Processos hidrossedimentológicos em cenários climáticos na bacia hidrográfica do Rio Nhundiaquara, Serra do Mar Paranaense

Abstract

Resumo: O presente trabalho tem como objetivo avaliar o efeito do cenário climático RCP 8.5 (IPCC, 2013) na vazão líquida e sólida nas condições ambientais da bacia hidrográfica do rio Nhundiaquara, localizada na região da serra do mar paranaense. Para avaliar o impacto do cenário climático foi utilizado o modelo hidrológico SWAT (Soil and Water Assessment Tool). O cenário climático RCP 8.5 caracteriza-se pela projeção de alta emissão de gases de efeito estufa na atmosfera e do aumento da temperatura média em até 4,5°C até o final do século XXI. O efeito do cenário climático no ciclo hidrossedimentológico foi avaliado em dois períodos: futuro próximo (2060 a 2080) e futuro distante (2080 a 2100). As variáveis climáticas do cenário foram comparadas com a série histórica observada entre 1994 e 2014. O modelo SWAT foi calibrado e validado para esse mesmo período das séries observadas e aplicado para os períodos futuros. Os dados climáticos relativos ao cenário RCP8.5 apontam aumento da temperatura mínima e máxima (20,6% e 6,3%) respectivamente, e a redução de 15% na altura de precipitação. Além disso indicam mudanças na frequência e volume das chuvas, que se caracterizam por ser menores e mais frequentes no cenário do que na série histórica. Os resultados apontaram que o modelo, devidamente calibrado, representa satisfatoriamente os componentes do ciclo hidrológico na bacia, apresentando índices de eficiência NSE, PBIAS e RSR satisfatórios. A reposta da bacia hidrográfica ao cenário climático RCP 8.5 foi a redução na vazão de até 25%, da vazão sólida em até 20% e na evapotranspiração em até 20%. De maneira geral os resultados apontam que a redução na vazão e na evapotranspiração está associada às mudanças na intensidade e frequência da precipitação, mais do que ao aumento da temperatura. Os resultados mostram ainda que a distribuição da vazão líquida é influenciada fortemente pelo relevo enquanto que a heterogeneidade do transporte de sedimentos é condicionada pela presença de vegetação de floresta.

Abstract: This research aims to evaluate the effect of the climate scenario RCP 8.5 (IPCC, 2013) in liquid and solid flow under the environmental conditions of the Nhundiaquara river basin. The study of the evaluation of the impact from climate scenarios has great relevance, because, the climate promotes the initial moisture and energy that controls the water balance in a river basin, and with it, has great influence about the components of the hydrological cycle. Thus, the variability in the climatic system has the potential to cause effect on the discharge and on the sediments formation. The knowledge of those effects is of paramount importance for activities of planning and management in river basins, as well as for scientific contribution concerning the topic. To assess the effect from the variability over climatic factors about the liquid and solid flow of the Nhundiaquara river basin was used the hydrological model SWAT (Soil and Water Assessment Tool). Firstly has been determined the efficiency of the model on simulate the historic condition from the liquid and solid flow on the river basin between 1994 and 2014, to then, simulate the process under the influence of the climatic scenario. The climatic scenario, RCP 8.5, is characterized through the projection of high emission of the greenhouse gases in the atmosphere and the increase of the average temperature, in up to 4,5°C until the end of the XXI century. In this work, its effect on the hydrosedimentological cycle was valued in two future periods: near future - 2060 to 2080 and distant future - 2080 to 2100. The results pointed that the model, properly calibrated, satisfactorily represents the components of the hydrological cycle in the basin, presenting satisfactory efficiency indices NSE, PBIAS and RSR. The result of climate variability between the RCP 8.5 scenario and the historic series measured in the Nhundiaquara river basin, point reduction of 15% in the volume of precipitation, besides changes in the distribution of the frequency and intensity of the rain, which is characterized by being less intense and more frequent in the scenario than the historic series. The variability in the temperature, show increased up to 20% at the minimum temperature, and up to 6% at the maximum temperature, until the end of the XXI century. These modifications are responsible for reducing the flow in the near and distant future up to 25% respectively; in solid flow the reduction is up to 20% for the two periods respectively. Overall the results indicate that the reduction in the flow and evapotranspiration is more related to the reduce on precipitation then the increase of temperature. Furthermore, the results point that the distribution on flow is highly influenced by relieve, and heterogeneity of sediment transport in the basin, is affected by the forest.