Reference evapotranspiration trends in the region of the Urucuia Aquifer System, Brazil

Abstract

The Urucuia Aquifer System (UAS) is an important groundwater source in Brazil, where declining river flows and groundwater table levels were observed in the past years. Changes in actual evapotranspiration due to an increase in atmospheric water demand was among many driving causes that were pointed out to explain lowering observed flows. To assess evaporative demand across the Urucuia Aquifer System, in this study we evaluated possible trends in reference evapotranspiration with the FAO Penman-Monteith method, using the ERA5 atmospheric reanalysis data for the period of 1960-2020 after a comparison with ground-based observed data. Our findings revealed a generally good agreement between ERA5 data and ground-based measurements and significant increasing trends of reference evapotranspiration. This increase seems to be caused by increases in air temperature, surface radiation and wind speed. Within the 1960 to 2020 analyzed period, the last two decades from 2000 onward had the highest evaporative demand across the UAS.

O Sistema Aquífero Urucuia (SAU) é uma importante fonte de água subterrânea no Brasil, no qual foram observadas reduções nas vazões dos rios e nos níveis subterrâneos nos últimos anos. A mudança na evapotranspiração real devido a um aumento na demanda atmosférica de água foi uma das muitas causas apontadas para explicar a redução observada nas vazões. Para avaliar a demanda evaporativa na região do Sistema Aquífero Urucuia, neste estudo avaliamos possíveis tendências na evapotranspiração de referência com o método FAO Penman-Monteith utilizando os dados de reanálise atmosférica ERA5 para o período de 1960-2020 após uma comparação com dados medidos em estações. Os resultados apontaram uma boa concordância entre os dados ERA5 e as observações em estações meteorológicas, e também indicaram tendências crescentes na evapotranspiração de referência. Este aumento parece ser causado pelo aumento da temperatura do ar, da radiação superficial e da velocidade do vento. No período analisado de 1960 a 2020, as últimas duas décadas, a partir dos anos 2000, apresentaram a maior demanda evaporativa em todo o SAU.