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Título: Análise de impacto das mudanças climáticas no setor de recursos hídricos: uma crítica sobre o cálculo de evapotranspiração potencial (ETo) em estudos desta natureza
Título em inglês: Analysis of the impact of climate change on the water resources sector: a criticism on the calculation of potential evapotranspiration (ETo) in studies of this nature
Autor(es): Raimundo, Clebson do Carmo
Orientador(es): Martins, Eduardo Sávio Passos Rodrigues
Coorientador(es): Costa, Alexandre Cunha
Palavras-chave: Recursos hídricos
Evapotranspiração
Mudanças climáticas
Precipitações
Vazões
Data do documento: 31-Jan-2017
Citação: RAIMUNDO, C. C. (2017)
Resumo: O objetivo do trabalho foi analisar o impacto das mudanças climáticas na evapotranspiração potencial (ETo) a partir dos modelos do Projeto de Intercomparação de Modelos Climáticos (CMIP5) para os cenários RCP4.5 e RCP8.5. Esta avaliação foi realizada para o Estado do Ceará e para o setor de recursos hídricos. Primeiramente foi realizada uma análise de falhas nos dados usados para estimar ETo por três métodos e do efeito destas falhas nestas estimativas. Após o tratamento dos dados, foram escolhidas apenas 3 Estações para representar a variabilidade de ETo no Estado do Ceará. Os testes de Mann-Kendall e t de Student não indicaram tendência na ETo a nível semestral e anual. A ETo estimada pelo método de Hargreaves –Samani, no clima presente, superestimou a ETo estimada pelo método de Penman-Monteith FAO-56 no 1º semestre, e subestimou no 2º semestre, numa variação de aproximadamente entre 5% e 11% para ambos os semestres, ambas variações significativas ao nível de confiança de 7%. A evapotranspiração potencial (ETo) foi obtida pelos métodos Penman-Monteith FAO-56, uma versão modificada deste com velocidade do vento igual a 2 m/s e pelo método de Hargreaves-Samani. Alternativamente, foi utilizado método de regressão incorporando erro do modelo adotado para obtenção de estimativas Penman-Monteith a partir da ETo estimada por Hargreaves-Samani. A ETo, precipitação e vazão do clima presente serviram de base para correção das variáveis correspondentes obtidas a partir dos modelos do CMIP5 no cenário atual, assim como para as projeções climáticas. Esta correção foi realizada a partir do uso da Função de Densidade Acumulada (CDF) Gama aplicada às variáveis de referência (clima presente) e às correspondentes variáveis dos modelos. No Estado do Ceará, as alterações climáticas projetadas para o final do século XXI indicam aumento da ETo, porém pouco significativo, em ambos os semestres, nos dois cenários futuros (RCPs). Em relação às médias da ETo de maneira geral, na Bacia Hidrográfica do Alto Jaguaribe, assim como no Ceará, as projeções dos modelos não indicaram aumento significativo para o período de 2011-2100, influenciado principalmente pela diminuição da amplitude térmica. No que se refere às precipitações, em ambos cenários RCPs apenas os modelos MRI-CGM3 e IPSL-CM5A-MR projetaram aumento bastante expressivo em relação ao clima presente, ao passo que o CanESM2 e o MIROC-ESM-CHEN projetaram redução significante, principalmente este último. Já os demais modelos projetaram aumento e/ou diminuição discretos, permanecendo praticamente em torno das precipitações do clima presente. As projeções das vazões, por sua vez, na maioria dos modelos analisados, indicam que as mudanças climáticas impactarão de maneira expressiva na redução das vazões até o final do século XXI. Essa redução é evidente nos dois cenários RCPs. Pela análise do coeficiente de assimetria, as vazões deverão apresentar maior frequência entre os valores mais baixos. Em relação ao Q90, as mudanças climáticas ao final do século XXI, em ambos cenários futuros, implicam em uma redução neste valor de referência em relação ao presente. As reduções foram mais significativas no período 2071-2100 e para o cenário futuro RCP 8,5.
Abstract: The objective of this work was to analyze the impact of climate change on potential evapotranspiration (ETo) from the models of the Climate Model Intercomparison Project (CMIP5) for the scenarios RCP4.5 and RCP8.5. This evaluation was carried out for the State of Ceará and for the water resources sector. First, a failure analysis was performed on the data used to estimate ETo by three methods and the effect of these failures on these estimates. After the data treatment, only 3 Stations were chosen to represent the variability of ETo in the State of Ceará. The Mann-Kendall and Student's t tests did not indicate trend in ETo at the semester and annual level. Estimated ETe by the Hargreaves-Sami method, in the present climate, overestimated the ETo estimated by the FAO-56 Penman-Monteith method in the first semester, and underestimated in the 2nd semester, varying from approximately 5% to 11% for both Semesters, both significant variations at the 7% confidence level. Potential evapotranspiration (ETo) was obtained by Penman-Monteith methods FAO-56, a modified version of this with a wind speed of 2 m / s and by the Hargreaves-Samani method. Alternatively, a regression method was used, incorporating an error of the model adopted to obtain Penman-Monteith estimations from the ETo estimated by Hargreaves-Samani. The ETo, precipitation and flow of the present climate served as a basis for correction of the corresponding variables obtained from the CMIP5 models in the current scenario, as well as for the climatic projections. This correction was performed using the Accumulated Density Function (CDF) Range applied to the reference variables (present climate) and the corresponding variables of the models. In the State of Ceará, projected climatic changes towards the end of the 21st century indicate an increase in ETo, but not significant, in both semesters in the two future scenarios (RCPs). Regarding ETo averages in general, in the Alto Jaguaribe Basin, as well as in Ceará, the model projections did not indicate a significant increase for the period 2011-2100, mainly influenced by the decrease of the thermal amplitude. Regarding precipitation, in both RCP scenarios only the MRI-CGM3 and IPSL-CM5A-MR models projected a significant increase in relation to the present climate, whereas CanESM2 and MIROC-ESM-CHEN projected a significant reduction, mainly this last one. The other models, however, projected discrete increase and / or decrease, remaining practically around the precipitations of the present climate. The projections of the flows, in turn, in most of the analyzed models, indicate that climate changes will impact significantly in the reduction of flows until the end of the 21st century. This reduction is evident in the two CPR scenarios. By the analysis of the asymmetry coefficient, the flow rates should present a higher frequency among the lower values. In relation to the Q90, climatic changes at the end of the 21st century, in both future scenarios, imply a reduction in this reference value in relation to the present. The reductions were more significant in the period 2071-2100 and for the future scenario CPR 8.5.
Descrição: RAIMUNDO, C. C. Análise de impacto das mudanças climáticas no setor de recursos hídricos: uma crítica sobre o cálculo de evapotranspiração potencial (ETo) em estudos desta natureza. 2017. 226 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/22568
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