Modelagem hidrológica no semiárido brasileiro: uso intenso da água, intermitência e mudanças climáticas
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Link de acesso: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81333 |
Resumo: | The complexity of hydrological processes, the scarcity and discontinuity of observed data and the emergence of uncertainties about the impact of climate change on water availability are factors that make hydrological modelling an essential tool for managing water resources, particularly in drylands. This study used the physically-based Model of Water Availability in Semiarid Environment (WASA) to assess: (i) the impact of intense use of water from small reservoirs associated with the hydrological dynamics of strategic reservoirs in the Jaguaribe Basin (75,000 km²); (ii) the capacity of the WASA model itself to simultaneously reproduce discharge (reservoir inflow) and intermittency in the Umbuzeiro River Basin (≈1000 km²); and (iii) the impact of climate change on discharge, intermittency and water availability at this latter scale. The results show that the intense use of water from small reservoirs causes a reduction of less than 10 per cent in the volume stored in the strategic reservoirs of the Jaguaribe River Basin (75 000 km²). The WASA model does not satisfactorily reproduce the generation of runoff and the intermittency pattern simultaneously on a daily scale, but on a monthly scale the model reproduces the processes satisfactorily (RMSE less than 50% of the mean value). Projections of average rainfall by the end of this century, under climate change scenarios RCP 4.5 (+10%) and 8. 5 (-14%), predicted by the Eta regional model (nested with the BESM, CanESM2, HadGEM2-ES and MIROC5 global climate models), indicate that water availability could vary from -73% to +43% (2025 - 2099), while the number of months with run-off could be reduced by up to 85% in the long term (2071 - 2099) compared to what was observed between 2004 and 2024. |
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Lima, Thales Bruno RodriguesMedeiros, Pedro Henrique AugustoAraújo, José Carlos de2025-06-18T12:24:30Z2025-06-18T12:24:30Z2025LIMA, Thales Bruno Rodrigues. Modelagem hidrológica no semiárido brasileiro: uso intenso da água, intermitência e mudanças climáticas. 2025. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81333The complexity of hydrological processes, the scarcity and discontinuity of observed data and the emergence of uncertainties about the impact of climate change on water availability are factors that make hydrological modelling an essential tool for managing water resources, particularly in drylands. This study used the physically-based Model of Water Availability in Semiarid Environment (WASA) to assess: (i) the impact of intense use of water from small reservoirs associated with the hydrological dynamics of strategic reservoirs in the Jaguaribe Basin (75,000 km²); (ii) the capacity of the WASA model itself to simultaneously reproduce discharge (reservoir inflow) and intermittency in the Umbuzeiro River Basin (≈1000 km²); and (iii) the impact of climate change on discharge, intermittency and water availability at this latter scale. The results show that the intense use of water from small reservoirs causes a reduction of less than 10 per cent in the volume stored in the strategic reservoirs of the Jaguaribe River Basin (75 000 km²). The WASA model does not satisfactorily reproduce the generation of runoff and the intermittency pattern simultaneously on a daily scale, but on a monthly scale the model reproduces the processes satisfactorily (RMSE less than 50% of the mean value). Projections of average rainfall by the end of this century, under climate change scenarios RCP 4.5 (+10%) and 8. 5 (-14%), predicted by the Eta regional model (nested with the BESM, CanESM2, HadGEM2-ES and MIROC5 global climate models), indicate that water availability could vary from -73% to +43% (2025 - 2099), while the number of months with run-off could be reduced by up to 85% in the long term (2071 - 2099) compared to what was observed between 2004 and 2024.A complexidade dos processos hidrológicos, a escassez e a descontinuidade de dados observados e a incerteza sobre o impacto das mudanças climáticas na disponibilidade hídrica são fatores que tornam a modelagem hidrológica uma ferramenta essencial para a gestão dos recursos hídricos, particularmente em terras secas. O presente trabalho empregou o modelo de base física Model of Water Availability in Semiarid Environment (WASA) para avaliar: (i) o impacto de uso intenso de água de pequenos açudes associado à dinâmica hidrológica de açudes estratégicos na Bacia do Jaguaribe (75000 km²); (ii) a capacidade do modelo WASA em reproduzir simultaneamente a geração de escoamento e o padrão de intermitência na Bacia do Rio Umbuzeiro (≈1000 km², sub-bacia do Jaguaribe); e (iii) o impacto das mudanças climáticas no aporte, na intermitência e na disponibilidade hídrica nessa última escala. Os resultados apontam que o uso intenso da água de pequenos açudes provoca uma redução inferior a 10% no volume armazenado nos açudes estratégicos da Bacia Hidrográfica do Rio Jaguaribe. O modelo WASA não reproduz satisfatoriamente, de modo simultâneo, a geração de escoamento e o padrão de intermitência na escala diária, mas, na escala mensal, o modelo reproduz satisfatoriamente os processos (RMSE inferior a 50% do valor médio). As projeções de médias de precipitação até o final do presente século, sob os cenários de mudança climática RCP 4.5 (+10%) e 8.5 (-14%), previstas pelo modelo regional Eta (aninhado aos modelos climáticos globais BESM, CanESM2, HadGEM2-ES e MIROC5) apontam que a disponibilidade hídrica poderá variar de – 73% a + 43% (2025 – 2099), enquanto o número de meses com escoamento poderá sofrer uma redução de até 85% no longo prazo (2071 – 2099) em relação ao observado entre 2004 e 2024.Modelagem hidrológica no semiárido brasileiro: uso intenso da água, intermitência e mudanças climáticasHydrological modeling in the brazilian semiarid region: intensive water use, intermittency, and climate changeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisDisponibilidade hídricaAçudagemModelagem matemáticaIntermitênciaMudanças climáticasWater availabilityDammingMathematical modellingIntermittencyClimate changeCNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCttps://orcid.org/0000-0002-5331-6223http://lattes.cnpq.br/1860045592321783https://orcid.org/0000-0002-2649-151Xhttp://lattes.cnpq.br/4685147284428960https://orcid.org/0000-0002-4879-3148http://lattes.cnpq.br/49700917401057712025-06-18ORIGINAL2025_tese_tbrlima.pdf2025_tese_tbrlima.pdfapplication/pdf8511147http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/81333/1/2025_tese_tbrlima.pdf09d4c1c9a2edb9fcd98c054163e3b87fMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/81333/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufc/813332025-06-18 09:24:33.738oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2025-06-18T12:24:33Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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