UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE … · Ao Professor Dr. Ranyere Silva Nóbrega pelas...

IMPACTOS DAS MUDANAS CLIMTICAS SOBRE OS RECURSOS HDRICOS

DA BACIA HIDROGRFICA DO RIO GOIANA-PERNAMBUCO

Antonio Marcos dos Santos

RECIFE

2010

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE FILOSOFIA E CINCIAS HUMANAS

DEPARTAMENTO DE CINCIAS GEOGRFICAS

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM GEOGRAFIA

1

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE FILOSOFIA E CINCIAS HUMANAS

DEPARTAMENTO DE CINCIAS GEOGRFICAS

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM GEOGRAFIA




Orientadora: Profa. Dra. Josiclda Domiciano Galvncio

Co-orientadora: Profa. Dra. Magna Soelma Beserra de Moura

DISSERTAO DE MESTRADO

RECIFE

2010

1




RECIFE

2010

Dissertao de mestrado desenvolvida junto ao

Programa de Ps-Graduao em Geografia na rea

de concentrao Regionalizao e Anlise Regional

(Linha de Pesquisa: Ecossistemas e Impactos

Ambientais; subrea: Modelagem Hidrolgica e

Climtica) para obteno do titulo de Mestre em

Geografia.

Orientadora: Josiclda Domiciano Galvncio

Co-orientadora: Magna Soelma Beserra de Moura

2

Santos, Antonio Marcos dos Impactos das mudanas climticas sobre os recursos hdricos da bacia hidrogrfica do rio Goiana Pernambuco: / Antonio Marcos dos Santos. Recife: O Autor, 2010. 115 folhas: graf., fig., tab. Dissertao (mestrado) Universidade Federal de Pernambuco. CFCH. Geografia, 2010.

Inclui: bibliografia.

1. Geografia. 2. Bacia hidrogrfica(PE). 3. Mudanas climticas. 4. Recursos hdricos. 5. Escoamento. I. Ttulo.

911 910

CDU (2. ed.) CDD (22. ed.)

UFPE BCFCH2010/18

4

DEDICATRIA

Aos meus pais, Antonio Barbosa e Maria

de Lourdes e a todos aqueles que amam

a Geografia

5

AGRADECIMENTOS

todas as divindades, sejam elas de matriz africana e/ou catlicas que

estiveram ao meu lado neste desafio de fundamental importncia na minha vida.

minha orientadora, Professora Dra. Josiclda Domiciano Galvncio, pela

oportunidade de realizar esta pesquisa sob sua orientao, assim como, o

aprendizado que obtive com ela durante esta jornada, o qual jamais ser apagado e

sim somado a outros e ofertados tambm. Em resumo muito obrigado.

minha co-orientadora Magna Soelma Bezerra de Moura tambm pela

oportunidade em poder contar com sua co-orientao.

Professora Dra. Rejane Magalhes de Mendona Pimentel pelos conselhos

e contribuies fundamentais durante a realizao deste trabalho.

Ao Professor Dr. Ranyere Silva Nbrega pelas dicas e sugestes durante as

oportunidades que tivemos em debater o andamento da pesquisa, a exemplo dos

nossos contatos no Laboratrio de Sensoriamento Remoto e Geoprocessamento

(SERGEO) e durante o Workshop sobre Mudanas Climticas e recursos hdricos

no estado de Pernambuco.

Ps-doutoranda Djane Fonseca Silva pelas contribuies metodolgicas

essenciais para o andamento da pesquisa.

doutoranda Janaina Barbosa pelos incentivos e contribuies nas

atividades de campo e, durante todo o processo de realizao da pesquisa.

Thiago Henrique, Ivan Igor S, Jessica Bezerra pelas contribuies na rea

de geoprocessamento no inicio da pesquisa.

Ao Professor Dr. Joo Lima Sant'Anna Neto do Grupo de Pesquisa

Climatologia Geogrfica da UNESP de Presidente Prudente pelo fornecimento de

materiais bibliogrficos, documentais e cartogrficos que ajudaram na realizao da

pesquisa.

Aos Professores Alcindo Jos de S (UFPE), Hernani Loebler Campos

(UFPE), Andr Dantas Estevam (UNEB), Janes Lavoratti (UFBA), Jnio Roque

Castro de Barros (UNEB), Wendel Henrique (UFBA), Cludia Sousa (UNEB),

Jemisson Matos (UEFS), Cludio Ubiratan Gonalves (UFPE) pelos incentivos.

Aos colegas do Programa de Ps-Graduao e da Graduao em Geografia

da UFPE, Jos Alignoberto Fechine (Beto), Ailton Feitosa, Fernanda, Alisson

Bezerra, Emilio Tales, Tathiane Lidia, Roberto, Alzenir, Liwistone Gaudino, Paulo

6

Baqueiro, Bruno Halley, Lucas Cavalcanti, Daniel Lira, Robson Brasileiro, Saulo,

Tiago Machado entre outros.

Aos colegas do SERGEO, Josymare, Joo Ratis, Clia Machado, Heverton

entre outros.

Aos colegas de anos na militncia de Geografia e reas afins, os quais

mesmo distantes contriburam com trocas de idias e incentivos fundamentais a

realizao deste trabalho: Liliam (UNICAMP), Denise (UFS), Leonardo Almeida

(UNB); Gilberto Andrade de Oliveira (UNB), Daniel Neto, Carla Souza, Aurelielza

Nascimento, Carlos Eduardo (Cad) (UFBA), Mrcia Andrade (UFC), Maria da Paz

Rodrigues (UNEB), Sandra Damasceno, Aline Damio (UNEB), Crispina de Jesus

(UNEB), Iaponan Candiz (UEPB), Hugo Andrada (PUC-RJ) e Silvana Bispo (UFBA)

entre tantos outros.

meu irmo Cludio que, mesmo trabalhando em rea cientfica oposta,

sempre incentivou a realizao deste trabalho.

Fundao de Amparo a Cincia e Tecnologia do Estado de Pernambuco

(FACEPE) pela concesso da bolsa de mestrado, Processo IBPG-0666-7.06/08.

Ao Conselho Nacional de Pesquisa (CNPq) pelo Edital Universal 2007,

Processo 470746/2007-6.

todos e a todas que contriburam diretamente ou indiretamente MUITO

OBRIGADO.

7

EPIGRAFE

No sou pior nem melhor do que

ningum. Sou apenas uma

pessoa diferente.

Mauro Quintaes

8

SUMRIO

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................. 10

LISTA DE TABELAS ................................................................................................. 15

LISTA DE QUADROS ............................................................................................... 16

RESUMO................................................................................................................... 17

ABSTRACT ............................................................................................................... 18

1. INTRODUO ...................................................................................................... 19

2. REVISO DE LITERATURA ................................................................................. 22

2.1. MUDANAS CLIMTICAS ................................................................................ 22

2.1.1. Definies e diferenciaes ............................................................................. 22

2.1.2. Histrico das mudanas climticas ................................................................. 22

2.1.3. As diferentes concepes frente ao ritmo atual das mudanas climticas ...... 23

2.1.4. Eventos extremos e as mudanas climticas .................................................. 27

2.1.5. As mudanas climticas e os recursos hdricos: a realidade presente............ 29

2.2. MODELAGEM CLIMATOLGICA ...................................................................... 31

2.3. MODELAGEM HIDROLGICA .......................................................................... 33

3. MATERIAL E MTODOS ...................................................................................... 37

3.1. LOCALIZAO E CARACTERIZAO DA REA DE ESTUDO ...................... 37

3.2. MTODOS ......................................................................................................... 41

3.2.1. Uso do solo ..................................................................................................... 41

3.2.2. Dados pluviomtricos ...................................................................................... 42

3.2.3. Dados de temperatura ..................................................................................... 45

3.2.4 Dados de evapotranspirao potencial ............................................................ 46

3.2.5. Dados fluviomtricos ....................................................................................... 46

3.2.6. Modelo de balano hdrico .............................................................................. 47

9

3.2.7. Cenrios de mudanas climticas e a temperatura mdia do ar ..................... 51

3.2.8. Projeo do escoamento superficial frente aos cenrios de mudanas

climticas................................................................................................................... 51

4. RESULTADOS E DISCUSSES .......................................................................... 53

4.1. USO DO SOLO NA BACIA HIDROGRFICA DO RIO GOIANA ........................ 53

4.2. ANLISE DA PRECIPITAO PLUVIOMTRICA ............................................ 56

4.2.1. ndice de Anomalia de Chuva (IAC) mensal .................................................... 58

4.2.2. Tendncia da precipitao pluviomtrica anual ............................................... 61

4.2.3. O fenmeno de El Nio e os totais anuais pluviomtricos............................... 64

4.2.4. O fenmeno de La Nia e os totais anuais pluviomtricos .............................. 66

4.3. OS CENRIOS DE MUDANAS CLIMTICAS E O ESCOAMENTO

SUPERFICIAL NA BACIA HIDROGRFICA ............................................................. 68

4.3.1. Cenrio B2 e a projeo da temperatura mdia do ar ..................................... 68

4.3.2. Cenrio A2 e a projeo da temperatura mdia do ar ..................................... 78

4.3.3. Calibrao e funcionamento do modelo de balano hdrico mensal semi-

distribuido .................................................................................................................. 87

4.3.4. Projeo do escoamento superficial nos cenrios de mudanas climticas B2

e A2 ........................................................................................................................... 90

4.3.5. Possveis impactos das mudanas do escoamento superficial na organizao

socioespacial da bacia hidrogrfica do rio Goiana no futuro ..................................... 96

5. CONCLUSES E SUGESTES ........................................................................... 99

REFERNCIAS ....................................................................................................... 102

10

LISTA DE FIGURAS

Figura 01: Localizao espacial da bacia hidrogrfica do rio Goiana - Pernambuco 37

Figura 02: Solos da bacia hidrogrfica do rio Goiana ................................................ 38

Figura 03: Hierarquia fluvial e as principais sub-bacias da bacia hidrogrfica do rio

Goiana ....................................................................................................................... 40

Figura 04: Tipologia climtica da bacia hidrogrfica do rio Goiana ........................... 41

Figura 05: Localizao espacial dos postos pluviomtricos utilizados na pesquisa .. 42

Figura 06: Estaes fluviomtricas utilizadas para calibrao e simulao do

escoamento superficial na bacia hidrogrfica do rio Goiana ..................................... 47

Figura 07: Organograma representando a estrutura do modelo de balano hdrico

mensal semi-distribuido simples desenvolvido para simulao do escoamento

superficial da bacia hidrogrfica do rio Goiana .......................................................... 49

Figura 08: Uso do solo da bacia hidrogrfica do rio Goiana ...................................... 54

Figura 09: Cana-de-acar na bacia hidrogrfica do rio Goiana. .............................. 55

Figura 10: Resqucio da floresta ombrfila no topo do tabuleiro da bacia hidrogrfica

do rio Goiana protegida pela Lei do Topo do Morro da Resoluo do CONAMA, N

303 ............................................................................................................................ 55

Figura 11: Normal climatolgica pluviomtrica mensal para a bacia hidrogrfica do rio

Goiana ....................................................................................................................... 56

Figura 12: Distribuio espacial da precipitao pluviomtrica mdia anual no mbito

da bacia hidrogrfica do rio Goiana ........................................................................... 57

11

Figura 13: Distribuio espacial do relevo no mbito da bacia hidrogrfica do rio

Goiana ....................................................................................................................... 57

Figura 14: IAC da bacia hidrogrfica do rio Goiana para os meses do perodo

chuvoso de 1963 a 1992 ........................................................................................... 59

Figura 15: IAC da bacia hidrogrfica do rio Goiana para os meses do perodo seco

de 1963 a 1992 ......................................................................................................... 60

Figura 16: Desvio percentual e tendncia linear dos totais anuais da precipitao

pluviomtrica na bacia hidrogrfica do rio Goiana para os meses do perodo chuvoso

.................................................................................................................................. 62


pluviomtrica na bacia hidrogrfica do rio Goiana para os meses do perodo seco .. 63



durante eventos de El Nio (intensidade moderada e forte) ..................................... 65


pluviomtrica na bacia hidrogrfica do rio Goiana para os meses do perodo seco

durante eventos de El Nio (intensidade moderada e forte) ..................................... 66



durante eventos de La Nia (intensidade moderada e forte) .................................... 67


pluviomtrica na bacia hidrogrfica do rio Goiana para os meses do perodo seco

durante eventos de La Nia (intensidade moderada e forte) .................................... 67

12

Figura 22: Projeo do modelo climatolgico precis relativo temperatura mdia

mensal do ar para o ano de 2020 sobre a bacia hidrogrfica do rio Goiana (cenrio

B2) ............................................................................................................................. 70

Figura 23: Projeo do modelo climatolgico PRECIS relativo temperatura mdia


B2) ............................................................................................................................. 71



B2) ............................................................................................................................. 72



B2) ............................................................................................................................. 75



B2) ............................................................................................................................. 76



B2) ............................................................................................................................. 77



A2) ............................................................................................................................. 80



A2) ............................................................................................................................. 81

13



A2) ............................................................................................................................. 82


do ar mensal para o ano de 2050 sobre a bacia hidrogrfica do rio Goiana (cenrio

A2) ............................................................................................................................. 84



A2) ............................................................................................................................. 85



A2) ............................................................................................................................. 86

Figura 34: Disperso do escoamento superficial observado e estimado na estao

fluviomtrica do Engenho Retiro ............................................................................... 89

Figura 35: Disperso do escoamento superficial observado na estao fluviomtrica

do Engenho Itapissirica ............................................................................................. 89

Figura 36: Relao entre o escoamento superficial estimado e o observado na

estao fluviomtrica do Engenho Retiro .................................................................. 90

Figura 37: Relao entre o escoamento superficial estimado e o observado na

estao fluviomtrica do Engenho Itapissirica........................................................... 90

Figura 38: Escoamento superficial simulado para os anos de 2020 a 2070, cenrios

B2 e A2 e seu desvio percentual em relao mdia histrica observada na estao

fluviomtrica do Engenho Retiro ............................................................................... 93

14

Figura 39: Escoamento superficial simulado para os anos de 2020 a 2070, cenrios

B2 e A2 e seu desvio percentual em relao mdia histrica observada na

estao fluviomtrica do Engenho Itapissirica........................................................... 96

15

LISTA DE TABELAS

Tabela 01: Valores finais dos parmetros utilizados para calibrao do modelo ...... 88

16

LISTA DE QUADROS

Quadro 01: Caractersticas das principais classes de solos da bacia hidrogrfica do

rio Goiana ........................................................................................................... 38

Quadro 02: Relao entre os anos com desvios percentuais de precipitaes anuais

acima de (-/+) 20% com os fenmenos El Nio, La Nia e padro de Dipolo do

Atlntico ............................................................................................................. 64

17

RESUMO

A presente pesquisa teve como objetivo geral avaliar e simular os impactos das

mudanas climticas sobre os recursos hdricos superficiais da bacia hidrogrfica do

rio Goiana, localizada na Zona da Mata Norte do estado de Pernambuco.

Inicialmente, foram diagnosticados os possveis efeitos das mudanas climticas

sobre a precipitao pluviomtrica. Para isso, aplicou-se o ndice de Anomalia de

Chuva (IAC) mensal, o desvio percentual pluviomtrico anual e anlise de tendncia

para os meses do perodo seco e chuvoso, assim como, para os anos de episdios

de El Nio e La Nia. Em seguida, projetou-se sobre a bacia hidrogrfica a

temperatura mdia mensal do ar correspondente aos cenrios de mudanas

climticas (B2 e A2) gerada pelo modelo climtico regional PRECIS. A partir da,

projetou-se os efeitos deste elemento climtico sobre o escoamento superficial para

os prximos 60 anos utilizando-se de tcnicas de geoprocessamento e do

desenvolvimento de um modelo de balano hdrico mensal semi-distribuido de trs

parmetros. Os resultados indicam que no houve alteraes consideradas na

precipitao pluviomtrica para lig-la aos possveis efeitos das mudanas

climticas globais. J em relao s projees das temperaturas, embutidas nos

cenrios de mudanas climticas, estas proporcionam uma reduo no escoamento

superficial da bacia hidrogrfica com o passar de cada ano, principalmente nos

meses do perodo seco. Esses problemas podero proporcionar srias modificaes

na organizao socioespacial dos municpios inseridos na bacia hidrogrfica do rio

Goiana.

Palavras-chave: cenrios de mudanas climticas; escoamento superficial e

organizao socioespacial.

18

ABSTRACT

To present research had as general objective to evaluate and to simulate the impacts

of the climatic changes on the resources water of the watershed of the river Goiana

located in the Zone of the Mata Norte of the state of Pernambuco. Initially the

possible effects of the climatic changes were diagnosed on the rainfall. For this we

applied the Rain Anomaly Index (RAI) monthly, the percentage deviation and annual

rainfall tendency analysis for the months of the dry and rainy periods, and for the

years of El Nio and La Nia. Soon after was projected on the watershed the monthly

average temperature of the air corresponding to the scenarios of climatic changes

(B2 and A2) generated by the regional climatic model PRECIS. Starting from there,

was projected the effects of this climatic element on the runoff for next 60 years

being used GIS techniques and of the development of a model of semi-distributed

monthly water balance of three parameters. The results indicate that there were not

alterations considered in the rainfall to tie it to the possible effects of the global

climatic changes. Already in relation to the projections of the temperatures,

embedded in the scenarios of climatic changes these provide a reduction in the

runoff of the watershed with passing of every year principally in the months of the dry

period. Those problems can to proportion serious modifications in the organization

sociospatial of the municipal inserted in the watershed of the river Goiana.

Keywords: scenarios of climatic changes, runoff and sociospatial organization.

19

1. INTRODUO

Os reflexos das mudanas climticas globais so visveis em vrias partes do

planeta a exemplo do que vem acontecendo com os recursos hdricos. Alteraes

nas dinmicas globais da temperatura mdia do ar e das precipitaes

pluviomtricas j afetam a quantidade e, consequentemente, na qualidade desse

recurso vital para sobrevivncia humana (MA et al., 2008).

Nos mais variados pases, principalmente nos subdesenvolvidos e nos

considerados em desenvolvimento, a relao mudanas climticas, uso do solo e

recursos hdricos afetam os seus dinamismos socioespaciais. No continente africano

e asitico, as redues nas vazes de vrias bacias hidrogrficas desde a dcada

de 1980 trazem consigo redues na produtividade agrcola das grandes, mdias e

pequenas propriedades rurais e conturbaes nas reas urbanas de pases como o

Malavi, Tanznia, Camares, Repblica Democrtica do Congo, Congo, China, ndia

entre outros. As consequncias assentam-se no agravamento da falta de alimentos,

desempregos e migraes. Acrescentam-se ainda, as disseminaes de doenas de

veiculao hdrica como a clera, a Leshimaniose entre outras (MADULU, 2003;

YONGJIAN, 2003; TINGEM, RIVINGTON & COLLS, 2008).

O que foi descrito anteriormente no se resume a sia e a frica. No

continente americano, bacias hidrogrficas de vrias regies nos Estados Unidos e

Mxico esto registrando vazes tmidas acima da mdia histrica, e em outras

redues consideradas (BATES et al., 2008). Consequentemente, nesses pases,

num futuro no to distante poder haver modificaes no modo de vida de suas

populaes.

No mbito nacional, Marengo (2006a) aponta que algumas bacias de grande

porte apresentam redues no escoamento superficial e em outras, tendncia de

aumento. Problemtica que aliada aos cenrios de mudanas climticas, sejam eles

os mais otimistas e/ou os pessimistas, poder acarretar mudanas drsticas na

organizao socioespacial urbana e agrria inseridas no territrio nacional.

Aos poucos, as investidas cientficas se voltam para os estudos das relaes

mudanas climticas e escoamento superficial em bacias hidrogrficas de mdio e

pequeno porte espacial, porm, de grande importncia para o dinamismo

socioeconmico regional como o caso da bacia hidrogrfica do rio Goiana.

20

Neste contexto, que se desenvolve esta dissertao, a qual tem como

objetivo geral avaliar e simular os impactos das mudanas climticas sobre os

recursos hdricos superficiais da bacia hidrogrfica do rio Goiana localizada no

estado de Pernambuco.

A estrutura da dissertao conta com quatro captulos, alem da introduo

aqui apresentada. O primeiro direcionado reviso de literatura. Nele, esto

expostos as discusses conceituais sobre as mudanas climticas globais, as

principais discusses bibliogrficas sobre as causas deste fenmeno e sua relao

com os eventos climticos extremos, e principalmente com a disponibilidade dos

recursos hdricos superficiais. Ainda neste captulo, destacar-se- a modelagem

climatolgica e hidrolgica.

O segundo captulo reservado para os materiais e mtodos. Inicialmente

ser apresentada a caracterizao da rea de estudo. Processo de suma

importncia para as atividades desenvolvidas neste estudo. Esto disponveis nesta

seo os principais aspectos fsicos da bacia hidrogrfica correspondente a estrutura

pedolgica, hidrogrfica e climatolgica.

O segundo captulo expe, ainda, os procedimentos metodolgicos

empregados para a realizao da pesquisa. Sero destacados, neste captulo, os

detalhamentos das fontes de obteno dos dados e, o processamento dos mesmos

at atingir os resultados finais. Neste item, tambm sero detalhados os passos de

construo do modelo de balano hdrico mensal semi-distribuido simples

empregado na simulao dos impactos das mudanas climticas sobre o

escoamento superficial da bacia hidrogrfica.

No terceiro captulo os resultados so expostos em paralelo com as

discusses. Inicialmente, ser destacada a anlise do uso do solo na bacia

hidrogrfica. Diagnstico importante, o qual subsidiou a montagem do modelo de

balano hdrico mensal semi-distribuido e, para projeo dos reflexos das mudanas

climticas futuras na dinmica socioespacial dos municpios inseridos na bacia.

Complementando este captulo, estar contida a anlise da precipitao

pluviomtrica, a qual tem como intuito identificar alteraes no dinamismo deste

elemento climtico atravs da: anlise mensal do ndice de Anomalia de Chuva

(IAC) para toda a srie histrica pluviomtrica que vai de 1963 a 1992; diagnstico

do desvio percentual dos totais anuais pluviomtricos e sua tendncia linear.

Tambm sero analisadas as tendncias lineares e os desvios percentuais dos

21

totais anuais pluviomtricos nos episdios de El Nio, La Nia com e sem a

participao do padro de Dipolo do Atlntico.

Ainda no terceiro captulo, so espacializadas e discutidas as projees da

temperatura mdia do ar mensal nos cenrios de mudanas climticas B2 (otimista)

e A2 (pessimista). Em seguida, so analisadas as projees deste elemento

climtico sobre o escoamento superficial da bacia hidrogrfica. Antes, ser

destacado o funcionamento do modelo de balano hdrico mensal semi-distribuido

simples. Por ltimo, so elencados os possveis impactos provocados pelos efeitos

das mudanas climticas sobre o escoamento superficial, os quais podero mexer

com a dinmica socioespacial das populaes dos municpios inseridos sobre a

bacia hidrogrfica do rio Goiana.

O captulo final apresenta as concluses. Nele, alm do fechamento do

estudo, so levantados subsdios que possam auxiliar novos estudos sobre a

temtica discutida e, tambm, auxiliar nas polticas de gerenciamento e

planejamento dos recursos hdricos da bacia hidrogrfica em estudo frente aos

cenrios de mudanas climticas.

22

2. REVISO DE LITERATURA

2.1. MUDANAS CLIMTICAS

2.1.1. Definies e diferenciaes

Ayoade (2003) chama a ateno para a necessidade da diferenciao entre o

que se convencionou chamar de mudanas climticas de outros comportamentos

que tambm proporcionam alteraes na dinmica do clima a nvel regional e global.

Idia semelhante de Arnell (2008), o qual destaca que, com as constantes

discusses envolvendo as causas e os efeitos das mudanas climticas,

pesquisadores e o pblico em geral acabam associando as variabilidades no clima e

no tempo atmosfrico como mudanas climticas.

Nesta perspectiva, tem-se uma tendncia climtica quando as constantes

flutuaes do clima seguem uma tendncia, seja positiva ou negativa. Estas

flutuaes podem pendurar por um longo perodo de tempo, provocando assim, uma

mudana no clima (mudana climtica). Transpondo para escala temporal uma

variabilidade no clima dentro de um perodo menor que 30 anos no pode ser

considerada uma mudana no clima (BAUMGARTNER, 2002; AYOADE, 2003).

2.1.2. Histrico das mudanas climticas

No decorrer do tempo geolgico a Terra experimentou vrios estgios de

mudanas climticas, oscilando momentos frios e quentes (TAVARES, 2007).

Tomando como base o trmino da ltima glaciao, o mesmo autor destaca que

entre 10.000 a 15.000 anos passados a temperatura terrestre oscilou em

aproximadamente 1,5C. Reforando a idia anterior, Surgio (2007) pontua trs

perodos paleoclimticos onde houve uma alternncia na temperatura terrestre. Os

perodos so: a ltima Glaciao; a Idade Hipsitrmica e a Pequena Idade do gelo.

A ltima Glaciao foi marcada pela abrupta queda de temperatura. J o

perodo da Idade Hipsitrmica, ou timo Climtico, compreendido entre 9.000 a

2.500 anos, apresentou uma temperatura mdia do ar entre 1 a 2C superior a atual,

proporcionando, de acordo com Alves, M. C. (1998) a expanso do cultivo da vinha

23

na Inglaterra, navegabilidade de rios hoje no continente europeu inavegveis e

aumento do nvel do mar Cspio em 8 metros. Por ltimo, o perodo da Pequena

Idade do Gelo, compreendida entre 450 a 100 anos passados, perodo marcado pelo

decrscimo da temperatura mdia do ar e a expanso das geleiras marinhas.

Passada a Pequena Idade do Gelo, a temperatura mdia do ar da terra voltou

a subir, apresentando no sculo XX uma elevao em torno de 0,6C, porm este

acrscimo no foi sentido em todas as regies e zonas climticas do planeta

(BAUMGARTNER, 2002; TAVARES, 2007).

At ento, no h duvidas entre os pesquisadores que trabalham com a

problemtica das mudanas climticas de que as constantes e seculares mudanas

na dinmica do clima global foram provocadas por fatores e fenmenos de cunho

natural, ou seja, sem nenhuma participao humana.

2.1.3. As diferentes concepes frente ao ritmo atual das mudanas climticas

De acordo com Conti (2005), na dcada de 1970 que as discusses sobre

os danos provocados pelas mudanas climticas atuais na atmosfera terrestre,

tendo como principal alvo a participao humana, ganham consistncias

internacionais. Neste perodo, estudos apontaram para o processo de destruio da

camada de oznio, a qual atua na proteo do planeta contra a radiao ultravioleta.

A partir da, deu-se inicio a uma mobilidade por parte da comunidade

cientfica, poltica e pelos vrios seguimentos da sociedade civil em busca de,

primeiro entender o que estava acontecendo e, posteriormente, traar metas para

amenizar tamanha situao.

Os resultados preliminares apontaram para um buraco na ozonosfera, sendo

logo atrelado ao lanamento do Clorofluorcarbono (CFC) provenientes das

atividades de origem humana. Como consequncia poltica, em 1988 ocorreu no

Canad assinatura do Protocolo de Montreal, o qual teve como meta principal a

eliminao por completa das emisses dos CFCs (CONTI, 2005; ONA, 2007).

A presena do gs oznio na regio da baixa estratosfera formando a

camada de oznio de fundamental importncia para a manuteno da vida na

Terra, visto que, esta camada barra a passagem da radiao ultravioleta em direo

a superfcie terrestre. Esta camada tambm tem a funo de barrar a radiao

24

infravermelha, emitida pela superfcie terrestre, contribuindo, assim, para o controle

da temperatura do ar na superfcie terrestre (ANDR, 2006).

J na dcada de 1990 explodem as discusses sobre os reais efeitos das

mudanas climticas sobre o ecmeno terrestre. neste perodo que a Assemblia

Geral das Naes Unidas (AGNU) solicita ao Painel Intergovernamental de

Mudanas Climticas (IPCC) um relatrio que explique o que vem acontecendo na

dinmica climtica do planeta Terra.

Atravs deste pedido, o IPCC apresenta o resultado de um trabalho que

mobilizou um grande nmero de cientistas de vrios pases. Os dados levantados

apontaram uma variao positiva da temperatura mdia do ar entre 0,3 a 0,6C a

cada dez anos, sendo o intervalo de 1920 a 1940 e de 1975 at 1990 os perodos

onde o aquecimento foi mais intenso (RIBEIRO, 2002; SERREZE & FRANCIS,

2006).

Como consequncias desses estudos, em 1997 na cidade japonesa de Kyoto,

ocorreu a Conveno do Clima onde foi formulado o Protocolo de Kyoto, efetivado

oito anos depois. A essncia desse protocolo centra-se em metas para a reduo

dos gases causadores do efeito estufa, como o dixido de carbono (CO 2 ), o xido

nitroso (N 2O), o metano (CH 4 ) entre outros. Os principais alvos foram os pases

mais industrializados, os quais teriam que reduzir pouco mais de 5% das emisses

dos referidos gases at o ano de 2012 (BAUMGARTNER, 2002).

A partir da problemtica exposta anteriormente, uma srie de discusses

foram surgindo, as quais objetivam um entendimento menos rebuscado sobre as

causas e consequncias deste fenmeno (mudanas climticas). Nesta perspectiva,

atualmente, circula na literatura que discute sobre a temtica trs linhas de

posicionamentos: uma composta por pesquisadores que consideram o aquecimento

global sobre responsabilidade das atividades humanas no processo de produo e

reproduo do espao geogrfico, tendo nas emisses de gases-estufas os

principais responsveis. Este grupo no descarta a possibilidade de haver um

aquecimento provocado por fatores naturais, porm pouco significativo (RIBEIRO,

2002; ANDR, 2006; IPCC, 2007a; IPCC, 2007b; TOMMASELLI & SILVA, 2007).

Para um segundo grupo de pesquisadores, o planeta Terra vivencia um longo

ciclo de variao da temperatura, sendo o aquecimento proporcionado apenas pelos

processos naturais. Outra corrente de pesquisadores defende a inter-relao entre

25

as atividades humanas e os fenmenos naturais como principais responsveis pelo

estgio atual das mudanas climticas (RIBEIRO, 2002; ONA, 2007; MOLION,

2008a, MOLION, 2008b).

2.1.3.1. Mudanas climticas e os fatores antropognicos

Entre os defensores da participao humana atuando na dinmica das

mudanas climticas atuais est o IPCC, grupo que atravs de seus estudos vem

divulgando que desde 1750 a concentrao de dixido de carbono (CO 2 ) e de

outros gases estufas, como o metano (CH 4 ) e xido nitroso (N 2O), vem

aumentando na atmosfera terrestre. Crescimento que contribuiu para a elevao da

temperatura mdia do ar desde o sculo passado (MENDONA, 2006).

Vale ressaltar que, o efeito estufa ocorre naturalmente no planeta. A energia

solar de ondas curtas chega a Terra e boa parte desta radiao atravessa a

atmosfera e absorvida pela superfcie e em seguida liberada para o espao em

forma de radiao infravermelha de ondas longas. Boa parte da irradiao liberada

absorvida pelo vapor dgua e pelos gases de efeito estufa distribudos na atmosfera

terrestre. A absoro da irradiao de fundamental importncia para o controle da

temperatura na superfcie terrestre, sem esta absoro a temperatura do ar na Terra

seria em mdia -7C, ou seja, cerca de 30C inferior a mdia atual (ANDR, 2006;

MOLION, 2008a).

Para Tommaselli & Silva (2007) no h mais duvida de que o aumento dos

gases do efeito estufa tem procedncia nas atividades humanas, principalmente no

incremento das atividades industriais. Os autores justificam suas afirmativas levando

em considerao que desde o final do sculo XVIII, momento em que a

concentrao de CO 2 comea a aumentar, esta transps o limite de 280 ppm para

368 ppm, ou seja, um crescimento de 30%. Aumento que tambm acompanha

outros gases de efeito estufa, como o xido nitroso e o metano.

Mendona (2005; 2006) acrescenta que o alarmismo promovido por

pesquisadores e pela mdia sobre o catastrofismo das mudanas climticas acarreta

preocupaes, tendo o aspecto mais inquietante direcionado acelerada aceitao

por partes dos governos e da populao de medidas oferecidas como inibidoras da

26

intensificao do efeito-estufa sem um estudo mais aprofundado, como o caso da

revoluo dos bicombustveis e da energia nuclear nos dias atuais.

2.1.3.2. Mudanas Climticas e os fatores fsicos-naturais

Numa segunda corrente de pesquisadores, que discute sobre as causas das

mudanas climticas atuais, encontram-se os cticos, crticos dos resultados

divulgados pelo IPCC. Para alguns deles, incluindo o fsico-qumico portugus Alves,

M. C. (1998) preciso ter mais discernimento quanto aos discursos voltados para as

principais causas de mudanas na dinmica da atmosfera global. Para este

pesquisador, a tendncia de crescimento da temperatura global na dcada de 1980,

em comparao com as duas dcadas anteriores, ainda no pode ser associada

participao humana e, sim, dentro de uma variabilidade do clima natural. Ele

assinala ainda que a forte presso social para que aponte imediatas concluses

pode mascarar uma realidade ainda no to explorada.

Na mesma linha de pensamento, Molion (2008b) destaca o trabalho realizado

por Jones e sua equipe no final da dcada de 1990. Pesquisa que demonstrou uma

curiosa identidade entre as fases de Oscilao Decadal do Pacfico (ODP) e as

irregularidades da temperatura mdia global dos ltimos 150 anos. Ou seja, nos dois

perodos de aquecimento global (1925 a 1946 e de 1977 a 1998) h uma

coincidncia com as fases quentes da ODP. Por outro lado, o resfriamento ocorrido

entre 1947 a 1976 no explicado pelos defensores do aquecimento global

provocado pelas atividades humanas.

Quanto s emisses dos gases de efeito estufa, Heib & Heib (2006) destacam

que h um equivoco nos resultados que vem sendo divulgados pelo IPCC. Para os

autores, o referido painel aponta que a concentrao do gs carbnico e dos outros

gases estufas na atmosfera terrestre, atingiu um pico em torno de 378 ppm, reflexo

das intensas queimas de combustveis fsseis. Para os autores, mais de 95% das

emisses de gs carbnico so de origem natural, restando menos de 5% para as

atividades humanas.

Outros fatores naturais devem ser levados em considerao, quando o tema

de discusso for as causas das mudanas climticas, entre eles os mecanismos de

retro-alimentao (feedback), as atividades vulcnicas e os ciclos de Milankovitch,

27

este ltimo exercendo pouca influncia sobre as mudanas climticas de curto prazo

como as atuais (TENG, 2006; MOLION, 2008).

Os mecanismos de Retro-alimentao (feedback), ocorre quando os

sistemas subsequentes voltam a exercer influncias sobre os antecedentes, numa

perfeita interao entre todo o universo (TEODORO & AMORIM, 2008, p.27). No

caso do planeta Terra, este passa a responder a emisso de energia proveniente de

sua fonte primaria (sistema solar), proporcionando assim, significativos

aquecimentos.

A retomada das atividades vulcnicas tambm pode est vinculada ao

agravamento do efeito estufa. De acordo com Conti (2005) o lanamento de poeiras

e aerossis originrios dos vulces pode neutralizar o efeito estufa, proporcionado

assim, uma alterao na dinmica da temperatura mdia do planeta.

Teodoro & Amorim (2008) questionam tambm o alarmismo em volta das

discusses sobre as mudanas climticas e ataca as causas do aquecimento global

divulgados pelo IPCC. Para os autores, se a emisso de gases estufas vem

provocando o aumento da temperatura global, porque ocorreu uma queda na

temperatura mdia global no momento em que o processo de industrializao

tornou-se mais intenso? Questionamentos que o IPCC e os defensores das

mudanas climticas sobre forte participao das atividades humanas ainda no

explicaram, segundo os autores.

2.1.4. Eventos extremos e as mudanas climticas

Kunkel, Pielke & Changnon (1999), Prela (2004) e Santanna Neto (2005)

destacam que os eventos climticos extremos assumem importncia significativa no

cotidiano das sociedades. Importncia dimensionada pelas frequncias de

ocorrncia e suas intensidades aliada as consequncias ambientais. Eventos que

podem se transformar em uma ameaa caso ocorram em reas sobre ocupao

humana.

Bryant (2001) apud Santanna Neto (2005) destaca que dos 27 desastres

naturais de maiores intensidades e impactos, 23 so proporcionados pelos eventos

extremos climticos. Destacam-se as secas, as enchentes regionais e os ciclones

tropicais como os mais impactantes na estrutura da organizao espacial. Entre os

28

eventos climticos que se destacam na proporcionalizao dos citados extremos

climticos est o El Nio e o La Nia.

H evidncias, em alguns estudos, que nos ltimos anos a intensidade de

atuao do fenmeno El Nio e do La Nia vem aumentando e com participao

ativa nos eventos climticos extremos. H tambm, diagnsticos que apontam

aumento da frequncia do fenmeno El Nio nos ltimos 30 anos. Fatores que para

alguns pesquisadores j so possveis evidncias dos efeitos das mudanas

climticas globais atuando em inter-relao com esses fenmenos (ROPELEWISK &

HALPERT, 1989; NICHOLLS et al., 1996; BRADFORD & DAWES, 2003; BATES, et

al., 2008).

2.1.4.1. A relao La Nia, El Nio e o Padro de Dipolo do Atlntico

Um fator que deve ser levado em considerao quando se tratar dos efeitos

do El Nio e do La Nia sobre o territrio nacional, em particular a regio nordeste,

o padro de Dipolo do Atlntico. Este fenmeno pode ser caracterizado como a

manifestao simultnea de anomalias da Temperatura da superfcie do mar (TSM)

configurando-se como sinais antagnicos sobre as Bacias Norte Sul do Atlntico

Tropical. Conseqentemente, este padro trmico inverso, gera o aparecimento de

um gradiente trmico meridional e inter-hemisfrico sobre o Atlntico Equatorial

(WAGNER, 1996; ALVES et al.,1998).

Aves et al. (1998) e Menezes et al. (2008) destacam que a relao entre o

Padro de Dipolo e a Zona de Convergncia Intertropical (ZCIT) ocorre de duas

maneiras. A primeira acontece quando o Dipolo positivo (anomalias positivas de

TSM na bacia Norte e negativas na bacia Sul do Atlntico Tropical) proporcionando

que o gradiente trmico aponte para o hemisfrio norte e as anomalias de chuvas

ligadas a ZCIT concentram-se ao norte da linha do Equador, provocando chuvas

abaixo da mdia histrica no semirido e parte do agreste e litoral da regio

Nordeste do Brasil. A segunda relao o inverso da primeira e, ocorre na fase

negativa do Padro de Dipolo (anomalias negativas de TSM na bacia Norte e

positivas na bacia Sul do Atlntico Tropical). Perodo em que o gradiente trmico

assinala para o hemisfrio sul, ocasionado assim, chuvas acima do normal habitual

para o semirido e parte do agreste e litoral da regio nordeste do Brasil.

29

Neste contexto, Silva & Galvncio (2009) destacam que a variabilidade de

chuvas sobre a regio nordeste do Brasil se deve mais as relaes com as

condies do Atlntico em sua poro tropical do que com as do Pacfico Tropical.

Portanto, ao associar os fenmenos El Nio e La Nia aos padres de precipitao

pluviomtrica, principalmente no nordeste do Brasil, deve-se realizar uma anlise

frente s relaes destes fenmenos com o padro de Dipolo atuante.

2.1.5. As mudanas climticas e os recursos hdricos: a realidade presente

Cunha, Oliveira & Nunes (2008) e BARBIERI et al.(2009) destacam que os

impactos das mudanas climticas sobre os recursos hdricos so sentidos tanto na

oferta como na demanda. Segundo os pesquisadores, modificaes no elemento

climtico (precipitao) provocam uma variao na distribuio temporal dos

recursos hdricos. Esse fator proporciona um aumento na procura por este recurso

em algumas reas (conflitos) e disponibilidade alm da demanda em outras.

Em levantamentos realizados por Milly et al. (2005) e Marengo (2008) a bacia

hidrogrfica do rio Paran e, outras da mesma regio do continente sul americano,

vem apresentando aumentos entre 3 a 30% nas vazes, crescimento proporcionado

pelo aumento na tendncia de chuvas na regio. J para a bacia hidrogrfica do rio

Amazonas e do rio So Francisco no foram observadas tendncias considerveis

em suas vazes.

J Bates et al. (2008) destacam que a gama de estudos que vem sendo

divulgados referentes relao mudanas climticas e recursos hdricos

apresentam trs resultados. Em algumas regies do planeta vem sendo

evidenciados aumentos significativos no escoamento superficial, a exemplo das

altas latitudes e boa parte dos Estados Unidos. Em regies localizadas na frica

ocidental, sul da Europa e parte da Amrica do Sul vem sendo focalizadas

diminuies no escoamento superficial. H tambm reas que no so identificadas

tendncias negativas e nem positivas no escoamento superficial.

Na Amrica do Norte, mais precisamente nos ambientes das plancies

costeiras do sudoeste do Canad, Sauchyn & Beaudoin (1998) conseguiram

identificar atravs de anlises em fotografias areas e imagens orbitais de satlites

redues nos espelhos de gua de alguns lagos, entre eles o Lago de Antlope. A

30

este impacto, os autores atribuem as constantes modificaes no uso do solo

impulsionado pela substituio das florestas de Prado pela agricultura e, tambm, as

mudanas climticas responsveis pela reduo das chuvas nesta localidade.

Indcios tambm dos reflexos das mudanas climticas vem sendo detectados

no fator disponibilidade de gua em alguns rios da Gr Bretanha. De acordo com

Marsh et al. (1999) a regio sul e oriental da Inglaterra experimentou entre os

perodos de 1988 e 1992 e entre 1995 e 1997 um pequeno aumento na temperatura

mdia mensal do ar. A resposta desse acrscimo na temperatura se reflete nos

regimes das vazes das bacias hidrogrficas locais, proporcionando diminuies das

mesmas. Consequentemente, acendeu-se um alerta sobre o futuro da

disponibilidade de gua para os diversos usos nesta ilha, principalmente frente aos

futuros quadros das mudanas climticas.

Estudos voltados para o planejamento da disponibilidade e da demanda dos

recursos hdricos em bacias hidrogrficas em vrias partes do mundo tambm vem

sendo desenvolvidos, principalmente aqueles relacionados s mudanas no clima.

Binder (2006) destaca que na regio nordeste do Pacfico j so identificados

problemas relacionados s mudanas climticas como aumento da precipitao

durante o inverno e redues nos veres e nas primaveras. Consequentemente,

estas mudanas refletem na disponibilidade hdrica das bacias hidrogrficas desta

regio nos Estados Unidos, requerendo planejamento para os diversos usos da

gua nestas localidades.

Binder (2006) acrescenta que os planos nacionais de Bacias Hidrogrficas

nos Estados Unidos j vm desenvolvendo estudos e incluindo em suas aes os

reflexos das mudanas climticas sobre a demanda de gua para o consumo

domstico, industrial e agropecurio. Um exemplo o que vem sendo realizado nas

bacias hidrogrficas do estado de Washington.

Tingem, Rivington & Colls (2008) analisaram os efeitos dos eventos extremos

climticos sobre a produo agrcola do milho em Camares, pas da frica

Subsaariana. De acordo com o estudo, a cada evento extremo, seja caracterizado

pelo aumento das chuvas e/ou principalmente pela ausncia considervel desta, h

uma perda na produtividade do milho e gigantescos impactos sociais. Verificou-se

tambm que, nos ltimos anos, as ocorrncias destes eventos extremos tornaram-se

cada vez mais frequentes, fator que deve ser levado em considerao para as

31

futuras polticas que envolvam a distribuio dos recursos hdricos neste pas,

principalmente a gua destinada para irrigao.

Na bacia hidrogrfica do rio Amarelo, uma das maiores e mais importante da

China, Liu, Yang & Cui (2008) analisando tendncias da precipitao pluviomtrica

numa srie histrica de 45 anos, identificaram mudanas abruptas em 35 dos 81

postos pluviomtricos analisados. Entre os postos que apresentaram alteraes dois

mostraram tendncias crescentes, enquanto que 33 ofereceram tendncias

negativas, todos eles localizados na poro centro-sul da bacia hidrogrfica. A

identificao de tendncia de precipitao pluviomtrica negativa na maioria dos

postos da bacia hidrogrfica do rio Amarelo, j reflete na vazo da bacia, a qual

apresenta redues nos ltimos anos. Alia-se a este fator a intensificao do uso do

solo proporcionado palas atividades agropecurias neste local.

Ao estudarem os impactos das mudanas climticas e das atividades

humanas sobre o escoamento superficial da bacia hidrogrfica do rio Shiyang,

semirido chins, Ma et al. (2008) tambm identificaram que as mudanas no clima

vem sendo responsveis por mais de 60% da reduo do escoamento superficial.

Se esse problema continuar no mesmo ritmo poder num futuro, no to distante,

agravar os problemas sociais da regio.

2.2. MODELAGEM CLIMATOLGICA

No campo da climatologia a modelagem encontra terreno frtil e vem se

desenvolvendo extraordinariamente. Destacam-se os modelos destinados a

simulao da dinmica da circulao atmosfrica, modelos para balano hdrico

energtico, modelos para a dinmica regional climtica e os voltados para previses

e caracterizaes dos tipos de tempo (CHRISTOFOLETTI, 2004).

Atualmente, com as constantes discusses sobre as causas e os efeitos das

mudanas climticas globais, dois tipos de modelos climatolgicos vm sendo

amplamente utilizados. So eles: os Modelos Globais Atmosfricos (GCMs) e os

Modelos Globais Acoplados Oceano-Atmosfera (AOCGMs) (MARENGO, 2006a;

NBREGA & GALVNCIO, 2009).

Estes modelos so capazes, atravs de uma representao tridimensional do

sistema climtico, descrever os principais processos fsicos e dinmicos, incluindo

32

tambm as inter-relaes entre os componentes do sistema climtico e os

mecanismos de retroalimentao entre os processos fsicos. Assim, so capazes

de simular climas no futuro em uma escala global e/ou regional, tendo como

predio as mudanas nas concentraes de gases de efeito estufa na atmosfera

(MARENGO, 2006a, 2006b; BONSAL & PROWSE, 2006; NBREGA & GALVNCIO,

2009).

Nas anlises do IPCC (2001, 2007a, 2007b) so empregados os Modelos

Globais Acoplados Oceano-Atmosfera. Modelos desenvolvidos por vrias

instituies distribudas em vrios pases do mundo. Entre os modelos vale destacar

o (CCCMA) do Centro Canadense de Modelagem e Anlise Climtica, o modelo

(CCSR/NIES) do Centro de Estudos e Pesquisas Climticas ligado ao Instituto

Nacional para Estudos ambientais do Japo, o modelo (HadCM3) do Centro de

Predio e Pesquisa Climtica Hadley na Inglaterra, entre outros.

Dos modelos climticos atmosfricos globais surgem os modelos climticos

regionais, os quais segundo Godim et al. (2008) e Akhtar, Ahmad & Booij (2008) so

capazes de avaliar com mais detalhes os impactos das mudanas climticas em

escalas menores, a exemplo das bacias hidrogrficas, cidades e cintures agrcolas.

Entre os modelos climticos de escala regional destaca-se o PRECIS

(Providing Regional Climates for Impacts Studies) desenvolvido pelo centro de

estudo meteorolgico Hadley. Modelo que vem sendo bem utilizado pelos principais

centros mundiais de pesquisas climatolgicas. De acordo com Godim, et al. (2008)

este modelo originrio de outro modelo regional, o HadRM3, procedente da base

do modelo atmosfrico global acoplado oceano-atmosfera HadCM3.

Jones et al. (2004) destacam que o PRECIS foi criado para facilitar os

estudos em escalas regionais e gerar informaes de alta resoluo para mudanas

climticas nos pases considerados em desenvolvimento. Modelo que est

disponvel para os centros de pesquisas de excelncias dos referidos pases, os

quais so incumbidos de desenvolverem cenrios de mudanas climticas e

analisarem seus impactos sobre a realidade regional desses pases.

33

2.3. MODELAGEM HIDROLGICA

Galvncio (2005, p.12) destaca que atualmente um modelo hidrolgico

definido como uma representao matemtica do fluxo de gua e seus constituintes

sobre alguma parte da superfcie e/ou subsuperfcie terrestre.

Nesta perspectiva, Christofoletti (2004) enfatiza que a quantidade e a

diversidade de modelos hidrolgicos descrevendo os fluxos hdricos nos sistemas

ambientais fsicos so amplas, perpassando desde a caracterizao do ciclo

hidrolgico at os fluxos nas vertentes e nos solos. Essa variedade de modelos

hidrolgicos tambm recai sobre as escalas temporais de anlises, variando desde

as simulaes mensais, perpassando pelas anuais, sazonais, dirias e at em

escalas menores.

Um dos primeiros modelos de destaque na simulao hidrolgica foi

desenvolvido por Horton (1945). O autor simulou o escoamento superficial na escala

das vertentes de bacias hidrogrficas. Neste mesmo estudo, Horton hierarquizou a

distribuio e a estrutura da rede de drenagem de uma bacia hidrogrfica, sendo o

primeiro cientista a divulgar um estudo desta magnitude (BRUNET, FERRAS, &

THERY, 1998; CRHISTOFOLITTI, 2004; GALVNCIO, 2005; SANTOS, 2008).

Aps os estudos de Horton vrios modelos hidrolgicos foram e, vem sendo

desenvolvidos. Entre eles destaca-se o ACRU, o qual um sistema de modelagem

integrado, com bases fsicas e conceituais focalizando o balano de gua nos

diversos horizontes estruturais do solo e da rocha matriz em escala diria

(CHRISTOFOLETTI, 2004). um modelo de fundamental importncia para o

planejamento e o gerenciamento dos recursos hdricos, visto que, os dados de

sadas referem-se gua destinada para irrigao, para o abastecimento domstico

entre outras finalidades.

Outro modelo amplamente utilizado o KINEROS (Kinematic Erosion), o qual

foi desenvolvido para ser aplicado em pequenas bacias hidrogrficas rurais e

urbanas. Ele descreve processos baseando-se em dados de interceptao,

infiltrao, eroso e escoamento superficial, observando os efeitos da expanso

urbana ou da construo de reservatrios em perodos de cheias e produo de

sedimentos (RODRIGUES & ADAMI, 2005).

Segundo Silva (2002) o KINEROS considerado um modelo de grande

complexidade, isto por que h uma exigncia dos dados requeridos para seu

34

funcionamento e, a necessidade de diviso da bacia hidrogrfica em um conjunto de

encostas.

O SWAT (Soil and Water Assessment Tool) outro modelo hidrolgico cujo

objetivo predizer os efeitos dos diversificados usos do solo e da utilizao de

agrotxicos sobre os recursos hdricos e a produo de sedimentos. uma

ferramenta importante para o planejamento dos recursos hdricos, assim como para

a produtividade agrcola (FICKLIN, et al. 2009).

J o modelo CASC2D (Cascade Two-Dimensions) simula a resposta

hidrolgica de uma bacia hidrogrfica de mdio porte sujeita a uma determinada

precipitao pluviomtrica. A estrutura de composio e funcionamento do modelo

inclui a interceptao da chuva pela cobertura vegetal, a infiltrao e o escoamento

superficial (SENARATH, et al., 2000; GALVNCIO, 2005).

Xiong & Guo (1997) desenvolveram um modelo de balano hdrico semi-

distribuido simples de dois parmetros. O objetivo foi analisar os impactos das

mudanas climticas sobre os recursos hdricos superficiais de bacias hidrogrficas

no estado nacional chins. A estrutura do modelo desenvolvido tem como dados de

entrada a precipitao pluviomtrica, a temperatura do ar e a evapotranspirao

potencial. Os dois parmetros esto relacionados com as caractersticas dos solos

locais. Cinco anos depois Guo et al. (2002) aplicaram este modelo na bacia

hidrogrfica do rio Gangjiang e do rio Hanjiang. Os resultados foram satisfatrios e a

partir da, a base desse modelo vem sendo utilizado em vrios estudos em

diferentes regies do mundo e com novas adaptaes.

Um modelo considerado semi-distribuido quando as variveis de entradas

(e em alguns casos os parmetros fsicos) so informaes mdias sobre as reas

hidrologicamente similares (NBREGA, 2008, p.37). Santos (2009) acrescenta que

nos modelos desta categoria as variveis e os parmetros dependem da unidade

ambiental (espao absoluto) e/ou do tempo.

J no trabalho de Galvncio (2005) foi desenvolvido um modelo de balano

hdrico a superfcie, o qual foi capaz de analisar os impactos da variabilidade das

condies de uso do solo, da precipitao e da cobertura fitogeogrfica referente

bacia hidrogrfica do Aude Epitcio Pessoa no estado da Paraba. O modelo

desenvolvido tem como dados de entrada a porosidade e a profundidade do solo e

as variveis precipitao e evaporao. Houve tambm o emprego dos dados

referentes frao da cobertura vegetal e da estrutura topogrfica da bacia.

35

Mouelhi et al. (2006) desenvolveram um modelo semi-distribuido de trs

parmetros denominado de GR2M. O modelo utilizado para simular o escoamento

superficial foi testado em 410 bacias distribudas em diversas regies climticas,

entre elas: semi-ridas, temperadas e tropicais midas presentes no Brasil, nos

Estados Unidos, na Costa do Marfim, na Austrlia e Frana. Houve tambm uma

comparao com os resultados de outros modelos semi-distribuido de variados

parmetros. Os resultados tambm foram satisfatrios e podem servir como base no

gerenciamento dos recursos hdricos atravs da bacia hidrogrfica.

Com intuito de avaliar os impactos potencias das mudanas climticas sobre

a disponibilidade de gua na bacia hidrogrfica do rio Dongjiang, Jiang et al. (2007)

testaram seis modelos hidrolgicos para identificar o que melhor representaria os

impactos investigados. Os modelos foram: o balano hdrico climatolgico de

ThornthwaiteMather; o modelo de balano hdrico Vrije Universitet Brussel; o

modelo desenvolvido por Xinanjiang; o modelo WatBal; o modelo Schaake e o

modelo de balano hdrico mensal semi-distribuido de dois parmetros de Guo. Este

ltimo obteve timos resultados.

Ma et al. (2008) com o intuito de avaliarem as consequncias dos impactos

das variabilidades climticas sobre a tendncia do escoamento superficial da bacia

hidrogrfica do rio Shiyang, regio semi-rida da China, desenvolveram tambm um

modelo de balano hdrico semi-distribuido aplicados para dados mensais e dirios.

As informaes de entrada foram as mesmas utilizadas por Guo et al.,(2002)

incrementadas por dados referentes ao estado atual da cobertura vegetal e do uso

da terra. Os resultados mostraram que em alguns postos fluviomtricos houve uma

reduo temporal do escoamento superficial, enquanto que, em outros houve um

leve aumento. Informaes que segundo os autores podem subsidiar programas de

planejamento dos recursos hdricos na regio da bacia hidrogrfica estudada para

os prximos cem anos garantindo uma estabilidade hdrica futura.

Duarte (2009) aplicou um modelo de balano hdrico semi-distribuido simples

de dois parmetros (porosidade e profundidade) para analisar os impactos das

mudanas climticas sobre o escoamento superficial da bacia hidrogrfica do rio

Tapacur no estado de Pernambuco. Nesse estudo, houve simulaes de vrios

cenrios de mudanas climticas com resultados alternados, tendo a temperatura

como principal reguladora da diminuio e/ou aumento da quantidade de gua

escoada.

36

Aps a reviso de literatura, ser dada nfase no captulo a seguir a

localizao da rea de estudo e, paralelamente, a caracterizao da mesma,

seguida dos mtodos empregados para alcanar o objetivo almejado neste estudo.

37

3. MATERIAIS E MTODOS

3.1. LOCALIZAO E CARACTERIZAO DA REA DE ESTUDO

A bacia hidrogrfica do rio Goiana est localizada entre as coordenadas de

072220 e 075447 de latitude sul e 344906 e 354143 de longitude oeste no

Estado de Pernambuco (Figura 01). Possui uma rea de 2.847,53 Km abrangendo

26 municpios da Regio da Zona da Mata Norte pernambucana.

Figura 01: Localizao espacial da bacia hidrogrfica do rio Goiana - Pernambuco

A estrutura pedolgica da bacia hidrogrfica do rio Goiana composta pela

presena de 11 classes de solos representadas no mapa da Figura 02. Esto

presente o Neossolo Flvico, o Neossolo Quartizarnico, o Neossolo Litlico, o

Gleissolo, o Espodossolo, o Latossolo Amarelo, o Luvissolo, o Argissolo Amarelo, o

Argissolo Vermelho, o Planossolo e o Argissolo Vermelho-Amarelo.

Para levantamento das caractersticas dos solos listados foram consultados:

RadamBrasil (1981); Guerra & Botelho (1998); Silva, Silva & Barros [200-?];

Galvncio, 2005; Palmieri & Larach (2006); Brasil (2007) e Santos & Galvncio

(2009a).

38

O Quadro 01 apresenta as caractersticas dos principais solos encontrados na

bacia hidrogrfica do rio Goiana, as quais foram utilizadas para montagem e

calibrao do modelo de balano hdrico mensal semi-distribuido.

Quadro 01: Caractersticas das principais classes de solos da bacia hidrogrfica do rio Goiana

Solos Profundidade Concentrao de argila, areia e silte

Porosidade

Luvissolo 2m Concentrao de

argila no horizonte B textural (Bt)

40 a 60%

Argissolo Vermelho-amarelo

>2m Concentrao de argila no horizonte B textural (Bt)

40 a 60%

Argissolo Vermelho >2m Concentrao de argila no horizonte B textural (Bt)

40 a 60%

Neossolo litlico

39

A bacia hidrogrfica do rio Goiana considerada uma bacia exorrica, ou

seja, seu curso de gua principal, o rio Goiana, desgua no mar. Quanto ao padro

de drenagem esta considerada uma bacia dentrtica, visto que, o desenvolvimento

da rede de drenagem assemelha-se a estrutura de uma rvore, tendo o curso

principal como o tronco e os tributrios e sub-tributrios como os galhos e folhas

respectivamente, sem formar ngulos retos (CHRISTOFOLETTI, 2006).

Em relao ao ordenamento dos canais fluviais, a bacia hidrogrfica do rio

Goiana considerada uma bacia de sexta ordem, levando em considerao a

classificao de hierarquia fluvial de Strahler apud Christofoletti (2006). De acordo

com esta classificao, os menores canais, que no possuem nenhum afluente, so

de primeira ordem at atingir a confluncia com outro canal de primeira ordem

passando a formar um canal de segunda ordem. Um canal de terceira ordem

formado pela juno de dois canais de segunda ordem, podendo receber canais de

primeira ordem tambm. J os canais de terceira ordem so formados pela

confluncia de dois canais de segunda ordem, podendo tambm receber tributrios

de primeira e segunda ordem e assim sucessivamente.

A Figura 03 apresenta a hierarquia fluvial dos canais da bacia hidrogrfica do

rio Goiana e suas principais sub-bacias hidrogrficas, destacando a sub-bacia do rio

Tracunhem e a do rio Capibaribe-Mirim.

40

Figura 3: Hierarquia fluvial e as principais sub-bacias da bacia hidrogrfica do rio Goiana

Quanto tipologia climtica, Lacerda, Ferreira, Souza (2006), Santos,

Galvncio & Moura (2008b) e Santos & Galvncio (2009b) destacam a presena do

clima mido Submido, do Seco Submido e do Semirido (Figura 04).

O clima mido Submido ocupa uma rea que se estende do litoral at

aproximadamente 358 de longitude oeste e volta a aparecer na encosta

setentrional do Planalto da Borborema e nas serras do Mascarenhas. A mdia dos

totais anuais pluviomtrico varia entre 2350 a 1150 mm (sentido leste-oeste). Em

relao temperatura mdia anual do ar h uma variao entre 24 a 25C.

O clima Seco Submido, encontrado na regio central da bacia, apresenta

uma mdia nos totais anuais de chuva variando entre 1150 a 1000 mm. Quanto

temperatura mdia do ar anual ocorre uma variao entre 23 a 24C.

O clima Semirido, o qual ocupa uma pequena rea na poro sudoeste da

bacia hidrogrfica, apresenta uma mdia nos totais pluviomtricos variando entre

1150 a 850 mm. A temperatura mdia do ar anual varia entre 23 a 24C. Nota-se

que a variao da temperatura no clima semirido semelhante encontrada no

clima Seco Submido. O motivo de tal semelhana representado pela influncia

topogrfica na regio do clima semirido.

41

Figura 04: Tipologia climtica da bacia hidrogrfica do rio Goiana

3.2. MTODOS

3.2.1. Uso do solo

Para obteno de informaes sobre a estrutura atual do uso do solo na bacia

hidrogrfica do rio Goiana, foram consultados bancos de dados do Projeto PROBIO,

extraindo do mesmo, dados vetoriais sobre as principias atividades socioeconmicas

desenvolvidas sobre o territrio pernambucano.

Esses dados foram espacializados sobre a bacia hidrogrfica do rio Goiana

atravs do uso de tcnicas de geoprocessamento com auxlio do software Arcgis

9.3. Aps a espacializao foi realizada a verificao da atualidade das informaes.

Procedimento concretizado atravs de atividades em campo e consultas a

documentos e bibliografias produzidas sobre a temtica.

42

3.2.2. Dados pluviomtricos

Os dados referentes precipitao pluviomtrica foram adquiridos do banco

de dados da Superintendncia de Desenvolvimento do Nordeste (SUDENE).

Inicialmente foram identificados 27 postos pluviomtricos ao longo e prximos a

bacia hidrogrfica. Porm, devido a inconsistncias dos dados, assim como, falhas

de preenchimentos, foram eliminados 22 postos restando apenas cinco.

Permaneceram os postos de Machados, Vicncia, Aliana, Paudalho e Condado

(Figura 05).

Figura 05: Localizao espacial dos postos pluviomtricos utilizados na pesquisa

Quanto srie histrica de precipitao pluviomtrica, esta se estende de

1963 a 1992, perodo em que todos os meses apresentam dados sem falhas.

Com o intuito de obter a normal climatolgica pluviomtrica anual para

compreenso da dinmica da distribuio das chuvas sobre a bacia hidrogrfica e

para identificar o perodo considerado chuvoso e seco foi aplicada a Equao 1.

43

Na

XXXXNC

30...321 ++= ...(1)

Em que, NC a normal climatolgica, 30...3,2,1 XXXX so os totais anuais

pluviomtricos em cada ano da srie histrica e Na corresponde ao nmero de anos

da srie.

Os valores quantitativos da normal para cada posto pluviomtrico foram

interpolados e espacializados sobre a bacia hidrogrfica atravs do software Arcgis

9.3.

O mtodo utilizado na interpolao foi a Krigagem ordinria metodologia que

segundo Jakob (2002) utiliza o dado tabular e sua posio geogrfica para obter a

interpolao. Ou seja, o mtodo utiliza funes matemticas para acrescentar pesos

maiores nas posies mais prximas aos pontos amostrais e pesos menores nas

posies mais distantes e, a partir da, criam-se novos pontos interpolados com base

nessas combinaes lineares de dados. Fatores que contribuem para a no

tendenciosidade do estimador e varincia mnima das estimativas (MELLO, et al.,

2004).

Foi tambm obtido neste estudo o IAC (ndice de Anomalia de Chuva) mensal

que considerado por uma srie de pesquisadores como um ndice de fcil

manuseio e tambm eficaz quando se quer analisar a variabilidade pluviomtrica

frente aos desvios das condies normais (SOUZA, ALBUQUERQUE & LOPES,

2008; SILVA & GALVNCIO, 2009). Neste contexto, atravs do IAC, foi analisada a

variabilidade entre episdios considerados secos e midos em cada ms para a

bacia hidrogrfica do rio Goiana dentro da srie histrica selecionada. Se o IAC for

positivo significa que o ms analisado foi mido, caso o ndice seja negativo, o ms

foi seco. A escala temporal adotada ser a decadenal.

Para obteno do IAC mensal, com base nos trabalhos de Souza,

Albuquerque & Lopes (2008) e Silva & Galvncio (2009), aplicou-se a Equao 2 e a

3. A primeira foi utilizada para anomalias positivas, ou seja, acima da mdia

histrica. Enquanto que, a segunda equao, foi aplicada para anomalias negativas,

cujos valores se posicionaram abaixo da mdia histrica.

44

( )( )

=

NM

NNIAC 3 ...(2)

( )

=

NX

NNIAC 3 ...(3)

Em que, N a precipitao pluviomtrica observada no ms, ou seja, do ms que

ser obtido o IAC; N a precipitao mdia mensal da srie histrica; M

representa a mdia das dez maiores precipitaes do ms na srie histrica e X

a mdia das dez menores precipitaes pluviomtricas do ms na srie histrica.

Para obteno do desvio percentual anual da precipitao pluviomtrica do

perodo chuvoso e seco, para toda srie histrica e, para os anos de ocorrncia do

fenmeno El Nio e La Nia, aplicou se inicialmente a equao 4, a qual serviu para

agrupar os dados de chuvas dos cincos postos transformando-os em um nico valor

para a bacia hidrogrfica.

Np

XXXPPi

5...21+= ...(4)

Em que, PPi a precipitao anual na bacia hidrogrfica, 5,...,2,1 XXX so as

precipitaes pluviomtricas anuais nos postos e Np o total de postos utilizados na

srie.

Obtidos os valores anuais das precipitaes pluviomtricas para a bacia

hidrogrfica, o prximo passo foi calcular o desvio percentual anual atravs da

Equao 5.

PPmPPmPPip /)(100% = ...(5)

Em que, %p o desvio percentual pluviomtrico anual, PPi a precipitao anual

na bacia hidrogrfica e PPm representa a mdia histrica anual pluviomtrica para a

bacia hidrogrfica.

45

Para obteno das tendncias temporais da precipitao pluviomtrica do

perodo chuvoso e seco para toda srie histrica e, para os anos de ocorrncia do

fenmeno El Nio e La Nia, aplicou-se o mtodo de regresso linear simples

descrito na Equao 6. Esse mtodo, que segundo Back (2001), empregado para

indicar alteraes climticas por meio do teste de significncia do coeficiente

angular. Se o intervalo de confiana do coeficiente (a) no incluir nesse intervalo o

valor zero a tendncia significativa.

baXY += ...(6)

Em que, Y o ndice pluviomtrico em funo da varivel X , a o intercepto da

reta e b o coeficiente de regresso, a qual representa a variao da varivel

dependente em relao varivel independente, enquanto que X representa a

varivel dependente.

Os anos de ocorrncia e a intensidade dos fenmenos El Nio e La Nia

foram obtidos do banco de dados do CPTEC/INPE (2009). J a listagem dos anos

de ocorrncia do padro de Dipolo do Atlntico foram extrados dos trabalhos de

Souza, Alves & Repelli (1998) e Menezes et al. (2008).

3.2.3. Dados de temperatura

Para funcionamento e calibrao do modelo de balano hdrico mensal semi-

distribuido simples, so necessrios dados de evapotranspirao potencial mensal.

Dados que para serem obtidos precisam da temperatura mdia mensal do ar. Neste

contexto, foi empregado o modelo Estimativa da Temperatura do Ar (Estima-T) para

simular os dados de temperatura. Procedimento selecionado devido falta de dados

observados que acompanhasse a srie histrica da precipitao pluviomtrica.

O Estima-T foi desenvolvido por Cavalcanti & Silva (1994) e vem sendo

testado e utilizado em vrios estudos, entre eles os de Cavalcanti, Silva & Souza

(2006) e Duarte (2009). Para simular a temperatura mdia mensal do ar, foram

fornecidas ao modelo as coordenadas geogrficas e a altitude de cada um dos

cincos postos pluviomtricos.

46

A srie histrica da temperatura mdia mensal do ar obtida correspondeu

mesma escala temporal dos dados pluviomtricos observados, ou seja, de 1973 a

1992.

3.2.4 Dados de evapotranspirao potencial

A evapotranspirao potencial o quantitativo de gua que transferida para

o sistema atmosfrico atravs da evaporao e da transpirao de uma superfcie

terrestre extensa coberta por uma vegetao de baixo porte e, bem suprida de gua

(PENMAN, 1956 apud FILL, et al. 2005).

Para obter a evapotranspirao potencial mensal aplicou-se a Equao 7, a

qual encontra-se no modelo de Balano Hdrico Normal Sequencial por

Thornthwaite e Mather de 1948. Modelo disponvel em planilhas xls eletrnicas

elaboradas por Rolim, Sentelhas e Barbieri (1998).

=3012

1016NdNhs

I

TmETP

a

...(7)

Em que, ETP a evapotranspirao potencial mensal em mm, Tm a temperatura

mdia mensal, Nhs a mdia de horas por dia com insolao, Nd o nmero de

dias no ms, e I e a so obtidos pelas Equaes 8 e 9 respectivamente.

=

=12

1

514,1)2,0(i

TmI ...(8)

37251075,6107,7018,049,0 IIIa ++= ...(9)

3.2.5. Dados fluviomtricos

No banco de dados da Agncia Nacional de gua (ANA) encontram-se

depositados dados de vazo de cinco estaes fluviomtricas implantadas na bacia

hidrogrfica do rio Goiana. Destas cinco estaes, somente duas possuem dados

que coincidem com parte da escala temporal da srie histrica da precipitao

47

pluviomtrica utilizada nas anlises desta pesquisa. As estaes do Engenho Retiro

e do Engenho Itapissirica foram as duas selecionas (Figura 06). Na estao do

Engenho Retiro a srie histrica de vazo selecionada vai de 1978 a 1992, enquanto

que, na estao do Engenho Itapissirica, a srie vai de 1967 a 1992.

Para calibrao do modelo de balano hdrico mensal semi-distribuido simples

foram utilizadas, para ambas as estaes fluviomtricas, as vazes mensais dos

anos de 1978 a 1986. J para obteno da mdia histrica, utilizada na comparao

com o escoamento simulado frente aos cenrios de mudanas climticas, optou-se

pelo uso de toda a srie histrica.

Figura 06: Estaes fluviomtricas utilizadas para calibrao e simulao do escoamento superficial na bacia hidrogrfica do rio Goiana

3.2.6. Modelo de balano hdrico

A base de montagem do modelo de balano hdrico mensal semi-distribuido

simples foi espelhada nos trabalhos de Guo et al. (2002) e Duarte (2009) tendo

algumas mudanas. A modificao ocorreu na incluso de mais um parmetro

48

relacionado interceptao da chuva pela cobertura vegetal. Parmetro no testado

pelos autores citados.

A Figura 07 apresenta a estrutura de montagem e de funcionamento do

modelo de balano hdrico mensal semi-distribuido simples construdo para a bacia

hidrogrfica do rio Goiana. Estrutura que tem como variveis de entrada a

precipitao pluviomtrica e a evapotranspirao potencial, ambas em mm. Os

parmetros foram porosidade em percentagem, a profundidade do solo em metros

e a interceptao da chuva pela cobertura vegetal em percentagem.

Dos cinco postos pluviomtricos utilizados como bases de fornecimento dos

dados de chuvas e para gerao da evapotranspirao potencial, trs deles

(Machados, Condado e Paudalho) foram empregados na calibrao e simulao do

escoamento superficial na estao fluviomtrica do engenho Itapissirica. Enquanto

que, os postos de Aliana e Vicncia foram utilizados na calibrao e simulao do

escoamento na estao fluviomtrica do Engenho Retiro.

A Equao 10 abaixo foi utilizada para o clculo do escoamento.

[ ]ScEvpPtSEvpPtSQt tt /)(tanh)( 11 ++= ...(10)

Em que, Qt o escoamento superficial mdio mensal em mm, 1tS representa o

armazenamento de gua no solo em mm no ms anterior; Pt a precipitao

pluviomtrica (total mensal em mm); Evp a evapotranspirao potencial em mm;

tanh a tangente hiperblica e Sc a capacidade de campo da estrutura pedolgica

presente na rea de estudo.

49

Escoamento

superficial (mm)

Porosidade do solo

(%)

Intercepo da chuva

pela cobertura vegetal

(%)

Profundidade do solo

(m)

Modelo de balano hdrico

mensal semi-distribuido simples

Precipitao

pluviomtrica

(mm)

Evapotranspirao

potencial

(mm)

Variveis

Parmetros

Figura 07: Fluxograma representando a estrutura do modelo de balano hdrico mensal semi-distribuido simples desenvolvido para simulao do escoamento superficial da bacia hidrogrfica do rio Goiana

O armazenamento de gua no solo ( tS ) foi calculado com base na lei de

conservao das guas apresentada na Equao 11.

tttt QEVPPICVSS += 1 (11)

Em que, 1tS o armazenamento de gua no solo no ms anterior e ICV representa

o volume percentual de gua interceptado pela cobertura vegetal.

50

Para obteno da capacidade de campo (Sc ) foi empregada a Equao 12.

1000= deprofundidaPorosidadeSc ...(12)

A porosidade um valor adimensional apresentado em percentagem,

enquanto que, a profundidade oferecida em metros.

Montado o modelo, o prximo passo foi a calibrao do mesmo. Para isso,

utilizou-se o critrio de eficincia de Nash & Sutcliffe (1970) (Equao 13), o critrio

do erro relativo (Equao 14) e o coeficiente de determinao obtido atravs da

regreo linear. Medidas estatsticas bem empregadas entre os estudos que

envolvem simulaes hidrolgicas, a exemplo dos trabalhos de Guo et al. (2002),

Ajami et al. (2004), Galvncio (2005), Mouelhi et al. (2006), Jiang et al. (2007),

Fiering & Qrunnuts (2007), Webb et al, (2008) e Mao & Cherkauer (2009).

1000

02

=

F

FFR ...(13)

Em que, 2R o critrio de eficincia de Nash e Sutcliffe, 0F a soma do quadrado

da diferena entre o escoamento superficial observado e a sua mdia e F a soma

do quadrado da diferena entre o escoamento superficial observado e o estimado.

Quanto mais prximo for o 2R de 100% mais eficiente a simulao.

%100)(

=

i

tt

Q

QQRE

)

...(14)

Em que, RE o erro relativo, iQ o escoamento superficial estimado,

Qt o

escoamento superficial observado

Quanto mais prximo de zero for o valor do RE , melhor ser a simulao.

Os dados do escoamento superficial observado utilizado para calibrao do

modelo correspondem aos anos de 1978 a 1986 para ambas as estaes

fluviomtricas. Os ajustes em busca da calibrao foram realizados nos parmetros

do modelo, respeitando os limites das caractersticas dos solos (porosidade e

51

profundidade) e a capacidade de interceptao da chuva pela cobertura vegetal da

bacia hidrogrfica.

3.2.7. Cenrios de mudanas climticas e a temperatura mdia do ar

Os dados da temperatura mdia mensal do ar projetado para o futuro sobre a

bacia hidrogrfica do rio Goiana foi adquirido da Empresa Brasileira de Pesquisa

Agropecuria (EMBRAPA). Essas informaes foram geradas pelo modelo climtico

regional PRECIS, desenvolvido pelo centro de estudos meteorolgicos Hadley. As

simulaes realizadas para o territrio brasileiro compreendem dois cenrios de

mudanas climticas, o B2 e o A2 e foram realizadas pelo CPETC. Posteriormente,

houve uma reviso e modificaes realizadas pela EMBRAPA.

Os dados de temperatura foram disponibilizados em planilhas no formato xls

(eletrnicas) em grades que correspondem a uma equidistncia de 50 km. Para

cada cenrio de mudanas climticas, foram simuladas temperaturas para os anos

de 2020, 2030, 2040, 2050, 2060 e 2070.

De posse dos dados, estes foram espacializados sobre a bacia hidrogrfica

do rio Goiana atravs do mtodo de Krigagem ordinria execultado pelo software

Arcgis 9.3. A partir dos mapas gerados, foram realizadas as interpretaes

individualmente para os cenrios B2 e A2.

3.2.8. Projeo do escoamento superficial frente aos cenrios de mudanas climticas

Aps a espacializao dos dados de temperatura do ar sobre a bacia

hidrogrfica, foram inseridos em cada mapa os cincos postos pluviomtricos

utilizados na coleta dos dados de chuva. A partir da, foram extrados, para cada um

dos postos, os valores da temperatura mdia mensal do ar para cada ms dos seis

anos projetados para cada um dos cenrios de mudanas climticas. O mtodo de

extrao ocorreu atravs das informaes armazenadas nas tabelas de atributos

geradas pelo software Arcgis 9.3, as quais foram transformadas em novas planilhas

no formato xls (eletrnicas).

52

De posse dos dados de temperatura mdia mensal do ar para cada posto

pluviomtrico, estas serviram de base para obteno da evapotranspirao potencial

utilizando a Equao 7, citada anteriormente.

A evapotranspirao potencial simulada foi inserida no modelo de balano

hdrico mensal semi-distribuido simples. A outra varivel de entrada no modelo, a

precipitao pluviomtrica no foi oriunda de simulaes, e sim, da normal

climatolgica obtida da srie histrica de 1963 a 1992. Posicionamento adotado,

devido s grandes incertezas proporcionadas pelas simulaes pluviomtricas para

a regio Nordeste do Brasil.

O produto final foi apresentado em grficos, os quais comparam as projees

entre os cenrios B2 com as projees do A2 e, destes com a mdia histrica

observada.

Houve tambm a obteno dos desvios percentuais entre as projees dos

escoamentos nos cenrios B2 e A2 com a mdia histrica observada. Para isso, foi

utilizado desvio de acordo com Equao 15.

QmoQmoQp t /)(100% = ...(15)

Em que, %p o desvio percentual mensal do escoamento superficial, tQ o

escoamento superficial mensal simulado e Qmo a mdia histrica do escoamento

superficial observado.

53

4. RESULTADOS E DISCUSSES

4.1. USO DO SOLO NA BACIA HIDROGRFICA DO RIO GOIANA

A Figura 08 apresenta o uso do solo na bacia hidrogrfica do rio Goiana.

possvel observar que os dois principais usos esto voltados par

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