Efeitos de mudanças climáticas no regime hidrológico da bacia do rio Paraguaçu-BA : avaliação de impactos, incertezas e medidas de adaptação

Abstract

As mudanças climáticas têm adquirido relevância do mundo contemporâneo, sendo relatadas como um grande desafio a ser enfrentado pela humanidade neste século. Nas últimas décadas, diversos estudos em várias partes do mundo têm apontado o aumento da frequência de eventos climáticos extremos. O nordeste brasileiro, em especial a região do semiárido, tem potencial para ser uma das áreas mais afetadas por essas alterações, evidenciando a necessidade de dispensar atenção sobre como essas mudanças vão impactar os recursos hídricos da região, que já é naturalmente caracterizada por alta vulnerabilidade climática. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo analisar os impactos das mudanças climáticas no regime hídrico da Bacia Hidrográfica do rio Paraguaçu, servindo como base para o desenvolvimento de trabalhos futuros em regiões similares. Objetivou-se também analisar as incertezas associadas as projeções futuras e fazer o levantamento de possíveis medidas de adaptação. Foram utilizados os dados de downscaling regional para a América do Sul, para os cenários RCP 4.5 e 8.5, para 9 GCM. A aplicabilidade dos GCM para a região foi avaliada por meio da comparação com a precipitação média observada. A vazão foi analisada através da simulação dos cenários mediante aplicação dos modelos hidrológicos SMAP e SWAT. As saídas das simulações foram confrontadas e diferentes métodos de análise de incertezas aplicados. Por fim, buscou-se estabelecer um conjunto de medidas de adaptação possíveis de serem adotadas, dados os cenários e condições adotados. Os resultados mostraram que as projeções dos GCM apresentavam tendência de superestimação das precipitações, influenciando nos resultados projetados para as vazões. Verificou-se também que a escolha do GCM influencia diretamente na estimativa do impacto futuro. Similarmente, a escolha do modelo hidrológico mostrou-se um fator muito relevante, sendo uma fonte agregadora de incertezas principalmente a longo prazo. Projeções para o rio Paraguaçu mostraram aumentado da Q90 sazonal de aproximadamente 37% no período chuvoso e redução de 0,3% no período seco. Para o rio Jacuípe, as simulações resultaram em aumentos de 110,7% e 17,7% nas vazões Q90 do período chuvoso e seco, respectivamente. Apesar das magnitudes variarem de acordo com o cenário, a variabilidade interna do sistema mostrou-se a componente de incerteza mais relevante para as precipitações e vazões. A aplicação de Análise de Flutuação Destendida Multifractal (MFDFA) gerou o maior intervalo com 95% de confiança quando comparada com os métodos da estatística clássica, expoente de Hurst e autocorrelação. A análise de incertezas por meio da MFDFA deve ser conduzida com parcimônia, visto que a metodologia apresentou algumas limitações de aplicabilidade para regiões de clima semiárido, além de ser bastante complexa. Por fim, as análises resultaram em cerca de 19 possíveis medidas para a região do rio Paraguaçu e 14 para o rio Jacuípe, que incluem medidas estruturais e não estruturais. As incertezas impactam diretamente os custos associados as medidas de adaptação, principalmente para análises de longo prazo.

Climate change has acquired relevance in the contemporary world, being reported as a great challenge to be faced by humanity in this century. In recent decades, several studies in many parts of the world have pointed to an increase in the extreme weather events frequency. The Brazilian northeast, especially the semi-arid region, has the potential to be one of the areas most affected by these changes, highlighting the necessity to assess how these changes will impact the water resources of the region, which is naturally characterized by high climate vulnerability. In this context, the present study aimed to analyze the impacts of climate change on the Paraguaçu River Basin water regime, serving as a basis for future development of studies in similar regions. It was also aimed to analyze the uncertainties associated with future projections and to survey possible adaptation measures. We applied regional downscaling data for South America, for scenarios RCP 4.5 and 8.5, using 9 GCM. The GCM applicability for the region was evaluated by comparing average projected precipitation with observations. The streamflow was analyzed by simulating the scenarios through SMAP and SWAT hydrological models. The outputs of the simulations were compared, and different uncertainty analysis methods applied. Finally, we sought to establish a set of adaptation measures that could be applied on the region, given the scenarios and conditions adopted. The results showed that the GCM projections tended to overestimate rainfall, influencing the projected streamflow results. It was also found that the choice of GCM directly influences the estimation of future impact. Similarly, the hydrological model choice proved to be a major factor, adding many uncertainties in the long term. Projections for the Paraguaçu River showed an increase in seasonal Q90 of approximately 37% in the rainy season and a reduction of 0.3% in the dry season. For the Jacuípe River, the simulations resulted in increases of 110.7% and 17.7% in the Q90 flows in the rainy and dry seasons, respectively. Although the magnitudes vary according to the scenario, the system internal variability proved to be the most relevant uncertainty component for both rainfall and streamflow. The application of MFDFA generated the largest 95% confidence interval when compared with the classical statistical, Hurst exponent and autocorrelation methods. Uncertainties analysis through the MFDFA should be performed carefully, since the methodology showed some applicability limitations for semi-arid regions, in addition of being quite complex. Finally, the analyzes resulted in about 19 possible adaptation measures for the Paraguaçu river region and 14 for the Jacuípe river, which include structural and non-structural solutions. Uncertainties directly impact the associated adaptation measures costs, especially for long-term analyses.