Avaliação dos impactos das mudanças climáticas nas vazões do Alto Rio Iguaçu

Abstract

Resumo: As mudanças climáticas têm potencial para alterar o regime hidrológico de bacias hidrográficas, afetando a disponibilidade hídrica, a frequência de eventos extremos e o planejamento de usos múltiplos da água. Nesse contexto, este estudo avaliou os impactos das mudanças climáticas nas vazões da Bacia do Alto Rio Iguaçu em diferentes horizontes temporais futuros: curto (2015-2040), médio (2041-2070), longo prazo (2071-2100) e período completo (2015-2100). Foram utilizadas projeções climáticas do CMIP6 com correção de viés para o território brasileiro, disponibilizadas pelo conjunto CLIMBra, sob os cenários SSP2-4.5 e SSP5-8.5. As projeções alimentaram o modelo hidrológico MGB-IPH, calibrado e validado para um período de referência (1980-2023), o qual apresentou ajuste satisfatório na representação dos processos hidrológicos. As simulações futuras foram conduzidas por meio de duas estratégias de forçamento: a Abordagem 1, que utiliza apenas as projeções de precipitação dos 19 GCMs/ESMs e dados do clima atual; e a Abordagem 2, que incorpora, além da precipitação as projeções do clima futuro para um subconjunto de 10 modelos. Foram avaliadas as vazões médias anuais, as curvas de permanência e a variabilidade mensal das vazões. Os resultados indicam que a Abordagem 1 tende a superestimar as vazões medias anuais futuras em relação à Abordagem 2, por não representar adequadamente o aumento da demanda evaporativa e da redução da umidade antecedente do solo, associados ao aumento projetado da temperatura. Observa-se, contudo, predominância de tendências de aumento das vazões médias anuais, com sinal mais consistente nos horizontes mais distantes e sob SSP5-8.5. As curvas de permanência indicam que as altas vazões aumentam até 50%, enquanto as vazões de estiagem reduzem até 42%. A análise da variabilidade mensal indicou o surgimento de um ciclo sazonal pronunciado, com aumento sistemático do pico na estação chuvosa (verão, dezembro-fevereiro) e redução das vazões mínimas na estação seca (inverno, junho-agosto), com implicações para a gestão de recursos hídricos, planejamento de infraestrutura e a operação hidroelétrica

Abstract: Climate change has the potential to alter the hydrological regime of river basins, affecting water availability, the frequency of extreme events, and the planning of multiple water uses. In this context, this study assessed the impacts of climate change on streamflow in the Upper Iguaçu River Basin under different future time horizons: short-term (2015-2040), mid-term (2041-2070), long-term (2071-2100), and the full period (2015-2100). Bias-corrected CMIP6 climate projections for Brazil, provided by the CLIMBra dataset, were used under the SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios. The projections were used to force the MGB-IPH hydrological model, which was calibrated and validated for the reference period (1980-2023) and showed satisfactory performance in representing hydrological processes. Future simulations were conducted using two forcing strategies: Approach 1, which considers only precipitation projections from the 19 available GCMs/ESMs combined with present-climate data; and Approach 2, which incorporates, in addition to precipitation, future climate projections of other meteorological variables from a subset of 10 models. Annual mean streamflow, flow duration curves, and monthly streamflow variability were evaluated. Results indicate that Approach 1 tends to overestimate future annual mean streamflow relative to Approach 2, as it does not adequately represent the increase in evaporative demand and the reduction in antecedent soil moisture associated with projected temperature rise. Nevertheless, a predominance of increasing trends in annual mean streamflow is observed, with a more consistent signal in the far-future horizons and under SSP5-8.5. Flow duration curves indicate that high flows may increase by up to 50%, whereas low flows may decrease by up to 42%. The analysis of monthly variability reveals the emergence of a more pronounced seasonal cycle, characterized by systematic amplification of peak flows during the rainy season (summer, December-February) and reductions in minimum flows during the dry season (winter, June-August), with implications for water resources management, infrastructure planning, and hydropower operation