CPTEC e Mudanças Climáticas Usuários de Previsões em Recursos Hídricos. Walter Collischonn IPH UFRGS Porto Alegre RS

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1 CPTEC e Mudanças Climáticas Usuários de Previsões em Recursos Hídricos Walter Collischonn IPH UFRGS Porto Alegre RS

2 Seminário CPTEC 19 e 20/out 2004 Mudanças climáticas aumento CO2 Estamos vivenciando isto na vazão? Usos das previsões do CPTEC em Recursos Hídricos - experiências Previsões de tempo Previsões de clima Previsões de mudanças climáticas Demandas previsões de mudanças climáticas O que queremos Preocupações

3 Já podemos perceber na vazão dos rios os efeitos das mudanças climáticas?

4 Rio São Francisco últimos 30 anos

5 Rio São Francisco últimos 30 anos

6 Rio São Francisco em 2027 Vazão negativa!

7 Rio São Francisco

8 Rio São Francisco 1931 a 1950

9 Rio São Francisco 1942 a 1961

10 Rio São Francisco em 1950 a 1975

11 Rio São Francisco 1968 a 1984

12 Rio São Francisco em 1978 a 2004

13 Rio São Francisco 1931 a 2004

14 Quais são os processos que contribuem para a variabilidade plurianual da vazão de uma bacia? 6000 Vazão média mensal (m3/s) Dez/62 Dez/64 Dez/66 Dez/68 Dez/70 Dez/72 Dez/74 Dez/76 Dez/78 Dez/80 Dez/82 Rio Paraguai em Porto Esperança, MS - ( km 2 )

15 Cotas rio Paraguai em Ladário

16 Mudanças climáticas x variabilidade climática Número mágico: 30 anos é suficiente? Médias A questão importante: as mudanças climáticas vão aumentar a variabilidade climática? Estes resultados são confiáveis?

17 Previsões para recursos hídricos Usos Energia Elétrica (especialmente no Brasil) Abastecimento Irrigação Agricultura Navegação Meio ambiente Cheias

18 Energia Elétrica Energia hidrelétrica = 90 % energia (somente Noruega é semelhante) Sistema interligado Controle centralizado do sistema é fortemente dependente das previsões de vazão afluente a cada um dos reservatórios nos horizontes de 1 semana, 2 semanas, 1 mês, 6 semanas, 12 meses e 5 anos Bacias hidrográficas em diferentes regiões do país, com características climáticas diversas Estado atual: previsões sub-utilizadas

19 Abastecimento e Irrigação Nova regulamentação: outorga Outorga baseada em análise estatística da série histórica, por exemplo Q 90 Anos com estiagens extraordinárias, vazão outorgada poderá não existir, isto poderá levar a conflitos entre a entidade que outorgou e o usuário que recebeu a outorga Se, num ano qualquer, houver indícios de que haverá uma estiagem extraordinária, o conflito poderá ser antecipado e o usuário poderá, por exemplo, cultivar uma área menor

20 Navegação Rios Madeira, Paraguai e Araguaia Carga para transportar x problemas de navegação Melhor planejamento da navegação com boas previsões sobre as vazões dos rios na estiagem = boas previsões da chuva no período úmido

21 Meio ambiente Minimizar impactos de regularização da vazão Se houver previsão de um verão favorável (úmido), não é necessário utilizar as primeiras cheias do ano para recuperar o volume do reservatório.

22 Cheias Alerta de cheias 1983 aprox 30% do PIB de Santa Catarina afetado 2004 Defesa civil em estado de alerta El Niño

23 Experiências com uso de previsões Rio Uruguai, previsões climáticas Rio Uruguai, previsões de tempo Rio São Francisco, previsões climáticas

24 Previsão de vazão Etapa 1 Etapa 2 Chuva observada Chuva prevista Vazão Vazão Modelo Hidrológico Modelo Hidrológico

25 Cobertura e uso Solo Blocos +

26 Variabilidade no interior da célula A cobertura, o uso e o tipo de solo são heterogêneos dentro de uma célula Cada célula é dividida em blocos

27 Balanço vertical em cada bloco E P P-I D SUP W m W D INT D BAS

28 Escoamento na célula E P E D SUP D INT D BAS Q BAS Q INT Q SUP

29 Trecho de rio

30 Bacia do Rio Uruguai km 2 até início do trecho internacional

31 Discretização da bacia do rio Uruguai 681 células 8 blocos

32 01/11/89 01/12/89 Rio Uruguai: Resultados aplicação com calibração calculado observado Passo Caxambu km Vazão (m3/s) /01/89 01/02/89 01/03/89 01/04/89 01/05/89 01/06/89 01/07/89 01/08/89 01/09/89 01/10/89

33 Previsão

34 Primeiras conclusões Em geral, a chuva é subestimada Modelo prevê invernos muito secos A variabilidade interanual é razoavelmente bem prevista

35 Previsões com banda de incerteza 1999 a 2001

36 Erro padrão 1999 a 2001

37 Rio Uruguai previsão de curto prazo

38 Embalse km 2

39 Rio Canoas

40 Rio Pelotas

41 Bacia discretizada

42 Pluviômetros e pluviógrafos

43 Previsões meteorológicas obtidas do grupo de pesquisa da UFSC Modelo ARPS Cluster de 16 Pentium 2.4 GHz Projeto paralelo com empresa Tractebel Energia Modelos aninhados: América do Sul 40 x 40 km Região Sul do Brasil 10 x 10 km Novo região sul 4 x 4 km Condições de contorno: modelo global do NCEP (NOAA) Cluster antigo

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49 Previsão 6 meses rio São Francisco

50 BACIA DO RIO SÃO FRANCISCO

51 DADOS HIDROLÓGICOS Fluviométricos Pluviométricos

52 DADOS FÍSICOSF Tipos de solos Cobertura e uso do solo

53 DISCRETIZAÇÃO HIDROLÓGICA Sobradinho Resolução:0,2º (20x20km) São Francisco Resolução:0,1º (10x10km) Três Marias

54 Previsões de vazão com antecedência 1 mês

55 Previsões de vazão com antecedência 6 meses

56 Erro relativo médio da vazão prevista

57 Mudanças climáticas É possível usar metodologias semelhantes? Usar mais variáveis (chuva, temperatura, vento, umidade relativa...) Modelo calibrado com dados observados Pequenas variações da chuva causam grandes variações da vazão

58 Energia elétrica Vamos ter apagões mais frequentes? Variabilidade vai aumentar? Autocorrelação vai ser modificada? Vazão média vai aumentar? Posso colocar mais turbinas na usina?

59 Cheias Aumento da freqüência de cheias?

60 Nível do mar Lagoa dos Patos pode salgar?

61 Previsões de mudanças climáticas Perguntas óbvias cenários CO2 Vai chover mais/menos (bacia por bacia) Temperatura aumenta/diminui Cobertura vegetal Desmatamento da Amazônia Transformação do Cerrado Extenso reflorestamento com eucalipto/pinus/teca Grandes conjuntos de grandes reservatórios (Sobradinho, Madeira) Megacidades

62 Previsões de mudanças climáticas Chove mais ou menos? Muda a época da chuva? Chuvas mais intensas? O que acontece com as chuvas de 24 horas de duração? Estrutura de autocorrelação vai se alterar? Secas serão mais frequentemente seguidas por secas? Eventos extremos de chuva Temperatura, vento, umidade...

63 Previsões de mudanças climáticas Facilitar a interação com usuários interessados Variáveis: chuva, temperatura, vento, insolação, calor latente, calor sensível Intervalo de tempo: ano, mês, dia Séries longas para avaliar autocorrelação, alteração de frequencias e não apenas as médias

64 Preocupação Considerando que as previsões climáticas tem erros consideráveis, podemos confiar nas previsões climáticas?

65 MODELO GLOBAL na bacia do São Francisco 800 Chuva total mensal (mm) Observado Climatologia do modelo (9 membros) Climatologia média do modelo jan/82 jan/83 jan/84 jan/85 jan/86 jan/87 jan/88 jan/89 jan/90 jan/91

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42,6 42,0 43,0 40,0 40,3 29,0 30,1 23,4 28,7 27,7 19,5 29,4 23,1 20,5 % Armazenamento JUNHO RV0 1.1 ARMAZENAMENTO HISTÓRICO DO SISTEMA INTEGRADO NACIONAL 20 56,8 55,7 54,8,2 42,3 42,9 38,5,4 42,6 42,0 43,0,0 34,9 37,0 38,1,3 34,4 35,7 29,0 30,1 32,3 23,4 28,7 27,7 19,5 29,4

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