Aplicabilidade em recursos hídricos da previsão de precipitação de longo prazo no nordeste do Brasil

Abstract

Recentemente, significativo progresso tem sido alcançado no desenvolvimento de sistemas de previsão de precipitação de longo prazo no horizonte sazonal. Os métodos para aproveitamento, em recursos hídricos, desses avanços na previsão de precipitação sazonal ainda não estão consolidados. A principal razão é a diferença de escalas, espacial e temporal, entre os processos que controlam o clima no horizonte sazonal e os processos hidrológicos relevantes ao manejo de recursos hídricos. Este trabalho propõe um arcabouço metodológico para o aproveitamento, em recursos hídricos, da previsão de precipitação sazonal, especificamente no norte do Nordeste do Brasil. Os métodos que formam este arcabouço foram aplicados em uma bacia hidrográfica típica da subregião norte do Nordeste. As previsões de precipitação foram obtidas de modelos representativos das duas principais classes atualmente utilizadas em regiões tropicais: um modelo de circulação global atmosférica e um estatístico/empírico. Produziram-se previsões de necessidade de irrigação e de volume escoado, empregando um método de reamostragem estatística, que utiliza a previsão probabilística de precipitação e produz previsões também probabilísticas. Aplicou-se a previsão de volume escoado na operação de um reservatório através de programação dinâmica. Adicionalmente foi proposto um modelo alternativo, baseado em controle difuso, para a operação do reservatório. Finalmente, foram empregadas medidas de desempenho das previsões e da operação do reservatório que avaliassem a viabilidade do uso da previsão de precipitação sazonal a essas aplicações. Comprovou-se que os métodos são adequados às condições estudadas e, provavelmente, a outras regiões tropicais com características climáticas semelhantes. Viáveis também são as previsões e suas aplicações em recursos hídricos.

There has recently been significant progress in the development of long-term rainfall forecasts, up to the seasonal horizon. Methods for exploiting these advances in seasonal rainfall forecasts for water resource management have not yet been established. The principal reason is the difference in scale, both spatial and temporal, between processes goveming seasonal climate and the hydrological processes that are basic to water resource management. This thesis proposes a framework through which forecasts of seasonal rainfall can be used in water resource management, specifically in the northem part of the Brazilian Northeast. Methods within this framework were applied to a drainage basin typical of the region. Rainfall forecasts were obtained from two models representing the two main classes presently used for tropical regions: one a model of global atmospheric circulation, the other a statistical-empirical model. Forecasts were derived of irrigation need and flow volume using a statistical re-sampling method which used the probabilistic forecast of rainfall to yield forecasts that are also probabilistic. These forecasts of flow volume were used in the operation of a reservoir by means of dynamic programming. An altemative model for reservoir operation, based on fuzzy control, was also proposed. Finally, measures of forecast performance and of reservoir operation were used to evaluate the viability of using seasonal rainfall forecasts for such applications. The methods were shown to be appropriate both for the conditions under study and, probably, for other tropical regions with similar climate. The forecasts and their use for water resource management are also viable.