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Title: Caracterização de mudanças paleoclimáticas no Nordeste do Brasil utilizando modelagem hidrológica
Authors: Amorim, Brandini de
metadata.dc.contributor.advisor: Turcq, Bruno Jean
metadata.dc.contributor.members: Cordeiro, Renato Campello
Albuquerque, Ana Luíza Spadano
Seoane, José Carlos Sícoli
Rotunno Filho, Otto Corrêa
Issue Date: 2008
Abstract: O presente estudo tem como objetivo principal estabelecer um modelo que represente processos hidrológicos no Lago Caçó – MA, visando a sua utilização na representação de climas passados, sob o ponto de vista regional. Parte-se da hipótese de que compreendendo os processos físicos atuantes sobre o escoamento e transporte na bacia de contribuição dos lagos na atualidade e modelando a resposta da variação dos seus níveis às mudanças climáticas, é possível, utilizando as reconstituições dos níveis do lago no passado ou as variações climáticas resultantes de modelos globais, estimar a precipitação e evaporação na região. O lago Caçó, situado na região nordeste do Brasil, possui grande susceptibilidade às variações climáticas. Nessa região, a precipitação ocorre entre os meses de dezembro e maio, as temperaturas variam em torno de 30oC e ocorrem altas taxas de evapotranspiração. O bioma na região é de transição entre o cerrado e a floresta amazônica. O lago Caçó já vem sendo estudado por vários pesquisadores de paleoambiente. Para modelar a variação de nível do lago Caçó, é necessário determinar todas as entradas e saídas do lago. Para tanto, foi utilizada a modelagem hidrológica de bacias hidrográficas, sendo escolhido o modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) por ser um modelo distribuído e possibilitar assimilar mudanças climáticas. Adicionalmente, foi elaborado um modelo de balanço hídrico do lago, com o objetivo de simular as variações do nível do mesmo. Os dados diários necessários à modelagem foram disponibilizados pela Agência Nacional da Água (ANA), Centro de Pesquisas de Tempo e Clima (CPTEC) e Instituto Nacional de Meteorologia (INME). Dados de tipo de solos e características de textura foram obtidos na base de dados do IBGE e Projeto RADAMBRASIL. Informações sobre cobertura vegetal foram obtidas em Eva et al. (2002) e dados de elevação do terreno foram obtidos da missão SRTM (Shutle Radar Topography Mission). O monitoramento dos níveis diários do lago Caçó e do lençol freático vêm sendo realizados desde 2001 e o monitoramento dos isótopos estáveis da água vem sendo realizado desde 2006 através de observador em campo. A calibração e validação do modelo SWAT apresentaram-se satisfatórias, com coeficientes de Nash-Sutcliffe de 0,82 e 0,83, respectivamente. O modelo de balanço hídrico do lago também foi satisfatório com coeficientes de Nash-Sutcliffe de 0,81 e 0,71 nos períodos de validação e calibração. Foram feitas simulações considerando as condições climáticas em 6.000 anos cal. AP e no período pré-industrial, utilizando dados de modelos globais. As simulações realizadas foram: (i) utilizando o módulo de mudanças climáticas do SWAT e; (ii) utilizando 30 anos de dados diários do modelo global IPSL. Ambos os procedimentos apresentaram resultados semelhantes, indicando que o nível do lago em 6.000 anos cal. AP estaria em torno de 17 a 23cm acima do nível atual e mostrando que é possível utilizar o módulo de mudanças climáticas do SWAT para situações de climas passados. A modelagem foi aplicada para condições de climas estimados por estudos paleoambientais no lago Caçó. As precipitações foram reduzidas percentualmente em relação ao valor atual, considerando que estas são as grandes responsáveis pelas variações do nível do lago Caçó,. Dessa maneira, foi estimada a precipitação em algumas fases desde, aproximadamente, 18.000 anos cal. AP. Por fim, concluiu-se que a modelagem hidrológica dos lagos é uma ferramenta indispensável que permite complementar os estudos dos registros sedimentares e possibilita quantificar as variações climáticas ocorridas no passado
metadata.dc.description.abstractother: The aim of this study is to set up a model that represents hydrological processes at Caçó Lake - MA, targeting its use in past climate quantification on a regional basis. Understanding the physical processes acting on the flow from the hydrological basin at present and modeling the lake level response to climate changes, it is possible to estimate the precipitation and evaporation in the region using the lake level past reconstruction or climate changes from global models. The Caçó lake, located in the Northeast region of Brazil, has great sensitivity to climate variations. In this region, the precipitation occurs between the months of December and May, temperatures vary around 30oC and occur high rates of evaporation. The biome in the region is a transition between Cerrado and Amazon Forest. The Caçó lake has been object of several studies. To model the change in Caçó Lake level it is necessary to determine all the inflows and outflows of the lake. For this purmose, a hydrological model of river basins has been used. The chosen model was SWAT (Soil and Water Assessment Tool) since it is a distributed model that enable to assimilate climate change. Additionally, lake water balance model was built to simulate lake level changes. The daily data needed for modeling were provided by the National Water Agency (ANA), Research Center for Weather and Climate (CPTEC) and National Institute of Meteorology (INMET). Information from the soil types and texture characteristics were obtained from IBGE and RADAMBRASIL Project data bases. Vegetation cover informations were found in Eva et al. (2002) and land elevation data were obtained from SRTM (Shutle Radar Topography Mission). The daily lake levels and the water table monitoring have been made since 2001 by a field observer. The water stable isotopes monitoring is being conducted since 2006. The calibration and validation of SWAT model appear satisfactory, with Nash-Sutcliffe coefficients of 0.82 and 0.83, respectively. The lake water balance model was also satisfactory with Nash-Sutcliffe coefficients of 0.81 and 0.71 for validation and calibration periods. Simulations considering climatic conditions in 6,000 cal. years BP and the pre-industrial periods, using data from global models, were done. The simulations were: (i) using the SWAT climate change module and, (ii) using 30 years of daily data from IPSL global model. Both procedures showed similar results, showing that the lake level in the 6,000 cal. years BP would be around 17 to 23cm above the current level and that it is possible to use the SWAT climate change module for past climates situations. The modeling was applied to estimated climate conditions based on palaeoenvironmental studies of Caçó lake. The rainfall was percentually reduced compared to the current value, considering that precipitations are responsible for the large variations in the Caçó lake level. The rainfall was estimated at some stages since approximately 18,000 cal years BP. Finally, it was concluded that the hydrological modeling of lakes is a necessary tool to complete geochemical studies since it allows quantifying past climat changes.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/8605
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