Modelagem do ciclo de carbono de reservatórios

Abstract

Resumo: Propõe-se neste trabalho um modelo para estimativa de emissões de gases de efeito estufa (CO2 e CH4) por reservatórios de usinas hidrelétricas. O modelo foi construído baseando-se nas relações do ciclo do carbono na coluna d'água e no sedimento, focando-se nas concentrações de carbono orgânico particulado (lábil e refratário), dissolvido, oxigênio dissolvido, carbono inorgânico e metano. A modelagem foi construída considerando-se as variações verticais de temperatura e concentrações dos compostos deste ciclo na coluna d''agua e de forma média (concentrada) nas duas camadas de sedimento (aeróbia e anaeróbia). Nas simulações realizadas para os reservatórios de Funil (RJ) e do Rio Verde (PR) foi possível se obter bons resultados para os perfis de temperatura e concentração dos compostos na coluna d'água, além de resultados coerentes nas emissões de CO2 e CH4 para a atmosfera, apesar de não terem sido idênticos aos valores medidos em campo. Para o reservatório de Funil, foram obtidos alguns valores de fluxos de CO2 e CH4 muito próximos aos medidos em campo, mas não em todo o período de simulação e eventualmente na mesma ordem de grandeza para emiss˜oes de CH4 no sedimento. Para ambos os reservatórios foram obtidos resultados de fluxos em faixas de valores muito próximas, mesmo possuindo características muito diferentes de vazão e área/volume total, além de resultados de consumo de metano na oxiclina próximos ao comportamento observado em campo em outros lagos.

Abstract: In this work we propose a model for greenhose gas emissions from reservoirs. The model is based on equations for carbon balance within the water column and the sediment bed. Specificaly the model considers concentrations of refractory and labile particulate organic carbon, dissolved organic carbon, dissolved axigen, carbon dioxide, and methane. The model considers vertical concentration variation, and vertical temperature variation for stratification and mixing in the water column, and considers two sediment layers for the reservoir bed. The model was applied to two very different reservoirs (Verde and Funil) in Brazil, and was able to reproduce quite well the temperature changes within the water bodies, and predicted emissions of CO2 and CH4 which are at least with what is expected from water quality type models in trems of errors compared to measured data, despite the fact that no calibration was perfermed and literature values were used for coeficients. Methane consumption near the thermocline was also prtedicted by the model which agrees with observed data.