BALANÇO HÍDRICO ATUAL E SIMULAÇÕES PARA CENÁRIOS CLIMÁTICOS FUTUROS EM BELO HORIZONTE, ESTADO DE MINAS GERAIS.

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1 BALANÇO HÍDRICO ATUAL E SIMULAÇÕES PARA CENÁRIOS CLIMÁTICOS FUTUROS EM BELO HORIZONTE, ESTADO DE MINAS GERAIS Evandro Chaves de Oliveira 1, Maria Emília B. Alves 2, Leonardo O. Neves 3 ; Marcos Antônio V. da Silva 4 ; Paulo H.L. Gonçalves 5, Rafael A. Rodrigues 5, Douglas Lindemann 5, Flavio B. Justino 5 1 Instituto Federal do Espírito Santo (IFES Campus Itapina, ES), 2 Embrapa Milho e Sorgo, MG, Brasil 3 Instituto Federal Catarinense, SC, Brasil 4 Universidade do Estado da Bahia, BA, Brasil 5 Universidade Federal de Viçosa, MG, Brasil RESUMO: O objetivo deste trabalho foi elaborar o balanço hídrico atual para a cidade de Belo Horizonte e analisar a questão da disponibilidade hídrica futura. Utilizou-se o método de Thornthwaite-Mather (1955) no cálculo do balanço hídrico climatológico, dados observacionais de precipitação e temperatura do ar (séries de ) e dados simulados de temperatura e precipitação gerados pelo modelo ECHAM (1941 a 2100). O modelo ECHAM aponta para um aumento na temperatura do ar de 1,6 C, associado a uma diminuição da precipitação de 347 mm ano -1 para o final do século XXI. Palavras-chave: Temperatura; precipitação; evapotranspiração; modelo climático ACTUAL AND FUTURE CLIMATOLOGICAL BUDGET IN BELO HORIZONTE, MINAS GERAIS STATE, BRAZIL ABSTRACT: This study aimed to determine the current water budget for Belo Horizonte, MG and investigate the future water availability. The Thornthwaite-Mather (1955) method was used for the climatological water budget combined with observed and simulated data of air temperature and precipitation. The future scenarios indicate an increase of temperature of 1.6 C and decrease precipitation 347 mm year -1 to the end of the century. Keywords: Temperature; rainfall; evapotranspiration; climatic model INTRODUÇÃO O estudo das mudanças climáticas globais é objeto de várias iniciativas internacionais e nacionais para esboçar cenários futuros do clima, quantificando impactos e propondo medidas de mitigação e de adaptação. Como destaque, temos os relatórios do Painel Intergovernamental

2 Sobre Mudanças Climáticas (IPCC), referência para maioria dos pesquisadores do mundo. Em seu último relatório o IPCC (2007) aponta para um aumento médio da temperatura do ar entre 0,8 C e 2,6 C até 2050 e de 1,4 C e 4,0 C até o final deste século, em decorrência do aumento das concentrações dos gases de efeito estufa (dióxido de carbono, óxido nitroso, vapor d água, metano). Como a capacidade da atmosfera para reter água aumenta exponencialmente com a temperatura do ar, as taxas de evaporação e transpiração também deverão aumentar. Espera-se que as precipitações, bem como, seus padrões geográficos e temporais alterarão. Desta forma, as mudanças climáticas previstas, sem dúvida, impactarão tanto a oferta como a demanda por água (Rosenberg et al., 2003). Estima-se que as mudanças no clima global possam gerar anomalias climáticas que causarão interferência direta no ciclo das chuvas e de vazões das bacias hidrográficas, acarretando períodos de estiagem prolongada ou inundações de intensidades cada vez maiores, associadas à indução de riscos ambientais, econômicos e sociais, sendo os países mais pobres e em desenvolvimento os mais vulneráveis (Marengo et al.,2008a; Marengo et al., 2008b). O balanço hídrico climatológico é uma das várias maneiras de se monitorar a variação do armazenamento de água no solo. A partir do suprimento de água no solo, via precipitação ou irrigação, da demanda atmosférica e da capacidade de água disponível, o balanço hídrico fornece estimativas da evapotranspiração real, da deficiência e do excedente hídrico, bem como do armazenamento de água no solo. O balanço hídrico assim calculado torna-se um indicador climatológico da disponibilidade hídrica em uma região (Pereira et al., 1997), o que é fundamental no planejamento das atividades urbanas e hidrelétricas. A bacia hidrográfica do rio das Velhas está localizada na região central do estado de Minas Gerais. A região metropolitana de Belo Horizonte (RMBH), apesar de ocupar apenas 10% da área territorial da bacia, é a principal responsável pela degradação do rio das Velhas, devido à sua elevada densidade demográfica (mais de 70,8% de toda a população da bacia), processo de urbanização e atividades industriais (Polignano et al., 2001). Diante do exposto, objetivou-se neste trabalho analisar o balanço hídrico climático na cidade de Belo Horizonte, MG, utilizando dados gerados pelo modelo ECHAM-OM para o cenário A1B. MATERIAL E MÉTODOS Os dados meteorológicos necessários para a realização do Balanço Hídrico são temperatura do ar e precipitação. Os dados de precipitação e temperatura do ar no período de 1981 a 2010 foram fornecidos pela estação meteorológica pertencente ao 5º Distrito de Meteorologia (5º DISME), do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), localizada em Belo Horizonte, MG (19,93º S, 43,94º W e 915 m de altitude).

3 Para os cenários futuros foram utilizados dados mensais de precipitação e temperatura do ar entre os anos de 1941 e 2100, cenário de emissões SRES A1B (IPCC-SRES 2000), fornecidas pelo modelo avançado ECHAM5-OM, de circulação acoplada oceano-atmosfera, com resolução de 1,875 1,875 (Marslandet al., 2003). Este modelo mostra uma das melhores performances em reproduzir ENOS numa recente avaliação de modelos que contribuem com projeções do clima futuro para o 4 Relatório do IPCC (Oldenborgh et al. 2005). Além disto, apresenta uma comparativamente boa simulação da climatologia atual da precipitação na América do Sul. Para a determinação das variáveis meteorológicas: evapotranspiração potencial, evapotranspiração real, deficiência e excesso hídrico, a partir do cenário A1B do modelo ECHAM, foi realizado o balanço hídrico, pelo método de Thornthwaite-Mather (1955) através do programa "BHnorm" elaborado em planilha eletrônica por Rolim e Sentelhas (1999), adotando-se uma capacidade de água disponível (CAD) de 100mm. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 1 são apresentadas a temperatura média anual, a precipitação e a evapotranspiração real (ETR) do clima presente e projeções futuras. Observa-se que o total de precipitação foi da ordem de 61% inferior ao total médio anual precipitado no período de 1981 a Enquanto no clima atual o total precipitado é de mm ano -1, no clima futuro esse total é de 1.065,2 e 1.133,9 mm ano -1, respectivamente, nos períodos de 2041 a 2070 e de 2071 a O acréscimo de 1,6 C na temperatura do ar resultou em uma evapotranspiração real (saída de água do sistema) da ordem de 944,3 mm/ano, no período de , enquanto no período de 1981 a 2010 apresenta uma ETR anual de 910,5 mm. Isso ocorre principalmente devido ao aumento da temperatura do ar que possibilita a atmosfera conter maior quantidade de vapor d água. Na Figura1 estão representados os balanços hídricos para a cidade de Belo Horizonte, em que deficiência é a diferença entre a Evapotranspiração Potencial (ETP) e a Evapotranspiração Real (ETR), excedente representa a água que sofre percolação profunda ou escoamento superficial, retirada ocorre quando a precipitação for menor do que a evapotranspiração potencial e quando for maior há a reposição. Nota-se uma diminuição no excedente hídrico, bem como, aumento na deficiência com o passar dos anos, atingindo um valor máximo no período de Essa redução na disponibilidade de recursos hídricos poderá ter conseqüências negativas para o fornecimento de água, vazão dos rios, afetando a população urbana da região. Os impactos mais severos são esperados para o final do século XXI. Neste período, um aumento de 1,6 C na temperatura e redução na precipitação, sobre a média histórica do INMET ( ), poderia reduzir em até 67% o excedente dos recursos hídricos, ou seja, a água que escorre pelos rios ou sofre percolação profunda no solo.

4 Os resultados do balanço hídrico climático mostraram que o déficit hídrico passará de 6 meses na condição atual para 7 meses pelas projeções do modelo ECHAM-OM, sendo que os meses de julho a setembro apresentaram maiores deficiências hídricas, acima de 50.0 mm por mês. Estes resultados são importantes para auxiliar futuramente na elaboração de projetos de recuperação e manejo dos recursos hídricos na região de estudo. CONCLUSÕES Por meio da presente pesquisa, na qual a projeção climática do modelo ECHAM-OM definem alterações de baixa magnitude no total de excedente e deficiência hídricos, e de média magnitude no excedente hídrico, para o primeiro trimestre do ano, pode-se vislumbrar uma contribuição para um melhor entendimento do regime hídrico da cidade de Belo Horizonte para o período de 2041 a Os resultados do balanço hídrico podem ser úteis, também, para o planejamento e gestão de recursos hídricos na área, possibilitando a implementação de prioridades e metas de recuperação e a conservação do meio ambiente urbano para as próximas gerações. AGRADECIMENTOS: Ao projeto ESSENCE liderado por Wilco Hazeleger (KNMI) and Henk Dijkstra (UU/IMAU), que foi conduzido com o suporte da DEISA, HLRS,SARA and NCF (por meio do projeto NCF NRG , CAVE and SG ). Especial agradecimento ao DEISA Consortium (www.deisa.org, EU, FP6 projects / ). Os autores também agradecem a Andreas Sterl (KNMI), Camiel Severijns (KNMI), e ao pessoal do HLRS e SARA pelo suporte técnico. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS IPCC-SRES, 2000: Special Report on Emission Scenarios. Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 20pp. Available at IPCC.International Panel on Climate Change.Climate Change 2007: The Phys. Scien. Basis. This Summary for Policymakers was formally approved at the 10th Session of Working Group I of the IPCC, Paris, February MARENGO, J. A.; NOBRE, A.; NOBRE, C.; TOMASELLA, J.;CARDOSO, M.; OYAMA, M. Hydro-climatic and ecological behaviour of the drought of Amazonia in Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Biolog. Scien., v. 21, p. 1-6, 2008a. MARENGO, J. A.; NOBRE, C.; TOMASELLA, J.; OYAMA, M.;SAMPAIO, G.; CAMARGO, H.; ALVES, L. M. The drought of Amazonia in Journal of Climate, v. 21, p , 2008b. MARSLAND, S.; HAAK, H.; JUNGELAUS, J.; LATIF, M.; RÖSKE, F.The Max-Planck-

5 Institute global ocean/sea ice model with orthogonal curvilinear coordinates, Ocean Modeling, v. 5, p , PEREIRA, A. R.; VILLA NOVA. N. A.; SEDIYAMA. G. C. Evapo(transpi)ração. 1. ed. PIRACICABA: FEALQ/USP, v p. Oldenborgh, G. J., S. Philip, and M. Collins: El Niño in a changing climate: a multi-model study, Ocean Scien. Discussion, 2, ROLIM, G.S.; SENTELHAS, P.C. Planilha no ambiente Excel para o cálculo Balanço Hídrico Normal por Thornthwaite-Mather (1955). BHnorm v5.0. Departamento de Física e Meteorologia, ESALQ-USP, ROSENBERG, N.J.; BROWN, R.A.; IZAURRALDE, R.C.; THOMSON, A.M. Integrated assessment of Hadley Centre (HadCM2) climate change projections on agricultural productivity and irrigation water supply in the conterminous United States. I. Climate change scenarios and impacts on irrigation water supply simulated with the HUMUS model. Agric. For. Meteor., n.117, p.73 96, Tabela 1 - Médias climatológicas da temperatura do ar (ºC), precipitação (mm ano -1 ) e evapotranspiração real (ETR). Cenários Temperatura (ºC) Precipitação (mm ano -1 ) ETR (mm ano -1 ) INMET , ,0 910,5 ECHAM , ,2 882,3 ECHAM , ,9 944,3 Figura 1. Balanço hídrico em Belo Horizonte nos períodos de 1981 a 2010, 2041 a 2070 e 2071 a 2100.

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