Resumo em Português:

Resumo A vulnerabilidade dos recursos hídricos à curto e longo prazo está relacionada à diversos fatores como alterações no uso e cobertura da terra e mudanças climáticas. Dada a necessidade de mais informações para auxiliar na gestão da seca e no planejamento do uso da água no semiárido brasileiro, este trabalho segue duas linhas: (I) Analisar a variabilidade espaço-temporal das componentes hidroclimáticas da Bacia Hidrográfica do Submédio São Francisco; (II) Criar um índice de Vulnerabilidade Hídrica a partir da análise fatorial. Foram identificados dois fatores predominantes na bacia, solo e clima, os quais são constituídos por variáveis hidroclimaticas distribuídas espaço e temporalmente. Com o IVH, foi possível identificar as áreas que possuem o menor índice, ou seja, aquelas que são mais vulneráveis aos efeitos das mudanças climáticas, indicando que com a instabilidade no regime de chuvas deverá ocorrer menor recarga dos aquíferos, impedindo que, na época da estiagem, os reservatórios continuem a manter sua produção para o abastecimento, podendo ainda, apresentar riscos como aumento da temperatura e alterações no regime hídrico.

Resumo em Inglês:

Abstract The vulnerability of water resources in the short and long term is related to several factors such as changes in land use and cover and climate change. Given the need for more information to assist in drought management and water use planning in the Brazilian semi-arid region, this work follows two lines: (I) To analyze the spatio-temporal variability of the hydroclimatic components of the Submédio São Francisco Watershed; (II) Create a Water Vulnerability Index from factor analysis. Two predominant factors were identified in the basin, soil and climate, which are constituted by hydroclimatic variables distributed in space and time. With the IVH, it was possible to identify the areas that have the lowest index, that is, those that are more vulnerable to the effects of climate change, indicating that with the instability in the rainfall regime, there should be less recharge of the aquifers, preventing that, at the time of the drought, the reservoirs continue to maintain their production for supply, and may also present risks such as increased temperature and changes in the water regime.

Resumo em Português:

Resumo O objetivo principal deste trabalho é estudar a existência de padrões espaciais de precipitação máxima anual (através de observações diárias) no território do Uruguai e mostrar a aplicação de duas novas ferramentas estatísticas recentemente propostas. Na primeira etapa, serão estudadas as distribuições da precipitação máxima anual em cada estação meteorológica. Na segunda etapa, serão aplicados os métodos de agrupamento espacial. Para obter a distribuição do máximo de cada estação, usamos um teste de hipótese truncado de Cramér-von Mises (a primeira ferramenta estatística) e mostramos que ele melhora o desempenho do teste de razão de verossimilhança clássico. Constatou-se que em 18 locais de estudo a distribuição que melhor se ajusta aos dados é do tipo Gumbel, e nos outros dois, é do tipo Fréchet. Com relação aos métodos de agrupamento, foram utilizadas duas metodologias, uma delas foi o perform agrupamento com os parâmetros estimados e a outra foi a metodologia PAM utilizando o F-madograma como distância, evidenciando a homogeneidade em todo o território uruguaio. Outra novidade deste trabalho (a segunda ferramenta estatística) consiste em incluir, como complemento ao agrupamento, o recentemente proposto teste de independência baseado em taxas de recorrência.

Resumo em Inglês:

Abstract The main objective of this work is to study the existence of spatial patterns maximum annual rainfall (through daily observations) within the territory of Uruguay and to show the application of two new statistical tools recently proposed. In the first stage, the distributions of maximum annual precipitation at each meteorological station will be studied. In the second stage, spatial clustering methods will be applied. To get the distribution of the maximum of each station, we have used a truncated Cramér-von Mises hypothesis test (the first statistical tool) and showed that it improves on the performance of the classic likelihood ratio test. It was found that in 18 study locations the distribution that best fits the data is of the Gumbel type, and for the other two, it is of the Fréchet type. Regarding the clustering methods, two methodologies were used, one of them was to perform clustering with the estimated parameters and the other was the PAM methodology using the F-madogram as distance, highlighting the homogeneity throughout the Uruguayan territory. Another novelty of this work (the second statistical tool) consists in including, as a complement to the clustering, the recently proposed independence test based on recurrence rates.

Resumo em Português:

Resumo As chuvas intensas é uma variável climática importante no planejamento de obras hidráulicas, sendo usualmente caracterizada pelas curvas de intensidade-duração-frequência (IDF) obtidas de dados pluviográficos. Em locais que não dispõem de estações pluviográficas as curvas IDF podem ser obtidas por métodos de desagregação de chuvas diárias. Assim, esse estudo ajustou os coeficientes de desagregação de chuvas de 1 dia e os parâmetros da equação de Bell no Estado de Mato Grosso e verificou qual método proporciona melhores resultados na estimativa de chuvas de diferentes durações e tempos de retorno. O ajuste dos métodos de desagregação de chuvas de 1 dia e equação de Bell foi realizado pela análise das relações entre as chuvas obtidas das curvas IDF de 14 estações pluviográficas do estado e das séries anuais de chuva máxima diária, nos mesmos locais, ajustados à distribuição generalizada de valores extremos. Devido à baixa frequência de chuvas com duração superior a 360 min, o primeiro coeficiente de desagregação de chuvas obtidos foi de 1 dia em 6 horas (0.53). Os parâmetros médios da equação de Bell (α: 0.19, β1: 0.99, β2: 0.96, β3: 0.99, γ: 0.16) apresentaram ajuste satisfatório com R2 igual 0.88. As raízes dos erros médio quadrático de ambos os métodos variaram de 3.5 mm (chuvas de 10 min) a 18.7 mm (chuvas de 360 min), com um viés inferior a 10%. O ajuste de ambos os métodos foi responsável por reduzir os erros associados quando comparado aos coeficientes nacionais, sendo assim, indicados para a obtenção de chuvas de durações inferiores a 1 dia a partir de dados pluviométricos no Mato Grosso.

Resumo em Inglês:

Abstract Intense rainfall is an environmental variable of great importance in the planning of hydraulic works, being usually characterized by intensity-duration-frequency (IDF) curves obtained from rainfall data. In places that do not have rainfall stations, the IDF curves can be obtained using daily rainfall disaggregation methods. Thus, this work sought to adjust the 1-day rainfall disaggregation coefficients and the parameters of the Bell equation in the State of Mato Grosso, as well as to verify which method provides better results in estimating rainfall of different durations and return times. The adjustment of the two methods was performed by analyzing the relationship between rainfall obtained from the IDF curves of 14 rainfall stations in the state and the annual series of maximum daily rainfall, in the same locations, adjusted to the generalized distribution of extreme values. Due to the low frequency of rainfall lasting more than 360 minutes, the first rainfall disaggregation coefficient obtained was 1 day in 6 hours (0.53). The adjustment of both methods was responsible for reducing the associated errors when compared to the national coefficients, thus, they are indicated for obtaining rainfall of less than 1 day from rainfall data in Mato Grosso.

Resumo em Português:

Resumo O aquecimento do sistema climático é um fato. Esse fenômeno impacta globalmente a vida humana e suas atividades. Observações apontam para um aquecimento médio de 1,01 °C e as causas evidenciam a contribuição antropogênica, como a queima de combustíveis fosseis e derivados, bem como atividades ligadas ao uso indiscriminado da terra. Como consequência desse aquecimento, há mais condições para a ocorrência de eventos meteorológicos extremos, como as ondas de calor, secas e enchentes, as quais tem sido mais recorrente e devastadoras. Nesse estudo visa-se diagnosticar a ocorrência de ondas de calor, e seus aspectos sazonais, sobre partes da região Nordeste do Brasil (NEB) entre 1991-2020, comparando-se com áreas dos setores centro-oeste, norte e oeste da Amazônia (AMAZ) e partes da região Centro-Oeste/Sudeste do Brasil (SUDE). Os resultados mostraram que os efeitos do aquecimento global sobre essas regiões nas últimas décadas são inequívocos. Na variabilidade interanual de 1991-2020, e em suas estações, observou-se aumento no número de dias favoráveis e casos de ocorrência de ondas de calor, independente da atuação em dias, bem como de ondas de 3, 4, 5 e 6 dias de duração após os anos 2000 em todas as regiões analisadas, mais evidente na AMAZ e NEB.

Resumo em Inglês:

Abstract The warming of the climate system is a fact. This phenomenon has a global impact on human life and its activities. Observations point to an average warming of 1.01 °C and the causes show the anthropogenic contribution, such as the burning of fossil fuels and derivatives, as well as activities related to the indiscriminate use of land. As a consequence of this warming, there are more conditions for the occurrence of extreme weather events, such as heat waves, droughts and floods, which have been more recurrent and devastating. This study aims to diagnose the occurrence of heat waves, and their seasonal aspects, over parts of the Northeast region of Brazil (NEB) between 1991-2020, comparing with areas of the central-west, north and west sectors of the Amazon (AMAZ) and parts of the Center-West/Southeast region of Brazil (SUDE). The results showed that the effects of global warming on these regions in recent decades are unequivocal. In the interannual variability of 1991-2020, and in its seasons, there was an increase in the number of favorable days and cases of occurrence of heat waves, regardless of the performance in days, as well as waves of 3, 4, 5 and 6 days after the 2000s in all regions analyzed, more evident in AMAZ and NEB.

Resumo em Português:

Resumo A seca meteorológica é um evento atmosférico temporário e recorrente, originado pela falta de precipitação por um período considerável em uma determinada área. A parte noroeste de Bangladesh enfrenta anomalias de precipitação que podem se transformar em seca meteorológica e, por isso, é necessário investigar a confirmação do surgimento de seca meteorológica nesta área em um futuro próximo. Neste estudo, usando Rede Neural Artificial (ANN), este fenômeno foi investigado para uma região da parte noroeste de Bangladesh que é o distrito de Bogra. Através do estudo de previsão do índice de seca meteorológica - o índice de Precipitação Padronizada (SPI-12 e SPI-24), verificou-se que esta região enfrentará seca meteorológica extrema em 2030. Os dados foram pré-processados através da Transformação Wavelet Discreta (DWT) antes da previsão, o que melhorou a precisão. Os principais desafios para este estudo foram prever a seca por um período de tempo mais longo (quase 16 anos). Rede neural artificial autorregressiva não linear (NAR-NN) juntamente com DWT previu com sucesso isso com uma precisão razoável de valor R > 0,8 e um erro quadrático médio (MSE) ≤ 0,05. O resultado mostra que eventos extremamente secos e úmidos ocorrerão nessa área com muita frequência, afetando o fluxo do riacho, o armazenamento do reservatório e a recarga do lençol freático.

Resumo em Inglês:

Abstract Meteorological drought is a temporary and recurring atmospheric event, originating from a lack of precipitation over a considerable period in a particular area. The north-western part of Bangladesh is facing precipitation anomalies that may turn into meteorological drought, and for this reason, it is required to investigate the confirmation of the emergence of meteorological drought in this area near the future. In this study, using Artificial Neural Network (ANN), this phenomenon has been investigated for a region of the north-western part of Bangladesh that is the Bogra district. Through the prediction study of meteorological drought index- the Standardized Precipitation Index (SPI-12 and SPI-24), it has been found that this region will face extreme meteorological drought within 2030. The data has been pre-processed through Discrete Wavelet Transformation (DWT) before prediction, which has improved accuracy. The major challenges for this study were forecasting drought for a longer lead time (almost 16 years). Non-linear autoregressive artificial neural network (NAR-NN) coupled with DWT has successfully predicted that with a reasonable accuracy of R-value > 0.8 and a mean square error (MSE) ≤ 0.05. The result shows that extremely dry and wet events will occur in that area very frequently, affecting stream-flow, reservoir storage, and groundwater recharge.

Resumo em Português:

Resumo Esse trabalho apresenta uma análise da relação entre a climatologia das chuvas e as ocorrências de incêndios em vegetação nos municípios do Estado do Ceará no entorno da Rodovia CE-060 (Maracanaú, Pacatuba, Guaiuba, Redenção, Acarape, Aracoiaba e Baturité), rota que vai da capital Fortaleza/CE até o município de Baturité/CE (área de Proteção Ambiental da Serra de Baturité), região de interesse econômico do Estado do Ceará. Foram analisadas as ocorrências de incêndios utilizando os dados do programa BDQueimadas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE e correlacionadas com os dados de precipitação obtidos nas Plataformas de Coletas de Dados (PCD) da Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos (FUNCEME). Os resultados mostram que a prática das queimadas nestas regiões ocorre com maiores intensidades no segundo semestre do ano (período seco da região), fato que explica a baixa correlação estatística entre o total de precipitação acumulada e total de focos de incêndio observados na região. Em adição, observa-se que a ocorrência de focos de incêndios em vegetação no período que antecipa a estação chuvosa, devido a prática da limpeza de áreas para o plantio, encontra condições atmosféricas que contribui para grandes incêndios em vegetação nestas regiões.

Resumo em Inglês:

Abstract This paper presents an analysis of the relationship between the climatology of rainfall and the occurrence of vegetation fires in municipalities in the State of Ceará around Highway CE-060 (Maracanaú, Pacatuba, Guaiuba, Redenção, Acarape, Aracoiaba and Baturité), a route that it runs from the capital Fortaleza/CE to the municipality of Baturité/CE (Serra de Baturité Environmental Protection Area), a region of economic interest in the State of Ceará. Fire occurrences were analyzed using data from the BDQueimadas program of the National Institute for Space Research - INPE and correlated with precipitation data obtained from the Data Collection Platforms (PCD) of the Cearense Foundation of Meteorology and Water Resources (FUNCEME). The results show that the practice of burning in these regions occurs with greater intensity in the second half of the year (dry period in the region), a fact that explains the low statistical correlation between the total accumulated precipitation and the total number of fires observed in the region. In addition, it is observed that the occurrence of fires in vegetation in the period that anticipates the rainy season, due to the practice of cleaning areas for planting, encounters atmospheric conditions that contribute to large fires in vegetation in these regions.

Resumo em Português:

Resumo A caracterização de uma determinada região através de índices climáticos contribui na avaliação das manifestações do clima, assim permite auxiliar no planejamento estratégico agrícola. O objetivo deste trabalho foi separar os municípios do estado de Sergipe, onde estão localizados os 52 postos pluviométricos em grupos homogêneos, tomando por base o balanço hídrico climatológico proposto por Thorntwaite e Mather em 1955, para obter os índices climáticos de aridez (Ia), hídrico (Ih) e de umidade (Iu). Neste estudo foram utilizados série histórica de dados de 30 anos, das variáveis meteorológicas de precipitação pluviométrica e temperatura do ar, para o balanço hídrico climatológico dos seguintes valores de CAD: 75, 100, 125 e 150 mm. Para atingir os objetivos do trabalho, foi utilizada a técnica estatística de análise de agrupamentos para a construção dos grupos, sendo estes avaliados visualmente através dos dendrogramas e pelo coeficiente de correlação cofenética. Com base nos resultados obtidos verificou-se que os índices de aridez e hídrico, foram melhor avaliados através do método de ligação média, obtendo-se seis e sete grupos, respectivamente. Enquanto o índice de umidade resultou em seis grupos através da utilização do método de ligação completa. Com este trabalho pode-se concluir que os mapas das espacializações dos grupos encontrados para os três índices, foram bem definidas nas três regiões do estado: litoral, agreste e sertão de Sergipe.

Resumo em Inglês:

Abstract The characterization of a given region through climatic indices contributes to the evaluation of weather demonstration, thus helping in agricultural strategic planning. The objective of this work was to separate the municipalities in the state of Sergipe, where the 52 rainfall stations are in homogeneous groups, based on the climatological water balance proposed by Thorntwaite and Mather in 1955, to obtain the climatic indices of aridity (Ia), water (Ih) and humidity (Iu). In this study, 30-year historical data series of meteorological variables of rainfall and air temperature were used for the climatological water balance of the following CAD values: 75, 100, 125 and 150 mm. To achieve the objectives of the work, the statistical technique of cluster analysis was used to construct the groups, which were visually evaluated through dendrograms and by the cophenetic correlation coefficient. Based on the results obtained, it was found that the aridity and water indices were better evaluated through the method of medium connection, obtaining six and seven groups, respectively. While the moisture index resulted in six groups using the complete bonding method. With this work it can be concluded that the maps of the spatializations of the groups found for the three indexes were well defined in the three regions of the state: coast, agreste and sertão of Sergipe.

Resumo em Português:

Abstract We investigate the balance of radiation and energy over a lime orchard in Eastern Amazon and how it relates to environmental conditions. We found that lime trees aged between 6 and 7 years old reflect 11.0% to 14.5% of incoming shortwave radiation, and the latent heat flux corresponds to 57.6% and 66.6% of the daily net radiation in the dry season (August - November) of 2020, and 2021, respectively. The soil heat flux represents 1% to 2% of the daily net radiation. Evapotranspiration was much lower than the reference evapotranspiration from August to November in 2019 and 2020. Evapotranspiration increased proportionally to the reference evapotranspiration from August to November 2021. This increase may be explained by weather conditions, such as the frequent rainfall during the dry season of 2021, in the same period when the energy for evapotranspiration is higher. Also, the high relative humidity between August and November 2021 may have favored the opening of stomata, increasing the orchard's evapotranspiration. The crop coefficient ranges between 0.74 and 0.84.

Resumo em Inglês:

Resumo Investiga-se o balanço de radiação e energia sobre um pomar de limão na Amazônia Oriental e como ele se relaciona com as condições ambientais. Foi descoberto que a lima ácida Tahiti com idades entre 6 e 7 anos refletem de 11,0% a 14,5% da radiação de ondas curtas recebidas, e o fluxo de calor latente corresponde a 57,6% e 66,6% do saldo de radiação diária nos períodos secos (agosto a novembro) de 2020 e 2021, respectivamente. O fluxo de calor do solo representa de 1% a 2% do saldo de radiação diário. A evapotranspiração foi muito menor que a evapotranspiração de referência de agosto a novembro em 2019 e 2020. A evapotranspiração aumentou proporcionalmente à evapotranspiração de referência de agosto a novembro de 2021. Esse aumento pode ser explicado pelas condições climáticas, como as chuvas frequentes durante o período seco de 2021, no mesmo período em que a energia para evapotranspiração é maior. Além disso, a alta umidade relativa entre agosto e novembro de 2021 pode ter favorecido a abertura dos estômatos, aumentando a evapotranspiração do pomar. O coeficiente de cultura variou entre 0,74 e 0,84.

Resumo em Português:

Resumo A estimativa da vazão máxima de projeto e importante para o gerenciamento de inundações. No entanto, a existência limitada de sítios calibrados e a escassez de medições hidrológicas impossibilitam sua estimativa em bacias não calibradas. Neste estudo, a análise de frequência regional (RFA) foi realizada para a previsão de vazões máximas em bacias não calibradas da Amazônia peruana. A metodologia consistiu na identificação de regiões homogêneas, seleção da função de distribuição regional, estimação de quantis regionais, regionalização do índice de inundação e previsão de vazões máximas em bacias não calibradas. Os resultados identificaram uma região homogênea bem definida chamada região 1. A distribuição de valores extremos generalizados (GEV) mostrou-se mais adequada para representar a amostra de dados da região 1, e a área da bacia explicou a variabilidade do cheia-índice em 99,4% (R2 = 0,994). A previsão de vazões máximas em bacias não calibradas apresentou amplas faixas de incerteza, principalmente para períodos de retorno alto. Conclui-se que o RFA fornece estimativas confiáveis para a previsão de vazões máximas desde que sejam consideradas as faixas de incerteza em cada frequência.

Resumo em Inglês:

Abstract The estimation of the maximum design flow is important for flood management. However, the limited existence of gauged sites and the scarcity of hydrological measurements make it impossible to estimate them in ungauged basins. In this study, the regional frequency analysis (RFA) was carried out for the prediction of maximum flows in ungauged basins of the Peruvian Amazon. The methodology consisted of the identification of homogeneous regions, selection of the regional distribution function, estimation of regional quantiles, regionalization of the index-flood, and the prediction of maximum flows in ungauged basins. The results have identified a well-defined homogeneous region called region 1. The generalized extreme value (GEV) distribution proved to be more adequate to represent the data sample of region 1, and the basin area explained the variability of the index-flood in 99.4% (R2 = 0.994). The prediction of maximum flows in ungauged basins presented wide ranges of uncertainty, mainly for high return periods. It is concluded that the RFA provides reliable estimates for the prediction of maximum flows as long as the uncertainty ranges are considered at each frequency.