa-se entre duas importantes regiões de natureza muito diferenciada•A configuração espacial da rede de drenagem da bacia hidrográfica do rio Tocantins é bastante assimétrica: no Alto e Médio Tocantins, os principais afluentes são todos na margem direita, Já no Baixo Tocantins, os afluentes principais são o Araguaia e o Itacaiúnas, ambos na margem esquerda do rio.
Caracterização da bacia do Rio Tocantins
Apresenta variações de vazão de baixa amplitude no seu Alto e Médio curso ao longo do ano, enquanto em seu baixo curso elas são bem maiores.
Tucuruí apresenta-se muito díspare das outras em relação a seus números absolutos, uma vez que já se encontra no bioma Amazônia
0
5000
10000
15000
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25000
30000
35000
Vaz
ão (
m3/s
)
Ceres São Salvador Peixe Tucuruí
Caracterização da bacia do Rio Tocantins
Hidrogeologicamente, a área que compreende a Bacia Hidrográfica do Tocantins pode ser compartimentada em quatro grandes domínios, a saber: embasamento cristalino Pré-Cambriano e as Bacias sedimentares do São Francisco, Parnaíba e do Amazonas.
Toda a porção central da Bacia Hidrográfica do Rio Tocantins é constituída por unidades do embasamento cristalino.
Dentre as bacias sedimentares que ocorrem na região, a do Parnaíba é a maior de todas, apresentando área total de cerca de 700.000 km2 e espessura do pacote de sedimentos de 3.000 m.
O Modelo Hidrológico de grandes bacias – MGB-IPH
O modelo hidrológico utilizado neste trabalho é o modelo Modelo de Grandes Bacias (MGB-IPH) descrito por Collischonn (2001).
O modelo é composto dos seguintes algoritmos: Balanço de água no solo; Evapotranspiração; Escoamentos: superficial, sub-superficial e subterrâneo na célula; Escoamento na rede de drenagem.
PIE
P
DSUP
DINT
Wm
W
DBASDCAP
Aplicação do Modelo Hidrológico de grandes bacias – MGB-IPH à bacia do Rio Tocantins
Dados Meteorológicos.Séries históricas de precipitação, radiação, temperatura, umidade relativa do ar e velocidade do vento no período 1970-1990
Dados HidrológicosSéries históricas de vazão período 1982-1990
Dados de entrada
Ajuste do Modelo Hidrológico de Grande Bacias MGB-IPH comparando as descargas previstas e observadas
Interpolação de dados de chuva, radiação, temperatura, umidade relativa, etc, naresolução de 25 km na Baciado Rio Tocantins
Processamento
Dados físicos e bióticosMapas de vegetação, rede de drenagem, relevo, uso da terra e tipo de solos
Geração da rede de drenagemdo modelo em resolução 25 km e dos blocos de uso nascéluas de 25 km.
Verificação do Modelo Hidrológico MGB-IPH
Dados HidrológicosSéries históricas de vazão período 1970-1978
Preparação de dados de entrada
Aplicação do Modelo Hidrológico de grandes bacias – MGB-IPH à bacia do Rio Tocantins
0
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3000
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out/82 fev/84 jun/85 nov/86 mar/88 ago/89 dez/90
Vaz
ão (m
3se
g-1)
São Félix do Araguaia
Observado MGB-IPH
0
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out/82 fev/84 jun/85 nov/86 mar/88 ago/89 dez/90
Vaz
ão (m
3se
g-1)
Conceição do Araguaia
Observado MGB-IPH
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out/82 fev/84 jun/85 nov/86 mar/88 ago/89 dez/90
Vaz
ão (m
3se
g-1)
Xambioá
Observado MGB-IPH
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
out/82 fev/84 jun/85 nov/86 mar/88 ago/89 dez/90
Vaz
ão (m
3se
g-1)
Carolina
Observado MGB-IPH
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
out/82 fev/84 jun/85 nov/86 mar/88 ago/89 dez/90
Vaz
ão (m
3se
g-1)
Descarreto
Observado MGB-IPH
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
out/82 fev/84 jun/85 nov/86 mar/88 ago/89 dez/90
Vaz
ão (m
3 se
g-1)
Itupiranga
Observado MGB-IPH
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
out/82 fev/84 jun/85 nov/86 mar/88 ago/89 dez/90
Vaz
ão (m
3se
g-1)
Tucuruí
Observado MGB-IPH
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
São Félix do Araguaia
OBS
SIM
0
2000
4000
6000
8000
10000
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14000
16000
18000
20000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Conceição do Araguaia
OBS
SIM
0
5000
10000
15000
20000
25000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Xambioá
OBS
SIM
0
5000
10000
15000
20000
25000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Carolina
OBS
SIM
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Descarreto
OBS
SIM
0
5000
10000
15000
20000
25000
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35000
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45000
50000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Vaz
ão (m
3se
g-1)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Itupiranga
OBS
SIM
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Tucuruí
OBS
SIM
Correção dos erros sistemáticos na precipitação do modelo ETA
A metodologia de correção dos erros sistemáticos mais empregada em previsões climáticas de precipitação, baseia-se numa transformação da curva de distribuição de probabilidades de precipitação (Hay e Clark, 2003; Wood et al. 2002).
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Pre
cip
ita
çã
o [
mm
]
Probabilidade
Janeiro
Eta
Obs
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Pre
cip
ita
çã
o [
mm
]
Probabilidade
Distribuição de Probabilidades de precipitações
(-9,75; -49,00) Janeiro
Eta
Obs
PrevistoCorrigido
Análise do desempenho do modelo ETA-CPTEC no período 1982-1990
Modelo HadCM3.Cenário climático do clima atual em escala global, no período 1960-1990, com resolução 2,5º
Modelo EtaCenário do clima atual, período 1960-1990, com resolução 40 km
Dados de entrada
Correção de erros sistemáticos de Precipitação
Modelo Hidrológico de Grande Bacias MGB-IPHPrevisão de vazão diária na Bacia do Rio Tocantins no período 1982-1990, com resolução 25 km.
Interpolação de dados de chuva, radiação, temperatura, umidade relativa de 40 km para 25 km na Bacia do Rio Tocantins
Processamento
Verificação de vazões médias mensais no período 1982-1990 através da comparação com a série de observações.
Análise do desempenho do modelo ETA-CPTEC no período 1982-1990
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
26350000 - SÃO FÉLIX DO ARAGUAIA1983 - 1990
Observado MGB-IPH MGB-IPH/ETA-CPTEC
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
27500000 - CONCEIÇÃO DO ARAGUAIA1983 - 1990
Observado MGB-IPH MGB-IPH/ETA-CPTEC
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
28300000 - XAMBIOÁ1983 - 1990
Observado MGB-IPH MGB-IPH/ETA-CPTEC
0100020003000400050006000700080009000
10000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
23300000 - CAROLINA1983 - 1990
Observado MGB-IPH MGB-IPH/ETA-CPTEC
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
23700000 - DESCARRETO1983 - 1990
Observado MGB-IPH MGB-IPH/ETA-CPTEC
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
29200000 - ITUPIRANGA1983 - 1990
Observado MGB-IPH MGB-IPH/ETA-CPTEC
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
29700000 - TUCURUÍ1983 - 1990
Observado MGB-IPH MGB-IPH/ETA-CPTEC
0
5000
10000
15000
20000
25000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Xambioá
OBS
MGB-IPH
MGB-ETA
0
5000
10000
15000
20000
25000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Carolina
OBS
MGB-IPH
MGB-ETA
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Descarreto
OBS
MGB-IPH
MGB-ETA
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Itupiranga
OBS
MGB-IPH
MGB-ETA
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Tucuruí
OBS
MGB-IPH
MGB-ETA
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Vaz
ão (m
3se
g-1)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
São Félix do Araguaia
OBS
MGB-IPH
MGB-ETA
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Vaz
ão (m
3se
g-1)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Conceição do Araguaia
OBS
MGB-IPH
MGB-ETA
Análise do desempenho do modelo ETA-CPTEC no período 1982-1990
R² = 0.940
R² = 0.863
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Vaz
ão C
alcu
lad
a (m
3se
g-1)
Vazão Observada (m3 seg-1)
MGB MGB-ETA
Geração de cenários futurosModelo HadCM3.Cenários de mudanças climáticas globais, no período 2010-2040, 2041-2070 e 2071-2100, com resolução 2,5º
Modelo EtaCenários de mudanças climáticas período 2010-2040, 2041-2070 e 2071-2100 com resolução 40 km
Dados de entrada
Correção de erros sistemáticos de Precipitação
Modelo Hidrológico de Grande Bacias MGB-IPHPrevisão de vazão diária na Bacia do Rio Tocantins no período 2020-2030, 2050-2060 e 2080-2090 com resolução 25 km
Interpolação de dados de chuva, radiação, temperatura, umidade relativa de 40 km para 25 km na Bacia do Rio Tocantins
Processamento
Correção dos erros sistemáticos na precipitação do modelo ETA
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
26350000 - SÃO FÉLIX DO ARAGUAIA
1983-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
27500000 - CONCEIÇÃO DO ARAGUAIA
1983-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
28300000 - XAMBIOÁ
1983-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
0100020003000400050006000700080009000
10000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
23300000 - CAROLINA
1983-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
23700000 - DESCARRETO
1983-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
0
5000
10000
15000
20000
25000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
29200000 - ITUPIRANGA
1983-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
0
5000
10000
15000
20000
25000
Vaz
ão (
m3
seg-1
)
29700000 - TUCURUÍ
1983-1990 2020-2030 2050-2060 2080-2090
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Vaz
ão (m
3se
g-1)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
São Félix do Araguaia
1983-1990
2020-2030
2050-2060
2080-2090
0
5000
10000
15000
20000
25000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Vaz
ão (m
3se
g-1)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Conceição do Araguaia
1983-1990
2020-2030
2050-2060
2080-2090
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Xambioá
1983-1990
2020-2030
2050-2060
2080-2090
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Carolina
1983-1990
2020-2030
2050-2060
2080-2090
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
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16000
18000
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Vaz
ão (m
3se
g-1)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Descarreto
1983-1990
2020-2030
2050-2060
2080-2090
0
5000
10000
15000
20000
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35000
40000
45000
50000
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Itupiranga
1983-1990
2020-2030
2050-2060
2080-2090
0
5000
10000
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Va
zão
(m3
seg-1
)
Porcentagem do tempo que a vazão é excedida
Tucuruí
1983-1990
2020-2030
2050-2060
2080-2090
Variação percentual da vazão média no percentil 10% em cada sub-bacia do Rio Tocantins dos cenários futuros com relação ao cenário 1983-1990.
Rio Local
2020-
2030
2040-
2050
2080-
2090
Araguaia São Félix do Araguaia 4 24 -15
Araguaia Conceição do Araguaia 2 25 -12
Araguaia Xambioá 5 28 -8
Tocantins Carolina -15 16 -12
Tocantins Descarreto -14 18 -11
Araguaia-Tocantins Itupiranga 0 25 -7
Araguaia-Tocantins Tucuruí 2 26 -6
Variação percentual da vazão média no percentil 90% em cada sub-bacia do Rio Tocantins dos cenários futuros com relação ao cenário 1983-1990.
Rio Local
2020-
2030
2040-
2050
2080-
2090
Araguaia São Félix do Araguaia -52 -50 -58
Araguaia Conceição do Araguaia -52 -48 -67
Araguaia Xambioá -54 -46 -63
Tocantins Carolina -58 -22 -42
Tocantins Descarreto -59 -23 -44
Araguaia-Tocantins Itupiranga -58 -36 -58
Araguaia-Tocantins Tucuruí -58 -38 -58
Variação percentual da vazão média no percentil 50% em cada sub-bacia do Rio Tocantins dos cenários futuros com relação ao cenário 1983-1990.
Rio Local
2020-
2030
2040-
2050
2080-
2090
Araguaia São Félix do Araguaia -31 -18 -33
Araguaia Conceição do Araguaia -35 -23 -33
Araguaia Xambioá -37 -23 -31
Tocantins Carolina -49 -24 -33
Tocantins Descarreto -50 -25 -34
Araguaia-Tocantins Itupiranga -44 -25 -34
Araguaia-Tocantins Tucuruí -42 -25 -32
Variações esperadas no armazenamento do lençol freático
Diferenças em metros entre o armazenamento subterrâneo médio dos cenários futuros menos o cenário 1983-1990.
Conclusões
• A análise de vazões médias mensais indicou que os cenários futuros deverão apresentar redução de vazões em todas as sub-bacias, em até 30 %.• Os cenários mais críticos correspondem ao período 2020-2030 e 2080-2090. O cenário 2020-2030 é caracterizado por um aumento de disponibilidade de água somado a um aumento de temperatura, fato que favorece a evaporação e reduz os excedentes hídricos.• A análise da curva de permanência para os cenários futuros indica de que o período 2040-2050 deverá apresentar um aumento de vazões máximas. Já o período 2080-2090 indica redução dos picos de vazão.
Conclusões
• A análise da variação de armazenamento subterrâneo indica de que os aqüíferos sedimentares deverão ser fortemente afetados. Os maiores descensos devem ocorrer no baixo Tocantins (com diminuição de até 8m de água armazenada), mas áreas localizadas nas nascentes deverão sofrer efeitos na recarga (3-4 metros).• Finalmente, é necessário salientar de que estes resultados incorporam incertezas devido às simplificações e limitações dos modelos matemáticos utilizados. Além das simplificações dos modelos atmosféricos, é necessário considerar de que o modelo MGB-IPH foi idealizado para resolver problemas de engenharia, eestá sendo utilizado para prever o comportamento do sistema sob condições bem diferenciadas da atual, como é o caso dos cenários de mudanças climáticas.
Fonte: DiploFoundation