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Título: Estudo do regime hidrológico no semi-árido brasileiro por modelagem dinâmica acoplada: aplicação em gerenciamento de reservatórios
Título em inglês: Study of hydrolical regimen in the brazilian semi-arid by coupling dynamic modeling: application in management of reservoirs
Autor(es): Alves, José Maria Brabo
Orientador(es): Campos, José Nilson Beserra
Palavras-chave: Recursos hídricos
Acoplamentos
Medidores de fluxo
Clima
Precipitação (Meteorologia)-Variabilidade
Data do documento: 2-Jun-2008
Citação: ALVES, J. M. B. (2008)
Resumo: A premissa pelo uso racional da água tem demandado informações em escalas de espaço e tempo cada vez menores. Neste estudo investiga-se a sensibilidade da simulação climática de um downscaling dinâmico de precipitação (1971-2000) acoplado a um modelo chuva-vazão e sua aplicação na operação de um reservatório hídrico na região semi-árida do Estado do Ceará. Foi dada uma ênfase a escala intrasazonal (abaixo de um mês) em anos de contrastess climáticos classificados como de La Niña, El Niño e Normais ocorridos no Oceano Pacífico Tropical. Foram usados o modelo de circulação geral da atmosfera ECHAM4.5, e o modelo regional, denominado de Modelo Regional Espectral (MRE), versão 97, do National Centers for Atmospheric Prediction- NCEP. O MRE foi aninhado aos dados simulados pelo ECHAM4.5 tendo como condição de contorno a Temperatura da Superfície do Mar observada no período de janeiro a junho de 1971-2000. Para a estimativa de vazão foi usado o modelo SMAP. Entre os principais resultados citam-se: após a correção pela técnica das Probability Density Functions (PDFs), os dados simulados pelo MRE, conseguiram capturar melhor a variabilidade diária da precipitação no posto fluviométrico de Iguatu, média entre 01 de janeiro e 30 de junho. A explicação da variância antes da correção foi de menos de 5%, passando a em torno de 40% após as correções pelas PDFs. As simulações de vazão, analisadas pela explicação da variância, coeficiente de correlação ao quadrado, mostraram que há um ganho de explicação desta variância de duas ou mais vezes, quando se compara esta explicação em relação à precipitação. Este ganho foi observado tanto para períodos diários, pentadais e quinzenais e para todo o período (1971-2000). Mais de 70% do sinal das anomalias pentadais de vazão foram bem simulados. Simulações de volume de um reservatório hipotético (com as características do Açude Orós), com volume inicial V0=0,25k (capacidade máxima - 1940 hm3), 0,50k e 0,75k, mostraram que há potencial do uso dessa informação de precipitação em cascata com o modelo chuva-vazão, em particular para os anos classificados como Normais. A explicação da variância entre os volumes simulados e observados diários, para os meses de janeiro a junho, para estes anos Normais tiveram resultados mais expressivos. Esta ficou torno ou mais de 80%. Em síntese, os resultados evidenciaram o potencial de uso da simulação acoplada da modelagem dinâmica atmosférica com a modelagem hidrológica associada à operação do reservatório.
Abstract: The premiss for the rational use of water has demanded information on smaller space and time scales. This study investigates the sensitivity of climate simulation of a dynamic downscaling of precipitation (1971-2000) coupled to a rain-flow model and its application to the operation of a water reservoir in the semi-arid region of Ceará State. Emphasis was given to intra seasonal scale (smaller than a month) in years of climatic contrasts classified with La Niña, El Niño and Normals (averaged) in the Tropical Pacific Ocean. We used atmospheric general circulation model ECHAM4.5, and the Regional Spectral Model (RMS), version 97 of National Center for Atmospheric Prediction-NCEP. The RSM was nested with data simulated by ECHAM4.5, taking as boundary condition the sea surface temperature observed in the period January to June 1971-2000. For estimating streamflow we rate used the SMAP model. Results show that after the technique of Probability Density Functions (PDFs) correction, the simulation by RSM, best captured daily variability of precipitation at fluviometric post of Iguatu, average, from 01 January to 30 June. The explaned variance before the correction was less than 5%, rising to around 40% after the correction by PDFs. The simulations of streamflow, analyzed by the explaned variance, square of correlation coefficient, shows that there is a two or more gain of explaned this variance, as compared with explanation to streamflow in relation to rainfall. This gain is observed for all periods (daily and accumulated five and fifteen days), and for the entire period (1971-2000). More than 70% pentads anomalies of stramflow were well simulated. Simulations of volume of a hypothetical reservoir (with the characteristics of the Orós Dam) with initial volum V0 = 0.25k ( maxim capacity - 1940 hm3), 0.50k and 0.75k, showed that there is the potential use of that cascade information of precipitation with rain-flow model, in particular for averaged years classified. The explanation of the variance between simulated and observed daily volumes for the months of January to June, for these years Normal results was more expressive. This was about 80%. In summary, the results showed the potential for use of coupled simulation model between atmospheric modeling water associated with the reservoir operation.
Descrição: ALVES, J. M. B. Estudo do regime hidrológico no semi-árido brasileiro por modelagem dinâmica acoplada: aplicação em gerenciamento de reservatórios. 2008. 176 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16529
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