COMPENSAÇÃO FINANCEIRA COMO MECANISMO DE GESTÃO DE RISCO NA ALOCAÇÃO DE ÁGUA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRAÚLICA E AMBIENTAL PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL (RECURSOS HÍDRICOS) COMPENSAÇÃO FINANCEIRA COMO MECANISMO DE GESTÃO DE RISCO NA ALOCAÇÃO DE ÁGUA SAMIRIA MARIA OLIVEIRA DA SILVA Fortaleza- Ceará- Brasil Julho de 2015

2 SAMIRIA MARIA OLIVEIRA DA SILVA COMPENSAÇÃO FINANCEIRA COMO MECANISMO DE GESTÃO DE RISCO NA ALOCAÇÃO DE ÁGUA Tese submetida à Coordenação do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil com Área de Concentração em Recursos Hídricos, da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para a obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Dr. Francisco de Assis de Souza Filho. Fortaleza- Ceará- Brasil 2015

3 COMPENSAÇÃO FINANCEIRA COMO MECANISMO DE GESTÃO DE RISCO NA ALOCAÇÃO DE ÁGUA Tese submetida à Coordenação do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil com Área de Concentração em Recursos Hídricos, da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para a obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil.

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5 AGRADECIMENTOS Para Deus que sempre me orienta e me dá força para vencer as batalhas da vida. Aos meus pais, Francisco das Chagas e Aila Maria pela educação e apoio aos meus estudos. A minha avó materna, Luzia Rodrigues de Oliveira, por todo amor e carinho que sempre me concedeu. E, as minhas irmãs, Sâmila Maria e Sâmia Maria, pelos meus momentos de ausência em função das minhas atividades acadêmicas. Ao meu querido marido, Anderson Brandão, por toda força, carinho, compreensão e companheirismo a mim dedicado. Ao grande orientador, Francisco de Assis de Souza Filho por todos os ensinamentos acadêmicos e da vida, pela dedicação e confiança já que Somos livres no Um mas, não no Dois. Aos meus companheiros de pesquisa e estudo Sandra Helena, Daniel Cid, Thalita, Talitha Rochanne, Cleiton Silveira, Wictor Edney, Luiz Junior, Thiago e Felipe. A Teresinha, Shirley e Neuza pela colaboração e auxílio ao longo do doutorado. A todos os professores que contribuíram de alguma forma com minha carreira acadêmica em especial, Rosemeiry Carvalho, minha ex-tutora do PET, que me norteou para o mundo dos recursos hídricos e Calíope de Freitas pelas muitas conversas e conselhos. A banca examinadora pela disponibilidade de estar presente na defesa da tese.

6 RESUMO O processo de alocação de água entre usos diferentes e conflitantes em um cenário de incerteza climática reforça a motivação para estudar a gestão de riscos em sistemas hídricos. Dessta forma, o presente estudo propõe a incorporação de um mecanismo de gestão de risco climático no processo de alocação de recursos hídricos visando o gerenciamento equitativo e eficiente desses recursos. Para isso, utilizou-se um modelo agregado composto por um reservatório de regularização e dois usuários abastecimento urbano e irrigação, para construir e avaliar o mecanismo financeiro. Em seguida, utilizou-se um modelo desagregado, com múltiplos reservatórios, para aplicar os conceitos definidos no modelo anterior. Inicialmente, foi definido um indicador para ser utilizado como gatilho do mecanismo financeiro. Esse gatilho acionou o mecanismo sempre que foi detectado algum estado de severidade seca no sistema hídrico, sendo utilizado quatro estados: seca moderada, seca severa, seca extrema e seca excepcional. O valor da compensação foi calculado com base nos benefícios alcançados pelo setor que perdeu garantia hídrica no período de escassez. Essa avaliação foi realizada por meio da aplicação de dois métodos de rateio das disponibilidades hídricas: rateio linear e sistema de prioridades. A vazão disponível para alocação foi determinada utilizando a estratégia de operação do reservatório com afluências zero no semestre do ano. Entretanto, também testou-se a incorporação da informação climática nesse processo. Foram propostos dois gatilhos para o mecanismo financeiro: Índices de seca e Nível de Racionamento. Os índices de seca foram construídos com base na precipitação média (Índice padronizado de precipitação), na vazão afluente (Índice padronizado de escoamento) e no volume final da operação do sistema (Índice sintético). O nível de racionamento possuiu como base a vazão disponível para alocação (retirada controlada). A escolha dessa variável deu-se pela relação existente entre ela e o volume armazenado Essa relação permite que o gatilho obtenha um bom desempenho tanto para a probabilidade de detecção de seca quanto para o falso alarme. Além disso, elaborou-se uma base conceitual para incorporar o mecanismo financeiro a cobrança pelo uso da água e avaliou-se o desempenho do sistema quanto à incorporação do mecanismo financeiro por meio de dois indicadores, eficiência econômica e equidade (justiça alocativa). A avaliação de desempenho mostrou que o pagamento da compensação em um período de seca devido à maior garantia (prioridade) de outros usos opera no sentido de uma maior equidade e eficiência na alocação de água. No intuito de guardar os recursos financeiros arrecadados pela cobrança para a cobertura das compensações propôs-se um fundo de regularização que possui parcelas de arrecadação anual realizadas pelo abastecimento urbano e pelo governo. O fundo de regularização garante a sustentabilidade financeira e a incorporação do mecanismo ao instrumento de cobrança uma boa capacidade de adaptação ao sistema. Assim, a compensação financeira é uma opção viável tanto para os gestores de recursos hídricos que terão maior flexibilidade nas suas decisões quanto para o sistema de recursos hídricos que terá maior equidade no seu processo de alocação de água. Palavras-chave: Alocação de água, Risco e Compensação.

7 ABSTRACT The process of water allocation between different and competing uses in an uncertain climate scenario reinforces the motivation to study risk management of water systems. In this way, the purpose of this study is to propose the incorporation of a climate risk management mechanism in the process of water allocation, aiming an equitable and efficient management of these resources. For this, an aggregate model consisting of a reservoir of regulation and two users (urban supply and irrigation) was used to build and evaluate a financial mechanism. Afterwards, a disaggregation model consisting of multiple reservoirs was used to apply the concepts defined in the previous model. Initially, an indicator was chosen to be used as a trigger for the financial mechanism. This trigger started the mechanism whenever any rigorous state of drought in the water system was detected, which were classified in four different types: moderate drought, severe drought, extreme drought and exceptional drought. The amount of compensation was calculated based on the benefits achieved by the sector that lost water guarantee during the scarcity period. This evaluation was performed by the application of two methods for apportioning the water availability: linear apportionment and priority system. The available water flow for allocation was calculated using the reservoir operation strategy with inflows zero in the semester of the year. However, the incorporation of climate information in the process was also tested. Two triggers were proposed for the financial mechanism: Drought indices and Rationing level. The drought indices were built based on the average precipitation (standardized precipitation index), the inflow (standardized index flow) and the final volume of system operation (synthetic index). The rationing level mechanism is based on the available water flow for allocation and it was chosen due to its existing relation with the volume stored. This relationship allows the trigger to perform well both for the drought detection probability as for the false alarm. In addition, a conceptual framework for incorporating the financial mechanism to charge for the water use was elaborated, as well as an evaluation of the performance of the system as for the incorporation of the financial mechanism through two indicators: economic efficiency and equity (allocative justice). The performance evaluation showed that the payment of compensation in a period of drought due higher warranty (priority) of other uses operates to a greater equity and efficiency in water allocation. In order to keep the funds collected by the charge to cover the compensation, a regularization fund that has annual revenues of parcels carried out by the urban water supply and by the government was created. This regularization fund ensures the financial sustainability and also a good ability to adapt the incorporation mechanism to the collect instrument. Consequently, the financial compensation is a viable option for both water managers, who will have greater flexibility in their decisions, as well as for the water resources system, that will have more equity in their process of water allocation. Key-words: Water allocation, Risk and Compensation.

8 LISTA DE TABELAS TABELA 1- CAPACIDADE DOS RESERVATÓRIOS UTILIZADOS NA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA TABELA 2 - DEMANDA DE ABASTECIMENTO URBANO DA RMF TABELA 3 - ESTIMATIVA DAS COMPENSAÇÕES FINANCEIRAS TABELA 4 - ESTADO DO SISTEMA E LIMIARES DOS ÍNDICES TABELA 5 - MÉTODO DE ANÁLISE DE CONTINGÊNCIA TABELA 6 - LIMIARES DO GATILHO NÍVEL DE RACIONAMENTO TABELA 7 DESEMPENHO DA ALOCAÇÃO DE ÁGUA PARA O SETOR URBANO NO SISTEMA DE PRIORIDADE CONSIDERANDO O MODELO AGREGADO TABELA 8 - DESEMPENHO DA ALOCAÇÃO DE ÁGUA PARA O SETOR DE IRRIGAÇÃO NO SISTEMA DE PRIORIDADE CONSIDERANDO O MODELO AGREGADO TABELA 9 - VARIAÇÃO DE RENDIMENTO E GARANTIA HÍDRICA ENTRE O MÉTODO DE RATEIO LINEAR E O SISTEMA DE PRIORIDADE CONSIDERANDO O MODELO AGREGADO TABELA 10 - BENEFÍCIO MÉDIO DO SETOR DE ABASTECIMENTO URBANO E IRRIGAÇÃO EM MILHÕES DE REAIS TABELA 11 TRANSFERÊNCIA MÉDIA DE RISCO ENTRE A IRRIGAÇÃO E O ABASTECIMENTO URBANO TABELA 12 - ESTATÍSTICA DAS SÉRIES SINTÉTICAS DE VAZÃO AFLUENTE AO RESERVATÓRIO ORÓS NO PERÍODO DE 30 ANOS.. 98 TABELA 13 - TRANSFERÊNCIA DE RISCO ENTRE O ABASTECIMENTO E A IRRIGAÇÃO CONSIDERANDO AS SÉRIES SINTÉTICAS DE VAZÃO NÚMERO 11 E TABELA 14 - ANÁLISE DOS ÍNDICES DE SECA TABELA 15 - LIMIARES DO GATILHO NÍVEL DE RACIONAMENTO TABELA 16 - FREQUÊNCIA DE OCORRÊNCIA DOS ESTADOS DE SECA CONFORME O GATILHO NÍVEL DE RACIONAMENTO TABELA 17 - RESULTADOS DA ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DOS COEFICIENTES DE RACIONAMENTO TABELA 18 - BENEFÍCIOS DOS SETORES USUÁRIOS NO SISTEMA BASE E NO SISTEMA COM COMPENSAÇÃO (MILHÕES DE REAIS) TABELA 19 - DEMANDAS DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO POR FINALIDADE DE USO (M³/S) TABELA 20 - VOLUMES CARACTERÍSTICOS DOS RESERVATÓRIOS DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO TABELA 21 EVAPORAÇÃO MÉDIA PARA OS RESERVATÓRIOS DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO TABELA 22 - VOLUME META E PRIORIDADES DOS RESERVATÓRIOS DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO TABELA 23 - ESTIMATIVA DAS COMPENSAÇÕES FINANCEIRAS PARA O SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO TABELA 24 - FUNÇÃO BENEFÍCIO DA IRRIGAÇÃO POR SISTEMA TABELA 25 - LIMIARES DO NÍVEL DE RACIONAMENTO PARA O SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO TABELA 26 - CENÁRIOS DE SIMULAÇÃO PARA DEFINIÇÃO DO ESTADO DAS ÁGUAS DOS RESERVATÓRIOS TABELA 27 - ESTADO DAS ÁGUAS DO RESERVATÓRIO PARA O PERÍODO DE 1930 A TABELA 28 - ESTADO DAS ÁGUAS DO RESERVTAÓRIO PARA O PERÍODO DE 1951 A TABELA 29 - ESTADOS DAS ÁGUAS DOS RESERVATÓRIO DO JAGUARIBE PARA O PERÍODO DE 1997 A

9 LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 - CURVA DE DEMANDA DE UM BEM X EM CONDIÇÕES COETERIS PARIBUS FIGURA 2 - REPRESENTAÇÃO DE UMA CURVA DE DEMANDA DE ÁGUA FIGURA 3 - RELAÇÃO ENTRE A CURVA DE DEMANDA E OS BENEFÍCIOS ECONÔMICOS FIGURA 4 - CRITÉRIOS DE EFICIÊNCIA ECONÔMICA DE PARETO E KALDOR-HICKS FIGURA 5 - PROCESSO DE GESTÃO DE RISCOS FIGURA 6 - PLANEJAMENTO DE SECA NA VISÃO DA GESTÃO DE RISCO FIGURA 7 CRONOLOGIA DA COBRANÇA PELO USO DA ÁGUA BRUTA NO CEARÁ DE 1992 ATÉ O PRESENTE FIGURA 8 MODELO DE REPRESENTAÇÃO DA ALOCAÇÃO DE ÁGUA FIGURA 9 FASES DOS PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS FIGURA 10 - REPRESENTAÇÃO DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO E TRECHOS DO EIXÃO DAS ÁGUAS FIGURA 11 - CAPACIDADE DE ACUMULAÇÃO DOS RESERVATÓRIOS QUE PERENIZAM OS VALES DO JAGUARIBE E BANABUIÚ FIGURA 12 - POPULAÇÃO TOTAL RESIDENTE DO VALE PERENIZADO DO JAGUARIBE E BANABUIÚ (HABITANTES) FIGURA 13 - DIAGRAMA UNIFILAR DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO FIGURA 14 - FLUXOGRAMA DOS PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS PARA A ALOCAÇÃO DE ÁGUA E ANÁLISE DA TRANSFERÊNCIA DE RISCO FIGURA 15 - CURVA DE DEMANDA DOS IRRIGANTES DA BACIA DO JAGUARIBE - CEARÁ FIGURA 16 - PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS DO MECANISMO DE COMPENSAÇÃO FINANCEIRA FIGURA 17 - REGRA DE OPERAÇÃO DO MECANISMO FINANCEIRO FIGURA 18 - VARIAÇÃO SAZONAL DAS AFLUÊNCIAS AO RESERVATÓRIO ORÓS REPRESENTADA PELOS VALORES MENSAIS DA MÉDIA, MEDIANA E QUANTIS DE 25% E 75% FIGURA 19 - VAZÃO MÉDIA ANUAL AFLUENTE DO RESERVATÓRIO DE ORÓS ( ) EM PRETO E EM CINZA A MÉDIA MÓVEL DE 10 ANOS FIGURA 20 - CURVA DE REGULARIZAÇÃO DO RESERVATÓRIO ORÓS FIGURA 21 - VAZÃO ALOCADA COM O MECANISMO DE PRIORIDADE E RATEIO LINEAR (HM³/ANO) NO CENÁRIO DE VAZÃO ZERO UTILIZANDO A SÉRIE HISTÓRICA DE JULHO 1912 A JULHO FIGURA 22 - VAZÃO ALOCADA COM O MECANISMO DE PRIORIDADE (HM³/ANO) NO CENÁRIO DE PREVISÃO DE VAZÃO EM JULHO 1912 A JULHO FIGURA 23 - BENEFÍCIO FINANCEIRO MÉDIO ANUAL DOS SETORES USUÁRIOS DE ÁGUA CONSIDERANDO AS FUNÇÕES BENEFÍCIO DE SOUZA FILHO E BROWN (2009) EM MILHÕES DE REAIS FIGURA 24 - BENEFÍCIO MÉDIO ANUAL OBTIDO PELO USO DA ÁGUA PELA IRRIGAÇÃO E ABASTECIMENTO URBANO NOS DOIS MECANISMOS DE ALOCAÇÃO NO CENÁRIO DE OPERAÇÃO COM VAZÃO ZERO FIGURA 25 MÉDIA DA VAZÃO ALOCADA PARA O ABASTECIMENTO URBANO NO PERÍODO DE 30 ANOS (HM³/ANO) FIGURA 26 MÉDIA DA VAZÃO ALOCADA PARA O SETOR DE IRRIGAÇÃO NO PERÍODO DE 30 ANOS (HM³/ANO) FIGURA 27 - MÉDIA DOS BENEFÍCIOS OBTIDOS PELOS DOIS SETORES USUÁRIOS DE ÁGUA POR MEIO DO SISTEMA DE PRIORIDADE FIGURA 28 ESTADO DE SECA APRESENTADO EM CADA ANO APLICANDO O ÍNDICE NORMALIZADO DE PRECIPITAÇÃO FIGURA 29 - ESTADO DE SECA APRESENTADO EM CADA ANO APLICANDO O ÍNDICE NORMALIZADO DE ESCOAMENTO

10 FIGURA 30 - ESTADO DE SECA APRESENTADO EM CADA ANO APLICANDO O ÍNDICE SINTÉTICO FIGURA 31 - RELAÇÃO ENTRE A RETIRADA CONTROLADA E O VOLUME ARMAZENADO NO RESERVATÓRIO FIGURA 32 - ESTADO DE SECA DO RESERVATÓRIO ORÓS DE ACORDO COM O GATILHO NÍVEL DE RACIONAMENTO PARA O PERÍODO DE JULHO DE 2012 A JULHO DE 1996 JULHO DE 1913 A JULHO DE 1996 CONSIDERANDO O CENÁRIO DE VAZÃO ZERO FIGURA 33- MONTANTE DAS COMPENSAÇÕES FINANCEIRAS PARA O PERÍODO DE JULHO DE 1912 A JULHO DE FIGURA 34 - BENEFÍCIOS DOS SETORES USUÁRIOS DE ÁGUA NO SISTEMA BASE (MILHÕES DE REAIS) FIGURA 35 - BENEFÍCIOS DOS SETORES USUÁRIOS DE ÁGUA NO SISTEMA COM COMPENSÇÃO (MILHÕES DE REAIS) FIGURA 36 - UTILIDADE AGREGADA DO SISTEMA FIGURA 37 - DIFERENÇA DE BENEFÍCIO ENTRE O ABASTECIMENTO E A IRRIGAÇÃO (MILHÕES DE REAIS) FIGURA 38 - DEMANDAS DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO POR LOCALIZAÇÃO DOS USUÁRIOS (M³/S) FIGURA 39 - CURVA DE DEMANDA DESAGREGADA POR SISTEMA FIGURA 40 - FLUXOGRAMA DE DECISÃO DO ESTADO DAS ÁGUAS DOS RESERVATÓRIOS FIGURA 41 - VALORES DE COMPENSAÇÃO FINANCEIRA DA IRRIGAÇÃO ABASTECIDA PELOS RESERVATÓRIOS BANABUIÚ, CASTANHÃO E ORÓS COM EXCEÇÃO DA IRRIGAÇÃO DO CANAL DO TRABALHADOR E EIXÃO FIGURA 42 - VALORES DE COMPENSAÇÃO FINANCEIRA DA IRRIGAÇÃO ATENDIDAS PELAS ÁGUAS DO CANAL DO TRABALHADOR E DO EIXÃO FIGURA 43 - COMPORTAMENTO DA AFLUÊNCIA MÉDIA PARA OS BIÊNIOS CRÍTICOS FIGURA 44 - VOLUME FINAIS DOS RESERVATÓRIOS DA BACIA DO JAGUARIBE APÓS A SIMULAÇÃO DO CENÁRIO 1 PARA O PERÍODO DE 1930 A 1932 COM O VOLUMES INICIAIS DE: (A) 2012, (B) 2013 (C) 2014 E (D) FIGURA 45 - VOLUME FINAIS DOS RESERVATÓRIOS DA BACIA DO JAGUARIBE APÓS A SIMULAÇÃO DO CENÁRIO 1 PARA O PERÍODO DE 1930 A 1932 COM O VOLUMES INICIAIS DE: (A) 2012, (B) 2013 (C) 2014 E (D) FIGURA 46 - COMPORTAMENTO DO VOLUME DOS RESERVATÓRIOS DA BACIA DO JAGUARIBE APÓS A SIMULAÇÃO DO CENÁRIO 2 (62% DA DEMANDA) PARA O PERÍODO DE 1930 A 1932 COM O VOLUME INICIAL DE FIGURA 47 - DÉFICIT DAS DEMANDAS DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO APÓS A SIMULAÇÃO DO CENÁRIO 1 (92% DA DEMANDA) COM O VOLUME INICIAL DE 2015 E O PERÍODO DE 1930 A FIGURA 48 - DÉFICIT DAS DEMANDAS DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO APÓS A SIMULAÇÃO DO CENÁRIO 2 (62% DA DEMANDA) COM O VOLUME INICIAL DE 2015 E O PERÍODO DE 1930 A FIGURA 49 - DÉFICIT DAS DEMANDAS DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO APÓS A SIMULAÇÃO DO CENÁRIO 3 (28% DA DEMANDA) COM O VOLUME INICIAL DE 2015 E O PERÍODO DE 1930 A FIGURA 50 - COMPENSAÇÃO FINANCEIRA CONSIDERANDO O BIÊNIO DE 1930 A FIGURA 51 - VOLUME FINAIS DOS RESERVATÓRIOS DA BACIA DO JAGUARIBE APÓS A SIMULAÇÃO DO CENÁRIO 1 (92% DA DEMANDA) PARA O PERÍODO DE 1951 A 1953 COM O VOLUMES INICIAIS DE: (A) 2012, (B) 2013 (C) 2014 E (D) FIGURA 52 - DÉFICIT DAS DEMANDAS DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO APÓS A SIMULAÇÃO DO CENÁRIO 1 (92% DA DEMANDA) COM O VOLUME INICIAL DE 2015 E O PERÍODO DE 1951 A FIGURA 53 - DÉFICIT DAS DEMANDAS DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO APÓS A SIMULAÇÃO DO CENÁRIO 2 (62% DA DEMANDA) COM O VOLUME INICIAL DE 2015 E O PERÍODO DE 1951 A

11 FIGURA 54 - DÉFICIT DAS DEMANDAS DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO APÓS A SIMULAÇÃO DO CENÁRIO 3 (28% DA DEMANDA) COM O VOLUME INICIAL DE 2015 E O PERÍODO DE 1951 A FIGURA 55 - VOLUME FINAIS DOS RESERVATÓRIOS DA BACIA DO JAGUARIBE APÓS A SIMULAÇÃO DO CENÁRIO 1 (92% DA DEMANDA) PARA O PERÍODO DE 1997 A 1999 COM O VOLUMES INICIAIS DE: (A) 2012, (B) 2013 (C) 2014 E (D) FIGURA 56 - VOLUME FINAIS DOS RESERVATÓRIOS DA BACIA DO JAGUARIBE APÓS A SIMULAÇÃO DO CENÁRIO 1 (92% DA DEMANDA) PARA O PERÍODO DE 1937 A 1939 COM O VOLUMES INICIAIS DE: (A) 2012, (B) 2013 (C) 2014 E (D) FIGURA 57 - DÉFICIT DAS DEMANDAS DO SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO, APÓS A IMPOSIÇÃO DA RESTRIÇÃO DE CAPACIDADE DO EIXÃO DAS ÁGUAS, CONSIDERANDO O PERÍODO DE 1930 A 1932 E O VOLUME DE FIGURA 58 VALOR DA COMPENSAÇÃO FINANCEIRA E MÉDIA MÓVEL DE 10 ANOS (EM PRETO) PARA O MODELO AGREGADO FIGURA 59 - SIMULAÇÃO DO FUNDO DE REGULARIZAÇÃO PARA O MODELO AGREGADO

12 LISTA DE SIGLAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ANA Agência Nacional das Águas CAGECE Companhia de Água e Esgoto do Estado do Ceará COGERH Companhia de Gestão de Recursos Hídricos CONERH Conselho Estadual de Recursos Hídricos DNOCS Departamento Nacional de Obras Contra às Secas FUNCEME Fundação Cearense Meteorologia e Recursos Hídricos OCDE Organização para Economia Cooperação e Desenvolvimento PR Sistema de Prioridade RL Rateio Linear

13 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO OBJETIVOS CONTRIBUIÇÃO CIENTÍFICA E TÉCNICA ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ALOCAÇÃO DE ÁGUA Mecanismos de alocação de água Economia e alocação de água Eficiência econômica Equidade Sustentabilidade GESTÃO DE RISCO O risco e o seu gerenciamento Gestão de risco de seca Previsão Climática Mecanismos de proteção ao risco Seguros tradicionais Seguros indexados Derivativos climáticos COBRANÇA PELO USO DA ÁGUA BRUTA TOMADA DE DECISÃO METODOLOGIA ESTRATÉGIA METODOLÓGICA MODELO DE REPRESENTAÇÃO DA ALOCAÇÃO DE ÁGUA SITUAÇÃO DE APLICAÇÃO Caracterização do Sistema Jaguaribe-Metropolitano Situação de Aplicação 1: Modelo Agregado Situação de Aplicação 2: Modelo Desagregado ALOCAÇÃO DE ÁGUA E ANÁLISE DA TRANSFERÊNCIA DE RISCO Alocação de Água Análise da transferência de Risco MECANISMOS DE COMPENSAÇÃO FINANCEIRA Estimativa da Compensação Financeira Limiares da Compensação Financeira: Estado do Sistema Hídrico Índices de seca... 75

14 Nível de Racionamento AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DO MECANISMO MODELO DE INTEGRAÇÃO COBRANÇA-COMPENSAÇÃO FINANCEIRA MODELO AGREGADO ALOCAÇÃO DE ÁGUA Operação do reservatório Vazão Zero Previsão de Vazão Alocação de água entre usos Rateio Linear Sistema de prioridade Desempenho da Alocação da Água Análise da Incerteza das Vazões Afluentes RESULTADOS Alocação de Água Análise da Transferência de Risco Análise da incerteza nas vazões afluentes Mecanismo de compensação financeira Índices de seca Nível de racionamento Valor da compensação Avaliação do desempenho do mecanismo financeiro MODELO DESAGREGADO ALOCAÇÃO DE ÁGUA MECANISMO DE COMPENSAÇÃO FINANCEIRA Estimativa da compensação financeira Gatilhos do mecanismo: Definição do estado das águas superficiais RESULTADOS MODELO DE INTEGRAÇÃO COBRANÇA-COMPENSAÇÃO FINANCEIRA CONCLUSÕES REFERÊNCIAS APÊNDICE A ÍNDICES DE SECA APÊNDICE B INDICE SINTÉTICO MEDIANO...171

15 ANEXO A - TARIFAÇÃO DE ÁGUA BRUTA...173

16 13 1 INTRODUÇÃO A variabilidade do clima interfere diretamente na oferta e na demanda hídrica por meio da redução ou do aumento das afluências e dos estoques de água dos reservatórios. Esse fato impõe um risco operacional nos sistemas de recursos hídricos e ressalta a necessidade do planejamento e do gerenciamento desses recursos ser realizado sob a ótica do risco e da adaptação. A adaptação é necessária para a sustentabilidade dos recursos hídricos e, consequentemente, dos hidrossistemas, uma vez que o clima, a água, os sistemas biofísicos e socioeconômicos estão conectados por caminhos complexos. O risco também está relacionado com a exposição do local (probabilidade de ocorrência) e a vulnerabilidade da sociedade. A exposição refere-se à localização das pessoas, aos meios de vida, aos recursos e serviços ambientais, à infraestrutura disponível e aos recursos econômicos, sociais ou culturais (LAVELL et al., 2012). Já a vulnerabilidade é considerada como o grau de susceptibilidade e de incapacidade do sistema lidar com os efeitos adversos da variabilidade climática (incluindo os eventos extremos), sendo função do seu caráter, da sua magnitude e de seu ritmo (IPCC, 2007). A gestão de risco em hidrossistemas pode ser realizada com medidas do tipo estrutural e não estrutural. De acordo com Grigg (1996), as medidas estruturais estão relacionadas com a alteração da infraestrutura para suportar os eventos extremos, como diques, barragens, canalização entre outros. As medidas não-estruturais são as que permitem conviver com o sistema sem precisar de instalações construídas tais como o seguro, a previsão e a realocação. As primeiras medidas envolvem maiores custos e estão limitadas quanto à segurança a um nível de risco. Brown e Carriquiry (2007) propuseram a adoção de mecanismos financeiros para gerir os riscos em hidrossistemas visando a transformar a variabilidade hidrológica em valores monetários de forma a possibilitar a garantia de renda a população na ocorrência de um evento hidrológico extremo. Nesse contexto, Courbage e Stahel (2012) advertem que uma das questões-chave em operacionalizar esses mecanismos para segurar eventos extremos é a quantidade de capital necessário para fornecer proteção contra esses eventos. Apesar dessa questão, a Rede de Conhecimento do Clima e Desenvolvimento (2012) ressalta que os mecanismos financeiros já têm sido reconhecidos

17 14 internacionalmente como instrumentos integrantes da adaptação e da gestão de riscos de desastres naturais. Por isso, diversas organizações internacionais já estão apoiando países para explorar o potencial de transferência de risco seja pelo desenvolvimento de instrumentos usualmente associados a um pagamento (como os seguros) ou por mecanismos usualmente informais e sem pagamento (como as compensações). Contudo, os mecanismos financeiros para gerir riscos de extremos hidrológicos são mais investigados e difundidos para proteção de perdas de inundações devido à grande frequência de ocorrência desse evento em nível mundial e o seu impacto sobre os centros urbanos (JHA, 2012). Na Austrália, por exemplo, além de seguros clássicos, o governo tem um sistema formal para compensar os estados e os usuários por perdas oriundas de inundação (MA, 2012). Com uma outra perspectiva, este estudo busca desenvolver um mecanismo de compensação financeira voltado para gerir riscos inerentes a eventos de seca, susceptível de proporcionar um significativo ganho em alternativa para o gerenciamento e o planejamento dos recursos hídricos. Para isso, neste esudo será realizada a alocação de água entre usos a fim de avaliar a transferência de risco e a perda de garantia hídrica. O pagamento da compensação financeira ocorrerá conforme o estado das águas superficiais do sistema hídrico. Para isso, será utilizado cinco estados: normal, seca moderada, seca severa, seca extrema e seca excepcional. O valor da compensação será estimada com base nos benefícios financeiros dos usuários de água. Esses benefícios serão oriundos de funções estimadas a partir da integração da curva de demanda dos usuários 1.1 Objetivos O objetivo geral é desenvolver um mecanismo de gestão de risco climático que possa ser incorporado no processo de alocação de recursos hídricos, visando à redução de conflitos e ao gerenciamento equitativo e eficiente desses recursos. Especificamente, pretende-se alcançar os seguintes objetivos: Analisar a questão da transferência de risco na alocação de água entre setores usuários; Construir um mecanismo de compensação financeira para a gestão do risco climático na alocação de água; Propor limiares que indiquem o estado de seca em sistemas plurianuais;

18 15 Analisar o desempenho do mecanismo de compensação financeira quanto à capacidade de gerar eficiência e equidade ao sistema hídrico; Propor um modelo conceitual de cobrança pelo uso da água para incorporar o mecanismo de compensação financeira; 1.2 Contribuição Científica e Técnica A crescente demanda por recursos hídricos e o desafio dos planejadores e gestores de recursos hídricos de alocar água entre usos diferentes e conflitantes em um cenário de incerteza climática, visto em todo o mundo, reforça a motivação para estudar e aprimorar o processo de alocação de água nos mais diversos sistemas hídricos. Um levantamento realizado com o conjunto de palavras-chave Risco climático- Alocação, Risco climático-seguro e Compensação Financeira-Alocação na base de dados da Scorpus e no mecanismo de busca Google Acadêmico para o período de 2004 a setembro de 2014 destacou 54 trabalhos cientifícos publicados que poderiam ter alguma correspondência com o tema proposto nesta pesquisa. Desse total de trabalhos: 08 discutem e/ou propõem a utilização de seguros para gerir riscos de inundação; 27 discutem e/ou elaboram mecanismos de seguros para a gestão de risco climático na agricultura (sendo 02 estudos especifícos para a irrigação); 12 discutem conceitualmente a utilização de mecanismos financeiros para gerir riscos climáticos; 01 analisa a acoplagem de modelos hidrológicos com modelos de transferência de risco hidrológico; 01 discute e elabora uma compensação financeira para o município devido a exploração de recursos minerais; 02 avaliam a compensação financeira para a proteção ambiental; 02 analisam o impacto da compensação financeira de hidroelétricas em sedes municipais. 01 propõe um contrato de opção entre concessionárias de abastecimento de água urbanas e usuários da agricultura associado a seguro baseado em vazões afluentes. Assim, a pouca existência de referências na linha de pesquisa deste estudo revela a pertinência de produzir conhecimento para instrumentalizar os gestores de recursos hídricos no processo de gestão de risco na alocação de água seja pela melhor

19 16 compreensão dos intrumentos de gestão já existentes ou pelo desenvolvimento de novos instrumentos e/ou novas ferramentas técnicas ou tecnológicas. Dessa forma, as apropriações científicas e técnicas, por parte da sociedade, dos elementos construídos neste estudo possibilitariam a melhoria do processo de alocação de água e, consequentemente, o desenvolvimento de um sistema de recursos hídricos com maior resiliência e capacidade de adaptação. 1.3 Estruturação do trabalho Este documento está organizado em sete capítulos além da introdução que inclui os objetivos e a contribuição cientifica e técnica da pesquisa. No segundo capítulo expõe-se o referencial teórico onde se apresenta uma base conceitual sobre a alocação de água e seus mecanismos seguindo com uma breve fundamentação sobre gestão de risco, cobrança pelo uso da água e tomada de decisão. A metodologia está exposta no capítulo três com explicitação da situação de aplicação, da elaboração dos limiares da compensação financeira, do método de análise da transferência de risco e da construção do mecanismo de compensação financeira além do método da avaliação de desempenho do sistema e da construção do modelo conceitual da incorporação do mecanismo financeiro a cobrança pelo uso da água. No capítulo seguinte, tem-se apresentação do sistema de alocação de água para o modelo agregado com a explicitação da operação do reservatório e dos métodos de alocação bem como, os resultados oriundos desse modelo. O capítulo cinco expõe a aplicação do mecanismo financeiro ao modelo desagregado levando em consideração as definições realizadas para o modelo agregado. No capítulo seis apresenta-se um modelo conceitual para implementar o mecanismo de compensação com parcela da cobrança pelo uso da água. Enquanto que, nos capítulos sete e oito têm-se as conclusões e as referências bibliográficas, respectivamente. Como capítulos extras, têm-se os apêndices em que é possível visualizar os índices construídos neste estudo bem como, os anexos em que se expõe a descrição de alguns modelos de tarifação de água bruta.

20 17 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Os conceitos apresentados buscam fundamentar a pesquisa e familiarizar o leitor com o campo de estudo bem como, construir uma base conceitual que embasasse os aspectos metodológicos. Este capítulo está dividido em quatro seções, são elas: (i) alocação de água; (ii) gestão de risco; (iii) cobrança pelo uso da água; e (iv) tomada de decisão. 2.1 Alocação de Água A alocação de água configura-se como uma tomada de decisão no gerenciamento de recursos hídricos e se refere às regras e aos procedimentos por meio dos quais a distribuição da água é decidida para uso individual ou coletivo, em relação à sua disponibilidade (ROA-GARCÍA, 2014). É um processo que, em muitas vezes, tende a ser marcado por conflitos em virtude da escassez do próprio recurso (em termos de quantidade, qualidade, tempo de disponibilidade ou confiabilidade), que gera, muitas vezes, o desequilíbrio entre a oferta e a demanda. Ela pode ocorrer de quatro formas: i) alocação entre usos ou intersetorial; ii) entre usuários ou intrasetorial; iii) intertemporal que estabelece a relação entre a alocação de curto prazo (enquanto a oferta é fixa) com o futuro próximo (intersazonal ou interanual) e deste com o futuro mais longínquo; iv) a alocação inter-regional ou interespacial (SOUZA FILHO, 2005). No processo de alocação de água, inicialmente, é realizado o desenvolvimento de infraestrutura hídrica e a definição do planejamento é, portanto, como essa infraestrutura será utilizada. Ao longo do tempo, a demanda hídrica pode torna-se superior ao total disponibilizado, mesmo com a nova infraestrutura. Além disso, uma consciência ambiental cresce, e vislumbra-se uma maior restrição na disponibilidade hídrica (SPEED et al., 2013). Sob essas circunstâncias, as crises econômicas e ambientais podem ocorrer e o planejamento da alocação passa a ter um novo contexto que inclui a gestão da demanda e dos conflitos. A gestão da demanda envolve todas as ações relacionadas aos usos econômicos e sociais da água e à sustentabilidade ambiental. Aspectos como a conservação da água (uso racional) e a flexibilidade dos usos são dimensões relevantes dessa gestão. Essa gestão é realizada por intermédio de instrumentos como a outorga e a cobrança. A

21 18 gestão de conflito pelos usos da água tem sua necessidade em decorrência da escassez relativa dos recursos hídricos que gera disputas de interesses que necessitam ser administrados. A abordagem sistêmica da alocação envolve significativa análise econômica, social, ambiental e avaliação de compensação entre usos competitivos. Assim, conforme Speed et al. (2013), um moderno processo de alocação de água é um exercício socioeconômico com base na hidrologia e na engenharia. Segundo Souza Filho (2007), essa nova abordagem possui uma dimensão natural (na disponibilidade hídrica e sustentabilidade dos ecossistemas), econômica (como insumo na produção), sociológica (no conflito entre os grupos sociais e regiões), jurídico-institucional (no direito de uso) e de política de desenvolvimento. E sua tomada de decisão é subsidiada pela aplicação de diferentes mecanismos que afetam, de forma diferenciada, os usuários de água Mecanismos de alocação de água Basicamente, a alocação de água pode ser realizada por meio de quatro mecanismos: i) mecanismo administrativo; ii) preço baseado no custo marginal; iii) mercado da água e iv) conferência de consenso (DINNAR, 1997). No mecanismo administrativo, o Poder Público é o responsável pelo gerenciamento dos recursos hídricos, definindo os volumes a serem utilizados, assim como sua distribuição entre os usuários do sistema. Esse é o mecanismo mais praticado ao longo dos anos em diversos países devido às características especiais da água que levam a falhas de mercado (WORLD BANK, 1993). Tem como fundamento o mecanismo de comando-e-controle que tem, como base, a distribuição de cotas do bem para os usuários, estabelecendo um sistema de direitos de uso. No Brasil, a outorga de uso da água é o mecanismo administrativo que garante o direito de uso da água, por um prazo determinado, nas condições expressas pela Política Nacional dos Recursos Hídricos. Conforme o Artigo 11 da Lei de 1997, o regime de outorga de direitos de uso de recursos hídricos tem como objetivos assegurar o controle quantitativo e qualitativo dos usos da água e o efetivo exercício dos direitos de acesso à água Desse modo, a outorga é uma autorização de uso pelo qual o Poder Público atribui a utilização exclusiva de um bem de seu domínio a um particular, para que o explore segundo sua destinação especifica (AQUINO et al., 2013).

22 19 Conforme Dinnar (1997), o mecanismo do preço baseado no custo marginal da última unidade de água suprida pressupõe que o preço e o custo marginal sejam iguais. Com isso, a alocação é economicamente eficiente evitando a tendência de subvaloração dos recursos. Considerando que o custo marginal variará com o tempo de avaliação e com a demanda, sua aplicação torna-se difícil. Os mercados de água fazem parte de uma mudança de paradigma das políticas de água de muitos locais no Chile e nos Estados Unidos. A sua implementação tem sido promovida por importantes organizações internacionais como a Organizações das Nações Unidas, o Banco Mundial e a Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (LE QUESNE et al, 2007). A alocação via mercado tem por objetivo realocar água de usuários com menor capacidade de pagamento para usuários com maior capacidade de pagamento por curtos períodos, em anos de escassez, ou por longo prazo. Algumas vezes, o mercado requer intervenção ou controle estatal a fim de criar condições satisfatórias à sua ocorrência (DINNAR, 1997). De acordo com Le Quesne et al. (2007), há uma grande variedade de mercados de água. Dentre eles têm-se os mercados de água abertos e os mercados locais: a) Mercados de água abertos Nele, os direitos de água são negociados em um mercado livre, em geral, sem interferência ou controle administrativo; Eles se aproximam da venda de outros produtos e serviços na economia de mercado como, por exemplo, a venda de terras; b) Mercados locais São utilizados para negociar a água temporariamente, sendo importantes para permitir a flexibilidade nos sistemas de recursos hídricos. Esse é o tipo mais comum de mercado de água. Campos et al. (2002) relatam a existência de três condições necessárias para aplicação do mercado de água: i. A legislação deve permitir ao titular do uso o direito de transferi-lo; ii. Os sistemas hídricos devem ser organizados, permitindo-se a alocação e realocação e exercendo o controle por meio da outorga; iii. As transferências permanentes devem ser informadas e avaliadas pelo órgão gestor, que deverá emitir nova outorga para o novo usuário. A conferência de consensos consiste na negociação política do uso da água entre a sociedade civil, usuários e poder público. Esse mecanismo incorpora dois conceitos base: i) a arbitragem de conflito como forma de integração social e ii) a ampliação da

23 20 democracia no interior da sociedade, como forma de gerenciamento de conflitos. Esses dois conceitos são a base sociológica que legitima esse mecanismo de alocação de recursos (DINNAR, 1997). Na literatura, existem outras categorizações de mecanismos de alocação. Por exemplo, Sales (1999) enuncia três tipos racionais de modelos de alocação de água: centralismo administrativo, mercado de água e alocação via negociação. O fundamental é que os tomadores de decisão, além de terem acesso aos diversos mecanismos existentes, possam adaptá-los à realidade de cada local e aos objetivos da política de recursos hídricos desenvolvida nele Economia e alocação de água A integração entre aspectos hidrológicos e a economia tem ocorrido, em geral, por intermédio do desenvolvimento de modelos hidroeconômicos. Esses modelos assentam-se sobre uma plataforma conceitual (GISSER; MERCADO, 1972; NOEL et al. 1980) em que a água é alocada e gerida de forma a maximizar benefícios derivados de curvas econômicas de demanda de água. A demanda pode ser definida como a quantidade de certo bem ou serviço que os consumidores desejam adquirir em determinado período de tempo. Essa procura depende de variáveis que influenciam a escolha do consumidor, são elas: o preço do bem ou serviço, o preço dos outros bens, a renda do consumidor e o gosto ou preferência do indivíduo. Para se estudar a influência isolada dessas variáveis, utiliza-se a hipótese do coeteris paribus, ou seja, considera-se cada uma dessas variáveis afetando separadamente as decisões do consumidor (TAVARES; GIMENES, 2012). De acordo com a teoria elementar da demanda, a quantidade demandada de certo bem ou serviço varia inversamente a seu preço, permanecendo constantes a renda disponível do consumidor e o preço dos demais bens (coeteris paribus). Assim, toda vez que o preço do bem sobe, a quantidade demandada cai, e vice-versa. Na Figura 01, cada ponto da curva de demanda representa a quantidade total de bens ou serviços que os consumidores decidiram comprar a um determinado preço. Harou et al. (2009) expõem que a curva de demanda de água representa a disposição a pagar do consumidor para diferentes quantidades de água. A disposição a pagar está essencialmente relacionada com as preferências dos consumidores.

24 21 Figura 1 - Curva de demanda de um bem x em condições coeteris paribus. Fonte: Elaboração própria. Com a curva de demanda, é possível quantificar o valor de mercado (ABDE na Figura 2) e o excedente do consumidor (BCD na Figura 2), ou o utilitário adicional adquirido pelos consumidores acima do preço pago. Na Figura 2, o eixo y é o preço unitário e o eixo x é a quantidade de água disponível. A inclinação da curva indica o quanto um indivíduo está disposto a pagar por cada unidade extra do produto, ou seja, o benefício marginal. Figura 2 - Representação de uma curva de demanda de água Fonte: Adaptado de Bear et al apud Harou et al A soma do valor de mercado com o excedente do consumidor representa os benefícios econômicos brutos da alocação de água que podem ser obtidos integrando a curva de demanda de água (Figura 3). A função de benefício gerada com essa

25 22 integração apresenta retornos marginais decrescentes, isto é, a taxa de benefício diminui à medida que aumenta a quantidade de água. Figura 3 - Relação entre a curva de demanda e os benefícios econômicos. Fonte: Adaptado de Bear et al apud Harou et al A teoria elementar da demanda parte do princípio de que quanto maior for o preço do bem, menos unidades serão compradas, por duas razões importantes: porque isso aumenta o custo do consumo e o seu custo de oportunidade. Para Hall e Liberman (2003), o conceito de custo de oportunidade é usado para se referir ao valor de um recurso em seu melhor uso alternativo, isto é, refere-se ao valor da melhor alternativa sacrificada quando da prática de outra ação. Para um indivíduo, ele decorre da escassez de tempo ou dinheiro. Para a sociedade, ele surge da escassez dos recursos sociais. Na alocação de água, considera-se em termos de uma mudança na margem, ou seja, o custo marginal de oportunidade, porque as decisões de gestão geralmente implicam mudanças relativamente pequenas no uso dos recursos hídricos (FAO, 2004).

26 23 Conforme a FAO (2004), o custo de oportunidade marginal é uma ferramenta importante e útil para conceituar e medir os efeitos físicos do esgotamento de recursos e a degradação em termos econômicos. Ele busca medir o custo social total de uma opção/ação ou política que emprega um recurso natural como a água. Assim, ele compõe-se dos custos econômicos diretos de captação de água (tais como os custos de mão-de- obra, equipamento) e dos custos externos que surgem a partir do uso da água. No contexto da economia da alocação de água, um conceito relevante é o de escassez de água, isto é, quando a demanda excede a oferta hídrica. Isto porque quando a água é um recurso escasso, ela deve ser gerida e distribuída de forma eficiente, no sentido econômico. Para Moraes et al. (2009), além de uma alocação de água eficiente, é necessário distribuir o bem-estar entre todos os indivíduos e assegurar a sustentabilidade do recurso. Dessa forma, a alocação de água deve ser realizada para cumprir alguns objetivos globais que podem ou não estar explícitos na legislação. Esses objetivos, que giram em torno dos pilares do desenvolvimento sustentável (LAYRARGUES, 1997), são: equidade, eficiência econômica e sustentabilidade Eficiência econômica A eficiência econômica pode ser dividida em dois componentes: eficiência produtiva e eficiência alocativa. O primeiro componente envolve a organização da produção para obter seu valor máximo com todos os recursos disponíveis (HALL; LIEBERMAN, 2003). A eficiência alocativa, foco desta seção, explora todas as possibilidades de ganhos entre agentes sociais e econômicos por intermédio de trocas de bens e serviços. Uma alocação economicamente eficiente da água é desejável na medida em que maximiza o bem-estar que a sociedade obtém dos recursos hídricos disponíveis. Bemestar, nesse contexto, refere-se ao bem-estar econômico da sociedade e é determinado pelo bem-estar agregado dos usuários de água (FAO, 2004). Um critério utilizado na economia para julgar se a alocação do recurso é ou não eficiente é o ótimo de Pareto. Ele foi originalmente concebido como um critério de avaliação do bem-estar social. A aplicação do seu conceito inaugurou uma nova linha de pensamento e desencadeou importantes mudanças no estudo da economia. Ele enuncia que o bem-estar máximo de uma sociedade é alcançado quando não existir outro estado

27 24 tal que seja possível aumentar o bem-estar de um indivíduo sem diminuir o bem-estar de outro (GARCIA, 1996). Ou seja, a alocação eficiente será aquela quando não existir mais trocas que possam aumentar o ganho de utilidade de um usuário sem diminuir a utilidade do outro (PINDYCK e RUBINFELD, 2005). Ao longo dos anos, o conceito de Ótimo de Pareto foi ampliado, mudando sua perspectiva de análise e passou a ser denominado de Pareto Potencial" ou critério de Kaldor-Hicks. Esse critério diz que uma mudança na alocação é considerada desejável se aqueles indivíduos que ganham com a mudança puderem compensar aqueles que perdem e ainda ser melhor do que eram anteriormente (FAO, 2004). O critério de Kaldor-Hicks, diferentemente do ótimo de Pareto, possibilita a existência de prejudicados, contudo é imprescindível que os ganhos sejam maiores que as perdas e aqueles perdedores tenham a possibilidade de serem compensados suficientemente pelas perdas, mesmo que efetivamente não o sejam (POMPEU, 2013). Assim, esse critério aumenta a utilidade prática do conceito de eficiência de Pareto, viabilizando a sua aplicação ao caso concreto com o uso do princípio da compensação. Souza Filho (2005) ilustra graficamente a distinção entre o critério de Pareto e de Kaldor-Hicks (Figura 4) no contexto da alocação de água. Ele supõe uma posição inicial (ou um ponto de desacordo) entre dois usuários de água: Ponto1 na Figura 4. O segmento de curva A-B mostra o conjunto das soluções de compromisso que satisfazem a eficiência de Pareto. O Ponto 3 é uma solução de compromisso que satisfaz a condição de eficiência de Pareto, onde se consegue melhorar a situação dos agentes sem piorar a situação de nenhum deles com relação à situação inicial Ponto 1. Observe que o Ponto 2 não satisfaz a condição de eficiência de Pareto, pois o agente 1 fica com condição pior que na situação inicial. Este ponto 2, porém, é um ótimo de Kaldor-Hicks, pois o usuário 2 ganharia seis (6) unidades e o usuário 1 perderia uma (1) unidade, podendo o usuário 2 compensar o usuário1 por sua perda e, ainda ficar em situação melhor. O ponto 2 também é uma melhoria de Kaldor-Hicks com relação ao ponto 3. O princípio da compensação de Kaldor-Hicks também é base para a análise de benefício/custo que, é rotineiramente aplicada para orientar ações e investimentos públicos. Nessa análise, os benefícios englobam tudo o que representa aumento de bemestar e os custos corresponde a tudo que o reduz (ROCHA; CASTRO, 2009). Outro critério de eficiência econômica é a Melhoria de Marshall. Essa melhoria ocorre quando o valor líquido do benefício da mudança é positivo, isto é, o valor ganho com a troca é maior que o valor perdido na mesma.

28 25 Figura 4 - Critérios de Eficiência Econômica de Pareto e Kaldor-Hicks. Fonte: Souza Filho (2005). Para Johanson et al. (2002), a alocação eficiente de recursos hídricos é a que maximiza o benefício social líquido usando as tecnologias e o suprimento de água existente. Em curto prazo, a alocação eficiente maximiza benefícios líquidos sobre custos variáveis e resulta na equalização do benefício marginal para o uso dos recursos entre os setores de forma a maximizar o bem-estar social, Porém, apesar de a eficiência econômica ser um fator importante, há outros critérios que os tomadores de decisão também precisam considerar tais como, a distribuição de custos e benefícios em toda a sociedade (equidade) e a sustentabilidade Equidade A equidade trata como a riqueza é distribuída na sociedade ou, mais especificamente, como se dá uma alocação justa entre os diferenciados setores usuários. Na alocação de recursos escassos, duas teorias da justiça oferecem perspectivas úteis, são elas: a justiça distributiva e a justiça processual. A primeira tem por objetivo responder à questão de como a sociedade ou um grupo poderia alocar recursos escassos ou produtos entre indivíduos com necessidades ou reivindicações diferentes (SOUZA FILHO, 2005); a justiça processual aborda as regras de tomada de decisão utilizadas para determinar os resultados da distribuição (JOST; KAY, 2010).

29 26 A justiça distributiva para recursos prioritários, como a água, mostra que as sociedades priorizam alguns critérios de consideração da justiça, tais como a maximização da utilidade e a distribuição igualitária. Estes critérios foram desenvolvidos na Teoria da Justiça Utilitarista de Jeremy Bentham (1789) e na Teoria da Justiça de John Rawls (1971 e 2002). Jeremy Bentham construiu o critério da Utilidade a partir da constatação de que as ações humanas são determinadas positivamente pela busca do prazer e negativamente pela fuga da dor. Além de considerar que o interesse comum é a soma dos anseios dos indivíduos que compõem o agrupamento social (ROSA, 2010). Com isso, ele define que as escolhas sociais são construídas a partir de utilidades (felicidades e tristezas) individuais numa escala de utilidades sociais; construção realizada através da agregação dessas utilidades individuais. Esta agregação, por sua vez, pressupõe a comparação das utilidades (necessidades, gostos ou vontades) entre os indivíduos (SOUZA FILHO, 2005). Assim, a distribuição eticamente correta de recursos escassos para os utilitaristas é aquela que eleva ao máximo o grau de satisfação dos beneficiários. Entretanto, com o surgimento da economia neoclássica, abandona-se a tentativa de medir diretamente o bem-estar social por meio da felicidade ou utilidade e adota-se o conceito de preferência. Nesse contexto, o critério de equidade é formulado como o critério de Kaldor-Hicks ou potencial de Pareto (descrito no item anterior). Com base nesse critério, para alcançar a equidade, deve-se adotar uma política que aumente o bem-estar dos beneficiados em um montante superior à perda dos prejudicados (MARTINEZ, 2009). Em um sistema econômico, o critério de eficiência de Marshall ou Kaldor-Hicks, pode ser igualmente definido com a maximização do benefício líquido. John Rawls, em 1971, reuniu uma série de conceitos de várias origens, inclusive do utilitarismo, e lançou a Teoria da Justiça com Equidade. Segundo Oliveira e Alves (2010), essa teoria não propõe a eliminação das diferenças em uma sociedade injustamente desigual, mas apresenta-se como uma referência na busca de uma ordem social mais justa, ou seja, capaz de articular as diferenças, amenizar as desigualdades e priorizar os anseios dos menos favorecidos. Para Souza Filho (2005), a justiça de Rawls estabelece que possa haver desigualdades entre os agentes desde que a desigualdade na alocação sirva para melhorar as condições do setor mais desfavorecido pela mesma. Os principais conceitos utilizados por Rawls nessa teoria são: o estado da natureza da situação imaginária; o conceito de pacto ou de contrato (para escapar à barbárie, a

30 27 humanidade teve de estabelecer um acordo político-social); a noção de véu de ignorância dos agentes que abstraem tudo que não seja o conhecimento imediatamente disponível, inclusive as condições econômicas, políticas e sociais e as antevisões sobre o futuro; e a concepção de que os agentes racionais decidem de acordo com os seus interesses, advinda do utilitarismo (THIRY-CHERQUES, 2011). Com esses conceitos, Rawls postula que a justiça com equidade provém de um acordo celebrado por aqueles comprometidos com ela. Esse acordo deve ser válido do ponto de vista da justiça política. Essas condições devem situar, de modo equitativo, as pessoas e não deve permitir que alguns tenham posição de negociação mais vantajosa que a de outros. Pode-se dizer que a teoria de Rawls concentra-se na busca de princípios de justiça aplicáveis aos membros de uma sociedade e suas principais instituições. Assim, por mais eficientes e organizadas que sejam as instituições sociais e suas normas, se estas não promovem ações justas nos relacionamentos entre esses membros, tais instituições e normas devem ser reformuladas ou, até mesmo, substituídas por outras que, de forma mais eficiente, busquem promover a justiça Sustentabilidade De acordo com Castello (2007), a noção mais remota de sustentabilidade é encontrada no contexto da exploração pesqueira. Nesse contexto, a sustentabilidade está associada ao objetivo maior da administração pesqueira que é obter o rendimento máximo (ou captura máxima) sustentável. Esse rendimento consiste na quantidade máxima de capturas que se pode retirar de uma unidade populacional de peixes ao longo dos anos sem colocar em risco a sua capacidade de regeneração no futuro Como adjetivo de desenvolvimento, o conceito de sustentabilidade surgiu em face da percepção de uma crise ambiental global causada pelo incessante padrão de crescimento a produção e do consumo nos países ricos (NASCIMENTO, 2012). Na dimensão política, três fatos marcaram e difundiram o termo sustentabilidade como adjetivo de desenvolvimento são eles: a publicação do relatório The Limits of Growth pelo Clube de Roma em 1972, a Conferência de Estocolmo na Suécia em 1972 e a publicação do relatório de Brundtland pela Comissão Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento CMMAD em 1987.

31 28 Entretanto, as bases para colocar em prática o conceito de desenvolvimento sustentável só foram apresentadas na Agenda 21 1, documento aprovado na Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento CNUMAD, ocorrida em 1992 no Rio de Janeiro. Essa agenda fez ressurgir, no plano internacional, a necessidade do planejamento estratégico, descentralizado e participativo, em oposição ao modelo de desenvolvimento econômico atual, considerado injusto socialmente e perdulário do ponto de vista ambiental (MORAES, 2008). Segundo Isaias (2008), o termo sustentabilidade não significa um estágio harmônico fixo, mas um processo de mudança no qual a exploração dos recursos, a direção dos investimentos, a orientação do desenvolvimento tecnológico e as mudanças institucionais sejam consistentes tanto com as necessidades presentes quanto com as futuras. Dessa forma, ele deve ser considerado e alicerçado sob uma ótica multidisciplinar, a fim de que aperfeiçoe os estudos e as avaliações do processo de desenvolvimento de algo ou alguma coisa, segundo dimensões diferentes e interdependentes. De acordo com Sepúlveda e Edwards (1997), o tratamento multidimensional da sustentabilidade é apenas o reflexo da complexa realidade do sistema e de cada um de seus componentes. Nesse mesmo contexto, Carmo (2003) diz que o relevante é descobrir as melhores inter-relações entre as dimensões, visto que as realidades e os sistemas são dinâmicos. Em recursos hídricos, o alcance da sustentabilidade exige que a água seja usada e alocada de forma que os sistemas hídricos mantenham-se dentro de sua capacidade de regeneração, a fim de manter os ecossistemas e suas funções (ROA-GÁRCIA, 2014). Para isso, faz-se necessária a adoção de estratégias de conservação de água tendo em vista a garantia de atendimento das necessidades das gerações presentes, sem comprometer as das gerações futuras. A conservação da água refere-se a todas as políticas e medidas de gestão ou práticas do usuário que visam a conservar e combater a degradação dos recursos hídricos. Assim, ela envolve, de forma integrada, gestão, tecnologia, educação e economia. 1 A Agenda 21 foi elaborada como um plano de ação estratégica para o desenvolvimento sustentável. Apresenta se como um instrumento que visa a identificar atores, parceiros e metodologias para a obtenção de consensos e os mecanismos institucionais necessários para sua implementação e o seu monitoramento (DAMASCENO, 2009).

32 29 A sustentabilidade de um sistema pode ser medida por meio de indicadores os quais devem considerar a premissa segundo a qual cada sistema co-evolui de forma diferente dentro da relação Natureza-Sociedade. Hashimoto et al. (1982) propuseram que a sustentabilidade dos sistemas hídricos fosse avaliada em relação ao risco de colapso através de três indicadores: confiabilidade, resiliência e vulnerabilidade. O primeiro indicador mede a percentagem do tempo em que o sistema funciona sem falhas. A resiliência irá medir o tempo que um sistema irá se recuperar de uma falha, caso ela venha a ocorrer. Algumas implicações podem advir ao sistema caso ocorram falhas prolongadas com uma recuperação lenta, desejando-se que o sistema retorne a um estado satisfatório o quão rápido. Enquanto que a vulnerabilidade mede a severidade das falhas (déficit de atendimento a uma determinada demanda) a que o sistema está sujeito. Nesse contexto, em síntese, a sustentabilidade hídrica remete à necessidade de uma governança 2 do recurso e de ações e/ou estratégias de gestão de risco. Vale lembrar que a conservação de água não deve ser implementada apenas em tempos de escassez, já que ela é importante para diminuir o estresse que a sociedade impõe sobre os recursos hídricos e ajudar o sistema de gestão a ser mais flexível. 2.2 Gestão de Risco O risco e o seu gerenciamento O risco tem sido percebido pelo homem há muitos séculos e, desde o aparecimento do seu conceito, estudiosos têm procurado várias maneiras de mitigá-lo, seja por transferência ou por compartilhamento. Devido à amplitude deste conceito, muitas vezes, risco e incerteza foram citados como sinônimos. No entanto, fazer a devida distinção é importante para uma gestão efetiva do risco. Segundo Knight (1921), risco é a aleatoriedade mensurável dos eventos futuros, ou seja, pode ser usada alguma função de distribuição de probabilidade capaz 2 A governança (Dietz et al., 2003; Folke et al., 2005) refere-se ao contexto político e social, que são parte da gestão dos recursos naturais. Lebel et al. (2006) consideram a Participação e Deliberação como atributos relevantes para uma boa governança. A participação facilita a interação entre os agentes e a deliberação permite o intercâmbio de conhecimentos e informações sem a necessidade de atingir a um consenso.

33 30 de descrever o valor dos eventos futuros. Já a incerteza, para o mesmo autor, é a aleatoriedade não mensurável dos eventos futuros. Na hidrologia, risco corresponde à probabilidade ou possibilidade de ocorrência de eventos, fatos ou resultados indesejáveis (VIEIRA, 2005). Enquanto que, na teoria da decisão, o risco deve incluir tanto a probabilidade de ocorrência quanto as consequências desse evento. Com isso, a probabilidade de um grande terremoto pode ser pequena, mas, os danos tão catastróficos que o evento poderia ser classificado como de alto risco (DAMODARAN, 2009). Devido ao fato de os conceitos de risco estarem intimamente ligados à ideia de probabilidade, a maneira de mensurá-lo, segundo o mesmo autor, evoluiu de acordo com os avanços no campo da Estatística e da Economia, bem como, da disponibilidade de dados. O Quadro 1 expõe as principais evoluções da quantificação do risco ao longo do tempo. Para Almeida (2011), os riscos podem ser classificados, conforme a sua natureza e consequências em seis classes: riscos individuais, riscos sociais ou públicos, riscos de segurança, riscos de saúde, riscos ambientais e riscos de gestão. Dwyer et al. (2004) afirmam que o risco depende de três elementos: o perigo, a vulnerabilidade e a exposição. Para o mesmo autor, essa relação é proporcional, ou seja, se um destes elementos aumentar ou diminuir então, o risco aumenta ou diminui, respectivamente. O risco também depende dos processos de decisão e esses só podem ser realizados no presente. Além disso, ninguém consegue conhecer mais do que uma pequena fração dos riscos que se encontram em seu redor (AREOSA, 2008), pois, no limite, sempre haverá alguma incerteza em todos os eventos práticos e a sociedade será incapaz de mensurar precisamente todos os efeitos que afetam os eventos futuros (KNIGHT, 1921). Assim, a visão dos atores sociais sobre os riscos aos quais estão sujeitos é sempre parcial ou incompleta. Dessa forma, a percepção do risco está relacionada com o comportamento dos agentes expostos a ele. Segundo Gitman (2004), são três os comportamentos básicos em relação ao risco: indiferença, propensão e aversão. No caso de indiferença, não haveria nenhuma variação de retorno exigida em razão de uma variação nos níveis de risco. Em uma situação de propensão a risco, o agente estaria disposto a assumir até mesmo um retorno menor correlacionado a um risco maior. Em um comportamento de aversão ao risco, o agente exige um retorno mais alto em função da elevação do risco.

34 31 Quadro 1 - Evolução das medidas de risco. Período Principal evento Medida do risco Antes de Risco era definido como parte do destino e da Divina Providência. Proposta do jogo de dois apostadores e do arremesso da moeda de Luca Pacioli. Pascal e Fermat resolvem o jogo de Luca Pacioli (Base para a teoria da probabilidade) 1711 Bernoulli lança a lei dos grandes números Século XIX De Moivre deriva a distribuição Normal como aproximação da Distribuição Binomial que Gauss e Laplace aprimoram. Desenvolvimento dos seguros e das medidas atuariais do risco. Surgimento da teoria de que os preços têm caminhos aleatórios. Markowitz lança as bases para a diversificação das carteiras. Surgimento dos modelos de risco e retorno e da distribuição da lei das potências. Surgimento dos modelos multifatoriais Variáveis macroeconômicas como fatores de risco Os índices são utilizados para avaliação dos riscos. A intuição ou nenhuma Probabilidades calculadas Probabilidade baseada em amostras Perdas Esperadas Variância do preço Classificação dos riscos e das ações Beta dos Mercados* Betas Macroeconômicos** Proxies Fonte: Adaptado de Damodaran (2009). *Este índice mede a variação de uma ação em relação a uma carteira de mercado, perfeitamente diversificada. ** Medida da sensibilidade de um investimento a qualquer fator macroeconômico. De acordo com National Institute of Standards and Technology (2011), são quatro os componentes de gestão de risco. O primeiro componente é estabelecer um contexto de risco com o objetivo de identificar as ameaças, as vulnerabilidades e as consequências do impacto. O segundo é avaliar o risco de acordo com o contexto definido. O terceiro componente de gestão de risco aborda como as pessoas ou as instituições respondem aos riscos. O último componente é monitorar o risco ao longo do tempo. Conforme a ISO 31000:2009 (ABNT, 2012), o processo de gestão de riscos compõe-se de cinco componentes estruturais (Figura 5): Comunicação e consulta,

35 32 Estabelecimento do contexto, Avaliação do Risco, Tratamento do Risco e Monitoramento e análise crítica. Cada um deles está descrito a seguir: i) Comunicação e consulta - tem o intuito de esclarecer os fundamentos sobre os quais as decisões são tomadas e as razões pelas quais ações específicas são requeridas bem como, para identificar as diferentes percepções de risco; ii) Estabelecimento do contexto este item busca ajudar a organização a articular seus objetivos dentro do ambiente que ela pretende atingir. Além disso, a organização deverá definir os critérios a serem utilizados para avaliar a significância do risco; iii) Avaliação de riscos - procedimento de identificar, analisar e decidir quais riscos devem ser gerenciados primeiro. A identificação dos riscos é a etapa em que todos os riscos são listados, estando suas fontes sob o controle ou não da organização. Além de identificar os riscos, é necessário considerar possíveis causas e cenários que mostrem que consequências podem ocorrer. A análise de riscos é a fase em que se determina a magnitude do risco por meio da combinação das consequências e de suas probabilidades; iv) Tratamento do risco - medidas para modificar os riscos e as formas de implementar essas medidas. Com isso, pode-se eliminar a causa do risco e alterar a sua probabilidade de ocorrência e seu efeito; v) Monitoramento e análise crítica deve ser realizado durante todo o processo de gestão de risco a fim de que ele seja eficiente e eficaz. Conforme World Bank (2011), a gestão deve ser planejada ex-ante para fornecer ações que serão adotadas ex-post (por exemplo, seguro e compensação financeira). Assim, podem ser consideradas três abordagens na gestão de risco: Mitigar o risco diminuição ou limitação do impacto do adverso. Um exemplo de estratégia para essa abordagem é a diversificação de atividades; Transferir o risco está relacionada com a transferência de recursos financeiros para o setor que adquiriu o sinistro que iria atingir outro setor; Lidar com o adverso - refere-se a melhorar a resiliência para suportar e gerenciar riscos, por meio da preparação ex-ante e fazendo uso de mecanismos formais e informais a fim de sustentar a produção e subsistência após um evento.

36 33 Figura 5 - Processo de Gestão de Riscos. Fonte: ABNT (2012). A gestão de riscos climáticos, especificamente, requer o desenvolvimento de instrumentos e/ou estratégias que possam aumentar a resiliência do sistema. De acordo com Holling (1996), resiliência é a capacidade intrínseca de um sistema em manter sua integridade no decorrer do tempo, sobretudo em relação a pressões externas. A principal característica de um sistema resiliente é sua flexibilidade e capacidade de perceber ou eventualmente criar opções para enfrentar situações imprevistas e de risco. No entanto, a resiliência de sistemas sócio-naturais é, em muitas situações, dependente da capacidade das sociedades humanas envolvidas processarem no tempo disponível todas as informações necessárias para lidar eficazmente com a dinâmica complexa do sistema como um todo (VAN DER LEEUW; ASCHAN-LEYGONIE, 2002). Considerar a resiliência no processo de gestão dos recursos hídricos aumenta a capacidade do sistema sócio-natural sustentar-se em face da imprevisibilidade, da surpresa, dos riscos e da complexidade. Para Folke et al. (2002), duas ferramentas são úteis para construir um sistema sócio-natural resiliente: a estruturação de cenários e a gestão adaptativa. O uso de cenários futuros ajudam a alcançar ou evitar determinados resultados na gestão de seca. Em uma visão prospectiva, os cenários devem ser construídos de acordo com um conjunto de princípios para que possam ser concebidos como seus instrumentos privilegiados. Eles devem surgir de modo lógico (num encadeado de causas e efeitos) do passado e do presente e devem ser desenvolvidos segundo linhas de raciocínio

37 34 corretas. Desse modo, os cenários são uma etapa de um processo que tem como objetivo final a definição de uma estratégia robusta 3 e eficaz. A gestão adaptativa permite construir um contexto social com instituições flexíveis e abertas de forma a aumentar a capacidade de adaptação sem excluir o desenvolvimento. Ela é uma alternativa para orientar a ação em ambiente de complexidade e incerteza. Entende-se que a adaptação é um processo de mudança estrutural em um sistema como resposta a perturbações externas, e a adaptabilidade refere-se à capacidade dos componentes sociais do sistema sócio-ecológico influenciar e gerir a resiliência do sistema (WALKER et al, 2004). Cysne (2012) ressalta que a adaptação dos sistemas é um procedimento que requer o envolvimento dos diversos setores interessados. Sendo necessário, ainda, um entendimento das vulnerabilidades existentes entre os indivíduos e comunidades, assim como o ambiente social, institucional, biofísico e político. Dessa forma, para se desenvolver uma gestão adaptativa, é preciso identificar limites e detectar qualquer crise irreversível, combinar fontes de informação e conhecimento, desenvolver a capacidade de lidar com a incerteza e preservar a diversidade da riqueza ecológica e social como fonte de renovação (LEBEL et al., 2006) Gestão de risco de seca A seca é característica usual do clima e ocorre, praticamente, em todos os países, em algum grau. Segundo Wilhite e Glantz (1985) existem basicamente quatro tipos de seca que são: meteorológicas ou climatológicas, agrícola, hidrológica e socioeconômica. Ao longo dos anos, diversas medidas têm sido aplicadas, desde o nível familiar ao nível nacional, para minimizar os efeitos da seca. Segundo o Colorado Water Conservation Board (2010), essas medidas ou ações têm sido utilizadas em situações de emergência após a ocorrência do evento e não são contínuas, ou seja, elas são esquecidas no período chuvoso. Nesse contexto, a seca só entra na agenda dos 3 A estratégia robusta busca responder como serão alimentadas as decisões dos gestores dos recursos hídricos ao longo do tempo e como se chegar a um desenvolvimento sustentável para que haja o uso mais eficiente possível dos recursos hídricos (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2005). Ela interroga sobre as escolhas possíveis e os riscos irreversíveis (GODET, 2000).

38 35 tomadores de decisão quando ela ocorre, depois, que ela finda, o tema sai da agenda. Esse fato impõe ineficiências importantes nas ações relacionadas às secas. As ações tomadas pós-seca caracterizam a abordagem reativa ou de gestão de crise que define ações de resposta e Recuperação a serem realizadas pelos diversos agentes sociais durante uma seca (WILHITE, 2000). Essa abordagem de gestão tem sido criticada por cientistas e instituições como ineficiente e ineficaz devido à multiplicidade e a complexidade dos impactos associados à seca. Além disso, a ameaça de um aumento na frequência dos eventos extremos no futuro, os custos associados aos impactos, à redução da qualidade das águas e à vulnerabilidade das sociedades tem contribuído para o desenvolvimento de novas políticas de preparação a seca. Com isso, surge um novo paradigma da gestão de seca que tem como base a gestão de risco que prevê antes e durante a seca, ações de mitigação, preparação, monitoramento e alerta precoce (Figura 6). De acordo com Wilhite et al, (2000), a pergunta que divide esses dois tipos de abordagem é o que se faz quando não há seca? A gestão de risco inclui uma visão proativa com a elaboração de planos de preparação de seca que contenham ações de curto e longo prazo e um sistema de alerta precoce. Este plano deve ter como pilares o monitoramento e o alerta precoce (ao contrário da gestão reativa que se baseava no monitoramento e resposta), a avaliação de riscos e impactos e a elaboração de ações e/ou programas de preparação, mitigação e resposta a seca. O monitoramento está associado ao uso de índices/indicadores apropriados e ligados a impactos e gatilhos e ao desenvolvimento de um sistema de suporte a decisão A gestão da seca em seu sentido mais amplo deve integrar: o planejamento geral dos sistemas de água com ações para garantir o equilíbrio entre a disponibilidade e a procura em horizontes futuros; regras de operação dos sistemas hídricos em condições normais e regras para cenários futuros de seca; e, estratégias de gestão e resolução de cenários operacionais para mitigar as condições de seca (GONZÁLEZ; MORCILLO, 2007). Planejamentos realizados corretamente e implementados durante os períodos sem seca podem melhorar a capacidade governamental para responder de uma forma antecipada e eficaz à escassez hídrica. Assim, o planejamento pode reduzir e, em alguns casos, evitar impactos, minimizando o sofrimento físico e emocional. O planejamento é um processo dinâmico e deve incorporar ambas as tecnologias tradicionais e emergentes

39 36 e levar em consideração as tendências socioeconômicas, agrícolas, tecnológicos e políticos (WILHITE, 1996). Figura 6 - Planejamento de seca na visão da gestão de risco. Fonte: Wilhite et al, (2000). Uma das ferramentas do planejamento na gestão de seca é a estruturação de cenários futuros associados a modelos de previsão climática, pois eles permitem visualizar os padrões de variabilidade climática (SOUZA FILHO; PORTO, 2003) e identificar os riscos associados ao clima Previsão Climática A variabilidade climática corresponde à variações no estado médio do clima nas escalas temporais e espaciais além de eventos climáticos individuais (USAID, 2007). A variabilidade temporal pode ocorrer em diversos padrões, como a variabilidade climática decadal, interanual e sazonal e pode gerar impactos significativos nas atividades humanas (ALVES, 2012). A variabilidade sazonal determina o ciclo de ocorrência dos períodos úmidos e secos no qual a população procura conviver (TUCCI, 2002). A variabilidade interanual está associada a processos geofísicos (oceânicos e atmosféricos) em escala planetária que condicionam, regionalmente, a variabilidade hidrológica. Enquanto que a variabilidade climática decadal consiste em modos plurianuais de variação em que se

40 37 têm longos períodos de anos secos, seguidos de outros tantos mais úmidos. A compreensão desse padrão é decisiva para entender como a sociedade pode suportar as alterações nos sistemas hídricos (SOUZA FILHO, 2007). Dessa forma, o entendimento das causas da variabilidade climática e a previsão delas são fatores de extrema importância na gestão do risco climático e no planejamento de atividades humanas, como a agricultura e a geração de energia elétrica. Conhecendo se essa variabilidade, é possível avaliar a probabilidade de ocorrência de fenômenos como enchentes e secas, que afetam de maneira substancial a economia brasileira (FERNANDES, 2012). As previsões climáticas realizadas com um adequado grau de precisão proporcionam aos tomadores de decisão e governos a possibilidade de antecipar e planejar inteligentemente futuras ações dirigidas a setores de atividades socioeconômicas e à sociedade como um todo (DINIZ et al, 2006). Além disso, a previsão busca minimizar o erro da utilização da série histórica (clima) tanto na estimativa do valor esperado, como na redução da dispersão dos dados utilizados para a construção dos cenários futuros (SOUZA FILHO, 2005). De acordo com Bernadi (1996), a qualidade de uma previsão climática é baseada em três fatores: confiabilidade, para medir a qualidade com base na taxa de sucesso de predição; precisão, que detalha a previsão do ponto de vista quantitativo, escala geográfica e temporal; clareza, que expressa à relação entre informação e sua correta interpretação pelos usuários. As previsões climáticas têm sido realizadas com modelos dinâmicos e estatísticos. Os modelos dinâmicos são representações matemáticas dos processos físicos que permitem simular as distribuições de umidade e energia sobre todo o globo. Eles são chamados de Modelos de Circulação Geral da Atmosfera e têm sido desenvolvidos desde a década de 1950 e explorados como ferramentas para previsão do clima desde a década de 1980 (GUETTER, 1998). Os modelos estatísticos estabelecem relações estatisticamente significativas entre variáveis como precipitação e temperatura da superfície do mar em áreas continentais com preditores locais e remotos. Os primeiros correspondem aos estados antecedentes da variável enquanto que, os preditores remotos normalmente correspondem às temperaturas em áreas do oceano, anomalias de pressão atmosférica ou

41 38 altura geopotencial em outras áreas que não sejam o local da previsão (GUETTER, 1998). Os métodos dinâmicos e estatísticos também servem para desenvolver previsões de vazão de longo alcance que podem ser usadas para minimizar o impacto das incertezas do clima sobre os recursos hídricos (RIBEIRO, 2011). A estimativa da vazão com antecedência é baseada na simulação de modelos atmosféricos e hidrológicos. Essa estimativa é utilizada em modelos de operação de reservatórios e são importantes para elaborar, antecipadamente, medidas preventivas contra o risco previsto. Souza Filho e Lall (2003) desenvolveram uma abordagem semi-paramétrica para previsão de vazões na região Nordeste do Brasil. A estratégia utilizada pelos autores considera previsões estatísticas de vazões anuais ou sazonais e sua desagregação mensal ou de fluxos de resolução superior, usando o método do K-vizinho mais próximo para reamostragem da aproximação, que mantém a consistência de espaço e tempo em diferentes locais e subperíodos. Embora, durantes anos, os mecanismos de previsão climática e de vazão tenham melhorado, ajudando a reduzir as fatalidades, a elaboração de estratégias de gestão ao risco climático requer a integração de instrumentos de proteção ao risco às informações climáticas e ao aparato institucional. Isso porque existe um custo social associado ao uso dos recursos hídricos que não é contabilizado e que tem influência na alocação eficiente entre os diversos usuários Mecanismos de proteção ao risco A proteção contra o risco é um componente da gestão do risco estratégica. Por meio dela, é possível recompensar os agentes sociais pelos riscos a que eles foram expostos ou a que decidiram expor-se. Essa proteção não é realizada com a eliminação do risco, ao contrário, ocorre por intermédio da transferência do risco. Atualmente, na gestão de riscos climáticos, tem-se utilizado três instrumentos de proteção: i) os seguros tradicionais, ii) os seguros indexados e iii) os derivativos climáticos. Os seguros tradicionais são construídos para proteger o agente social e econômico contra as perdas. Já o seguro indexado é projetado usando um índice (por exemplo, precipitação e vazão afluente) que serve como proxy para perdas, eliminando a necessidade de avaliar as perdas individuais (SKEES; COLLIER, 2008).

42 39 Os derivativos vêm sendo utilizados há muitos séculos, mas, só foram aplicados para proteção aos riscos climáticos no século final do século XX, entretanto, eles sempre estiveram disponíveis a poucas empresas e com altos custos. De acordo com Campbell e Diebold (2005), os derivativos climáticos constituem um novo e fascinante tipo de título financeiro que propicia pagamentos predeterminados se um evento climático pré-especificado ocorrer. Diferentemente dos seguros indexados, esses instrumentos são estruturados para auxiliar empresas a protegerem-se contra eventos que não são extremos (JEWSON; BRIX; ZIEHMAN, 2005). A seguir será apresentada uma descrição mais consistente desses instrumentos de proteção ao risco Seguros tradicionais O seguro é um dos instrumentos mais antigos para lidar com eventos incontroláveis, de maneira a reduzir as incertezas e os riscos presentes no cenário real. Em alguns casos, a probabilidade de perda ou dano não pode ser reduzida, com isso o seguro é uma das formas mais eficientes para transferência de riscos. Além disso, ele pode ser visto como uma estratégia de adaptação aos impactos do clima. O debate sobre o uso dos seguros para gerir o risco climático iniciou no setor de agricultura nos Estados Unidos, nos anos de 1920, e cresceu após as secas de 1934 e Em outros países, o seguro contra os riscos climáticos também foi implantado para as atividades agrícolas. No Japão, o seguro agrícola iniciou-se em 1939, na Índia, em 1947, no Sri Lanka, em 1958, na Suécia, em 1961, e no México, em No Canadá, em 1964, a lei de seguro foi alterada para a criação de um fundo de resseguro, que aumentava a participação do agricultor no financiamento do programa (FERREIRA; FERREIRA, 2009). No Brasil, em 1939, foi criado o Instituto de Resseguros do Brasil (IRB), responsável pelas operações de resseguros de todo o mercado nacional. Em 1954, instituíram-se e se disciplinaram os seguros agrícolas e pecuários, com a criação da Companhia Nacional de Seguro Agrícola (CNSA). Em 1966, foi instituído o Sistema Nacional de Seguros Privados (SNSP), mediante o qual o Governo estabelece as normas de funcionamento dos seguros privados e fiscaliza sua aplicação no mercado brasileiro. O mesmo instrumento criou também o Fundo de Estabilidade do Seguro Rural (FESR) com a finalidade de garantir o equilíbrio das operações agrícolas no país, bem como

43 40 atender à cobertura suplementar dos riscos de catástrofe rural (VIEIRA JUNIOR et al, 2009). Nesse tipo de seguro, tem-se a esperança de não perder ou de equilíbrar patrimonial ou pessoal. Ele deve ser justo no preço em relação ao esperado para equilibrar o acontecimento decorrente da realização do risco (sinistro). No contrato clássico de seguro apresentado por Cordeiro Filho (2009), o segurador se obriga, mediante pagamento do valor pago pelo segurado, denominado prêmio, a garantir interesse legítimo do segurado contra riscos predeterminados. O prêmio calculado inicialmente é puro (PE), e quando sofre os acréscimos de despesas de carregamento ou sobrecarga (despesas administrativas, operacionais, impostos, cobrança, etc.) é denominado comercial (Pc). Em que, S é a sobrecarga que está exposta na equação 5. Deste modo, para se determinar o preço ou valor comercial, é necessário calcular o valor matemático do risco, o custo médio por sinistro e o prêmio estatístico. Valor matemático do risco (VMR) Em que: NS é o número de sinistros; NOER é o número de objetos expostos ao risco. Esse valor é expresso na forma percentual e é chamado de taxa estatística. Custo médio por sinistro (CMS) O CMS é a relação matemática entre o prejuízo total (PT) e o número de sinistros efetivados (NSE). Prêmio estatístico (PE) O PE também é chamado de prêmio puro, pois, considera em seus cálculos as variáveis estatísticas e não admite variáveis de carregamento. Ele é o produto do CMS pelo VRM. Com isso pode-se dizer que: sendo i uma taxa sobre o prêmio puro tem-se que:

44 41 A taxa de juros e a probabilidade de dano são os pilares do seguro. Ela também é conhecida como juro técnico e é fixa. Para que os modelos tradicionais funcionem de maneira adequada, deve-se obedecer a algumas condições de segurabilidade. Essas condições estão descritas no estudo de Skees e Barnett (1999): i) a perda esperada deve ser mensurável e estimável; ii) as circunstâncias de uma perda devem ser bem definidas, além disso, devem ser não intencionais e acidentais; iii) deve haver um grande número de unidades expostas, homogêneas e independentes; iv) o prêmio deve ser economicamente viável e, v) não haja perda catastrófica Seguros indexados Os seguros indexados são aqueles que propõem uma cobertura sobre a fonte do risco diferentemente dos modelos tradicionais de seguro que promovem uma proteção contra as perdas. Nos últimos anos, o seguro indexado tem sido amplamente aplicado. Brown e Carriquiry (2007) sugeriram um seguro indexado à afluência ao reservatório como mecanismo para suavizar o custo de fornecimento de água. Skees (2003) propôs o uso de contratos de seguro indexado para transferir os riscos de desastres naturais aos mercados globais que oferecem oportunidades únicas às pequenas entidades de financiamento rural. Breustedt et al. (2008) analisaram a redução do risco climático por intermédio de contratos de seguros índice para fazendas de trigo do Cazaquistão. Skees (2008) projetou esse tipo de seguro para atender os países pobres de baixa renda, onde mercados financeiros rurais e agrícolas estão, em grande parte, subdesenvolvidos. O interesse por essa ferramenta de proteção ocorreu porque ela resolve alguns problemas já identificados nos seguros tradicionais, como os elevados custos de transação que inviabilizam os seguros para seguradoras particulares e pequenos agricultores. Outra vantagem em relação ao seguro tradicional é que ele reduz o risco

45 42 moral 4 e a seleção adversa 5 (HELLMUTH et al, 2009) bem como, promovem a cobertura contra a fonte do risco, como já citado, e não para a consequência como, por exemplo, para a produção agrícola reduzida (LEIVA; SKEES, 2008). Skees e Leiva (2005) também citam a informação incompleta e a disponibilidade de dados como desvantagens dos modelos clássicos e têm os seguros com base em índices como uma oportunidade de contornar esses problemas. Além disso, os seguros indexados possuem um baixo custo de administração, pois o pagamento das indenizações baseia-se exclusivamente no valor real do índice e podem ter uma estrutura padronizada já que os contratos não precisam ser adaptados para cada usuário podendo ter uma forma simples e uniforme e, assim, mais uma vez, os custos administrativos são menores (SKEES, 2008). Porém, segundo o mesmo autor, esses seguros estão vulneráveis ao risco de base que ocorrem quando os pagamentos de seguros não coincidem com as perdas reais ou há um pagamento, mas, não existem perdas. Em geral, ele é menor quando a perda financeira é altamente correlacionada com o clima e quando os contratos possuem estrutura, tamanho e locação ótima. Ele pode ocorrer em qualquer instrumento financeiro indexado uma vez que os danos são pré-estimados a partir da série de eventos possíveis e a magnitude desse evento é levada em consideração no cálculo da indenização. Conforme Carriquity e Osgood (2008), para a agricultura, o risco de base pode estar relacionado com a disponibilidade de dados e a proximidade da safra com a estação meteorológica. No entanto, Skees (2008) ressalta que os avanços das tecnologias induzirão a uma maior disponibilidade de dados bem como, fornece as informações cada vez mais robustas o que irá reduzir este problema. Diante dessas questões, o projeto do contrato e a seleção do índice são fases de crucial importância para tornar esse tipo de seguro viável. O índice precisa ter uma série histórica de dados consistente e um sistema legal e regulatório desenvolvido (SKEES; COLLIER, 2008). Assim, projetar esse tipo de 4 O risco moral está relacionado com a assimetria de informação e é consequência do comportamento oportunista dos agentes envolvidos no contrato de seguro após a execução dele (RODRIGUES, 2008, p.15-17). 5 A seleção adversa, no âmbito de seguros, ocorre quando os indivíduos utilizam informações privadas sobre seus próprios riscos para escolherem contratar um seguro ou outro, em troca de uma maior, ou melhor, cobertura por acreditar que estava pagando uma taxa superior à que deveria ser cobrada por pessoas com o seu nível de risco.

46 43 seguro e um contrato que seja atraente e atenda a necessidade dos segurados é um desafio. Alguns autores ressaltam que a comunicação com os segurados é parte crucial na execução de um programa de seguros índice. Para Barnett e Mahul (2007), uma das principais preocupações das organizações reguladoras tem sido acerca da compreensão dos segurados em relação aos contratos. Além disso, estudos também descobriram que a comunicação pode aumentar a confiança nesse instrumento (PATT et al, 2009; OSGOOD et al, 2007). Conclui-se que o seguro indexado é uma ferramenta importante na gestão do risco climático podendo mitigar as perdas econômicas incorridas pelos eventos adversos do clima. No entanto, a compensação por um evento climático desfavorável aos agentes sociais ou às instituições também pode ser gerada por outro instrumento de gestão, como os derivativos climáticos Derivativos climáticos A primeira transação realizada no mercado de derivativos climáticos ocorreu no ano de 1997 em resposta a um El Niño de inverno ocorrido entre os anos de 1996 e 1998, nos Estados Unidos. Nesse período, muitas empresas decidiram cobrir o risco de invernos tendo em vista a possibilidade de ganhos significativos (CONSIDINE, 2006). Desde a sua criação, esse mercado tem se expandido fortemente e atualmente, os contratos são realizados em três locais: Estados Unidos, Ásia/Pacífico e Europa (BARTH et al., 2008). De acordo com Brocket, Wang e Yang (2005), o rápido crescimento desse mercado tem ocorrido por meio das empresas do setor de energia para eletricidade e gás natural. De acordo com Kimura (1998), os derivativos podem ser conceituados como contratos financeiros cujo valor depende ou deriva do preço de um ativo denominado de ativo-objeto. Desse modo, um derivativo climático representa um contrato financeiro cujo resultado depende do nível de um índice determinado por um fenômeno associado ao clima (PLATEN; WEST, 2005). Assim, o ativo-objeto está ligado a variáveis como, precipitação e temperatura. Os derivativos caracterizam-se por serem ativos cujo valor futuro é incerto, não podendo esse ser determinado no ato da aquisição. Assim, a essência desse mercado é negociar, no presente, o valor futuro de um ativo. Para tanto, é realizado um acordo

47 44 entre comprador e vendedor, no qual o montante perdido por um dado agente corresponde, exatamente, aos ganhos por outros, excetuando-se os custos de transação (CALIJURI, 2009). Vale ressaltar que os mercados de derivativos de clima envolvem a previsão climática. Campbell e Diebold (2005) argumentam que, mesmo em uma situação de elevadas variações na variável climática, a procura por derivativos climáticos para hedge não seria significativa caso a previsibilidade fosse elevada. Com isso, a incerteza é chave para que haja demanda nesses mercados. Em contraponto, os preços trabalhados nos mercados de derivativos podem indicar expectativas em relação ao clima do futuro. As primeiras operações de derivativos climáticos ocorreram em mercados de balcão. Em seguida, devido aos riscos de crédito, houve um desenvolvimento no mercado de bolsa. Os principais contratos são negociados na Chicago Mercantile Exchange (CME) e na London International Financial Futures Exchange (LIFFE). Já os principais mercados para esses contratos são aqueles que enfrentam o risco climático em seu negócio principal, tal como companhias de serviço público de energia, empresas de construção, entretenimento e negócios agropecuários (KIMURA, 2010). Lopes e Lima (2003) citam quatro formas de contratos de derivativos climáticos, são eles: swaps, contratos a termo (forward), contratos futuros, e contratos de opção. Cada um deles será apresentado a seguir: a) Swaps O swap consiste em um acordo estabelecido entre duas partes para troca futura de fluxos financeiros (PENTEADO, 2011). Segundo Glasenap (2007), esse tipo de contrato surgiu em meados da década de 1970, em momento de grandes variações cambiais, especificamente, no colapso do acordo de Breton Woods 6, de forma que eram contratos back to back, ou seja, empresas de países diferentes acordavam em trocar empréstimos de quantias financeiras, de modo que os montantes financeiros ficassem no próprio país de origem das empresas. Na prática, o objetivo dos swaps é trocar um índice flutuante por um preço fixo. Em um Swap, a parte vendedora recebe um índice fixo e entrega um índice flutuante, enquanto que a compradora entrega um índice fixo e recebe um índice variável de tal forma que as duas partes conseguem negociar a um preço fixo. Assim, 6 O acordo consistia em uma série de disposições que definiam os parâmetros que iriam reger a economia mundial após a Segunda Guerra Mundial.

48 45 caso ocorra diferença positiva entre a curva de preços e o preço fixo em um dado período, a parte vendedora paga à compradora o montante obtido pelo produto dessa diferença e do volume do contrato. Inversamente, em caso de disparidade negativa, quem paga a quantia é a compradora (LEME, 2008). Eles são negociados em balcão mas, também podem ser registrados em bolsa para dar garantia aos itens acordados. Além disso, uma das partes tem o direito de prorrogá-lo além do prazo predeterminado, ou cancelá-lo. Nesse caso, existe a opção para uma das partes de encerrar o contrato a qualquer momento antes do prazo previsto (MONTANO, 2004) b) Contratos a termo No contrato a termo, um vendedor e um comprador fixam, no presente, o preço de certo ativo que deve ser liquidado em um prazo determinado (30, 60 ou 90 dias). Por liquidar deve ser entendido que o comprador paga o combinado ao vendedor que, por sua vez entrega o ativo negociado (SIMÕES, 2011). Assim, o comprador utiliza essa ferramenta para se proteger contra o risco de uma elevação brusca no preço do ativo, enquanto o vendedor assume a operação com o objetivo de eliminar os riscos relacionados com uma possível queda no preço de sua mercadoria (MONTANO, 2004). No mercado a termo, os contratos são intransferíveis (KALIJURI, 2009). Contudo, segundo Montano (2004) existem três modalidades do contrato que determinam a possibilidade das operações serem liquidadas antes do seu tempo, são elas: Contrato a Termo Vontade do Comprador, Contrato a Termo Vontade do Vendedor e Contrato a Termo por Acordo Mútuo. Com esses, os compradores e vendedores tem a flexibilidade de determinar, dentro de limites estabelecidos pelas bolsas e órgãos fiscalizadores, o prazo e o tamanho dos contratos, bem como outras condições que julguem ser de seus interesses. Como desdobramento dos mercados a termo, no sentido de aperfeiçoá-los e torná-los mais compatíveis com as necessidades dos agentes econômicos, sugiram os mercados futuros.

49 46 c) Contrato futuro Os contratos futuros diferem dos contratos a termo, principalmente, devido à sua alta padronização e organização o que significa que eles só podem ser negociados em bolsa. Essa padronização é fundamental não somente para dar liquidez aos contratos, mas, também, para garantir o encerramento de operação inicialmente contratada (PENTEADO, 2011). O aparecimento desse mercado está relacionado aos problemas advindos da sazonalidade dos produtos agrícolas, cujas colheitas se concentram em um período do ano, enquanto os consumidores necessitam de tais produtos durante todo o ano (MORAES, 2009). Ele representa uma troca de obrigações, entre o comprador e o vendedor, para a liquidação de uma posição em uma data futura, denominada de data de vencimento do contrato (KIMURA, 2010). Os compradores e vendedores podem ser tanto hedgers, que detêm ações e buscam proteção contra o movimento adverso nos preços das mesmas no mercado à vista por meio da abertura de uma posição a futuro oposta, como especuladores, que têm por objetivo realizar ganhos com os movimentos de preços no futuro (SIMÕES, 2011). Conforme Sanvicente (2003), as datas de vencimento desses contratos são fixas, o que leva a contratos que sejam negociados em datas diferentes tenha a mesma data de vencimento. Isto possibilita que a posição de compra de um determinado ativo objeto possa ser liquidado pela simples venda de um número de contratos futuros do mesmo ativo para o mesmo vencimento. Diferentemente dos mercados futuro, têm-se os mercados de opção, no qual as margens de garantia e os ajustes diários que desestimulam muitos participantes são substituídos por um único pagamento inicial, que representa sua perda máxima (HULL, 1996). d) Contrato de opção Conforme Montano (2004), no mercado de opções, é negociado o direito de compra ou venda de um ativo numa data futura, por um preço pré-determinado. O titular da opção é quem compra o contrato e, com isso, adquire um direito. Já o participante que vende uma opção é conhecido como lançador e, ao fazê-lo, assume uma obrigação.

50 47 Assim, ele permite que o seu detentor tenha um direito sobre algo, mas, diferentemente dos outros contratos, não o prende a nenhuma obrigação. Para Bessada, Barbedo e Araujo (2009), esse contrato é um variante do contrato futuro, pois funciona como um seguro patrimonial, em que o segurado paga o valor do prêmio para ter o seguro contratado e manter seu patrimônio protegido em caso de danos ao mesmo. Esse direito somente é exercido caso as circunstâncias sejam favoráveis: no caso da opção, se as condições de preço forem atraentes ao titular da opção. Caso contrário, o direito não é exercido, perdendo o segurado o valor do prêmio pago (ZAVAGIA; MASTELLA; KLOECKNER, 2011) Ele é formado pela opção de compra Call e opção de venda Put (SIMÕES, 2011). O contrato call dá ao titular o direito de comprar o ativo-objeto no futuro a um preço pré-determinado, com o lançador assumindo a obrigação de vendê-lo nas mesmas condições. De forma análoga, mas inversa, uma opção de venda confere ao titular o direito de vender o ativo-objeto no futuro a um preço pré-determinado, mas agora é o lançador que assume o dever da compra. Um agricultor, por exemplo, agindo como hedger, estará sempre adquirindo opções de venda de sua produção pelas quais pagará o prêmio e exercerá o seu direito se o preço de exercício for superior ao preço do mercado físico. No caso do preço de exercício estar abaixo do preço da commodity no mercado físico à vista, o agricultor deixa de exercer seu direito e perde o valor do prêmio pago (ZAVAGLIA et al, 2011). Assim, com as opções, é possível executar diferentes estratégias para as mais diversas necessidades de hedge em vários tipos de mercado (CALIJURI, 2009). Segundo Brown e Carriquiry (2007), esse tipo de contrato também é usado como alternativa ao mercado de água para uma troca de uso d água por uma compensação financeira em anos de seca. Nesse caso, os contratos seriam negociados a um preço ajustado e forneceriam uma confiança e credibilidade de uma troca quando necessária. Com isso, a água permanece produtiva em todos os anos, diferentemente de algumas medidas de alocação de água que utilizam estratégias conservadoras para a operação dos sistemas hídricos. Além disso, de acordo com Brown e Carriquiry (2007), essa ação cria um incentivo a adquirir um volume maior de direitos que o necessário para assegurar água suficiente em anos secos. Para Characklis et al. (2006), o contrato de opção ano-seco pode fornecer a disponibilidade que, de outra forma, a infraestrutura instalada não poderia ofertar.

51 48 Dessa forma, os contratos de opção, bem como, os outros tipos de derivativos é uma forma de transferência de risco que tem a possibilidade de uma maior utilização à medida que seus conceitos são disseminados, tendo em vista que, conforme já discutido, fenômenos climáticos afetam um elevado número de setores. Entretanto, como já citado, a gestão de risco climático requer a integração de instrumentos de proteção ao risco ao aparato institucional. Uma hipótese seria integrar a esses instrumentos a cobrança pelo uso da água bruta uma vez que com o reconhecimento de que a água é um recurso ambiental dotado de valor econômico, a cobrança figura como instrumento, do aparato institucional, fundamental nas políticas de gestão de risco. 2.3 Cobrança pelo uso da água bruta A cobrança pelo uso da água começou a ser incorporada nas políticas de gestão de recursos hídricos de diversos países no momento que a escassez desse recurso tornou-se visível e a sua regulação e conservação se tornaram primordiais para o desenvolvimento sustentável das sociedades. Para Soares (2009), é indiscutível a necessidade do uso da água pela sociedade, tanto fisiologicamente quanto para seu crescimento econômico, social e político. A demanda ultrapassa a condição individual e se expande à categoria coletiva. Assim, é possível interpretar a água como objeto de disputa e, por isso, de necessária intervenção política com regulamentação dentre as fronteiras de um país e, por vezes, até passível de acordos internacionais. De uma maneira geral, a cobrança é definida em termos de quantidade e/ou qualidade e encontra-se fundamentada nos princípios do "poluidor-pagador" que foi definido e adotado em 1972 pela Organisation for Economic Co-Operation and Development (OCDE) e do "usuário-pagador". Conforme o primeiro princípio, se todos têm direito a um ambiente limpo, o poluidor deve pagar pelo dano que provocou. Desse modo, havendo um custo social proveniente de uma determinada atividade, esse custo deve ser internalizado ou assumido pelo empreendedor. Segundo o princípio do "usuário-pagador", o usuário deve pagar pela utilização da água (SANTIN; GOELLNER, 2013). Conforme a ANA (2013a), a cobrança não é um imposto, mas uma remuneração pelo uso de um bem público, cuja receita é uma renda patrimonial ou da União ou do

52 49 estado sob o qual está o domínio da água. Ou seja, o usuário ao optar voluntariamente em fazer uso de um bem público realiza uma retribuição à sociedade. Assim, a cobrança pelo uso da água é um instrumento econômico de gestão que, via mecanismos de preços, orienta os agentes a valorizarem os bens e serviços ambientais, de acordo com suas ofertas e/ou escassez e em consonância com seus custos de oportunidade social (ANA, 2013b) Considerando as características dos bens públicos, a cobrança não assinala uma alienação das águas, mas, conforme versa Pompeu (2000, apud Canepa e Pereira, 2001) ela se refere à remuneração pelo uso de um bem patrimonial do Estado, ou seja, ela é definida como preço público. Entende-se por preço público, em sentido amplo, o valor cobrado pela prestação de uma atividade de interesse público qualquer, privativa ou não do Estado, desde que prestada diretamente por uma pessoa jurídica de direito privado, estando sujeita a restrições na livre fixação do seu valor. É o que ocorre quando o Estado transfere a prestação de serviços públicos para terceiros, por meio de concessão, permissão ou autorização, ou quando o estado cria uma pessoa jurídica de direito privado para prestar o serviço público ou explorar a atividade econômica de interesse do estado (DUARTE, 2011). Segundo o mesmo autor, no gênero preço público, que envolve as hipóteses de concessão, permissão e autorização, insere-se a tarifa, que é a modalidade de preço público cobrado nos casos de delegação de serviços ou obras públicas. Para Martinez Júnior (1997), a tarifa pode ser considerada como o "preço de utilização do meio ambiente". Em teoria, ela está associada a fluxos de bens e serviços no sentido inverso, assim, por exemplo, a contraprestação pelo uso da água assumiria a forma de uma tarifa, na medida em que ela fosse interpretada como um pagamento pela utilização dos serviços prestados pelos recursos hídricos. Segundo Lanna e Pereira (1996), existem quatro motivações para a cobrança pelo uso da água bruta: Financeira: que busca o ressarcimento dos custos de investimento e o pagamento dos custos de operação e manutenção bem como, a geração de recursos para a expansão dos serviços; Econômica: sob este aspecto, ela busca estimular a produtividade do uso dos recursos hídricos evitando desperdícios. Isso pode ser alcançado com a utilização dos custos marginais;

53 50 Distribuição de renda: com a cobrança existe a possibilidade de transferir renda de camadas mais privilegiadas economicamente para menos privilegiadas; Equidade social: sendo os recursos hídricos de uso comum, o usuário deve contribuir financeiramente pela sua utilização. Desse modo, diversos países têm procurado cobrar pelo uso dos recursos hídricos, mesmo que aplicando diferentes métodos de valoração econômica da água e de relevância de seu uso. Na França, por exemplo, a cobrança foi instituída na Lei da Água de 1964 com o objetivo de combater a deterioração dos corpos hídricos que ocorria juntamente com a crescente industrialização e urbanização, logo após a Segunda Guerra Mundial. Essa Lei estruturou uma política nas quais grandes orientações sobre o uso da água passaram a ser definidas seguindo uma divisão do território francês em bacias hidrográficas (AGUIAR JUNIOR, 2011). Segundo Barraque (1995), essa Lei foi necessária porque a legislação, até então existente, era insuficiente e mal aplicada, em particular porque o estado tinha uma vocação de apoio ao desenvolvimento econômico e, não considerava, com eficácia, questões ambientais. A cobrança pelo uso da água nesse país era justificada pelo impacto que essa ação causava ao meio ambiente e a outros usuários. Em princípio, todas as pessoas ou empresas, que captavam água ou que contribuíam de alguma forma para a degradação da qualidade do recurso hídrico, estavam sujeitas à cobrança (FNE, 2008). O sistema de cobrança francês foi implementado gradualmente e enfrentou diversos problemas políticos. Ele é baseado na escassez da água e em quanto dela retorna ao ambiente. Os comitês de bacia e as agências de águas são os responsáveis pela determinação do valor da cobrança de acordo com uma estrutura fixada por lei. Essas agências realiza um rateio de custos e propõe o valor de cobrança a ser praticado nas bacias. As receitas geradas com este instrumento são aplicadas nas bacias na forma de gastos com gestão, estudos e pesquisa, investimentos de interesse comum e empréstimos aos usuários (SEROA DA MOTTA, 1998). A experiência inglesa no sistema de cobrança pelo uso da água inicia em 1973 e possui origem na Lei de Administrações Fluviais de Ele tem por objetivo recuperar os custos de regulação do sistema de recursos hídricos, atribuição da Agência Ambiental. Além disso, ele é composto por duas componentes: uma que é paga de uma só vez quando um usuário solicita a outorga de dado volume de água e a outra que

54 51 corresponde a um valor anual que depende do volume derivado do manancial, da estação do ano e de um fator de perdas (SETTI, 2001). Segundo Takeda (2009), na Alemanha, o processo da cobrança pelo uso da água deu-se início em 1981 e o sujeito passivo é qualquer usuário urbano ou indústria que lance resíduos nos rios. Como neste país a municipalidade é muito forte são os consórcios municipais que, em várias bacias, buscam métodos apropriados de saneamento e abastecimento, sendo que o valor cobrado vai de acordo com a quantidade de efluentes lançados nas águas. No entanto, prevalecem como regulamentadores e gerentes do sistema os governos federal e estadual. As taxas cobradas são estipuladas observando algumas premissas. As principais são: a) Os preços devem cobrir os custos de abastecimento de água e não devem ser mais altos que os custos atuais; b) Os preços e as tarifas devem refletir os custos gerados pelos utilizadores especiais; c) As tarifas devem levar em consideração as estruturas dos custos e a necessidade de se manter os capitais investidos. Na Holanda, o sistema de cobrança iniciou em 1983 atendendo a critérios de quantidade. Em 1995, foi introduzida uma taxa federal para a retirada de águas superficiais. Como a França, a Holanda também não adota a taxa para os pequenos usuários rurais (SEROA DA MOTTA, op. cit.). As tarifas cobradas são obtidas em função dos custos de construção e operação do sistema hídrico. O sistema de cobrança na Holanda envolve vários organismos, mas as suas principais características são idênticas para todo o território nacional. De modo geral, pode-se dizer que o objetivo principal da cobrança neste país é a geração de receitas para o financiamento de programas de recuperação da qualidade das águas, notadamente a construção e manutenção de estação de tratamento de esgotos e pesquisas de novas tecnologias, e para o custeio das despesas técnico administrativas da gestão das águas (comando-e-controle) e do próprio sistema de cobrança. Dois componentes são aplicados na cobrança holandesa: as províncias aplicam valores relativamente baixos visando ao financiamento de investigações para o desenvolvimento dos recursos de água subterrânea e para a planificação hídrica. O segundo componente faz parte do sistema nacional de tributação e tem valores mais altos. Do ponto de vista específico da água subterrânea, a cobrança aplicada se insere claramente na lógica de instrumento de gestão ao objetivar a redução das extrações excessivas, em determinadas regiões, e a proteção desses mananciais para

55 52 abastecimento público, geralmente de melhor qualidade que as águas superficiais (MMA, 2001). No Brasil, a primeira ação de regular o aproveitamento das águas ocorre com o Código de Águas, estabelecido pelo Decreto Federal , de 10 de julho de 1934 que instituiu o princípio poluidor-pagador. Entretanto, foi a partir da promulgação da Constituição Federal de 1988 que as águas foram consideradas um recurso econômico dotado de importância fundamental para o desenvolvimento do país. A Constituição determinou, em seu art. 21, inciso XIX, que a União iria instituir o Sistema Nacional de Gerenciamento dos Recursos Hídricos (SNGRH). Além disso, foram extintos os domínios privado e municipal existente no Código das Águas e todas as águas passaram a ser um bem público 7, de domínio da Federal ou Estadual. Em 1989, no Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, surge o primeiro grande debate sobre a aplicação da cobrança pelo uso dos recursos hídricos no Brasil conforme relata Barth (2000). Em 1997, a Lei Federal nº institui a Política Nacional de Recursos Hídricos (PNRH), cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos (SINGREH) e introduz a cobrança pelo uso da água bruta no Brasil, como um instrumento de gestão. No Brasil, são adotados diferentes modelos de cobrança. Os valores da cobrança se diferenciam conforme a região, sazonalidade, padrão de qualidade de água, etc. A metodologia estabelecida na bacia do rio Paraíba do Sul, por exemplo, é diferente da maneira como é aplicada a cobrança no Ceará. No primeiro caso, a cobrança é aplicada à captação, ao consumo, ao lançamento de efluentes e à transposição de bacias. Os recursos financeiros arrecadados pela ANA e pelos Estados são repassados à Associação Pró-Gestão das Águas- AGEVAP, que desempenha a função de agência da bacia e aplica os recursos em ações e investimentos para recuperação e preservação dos recursos hídricos (ANA, 2010). O modelo cearense é compatível com a ocorrência da água no semiárido onde a potencialidade hídrica para ser ativada necessita de investimento intensivo em armazenamento e transferência hídrica (AQUINO et al, 2013). Dessa forma, no Ceará a cobrança é um instrumento financeiro utilizado para recuperar os custos de operação, administração e manutenção das infraestruturas. 7 Segundo o Código Civil (art 67.), os bens públicos são por suas próprias características inalienáveis, só perdendo essa condição nos casos e na forma que a lei prever. Assim, as águas públicas são bens inalienáveis (Código Civil, art. 46).

56 53 A cobrança pelo uso da água bruta no estado do Ceará existe efetivamente desde 1996, devido ao Decreto Nº de 12 de novembro de 1996 que instituiu valores para os usuários indústrias (R$ 600,00/1.000m³) e para as concessionárias de serviço de água potável (R$ 10,00/1.000m³) da Região Metropolitana de Fortaleza. Mas, a Lei deixou a cargo do Conselho de Recursos Hídricos decidir sobre os valores para os usuários de canais e de sistemas pressurizados. A criação da tarifa foi objeto de uma negociação política onde prevaleceu a ideia do fortalecimento do setor de água bruta, o que permitiu à Companhia de Gestão dos Recursos Hídricos (COGERH) passar por uma reestruturação institucional e assumir o gerenciamento dos recursos hídricos. Assim, a partir do Decreto de 1996, a COGERH calcula a tarifa de água e efetivar a cobrança. Para isso, foi realizado um Convênio entre a Companhia de Água e Esgoto do Estado do Ceará (CAGECE) a qual era responsável por cobrar da indústria e repassar metade do valor arrecadado a COGERH 8. Ao longo da história recente do Ceará, percebe-se que a cobrança pelo uso da água bruta foi discutida e praticada em períodos onde ocorriam secas locais e o consequente acirramento de conflitos pelo uso da água, como foi o caso em Quixadá e no Maciço de Baturité em 1997 (AQUINO et al, 2013). No período de 1998 a 2001, a bacia do Jaguaribe enfrentou um cenário de escassez hídrica. Nessa época, a cidade de Fortaleza não sentiu tão fortemente o problema da seca em virtude da existência do Canal do Trabalhador que foi implantado em 1993 e possibilitou a transferência de águas entre as bacias Jaguaribe e Metropolitana, bem como desencadeou uma regularização de uso que incluía um cadastro simplificado, uma campanha de outorga e a autorização para uso insignificante. Em meio a esse cenário de crise hídrica, surge a oportunidade de inovar as metodologias de gestão da escassez hídrica. Com isso, foi realizado um convênio entre a Agência Nacional das Águas (ANA), a COGERH e o Banco Mundial no qual se propunha um programa de realocação de água semelhante a um banco de águas denominado Águas do Vale (Comunicação Oral). De modo geral, o referido programa tinha por objetivo aumentar a eficiência do uso da água na agricultura irrigada. Isto porque se constatou por intermédio do cadastro de usuários que esse setor demandava o maior volume de água dentre os outros setores e que desse usuário 50% da demanda provinham da cultura do arroz por inundação. 8 Comunicação oral com Henrique Rolim, na COGERH, em Fortaleza, janeiro de 2014.

57 54 O Águas do Vale o programa incentivou a mudança da cultura de arroz para culturas com menor demanda hídrica em troca de uma compensação técnico-financeira. Desse modo, o Programa Águas do Vale foi relevante para identificar alguns problemas relativos ao uso da água, sobretudo em situações de crise. Ao mesmo tempo, marca o início da definição de um sistema de cobrança para o setor de irrigação referente à captação de água superficial e subterrânea. Nos anos de 2002 e 2003, foi realizado um estudo técnico realizado no âmbito do contrato da COGERH com o Consórcio Tahal - JP Meio Ambiente, o qual propunha modelos de tarifação para usuários de água bruta 9. Esse estudo subsidiou o Decreto nº de 28 de novembro de 2003, tendo sido efetivado em Ele propôs e discutiu por meio do Grupo de Trabalho da Irrigação GTI, três modelos de tarifação: o modelo binomial, o Custo médio da água (CMA-3) e o Modelo Capacidade de Pagamento e Subsidiu (CPS). A descrição desses modelos está apresentada no Anexo A. Os modelos estudados pelo Consórcio tinham alguns aspectos que os delimitavam, dentre os quais se tem (TAHAL CONSULTING ENGINEERS LTD; JP MEIO AMBIENTE, 2002): A tarifa de água deveria cobrir todos os custos de operação, administração e manutenção (OAM) do sistema hídrico, incluíndo as despesas do sistema de cobrança até então incipiente; A cobrança deveria ser diferenciada por uso, considerando a capacidade de pagamento de cada uso; A tarifação de usuários para usos com grande variação de capacidade de pagamento (como nos casos de irrigação, por exemplo) deveria ser diferenciada, criando-se instrumentos de subsídios cruzados. A realização desse estudo técnico baseou-se em relatórios anteriores como o cadastro de usuários da COGERH (1998), a avaliação da capacidade de pagamento de diversos usos e usuários de água nos vales perenizados (BISERRA E LEITE, 2002), os estudos de cobrança pelo uso da água bruta para irrigação, desenvolvidos por Lanna (1994 e 1995) e Araújo (1996). Biserra e Leite (2002) definiram que a tarifa média por uso deveria ser proporcional à capacidade de pagamento (Equação 8). Essa proporção representa, em 9 Comunicação oral com Henrique Rolim, na COGERH, em Fortaleza, janeiro de 2014

58 55 percentual, quanto se deve cobrar dos diversos setores para que os custos de OAM sejam cobertos pela tarifa. Em que, TMi é a tarifa média do setor i ; CPi é a capacidade de pagamento do setor i ; K é a razão da tarifa em relação à capacidade de pagamento. Corresponde ao percentual da capacidade de pagamento que deve-se cobrar dos diversos setores para que os custos de operação e manutenção sejam cobertos pela tarifa de água. Nesse modelo, a tarifa média por setor seria aplicada para os setores homogêneos e que detivessem um pequeno número de usuários, são eles: os setores de saneamento, os usuários do Canal do Trabalhador (CT) e a carcinicultura. Enquanto que o setor de irrigação, por ser heterogêneo, teria um modelo de tarifa de água diferenciado. Vale ressaltar que a tarifa do CT cobriria apenas os custos da disponibilização da água, sem incluir os custos de bombeamento, manutenção e operação do canal em si (TAHAL CONSULTING ENGINEERS LTD; JP MEIO AMBIENTE, 2003). Contudo, a divulgação dos valores referentes ao setor de irrigação gerou protestos, tanto dos produtores rurais quanto dos Comitês de Bacias que, após uma audiência pública em 2004, deflagrou a suspensão da emissão dos boletos no ano seguinte até que uma nova discussão fosse realizada com relação a esses valores. Com isso, os valores foram atualizados pelo Decreto Nº , de 11 de maio de 2006 com base no estudo técnico do Consórcio Tahal - JP Meio Ambiente. O modelo binomial, composto por um componente referente ao consumo (tarifa de consumo) e outro equivalente à demanda outorgada (tarifa de demanda) foi definido como o modelo de tarifação para o estado do Ceará. Entretanto, em virtude da necessidade de estruturação do órgão de gerenciamento, da universalização da outorga, bem como, de uma maior compreensão e aceitação dos usuários, o Decreto Nº , de 08 de agosto de 2008 regulamentou que a cobrança devia ser implementada de forma monomial, admitindo tarifas apenas definidas com base na água consumida. Dessa forma, foi decretado que a tarifa mensal pelo uso dos recursos hídricos seria calculada utilizando-se a equação 9:

59 56 Onde, T(u) = tarifa do usuário U; T = tarifa-padrão sobre volume consumido; Vef = volume mensal consumido pelo usuário. Para definir a tarifa-padrão foi estabelecida uma política de subsidios entre setores na qual a indústria subsidiava o setor de irrigação enquanto que, o saneamento teria a tarifa padrão-média. Além disso, foi instituído que, quanto maior a arrecadação menor seria o valor da tarifa de água (Comunicação Oral 10 ). O modelo monomial foi aplicado até o presente ano sendo atualizado de dois em dois anos por meio da revisão do valor arrecadado. O volume mensal de água bruta consumida pelos setores usuários tem sido calculado com base em dados obtidos com os seguintes métodos: (i) hidrometria; (ii) medições frequentes de vazões, onde é impossível a instalação de hidrômetros convencionais e, (iii) estimativas diretas, considerando as dimensões das instalações dos usuários, os diâmetros das tubulações e/ou canais de adução de água bruta, horímetros, entre outras (CEARÁ, 2009). A cronologia dos fatos históricos é mostrada de forma esquemática na Figura 7. Figura 7 Cronologia da cobrança pelo uso da água bruta no Ceará de 1992 até o presente. Fonte: AQUINO et al. (2013). 10 Comunicação oral com Henrique Rolim, na COGERH, em Fortaleza, janeiro de 2014.

60 57 Pode-se dizer que o sistema de cobrança do estado do Ceará tem sido orientado para a geração de receitas, para custear parcialmente as obras de provisão ou expansão dos serviços da água, sem qualquer critério explícito de maximização de benefícios, minimização de custos ou de rateio de custos. Vale ressaltar que, a eficácia da cobrança pelo uso da água em qualquer local pode ser dependente do comportamento dos usuários de água e da decisão em pagar ou não por esse recurso, uma vez que ainda prevalece na sociedade a visão de que os serviços ecossistêmicos não devem ser precificados. 2.4 Tomada de decisão Como citado anteriorimente, a alocação de água é um processo de tomada decisão. Segundo Bazerman (2004), a tomada de decisão é uma ação humana e comportamental. Ela envolve a seleção, consciente ou inconsciente, de determinadas informações e ações entre aquelas que são fisicamente possíveis para o tomador de decisão e para aquelas pessoas sobre as quais ele exerce influência e autoridade. De acordo com Roldan e Miyake (2004), a tomada de decisão possui basicamente quatro dificuldades: complexidade, incerteza, objetivos múltiplos que se inter-relacionam e a possibilidade de diferentes perspectivas levando a diferentes conclusões de análise. Frente a esses fatores de dificuldade, inicialmente, acreditava-se que a racionalidade era o ponto de partida para a tomada de decisão. Essa é uma premissa da teoria neoclássica que considera que os agentes possuem racionalidade ilimitada e são maximizadores de utilidade esperada (percepção subjetiva do bem-estar). Entretanto, percebeu-se que a tomada de decisão também está relacionada com o comportamento dos agentes frente às dificuldades. Isso porque os indivíduos não têm informação completa ou total habilidade para manipulá-la e consideram apenas uma fração das possíveis alternativas na sua escolha. Dessa forma, a racionalidade é limitada 11 pela falta de conhecimento (SOUZA FILHO, 2005). Nesse contexto, a teoria do prospecto de Daniel Kahneman e Amos Tversky (1979) considera que no momento da escolha, as pessoas apresentam diferentes padrões de comportamento. Segundo Gitman (2004 apud BARROS FILHO, 2010), esses 11 Para Gontijo e Maia (2004), os limites da racionalidade decorrem da incapacidade da mente humana em aplicar a uma decisão todos os aspectos de valores, conhecimento e comportamento.

61 58 padrões são: indiferença, propensão e aversão. No caso de indiferença, não haveria nenhuma variação de retorno exigida em razão de uma variação nos níveis de risco. Em uma situação de propensão a risco, o agente estaria disposto a assumir até mesmo um retorno menor correlacionado a um risco maior. Em um comportamento de aversão ao risco, o agente exige um retorno mais alto em função da elevação do risco. Ela analisa o risco sob a ótica de três efeitos: efeito certeza, efeito reflexo e efeito isolamento. O primeiro atribui um peso maior aos eventos certos em detrimento dos eventos que são prováveis. O efeito reflexo que mostra aversão a risco em situações de ganho, uma vez que as pessoas supervalorizam os ganhos certos e a propensão a risco nas situações de perda. Esse efeito faz com que problemas idênticos tenham soluções distintas, violando a transitividade da utilidade esperada. E o terceiro efeito, que é a decomposição equivocada dos problemas. Após considerar esses efeitos, essa teoria define duas formas do processo de escolha: a edição e a avaliação. Na fase da edição, as pessoas costumam cometer vários tipos de erros, como a percepção de perdas e ganhos em detrimento de estados finais de riqueza, a combinação ou segregação indevida dos problemas, a simplificação (por arredondamento ou pelo fato de ignorarem estados comuns a duas situações) e tentativa de detecção de dominância. Na fase da avaliação, o agente avalia qual perspectiva é preferível, baseando-se em um ponto de referência, que é a sua posição atual de riqueza (RIBEIRO, 2010). Em suma, a Teoria do Prospecto tem como premissa que os valores das perspectivas são baseados em variações de riqueza, ao invés de nível de riqueza. O valor de cada resultado está alicerçado em decisões heurísticas. As heurísticas ou regras práticas podem ser divididas em três grupos genéricos que representam: a disponibilidade, a representatividade e a ancoragem e ajustamento. A heurística da disponibilidade é conhecida como Lei dos Pequenos Números, na qual os agentes atribuem um peso maior aos acontecimentos recentes, pensando que esses continuarão a acontecer no futuro (ZAMBONETI, 2009). Na heurística da representatividade, as decisões são tomadas como modelos mentais 12 de referência, ou seja, os agentes avaliam a probabilidade de ocorrência de um evento por meio da similaridade da mesma aos seus estereótipos de acontecimentos semelhantes. 12 Modelos mentais são imagens, pressupostos e histórias que as pessoas trazem em suas mentes, acerca de nós mesmos, outras pessoas, instituições e todo aspecto do mundo (FERREIRA, et al, 2012).

62 59 A última regra, ancoragem e ajustamento, avalia a chance de ocorrência de um evento pela colocação de um valor inicial. Esse valor pode ser sugerido por um precedente histórico, pela maneira pela qual um problema é apresentado ou por uma informação aleatória (MACEDO, et al., 2007). O momento da escolha também pode ser influenciado por fatores emocionais e subjetivos. Nesse contexto, a neurociência afirma que a mente possui processos automáticos 13 do comportamento que ocorrem com pouca ou nenhuma percepção. Esses processos respondem de forma mais rápida nas decisões criteriosas conscientes. Outro fator importante que a neurociência apresenta é que o sistema cognitivo interfere no sistema deliberativo, sendo então o comportamento de tomada de decisão um resultado da interação entre o sistema automático com processos controlados 14 e os sistemas cognitivos e afetivos (CAMERER; LOWENSTEIN; PRELEC, 2005). As decisões em grupo ou individuais continuamente tem de ser confrontadas com situações de risco e incerteza. Rockenback, Sadrieh e Mathauschek (2007), analisando a atuação de grupos frente ao risco por meio de duas teorias consolidadas, a Teoria da Utilidade Esperada e a Teoria de Seleção de Portfólio, constataram que os grupos obtiveram maiores valores esperados com menores riscos nas suas escolhas se comparados com os tomadores individuais. Segundo Gutnik (2006), ao avaliar as opções para tomar uma decisão, as pessoas costumam confiar em suas próprias percepções de riscos e benefícios e não necessariamente nos riscos e benefícios reais envolvidos na decisão. Além disso, os riscos muitas vezes são influenciados pelo estado emocional. A presença de incerteza também influencia a percepção do indivíduo sobre os riscos envolvidos com cada opção potencial, aumentando a percepção da situação de risco. 13 Processos automáticos são decisões rápidas e eficientes, com alto grau de especialização, relativamente inflexíveis e imprescindíveis para o dia-a-dia (SANFEY, 2006). 14 Processos controlados são ações tomadas com o uso das faculdades cognitivas desenvolvidas pelos seres humanos, sendo mais flexíveis e capazes de suportar uma grande variedade de objetivos (SANFEY, 2006). Ferramentas-padrão de economia como as árvores de decisão e a programação dinâmica podem ser encaradas como representações estilizadas de processos controlados.

63 60 3 METODOLOGIA Nessa seção apresentam-se os procedimentos metodológicos utilizados para atender os objetivos do estudo. 3.1 Estratégia metodológica A metodologia a ser apresentada propõe a elaboração de um mecanismo de gestão de risco climático que possa ser incorporado no processo de alocação de água e que tenha como fundamentos a eficiência econômica e a equidade social. Para isso, será desenvolvido um sistema de modelagem baseada na microeconomia e nos hidrossistemas de forma a possibilitar a avaliação da alocação de água entre os usos. O estudo será aplicado no sistema Jaguaribe-Metropolitano por meio de duas situações: (i) modelo agregado em que tem-se um único reservatório e dois usos concorrentes; (ii) o modelo desagregado em que utiliza-se o sistema Jaguaribe- Metropolitano em sus forma integral. Inicialmente, serão obtidas as disponibilidades hídricas (vazão de retirada) do sistema para cada ano da série de vazão afluente. Em seguida, essa vazão será alocada entre os usuários de água para serem determinados os benefícios e avaliada a transferência de risco. Os benefícios serão obtidos por meio de funções geradas a partir da integração da curva de demanda dos usuários de água. Na sequência, serão elaborados indicadores do estado de seca do reservatório que terão como dados de entrada a precipitação média, a vazão afluente, o volume armazenado no sistema hídrico após a simulação do balanço de massa e a vazão de retirada. Esses indicadores irão definir os limiares dos seguintes estados: normal, seca moderada, seca severa, seca extrema e seca excepcional. Os estado de seca serão utilizados para acionar o mecanismo financeiro sendo que, quanto maior a severidade da seca maior o valor da compensação financeira. A estimativa do valor da compensação será realizada com base nos benefícios financeiros do usuário. Por último, será elaborado um modelo conceitual para incorporar o mecanismo financeiro ao instrumento de cobrança pelo uso da água além de ser realizada uma avaliação quanto ao desempenho do mecanismo proposto na pesquisa por meio de dois critérios: eficiência econômica e justiça.

64 Modelo de representação da alocação de água A alocação de água, nesse estudo, tem sua dinâmica formada pela ação de três esferas: a natureza e infraestrutura, os agentes econômicos e sociais e o sistema políticoinstitucional (SOUZA FILHO, 2005). Seu modelo de representação está exposto na Figura 8. Figura 8 Modelo de representação da alocação de água. Fonte: Elaboração própria. Cada uma dessas esferas possui atributos que foram incorporados no processo de avaliação da alocação: Natureza e a infraestrutura hídrica A natureza é fator condicionante dos hidrossistemas por meio das características do clima (regimes de chuva e vazão) e impõe um risco operacional. Neste estudo, ela é representada pelo clima hidrológico, o qual incorpora as precipitações e as vazões afluentes. A infraestrutura hídrica é composta pelos reservatórios que transportam água no tempo e no espaço e pelo canal de transferência de água. Estes impõem restrições físicas e operacionais no sistema. Agentes econômicos e sociais Os agentes econômicos e sociais modificam a dinâmica da alocação de água visando a garantir seus interesses. No setor de irrigação, por exemplo, os atores podem assumir a posição de poder através de seu capital social (como a tradição e o carisma)

65 62 que é uma regra informal e/ou por meio de decisão legal (eleição). Essa última, pode ser influenciada pelo capital social do ator. Os objetivos são definidos com base na expectativa de direito e de benefício que cada agente possui ou na percepção que ele tem sobre o futuro. Nesse estudo, os usuários da irrigação, a demanada humana e industrial foi representado de forma agregada em seus setores. Resultados psicológicos demonstraram que a atuação em grupo difere da individual e, consequentemente, as decisões em grupo não são obrigatoriamente uma simples soma das decisões individuais, quando esses escolhem sozinhos (KOCHER; SUTTER, 2005). Os grupos tomam decisões mais racionais, mais rápidas e possuem uma memória mais acurada das escolhas passadas frente aos indivíduos (KOCHER; SUTTER, 2007). Desse modo, têm-se como setores usuários: i. Abastecimento Urbano Representado pelos usuários urbanos (famílias, indústrias, comércio, serviços e turismo). Os usuários da indústria, comércio, serviços e turismo se estabelecem nesse setor para garantir o seu objetivo de maximizar os benefícios do uso da água. Esse setor tem alta aversão ao risco de falha e busca garantir o acesso à água, colocando-se como uma demanda prioritária isto é, aquela no período de escassez será dada preferência para o uso da água. ii. Setor de irrigação Esse setor é formado pelos usuários da irrigação e busca garantir seu lucro através do uso da água no presente e da defesa da utilização de culturas permanentes. Sistema Político-Institucional Esse sistema foi construído com três componentes: (i) modelo de alocação de água; (ii) mecanismo de compensação financeira; e, (iii) modelo cobrançacompensação. Cada um deles está descrito a seguir: a) Modelo de alocação de água O modelo de alocação estabeleceu como se dará a utilização da água no caso da oferta ser menor que a demanda. Sendo a alocação realizada com um mecanismo administrativo. b) Mecanismo de compensação financeira Esse mecanismo foi acionado conforme o estado de seca do reservatório, o qual é definido através dos índices de seca.

66 63 c) Modelo cobrança-compensação Esse modelo buscou apresentar elementos para que o sistema de cobrança possa incorporar o custo da compensação financeira. Esse custo pode ser financiado pelos usuários, pelo poder público ou dividido entre eles. Essa é uma decisão política. Com base no modelo de representação, os procedimentos metodológicos podem ser divididos em cinco fases: (i) Situação de Aplicação, (ii) Alocação de água e Avaliação da Transferência de Risco, (iii) Mecanismo de Compensação Financeira e (iv) Avaliação do Mecanismo Financeiro (v) Modelo Cobrança-Compensação. Figura 9 Fases dos procedimentos metodológicos. Fonte: Elaboração própria. 3.3 Situação de aplicação As análises deste estudo foram baseadas no sistema Jaguaribe-Metropolitano por ser o principal sistema de reservatórios do estado do Ceará. Essas análises serão desenvolvidas para duas situações de aplicação: (i) Modelo Agregado; (ii) Modelo Desagregado. O modelo agregado será utilizado para construir e avaliar o mecanismo financeiro enquanto que, o modelo desagregado será empregado para aplicar o mecanismo levando em considerações restrições oriundas de um sistema real Caracterização do Sistema Jaguaribe-Metropolitano O sistema Jaguaribe-Metropolitano surge com a construção do eixo de integração da Bacia do rio Jaguaribe com a Região Metropolitana de Fortaleza (RMF) conhecido como Eixão das Águas (Figura 10).

67 64 Figura 10 - Representação do Sistema Jaguaribe-Metropolitano e trechos do Eixão das Águas. Fonte: SRH, A bacia do rio Jaguaribe compreende aproximadamente 48% do Estado do Ceará com área de 72 mil km 2. Devido a sua extensão e para facilitar o processo de gestão, ela foi dividida em cinco sub-bacias, são elas: Alto Jaguaribe, Banabuiú, Médio Jaguaribe, Salgado e Baixo Jaguaribe. Atualmente, a bacia do rio Jaguaribe possui uma demanda hídrica de 31,26 m³/s. Deste total, 52% correspondem ao setor de irrigação e 41% ao Eixão das Águas. A irrigação representa cerca de 90% da produção agrícola da bacia com ênfase na fruticultura irrigada. Dentre as principais culturas, destacam-se o arroz inundado, fruticultura em geral, feijão, milho, banana e hortaliças (BRASIL, 2011). Nessa bacia, localizam-se 15 perímetros de irrigação, dentre os quais, destacam-se o perímetro do Jaguaribe Apodi (DIJA) e o perímetro de Morada Nova. A bacia do Jaguaribe são perenizadas pelos açudes Orós, Banabuiú e Castanhão que somam uma capacidade de acumulação de ,00 hm³ (Figura 11). O primeiro

68 Capacidade (hm³) 65 pereniza um trecho de 109,24 km, o açude Banabuiú pereniza um trecho de 135,90 km e o Castanhão um trecho de 150,34 km (SILVA, 2006). Esses vales englobam 19 municípios são eles: Alto Santo, Aracati, Banabuiú, Fortim, Icó, Iguatu, Itaiçaba, Jaguaretama, Jaguaribara, Jaguaribe, Jaguaruana, Limoeiro do Norte, Morada Nova, Orós, Quixelô, Quixeré, Russas, São João do Jaguaribe e Tabuleiro do Norte. Figura 11 - Capacidade de acumulação dos reservatórios que perenizam os Vales do Jaguaribe e Banabuiú Orós Banabuiú Castanhão Reservatórios Fonte: SRH (2013). Na bacia do Jaguaribe tem-se uma população total de habitantes, segundo o Censo Demográfico de 2010 (IBGE, 2012), sendo os municípios de Iguatu (Alto Jaguaribe) e Aracati (Baixo Jaguaribe) os mais populosos (Figura 12). O PIB, a preço correntes, dos Vales do Jaguaribe e Banabuiú somou 4,9 bilhões de reais no ano de Esse PIB cresceu cerca de 1 bilhão de reais num período de 4 anos (IBGE, 2010). O crescimento do PIB pode ser considerado tímido se levarmos em conta o crescimento do PIB do estado do Ceará, que praticamente dobrou para o mesmo período, entre os anos de 2004 e 2008 (BRASIL, 2011). Porém, considerando que a água é um fator de ligação entre os diversos setores econômicos e que as mudanças (crescimento ou recuo) de algumas atividades afetam diretamente outros setores produtivos, pode-se inferir que o crescimento do PIB mostra um indício de aumento da demanda por água na bacia.

69 Habitantes 66 Figura 12 - População total residente do Vale Perenizado do Jaguaribe e Banabuiú (habitantes) Fonte: IBGE (2012). Municípios A região hidrográfica das bacias Metropolitanas ocupa 10,13% do território cearense e compreende um conjunto de 16 bacias independentes distribuídas por 31 municípios. A consolidação da oferta hídrica destas Bacias engloba 15 reservatórios, os quais possuem capacidade maior que 10 milhões de metros cúbicos (CEARÁ, 2009). A RMF, especificamente, inclui os municípios de Aquiraz, Cascavel, Eusébio, Fortaleza, Guaiúba, Itaitinga, Maracanaú, Maranguape, Pacajus, Pacatuba, Pindoretama e São Gonçalo do Amarante. Ela possui habitantes dos quais 73% são residentes de Fortaleza. O sistema de abastecimento da Região Metropolitana de Fortaleza (RMF), aqui considerado, é composto por cinco reservatórios que somam uma capacidade de acumulação de 871 hm³ (Tabela 1), são eles: Gavião, Pacoti e Riachão, Pacajus e Aracoiaba, sendo estes reservatórios interligados por canais e adutoras. No entanto, devido às políticas de industrialização do Estado, a demanda industrial da RMF aumentou substancialmente (COGERH, 2010). Com isso, o abastecimento desta região tem sido atendido por águas provenientes da transposição de bacias através do Canal do Trabalhador e pelo Eixão das Águas. Essa infraestrutura constitui-se de um complexo de estação de bombeamento, canais, sifões, adutoras e túneis e está dividida em cinco trechos.

70 67 A transposição das águas inicia a jusante da barragem do Açude Castanhão, localizado na bacia do Jaguaribe e terminam nos Açudes Pacoti, Riachão e Gavião, reservatórios integrantes do Sistema de Abastecimento de Água da RMF. O canal de transposição estende-se por 255 km atingindo o Complexo Industrial e Portuário do Pecém (CIPP), localizado no município de São Gonçalo do Amarante na RMF. Tabela 1- Capacidade dos reservatórios utilizados na Região Metropolitana de Fortaleza. Reservatórios Municípios Capacidade (hm³) Aracoiaba Aracoiaba 170,7 Pacajus Pacajus 240,0 Pacoti Horizonte 380,0 Riachão Itaitinga 47,0 Gavião Pacatuba 32,9 Total 871,00 Fonte: Dados da FUNCEME (2014). A demanda hídrica da RMF é composta pelo abastecimento humano, indústria, serviços e turismo. O setor industrial encontra-se distribuído ao sul, entre os municípios de Horizonte e Pacajus, e na porção oeste onde se situa o Complexo Industrial Porto do Pecém (CIPP), em que as empresas integrantes são: Energia Pecém com demanda atual de 0,50 m³/s, Termo Ceará com demanda atual de 0,013 m³/s e Endesa com demanda atual de 0,103 m³/s. Há, também, um aglomerado industrial localizado no município de Maracanaú e um corredor industrial de formação antiga situado a oeste do município de Fortaleza que se estabelece dentro da demanda hídrica humana desse município. Neste estudo, a demanda hídrica da RMF foi composta pelo volume demandado pelas Estações de Tratamento de Água (ETA Oeste e ETA Gavião), pelas demandas atendidas pelos reservatórios de Pacajus e Pacoti-Riachão e pela demanda industrial, (Tabela 2) Situação de Aplicação 1: Modelo Agregado Esta é uma situação virtual onde o reservatório Orós é considerado como único reservatório da bacia do Jaguaribe e sua vazão máxima alocável (Q90) é distribuída

71 68 entre dois usuários: a irrigação (principal setor usuário da bacia do Jaguaribe) e o abastecimento urbano (representando a demanda de Fortaleza). Para isso, admitiu-se que a demanda urbana correspondeu a 30% da demanda total e ao setor de irrigação aplicou-se 70% da demanda total. O Orós está localizado na bacia do Alto Jaguaribe e foi escolhido em virtude de possuir a maior quantidade de dados consistentes disponíveis dentre os reservatórios dessa área. Segundo Araújo (1990), antes da construção do açude Castanhão, o açude Orós era o maior reservatório do Estado do Ceará em capacidade de acumulação de água e tinha como finalidades a perenização do rio Jaguaribe, a irrigação do Médio e Baixo Jaguaribe, a piscicultura, a irrigação de culturas agrícolas de áreas de montante, o turismo e o abastecimento da Região Metropolitana de Fortaleza- RMF. Tabela 2 - Demanda de abastecimento urbano da RMF. Usuários Demanda hídrica* (m³/s) ETA Oeste 1,00 Fonte hídrica ETA Gavião 8,80 Distrito Industrial 0,70 Complexo Industrial Porto do Pecém (CIPP) 0,88 Ambev 0,05 Abastecimento de Itaitinga, Horizonte, Pacajus e Choro 0,28 Curtume 0,01 Gavião Pacoti-Riachão Estação de Bombeamento Ererê 0,14 Pacajus Abastecimento de Cascavel e Beberibe 0,40 Total 12,26 - Fonte: Elaboração própria. *Informações concedidas pela COGERH em janeiro de Situação de Aplicação 2: Modelo Desagregado O modelo desagregado foi representado pelo sistema Jaguaribe-Metropolitano de forma integral, isto é, considerando todos os seus reservatórios estratégicos e suas demandas. Ele foi construído por meio de um diagrama unifilar, no qual os reservatórios

72 69 são simbolizados por triângulos, as demandas por quadrados e os círculos correspondem aos nós de confluência ou passagem de água (Figura 13). Figura 13 - Diagrama Unifilar do Sistema Jaguaribe-Metropolitano. Fonte: Elaboração própria. Para construir esse modelo utilizou-se o programa Acquanet desenvolvido pelo laboratório de Sistema de Apoio à Decisão da Escola Politécnica da USP (LABSID, 2002). Esse programa funciona com uma estrutura modular constituída de um módulo base, denominado AcquaNet e de módulos para cálculo de alocação de água, avaliação da qualidade da água, determinação de alocação de água para irrigação, produção de energia elétrica e consideração de valores econômicos nas decisões de alocação (PORTO et al, 2014).

73 70 O ACQUANET simula a operação dos hidrossistemas (reservatórios e demandas) e a alocação de água pela aplicação de um sistema de prioridades e custos otimizados pelo algoritmo Out-of-Kilter. As prioridades podem ser ordenadas entre 1 e 99 considerando que quanto menor o valor numérico maior a prioridade. A ordem de prioridade das demandas funciona no modelo quando não é possível atender todas simultaneamente. Assim, quando a quantidade de água é insuficiente para atender a todas as demandas, os usuários que tem o maior valor para a prioridade deixam de ser atendidos primeiramente e dividem proporcionalmente entre si a quantidade de água disponível. 3.4 Alocação de água e Análise da Transferência de Risco Essa fase da metodologia foi realizada conforme a Figura 14. Essa fase inicia com a operação do reservatório para definição da vazão disponível para alocação. Em seguida, realiza-se a alocação entre os setores usuários, estima-se os benefícios financeiros e faz-se a análise da transferência de risco entre os setores. Figura 14 - Fluxograma dos procedimentos metodológicos para a alocação de água e análise da transferência de risco. Fonte: Elaboração própria.

74 Alocação de Água A alocação de água foi realizada com base em dois métodos de rateio da disponibilidade hídrica: rateio linear e sistema de prioridade. O rateio linear foi utilizado como método base pois, ele permite que os usuários tenham as mesmas garantias hídricas e, assim não ocorra transferência de risco. A tomada de decisão da alocação foi realizada em julho, uma vez que, no semiárido, o ano tem dois ciclos: o primeiro semestre onde há a possibilidade de ocorrência de vazões significativas e o segundo semestre em que os rios apresentam vazão zero. Assim, a disponibilidade de água superficial é única e exclusivamente da água oriunda dos reservatórios o que implica que conhecer os estoques de água em julho é conhecer a disponibilidade hídrica superficial dessa região, nesse segundo semestre. Contudo, devido às especificidades de cada situação de aplicação, o detalhamento desse modelo foi descrito separadamente para cada caso nos capítulos subsequentes Análise da transferência de Risco A transferência de risco foi avaliada por meio da diferença dos benefícios financeiros alcançados por cada setor usuário na alocação realizada com prioridade de uso e no método de alocação com rateio linear das disponibilidades hídricas, conforme apresentado nas equações a seguir: Em que: - É o benefício financeiro obtido pelo setor usuário k utilizando o método do rateio linear (RL) na alocação de água; Corresponde ao benefício financeiro obtido pelo setor usuário k com o método de alocação com prioridades (PR); k representa cada um dos setores usuários de água;

75 72 - É a diferença de benefícios entre os dois métodos de rateio de disponibilidade hídrica pelo setor urbano; - Representa à diferença de benefícios entre os dois métodos de rateio de disponibilidade hídrica pelo setor de irrigação; TR - é o risco transferido. Para esse estudo, os benefícios foram calculados utilizando as funções propostas por Souza Filho e Brown (2009) que foram geradas a partir da integração das curvas de demanda do abastecimento urbano e da irrigação. Contudo, em outros estudos essas funções podem ser atualizadas ou redefinidas, no caso de outros locais de aplicação. A curva de demanda da irrigação (Figura 15) foi construída por meio da relação entre o volume de água demandado pelos irrigantes do Jaguaribe e o valor da água. Esse valor representa a capacidade de pagamentos dos irrigantes a qual foi estimada com base nos dados obtidos pelo estudo de definição e implementação da política tarifária de água bruta no estado do Ceará da SRH (2002a). A curva de demanda urbana foi calculada usando um formulário municipal padrão funcional de água, onde P representa o preço da água que corresponde a um volume de demanda Q, o índice 1 se refere a uma realização específica (ponto de dados) da relação preço-demanda e elasticidade-preço da demanda obtida de SRH (2002b) As funções benefícios utilizadas nesse estudo estão expostas nas formulações 12 e 13: (12) Em que: Função benefício da irrigação em milhões de reais no ano t; Função benefício do abastecimento urbano em milhões de reais; Vazão atendida da irrigação, em hm³/ano; - Vazão atendida do setor de abastecimento urbano, em hm³/ano.

76 73 A transferência de risco define os recursos financeiros que um setor estaria satisfeito em receber e que o outro setor estaria disposto a transferir. Ou seja, as perdas de um setor e os ganhos do outro setor. Figura 15 - Curva de demanda dos irrigantes da bacia do Jaguaribe - Ceará. Fonte: Souza Filho e Brown (2009). 3.5 Mecanismos de Compensação Financeira Nessa fase da metodologica, inicialmente define-se os limiares do estado de seca do reservatório ou sistema hídrico (situação de aplicação 2). O estado de seca detectado será utilizado para acionar ou não o mecanismo financeiro. O valor da compensação foi estimada com base nos benefícios financeiros do usuário (Figura 16). Figura 16 - Procedimentos metodológicos do mecanismo de compensação financeira. Fonte: Elaboração própria.

77 Estimativa da Compensação Financeira O mecanismo financeiro proposto é uma vertente do seguro indexado, isto é, ele foi associado a um gatilho que estabelece o estado de seca do sistema sobre o quais as compensações foram estimadas (Figura 17). Para este estudo, foram delineados quatro estados de severidade de seca: seca moderada, seca severa, seca extrema, seca excepcional. Esses níveis de severidade estão associados à categoria da seca e, consequentemente, aos limiares do gatilho. Assim, quando o gatilho indicar algum estado de seca no reservatório, aciona-se o mecanismo e o usuário de água recebe uma compensação. Figura 17 - Regra de operação do mecanismo financeiro. Fonte: Elaboração própria. O valor da compensação financeira aumenta à medida que a seca se torna mais severa. A seca moderada corresponde à fase de menor impacto aos agentes sociais e econômicos. A seca severa pressupõe a persistência da seca. O terceiro estado marca o agravamento desse evento, podendo gerar uma situação crítica de escassez hídrica aos agentes, enquanto que a seca excepcional é situação mais grave e que pode gerar impactos sociais e econômicos de longo alcance. A compensação para cada estado de seca foi estimada com base no valor máximo da série de diferença de benefícios obtidos com o método de rateio linear e de prioridades (Equação 10) sendo calculado para cada estado de severidade de seca conforme a Tabela 3.

78 75 Tabela 3 - Estimativa das compensações financeiras. Estado de Seca Compensação (R$) Normal 0,00 Seca Moderada 20% Seca Severa 40% Seca Extrema 60% Seca Excepcional 80% Fonte: Elaboração própria Limiares da Compensação Financeira: Estado do Sistema Hídrico A alocação de água realizada em período de escassez hídrica impõe restrições de usos e, assim, perda de garantia hídrica para usuários de uma mesma categoria. Com isso, propõe-se que os usuários que assumiram o risco de falha recebam uma compensação financeira. Para definir os anos em que esse mecanismo será ativado ou desligado faz-se necessário identificar o estado das águas superficiais do sistema hídrico. Esse estado será definido com o uso de um gatilho que possa fixar os limites em relação à severidade da seca no sistema ao longo dos anos. Desse modo, neste estudo, serão testados os seguintes gatilhos: índices de seca e nível de racionamento Índices de seca Os índices de seca são gatilhos que visam a identificar o estado do reservatório em várias escalas temporais baseados na precipitação (Standardized Precipitation Index - SPI), na vazão (Standardized Runoff Index - SRI) e no volume do reservatório (índice sintético - IS). O primeiro foi desenvolvido por McKee et al, (1993, 1995), o SRI por Shukla e Wood (2008) enquanto que, o último é uma adaptação do indicador de estado (IE) elaborado por Estrela et al. (2006). O SRI é considerado um complemento do SPI para retratar os aspectos hidrológicos da seca, pois, ele incorpora processos que determinam defasagens sazonais na influência do clima na vazão (SHUKLA e WOOD, 2008).

79 76 i. Gatilhos baseado na precipitação e na vazão Para a determinação do SPI e do SRI, em uma escala de tempo escolhida, ajustou-se uma distribuição de probabilidade para os dados de entrada do modelo para em seguida, serem estimados os valores da distribuição de probabilidade correspondente. Por último, esses valores de probabilidade acumulada foram convertidos para uma variável normal reduzida. Os dados de entrada para a determinação do SPI e do SRI são a série de precipitação média anual e as vazões afluentes (descrita no modelo de alocação de água) do reservatório, respectivamente. Para o cálculo da precipitação média, utilizaram-se os registros pluviométricos dos postos da rede de monitoramento da Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos e Superintendência de Desenvolvimento do Nordeste, localizados internamente e nas proximidades das bacias. O cálculo foi efetuado com o método dos polígonos de Thiessen (áreas de domínio de um posto pluviométrico) que consiste em atribuir um fator de peso aos totais precipitados em cada posto pluviométrico, proporcionais à área de influência de cada um. P PiA Ai i Onde: P i é a precipitação de cada posto pluviométrico (mm); P é a precipitação média; Ai: Soma das áreas de todos os polígonos; Ai: Área do polígono. A distribuição de probabilidade utilizada no ajuste dos dados foi a gama de dois parâmetros, definida por: em que α> 0 é o parâmetros de forma, β> 0 o parâmetro de escala, x é a variável aleatória em estudo. A função gama está descrita pela equação 16.

80 77 A distribuição gama só está definida para x> 0 logo, quando um dado mês apresenta valores nulos, faz-se necessário o uso de uma distribuição mista, dada por: onde G(x) é uma função gama incompleta, que é a função de distribuição estimada a partir dos valores não nulos da série de dados utilizada e q a probabilidade de zeros na amostra. Com isso, o SRI e o SPI são definidos como: [ ] Em que, φ a função de distribuição normal reduzida. O SPI e o SRI foram calculados para a escala temporal de 12 meses, 24 meses e 36 meses. As escalas de tempo utilizadas para esse cálculo estão diretamente relacionadas com o tempo necessário para que os efeitos da seca sejam sentidos sobre os diferentes setores de atividades e sobre os recursos hídricos em geral. ii. Índice baseado no volume do reservatório O gatilho elaborado com base no volume do reservatório (IS) foi formulado considerando o mês de julho como referência (Equação 19). Se * + e se Em que: V i é o volume armazenado no mês de julho após a operação do reservatório; V med corresponde ao valor médio armazenado no mês de julho após a operação do reservatório obtido da série histórica; V max é o volume máximo armazenado no mês de julho após a operação do reservatório; V min é o volume mínimo armazenado no mês de julho após a operação do reservatório. Suplementarmente calculou-se o IS alterando o volume médio pelo volume mediano objetivando reduzir o efeito do dimensionamento do reservatório.

81 78 iii. Estado das águas do reservatório Os limites que marcam o estado das águas superficiais do sistema hídrico foram estabelecidos por McKee et al. (1993, 1995), Shukla e Wood (2008) e Estrela et al. (2006), conforme apresentado na Tabela 4, e têm sido adaptados por outros autores conforme a região para os quais foram elaborados. Tabela 4 - Estado do Sistema e limiares dos índices. Estado SPI e SRI IS (médio e mediano) Normal > -0,79 > 0,5 Seca Moderada -0,80 a -1,29 0,50 a 0,31 Seca Severa -1,30 a -1,59 0,30 a 0,16 Seca Extrema -1,60 a -1,99 0,15 a 0,076 Seca Excepcional -2,00 0,075 Fonte: Adaptado de McKee et al. (1993, 1995), Shukla e Wood (2008) e Estrela et al. (2006). iv. Análise da eficiência dos gatilhos Os índices construídos foram analisados quanto à capacidade de detectar algum estado de seca no sistema hídrico por intermédio da aplicação do método de análise de contingência (Tabela 5) com quatro cruzamentos: (a) - O evento de seca foi observado e detectado. (b) - O evento de seca não foi observado, porém, foi detectado; (c) - O evento de seca foi observado, porém, não foi detectado; (d) - O evento de seca não foi observado e não foi detectado. Os registros de monitoramento dos níveis do reservatório foram considerados como observação. Para efeito de comparação, esses dados foram padronizados e transformados em um índice adimensional chamado índice de estado (IE). A construção desse índice segue a formulação apresentada na Equação 19 sendo que, nesse caso, utiliza-se o volume medido no monitoramento do reservatório.

82 Índices Não Sim 79 Tabela 5 - Método de análise de contingência. Observação Sim Não FAR a c b d b / (a + b) Fonte: Adaptado de Amanajas (2008). POD a /(a + c) A análise de contingência permitiu analisar tanto a probabilidade de detecção do evento de seca (POD) quanto a razão de falso alarme (FAR). O POD mostra o desempenho dos índices quanto à identificação de um evento de seca. Assim, o melhor desempenho ocorrerá quando o POD for igual a 100%. A razão de falso alarme corresponde à proporção dos eventos de seca identificados pelos índices que não se materializaram (SCHAEFER, 1990) Nível de Racionamento O gatilho baseado no nível de racionamento foi elaborado considerando a vazão disponível para alocação ( obtida com a operação do reservatório (item 4.1). As faixas que marcam o estado das águas superficiais do reservatório são limitadas por um percentual da retirada máxima (considerada o valor do Q90 no modelo agregado). Esse percentual foi denominado de coeficiente de racionamento (Crac) e decrescem conforme aumenta a severidade da seca (Tabela 6). Tabela 6 - Limiares do gatilho Nível de Racionamento. Estado Normal Limites Seca Moderada (Crac2 x ) < (Crac1 x ) Seca Severa (Crac3 x ) < (Crac2 x ) Seca Extrema (Crac4 x ) < (Crac3 x ) Seca Excepcional (Crac4 x ) Fonte: Elaboração própria.

83 Avaliação do desempenho do Mecanismo O desempenho do sistema foi avaliado com o uso de dois indicadores, eficiência econômica e equidade (justiça alocativa), descritos na base conceitual. Para efeito de análise, o benefício dos usuários de água foi utilizado como proxy do bem-estar. O critério de eficiência utilizado foi o de Kaldor-Hicks. Com base na sua definição, o sistema é eficiente quando os ganhadores são capazes de compensar os perdedores e ainda resguardar para si algum benefício da mudança melhorando o bemestar social. Desse modo, a eficiência alocativa (e) foi alcançada quando o sistema obteve o máximo benefício social. em que, BT corresponde ao benefício total do sistema. i corresponde a todos os anos da série histórica A justiça alocativa foi avaliada por intermédio do critério da justiça utilitarista e do critério de justiça de Rawls (justiça com igualdade). A justiça utilitarista requer que a utilidade entre todos os indivíduos seja a mesma. Essa condição garante alcançar o máximo de utilidade agregada por meio da soma da utilidade dos agentes (Equação 21). j em que, ju corresponde a justiça utilitarista; u(i) representa a utilidade do usuário i. A utilidade do agente usuário foi medida como a razão entre o benefício do agente ( ) em dada uma situação e o benefício máximo do usuário, caso não houvesse limitação de oferta. Essa utilidade pode ser expressa por: O critério de justiça de Rawls estabelece que pode haver desigualdades entre os agentes desde que essa desigualdade na alocação sirva para melhorar as condições do setor mais desfavorecido pela mesma. Esse critério foi descrito através da expressão 23:

84 81 onde, jr representa o critério de justiça de Rawls; Burb é o benefício financeiro obtido pelo setor de abastecimento urbano em milhões de reais; Birr corresponde ao benefício financeiro obtido pelo setor de irrigação em milhões de reais. 3.7 Modelo de Integração Cobrança-Compensação Financeira O modelo cobrança-compensação financeira foi construído no intuito de desenvolver uma base conceitual para articular esses dois instrumentos. Para isso, adotou-se uma metodologia do tipo exploratória e, procedeu-se uma análise qualitativa das informações obtidas, tendo sido efetuados os seguintes procedimentos: Levantamento bibliográfico de trabalhos científicos concernentes à temática em estudo, cujos conceitos fundamentais estão descritos no referencial teórico; Entrevistas com interlocutores-chave da esfera do poder público estadual, no mês de janeiro de 2014.

85 82 4 MODELO AGREGADO Nessa seção estão apresentados a metodologia referente a alocação de água, os resultados e as considerações da aplicação do mecanismo financeiro no modelo agregado. 4.1 Alocação de água Operação do reservatório A operação do reservatório é o primeiro passo da alocação da água estocada. Ela tem por objetivo definir a vazão a ser liberada para se atender a uma demanda, em função do estado atual do reservatório. Nessa situação, a vazão disponível para a alocação entre o abastecimento urbano e a irrigação foi determinada utilizando dois cenários de operação do reservatório: vazão zero e previsão de vazão. Esses cenário foram simulados utilizando o programa MATLAB da MathWorks Vazão Zero O sistema hídrico foi simulado com vazões afluentes zero (estado mais crítico para o sistema) no segundo semestre do ano (futuro conhecido de seis meses). Essa hipótese é aplicada devido ao comportamento de aversão ao risco do decisor e aos menores benefícios estão associados a ela. A simulação foi realizada ao longo dos 24 meses seguintes a tomada de decisão (em julho). Para atender a necessidade de regularização plurianual, manteve-se nos reservatórios a quantidade de água que satisfizesse as demandas humanas no ano seguinte, sem racionamento. A demanda urbana é uniforme em todo o ano, enquanto a demanda agrícola está concentrada no período de agosto-dezembro, meses de irrigação. As retiradas foram sujeitas a restrições de continuidade com base em um balanço de massa do reservatório, conforme pode ser visto na equação 24: Em que I é a afluência, E é a evaporação, A é a área do espelho d água, S é o vertimento (retirada de água não controlada), t é o mês e Rt representa a retirada controlada.

86 83 Foram utilizados os dados de evaporação disponível no banco de dados das normais climatológicas do INMET ( )considerando a cidade de Iguatu. Esses dados são observados em evaporímetros de pichê com distribuição mensal. Para representar a evaporação sobre o reservatório adotou-se um coeficiente de oitenta por cento (80%) dos valores da variável evaporação média. As variáveis de fluxo do reservatório são o armazenamento (V) e a afluência (I). A variável de decisão é a retirada, Rt, que está condicionada por uma retirada máxima, R max (Equação 25). Assim, as decisões de retirada de água do reservatório foram realizadas em julho com base nos pressupostos de vazões afluentes e demanda Previsão de Vazão A previsão de vazão tem por objetivo reduzir o erro da utilização da série histórica tanto na estimativa do valor esperado, como na redução da dispersão das vazões utilizadas para a construção de um cenário de alocação (Souza Filho, 2005). Nesse cenário, as vazões afluentes em cada ano foram definidas através do modelo de previsão climática de vazão desenvolvida por Souza Filho e Lall (2003 & 2004). O modelo de previsão climática utiliza metodologia estatística semi-paramétrica. Indicadores do estado climático, tais como, a temperatura da superfície do mar do oceano Pacífico (região do El Niño) e do Atlântico (região intertropical), são utilizados para prever as vazões afluentes a reservatórios do Nordeste Setentrional Brasileiro. A simulação é realizada para o período de 24 meses com início no mês de julho. Nesse mês, faz-se a previsão de vazões do período úmido do ano seguinte (janeiro a junho) uma vez que, o rio é intermitente e suas vazões são zero no período de julho a dezembro. Em janeiro, é emitida uma nova previsão e as decisões de liberação do reservatório podem ser atualizadas. Com isso, na tomada de decisão da vazão regularizada do reservatório pode-se utilizar essa previsão em combinação com os níveis de água atuais do reservatório.

87 84 A operação com a informação climática possibilitou também a avaliação do risco na alocação de água. Para isso, avaliou-se como se daria a alocação caso o tomador de decisão aceitasse um risco de falha de 5% e 25% para o abastecimento urbano Alocação de água entre usos A vazão anual alocável (retirada controlada) para o sistema foi distribuída entre os dois setores usuários utilizando dois métodos de alocação, são eles: rateio linear e sistema de prioridades Rateio Linear O rateio linear (RL) foi aplicado no intuito de manter as mesmas garantias e, consequentemente os mesmos riscos para os setores usuários. Neste método, a vazão alocável do sistema foi distribuída para cada usuário de acordo com as expressões 28 e 29: Onde: hm³/ano. é a retirada controlada do sistema obtida após a operação do reservatório em Sistema de prioridade A vazão disponível para alocação foi distribuída entre os usuários por meio de um mecanismo de prioridade (PR) que se caracteriza pela escolha prioritária de um setor em detrimento de outros setores e de um segundo setor em detrimento dos restantes e assim por diante. Nesse caso, leva-se em consideração a Lei Nacional de Recursos Hídricos que expressa o seguinte como fundamento:... em situações de escassez, o uso prioritário dos recursos hídricos é o consumo humano e a dessedentação de animais (BRASIL, 1997).

88 85 Desta forma, considerou-se a prioridade do setor urbano em detrimento da irrigação em épocas de escassez. Para esse método tem - se as seguintes condições: Onde: é a vazão urbana atendida no tempo t, em hm³/ano; corresponde à vazão atendida do setor de irrigação no tempo t, em hm³/ano; é a vazão de retirada do sistema no tempo t obtida na operação do reservatório, em hm³/ano; representa a demanda urbana de 180 hm³/ano; é a demanda da irrigação de 420hm³/ano Desempenho da Alocação da Água A regra de alocação entre usos adotada nesta pesquisa será avaliada quanto aos seguintes critérios de desempenho: Rendimento médio do setor usuário (hm³/ano) Corresponde ao volume médio alocado para cada setor usuário de água: Falha (frequência) É a porcentagem do período de simulação (em anos) em que o sistema não garantiu o atendimento da demanda. Ela foi obtida pela razão entre o número de anos durante os quais o reservatório não pode suprir a demanda total segundo a regra operacional adotada, e o número total de anos da simulação (n). Falha volumétrica É o volume percentual da demanda que não pôde ser abastecida durante todo o período de simulação. Assim, tem-se: Garantia percentual É o percentual de tempo em que a demanda foi atendida.

89 86 Garantia volumétrica É a razão entre volume ofertado e volume demandado. Ela foi calculada pela expressão Análise da Incerteza das Vazões Afluentes Conforme Studart e Campos (2001), as incertezas inerentes ao comportamento aleatório das vazões naturais consistem em uma das maiores dificuldades com que o processo de alocação de águas se defronta. O caráter aleatório implica dizer que elas são geradas como se fosse um sorteio ao acaso de um bloco de dados retirados do tempo. Com isso, se outra série for gerada mediante alguns parâmetros estatísticos pertinentes à série histórica, essa nova série seria equiprovável de ocorrência com a histórica. Além disso, as vazões da região do semiárido nordestino possuem a particularidades do escoamento ser independente de um ano para o outro, ou seja, o advento de um ano com um nível elevado de precipitações não traz influência no volume escoado no ano seguinte (FARIAS, 2003). Desse modo, para estudar a incerteza e subsidiar o planejamento da alocação de água, será realizada a geração sintética de 30 séries de vazões afluentes com um período de tempo de 30 anos. As séries sintéticas foram construídas seguindo alguns passos: i. Geração da variável aleatória - Foram gerados 30 séries com 30 anos de números aleatórios uniformemente distribuídos de 0 a 1 com a função random do programa MATLAB da MathWorks; ii. Ajuste da série histórica de vazão a uma distribuição de probabilidade - Segundo Campos (1996), as distribuições de probabilidade que melhor se ajustam às séries de vazões da região possuidora de rios intermitentes, são as distribuições Log-Normal e Gamma de dois parâmetros, devido ao caráter assimétrico que as duas possuem. Assim, para o ajuste dos dados foi aplicado o inverso da função gama de dois parâmetros, conservando a média e desvio padrão da série histórica. A distribuição de probabilidade da função gama tipo II está descrita na equação 35.

90 87 { Onde, α> 0 é o parâmetro de forma, β> 0 o parâmetro de escala, x é a variável aleatória em estudo. O alfa e beta foram obtidos com base na estatística da série histórica de vazão conforme as expressões 38 e 39: ( ) Onde, é a média da série histórica de vazão afluente; é o desvio padrão da mesma série. iii. Obtenção das séries sintéticas de vazão mensal As vazões em escala mensal foram obtidas pela desagregação das vazões anuais obtidas conforme descrito anteriormente. A desagregação foi realizada pelo Método dos Fragmentos (MF). Esse método consiste na identificação de percentuais mensais dos volumes anuais escoadas. É definida uma fração ideal para cada mês deste volume, esta fração ideal pode variar com o total anual escoado. A equação 38 mostra como se dá o cálculo dos fragmentos. (40) Onde, FQ i,j é o percentual de contribuição de vazão do ano i; QM i,j é a vazão histórica no ano i e mês j; QTA j é a vazão histórica total escoado no ano do tipo j. Com estes fragmentos desagrega-se cada ano da série sintética de vazões anuais para vazões mensais por meio da equação 41: Onde, Qi é a vazão mensal gerada; corresponde ao total anual gerado anteriormente.

91 Afluências (m³/s) Resultados Alocação de Água As afluências históricas ao reservatório Orós se concentram no período de janeiro a julho com vazão zero a partir do mês seguinte (Figura 18). Elas apresentam uma pronunciada variabilidade interanual com média histórica de 34,70 m³/s e coeficiente de variação de 1,28m³/s (Figura 19) considerando o período de 1912 a Também pode ser observada, nessa série, a variação decadal com um valor máximo de 70,84m³/s no período de 1917 a 1926 e mínimo de 17,00 m³/s na década de 1950 a Esta variabilidade pode estar associada a uma maior severidade dos eventos de seca e cheia. A curva de regularização pode ser visualizada na Figura 20. Nessa curva verifica-se que a vazão com 90% de garantia corresponde a 50hm³/mês ou 600hm³/ano. Essa vazão é usada como referência para legislação na área de Meio Ambiente e de Recursos Hídricos em muitos Estados do Brasil e representa em média uma falha no abastecimento a cada 10 anos. Ela é impactada pela variação entre décadas úmidas impondo riscos operacionais ao hidrossistema o que ressalta a necessidade de aplicar a gestão de risco em recursos hídricos, de adaptar as regras, os instrumentos e as instituições que governam a relação entre os agentes socioeconômicos. Figura 18 - Variação sazonal das afluências ao reservatório Orós representada pelos valores mensais da média, mediana e quantis de 25% e 75% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Fonte: Elaboração própria. Meses Média Q25 Mediana Q75

92 Afluência Média (m³/s) 89 Figura 19 - Vazão média anual afluente do reservatório de Orós ( ) em preto e em cinza a média móvel de 10 anos Fonte: Elaboração própria. Anos Figura 20 - Curva de regularização do reservatório Orós. Fonte: Elaboração própria. A alocação de água foi realizada para dois cenários de operação do sistema hídrico: vazão zero e previsão de vazão. A vazão com 90% de garantia foi considerada como a retirada total do reservatório em virtude dessa vazão ser o volume máximo outorgado. A retiradas para cada setor usuário utilizando os dois métodos de alocação das disponibilidades hídricas (rateio linear e rateio com prioridade) no cenário de vazão zero estão apresentadas na Figura 21.

93 90 Figura 21 - Vazão alocada com o mecanismo de prioridade e rateio linear (hm³/ano) no cenário de vazão zero utilizando a série histórica de julho 1912 a julho Fonte: Elaboração própria. Observa-se que no rateio linear, nenhum dos setores foi submetido ao colapso durante o período estudado enquanto que, no sistema de prioridades, a irrigação é submetida a maiores falhas apresentando 10 anos da série histórica em que a oferta de água foi completamente cessada a fim de fornecer a água para o abastecimento urbano. Neste caso, um grande déficit na oferta de água para o setor supracitado levaria a um custo social e econômico muito alto por isso, é necessário reduzir ou mitigar este risco, o que pode ser realizado com o uso de instrumentos econômicos e financeiros.

94 91 Utilizando a previsão climática com risco de 5% e alocação por prioridade, a irrigação esteve em colapso na mesma frequência de ocorrência do cenário de vazão zero enquanto que, com o risco de 25% esse setor foi submetido ao colapso em apenas 5 anos (Figura 22). Além disso, no cenário de vazão zero e alocação por prioridade, o rendimento médio do sistema foi de 494,2hm³/ano. Com a utilização da previsão climática, esse rendimento aumentou em 8,61 hm³/ano (Previsão com risco=5%) e 40,52hm³/ano (Previsão com risco=25%), ou seja, mais água foi entregue ao sistema. Nesse contexto, Guihan (2013) ressalta que ao visualizar os dados de previsão climática através da lente da gestão das águas como ferramenta de apoio a decisão é possível compreender melhor como os sistemas climáticos impactam os recursos hídricos e alcançar uma maior eficiência na tomada de decisão pelos gestores. Robertson et al. (2014) ressaltam que ela é um instrumento importante para subsidiar as decisões de alocação de água em regiões semiáridas. Gong et al. (2010), expõe que essa ferramenta permite que os gestores tomem decisões pró-ativas, em vez de decisões reativas com base em hipóteses de condições críticas na operação de reservatórios. O desempenho da alocação de água para o setor de abastecimento humano e irrigação pode ser visualizado nas Tabelas 7 e 8. Tabela 7 Desempenho da alocação de água para o setor urbano no sistema de prioridade considerando o modelo agregado. Critérios Vazão Zero Previsão de Vazão Previsão de Vazão (Risco=5%) (Risco=25%) Rendimento médio (hm³/ano) 174,04 170,10 174,53 Garantia (Volume) 0,97 0,94 0,97 Garantia (Frequência) 0,88 0,88 0,94 Fonte: Elaboração própria. Tabela 8 - Desempenho da alocação de água para o setor de irrigação no sistema de prioridade considerando o modelo agregado. Critérios Vazão Zero Previsão de Vazão Previsão de Vazão (Risco=5%) (Risco=25%) Rendimento médio (hm³/ano) 321,38 333,93 361,41 Garantia (Volume) 0,77 0,80 0,86 Garantia (Frequência) 0,54 0,60 0,72 Fonte: Elaboração própria.

95 92 Figura 22 - Vazão alocada com o mecanismo de prioridade (hm³/ano) no cenário de Previsão de Vazão em julho 1912 a julho Fonte: Elaboração própria. Observa-se, nas Tabelas 7 e 8, que a previsão climática aumenta a oferta de água do sistema e da irrigação, entretanto, só fornece melhores rendimentos ao abastecimento urbano quando se impõe um risco elevado. Em um sistema com tomadores de decisão aversos a risco resultado talvez não justificaria o uso da informação climática porque é

96 93 preferível uma abordagem que minimize os riscos mesmo que ela gere arrependimentos futuros quanto a água que poderia ter sido fornecida. Para Kirchhoff et al. (2013), a governança e a estrutura institucional podem servir como fatores favoráveisl para a captação de informações sobre o clima, mas, as tolerâncias ao risco dos gestores de água parecem desempenhar o papel-chave para facilitar ou dificultar o uso da informação. Eles exemplificam que no Arizona, a percepção dos gestores quanto à vulnerabilidade dos recursos hídricos ajudou a motivar o uso de informações sobre o clima em um quadro de gestão convencional. Em contraste, o ceticismo (na Geórgia) e a aversão ao risco (no Ceará) impede a captação de informações, apesar de potenciais quadros institucionais fornecidos pelo Sistema de Gestão de Recursos Hídricos. Comparando os dois métodos de alocação de água no cenário de vazão zero verificou-se que o abastecimento humano possui um aumento de garantia hídrica com a mudança do rateio linear para o sistema de prioridade de 0,14. Enquanto que, a garantia volumétrica do setor de irrigação foi reduzida em 0,08 (Tabela 9). Tabela 9 - Variação de rendimento e garantia hídrica entre o método de rateio linear e o sistema de prioridade considerando o modelo agregado. Previsão de Vazão Previsão de Vazão Vazão Zero (Risco = 5%) (Risco = 25%) Critérios AU Irrigação AU Irrigação AU Irrigação Rendimento médio (hm³/ano) Garantia (Volume) Fonte: Elaboração própria. *AU = Abastecimento Urbano 25,42-25,42 18,89-18,89 13,75-13,75 0,14-0,08 0,10-0,04 0,08-0,03 Em suma, os dois cenários de alocação mostram garantias menores para a irrigação e deficiências menos frequentes para o setor urbano quando se utiliza o sistema de prioridade Análise da Transferência de Risco Analisando as funções benefícios utilizadas nesse estudo percebe-se que a partir de 293 hm³/ano, o setor de irrigação começa a ter o benefício marginal negativo, ou seja, os benefícios diminuem com o aumento da vazão e, até 31 hm³/ano o setor urbano

97 Benefício Financeiro (Milhões de Reais) 94 possui benefício negativo. Por isso, considera-se benefício zero para vazões até 31 hm³/ano para o setor urbano; e o benefício máximo para vazões acima de 293 hm³/ano (Figura 23). Figura 23 - Benefício financeiro médio anual dos setores usuários de água considerando as funções benefício de Souza Filho e Brown (2009) em milhões de reais Volume Alocado (hm³) Benefcío Irrigação Benefício Urbano Fonte: Elaboração própria. Os benefícios alcançados pela irrigação e o abastecimento urbano nos dois métodos de alocação de água para o cenário de vazão zero estão apresentados na Figura 24. A variação do benefício total tanto pelo sistema de prioridade quanto pelo método de rateio é quase que totalmente absorvida pelo setor de irrigação. O setor urbano obteve benefício médio anual 17,27 milhões de reais e 19,52 milhões de reais para o rateio linear e o sistema de prioridade, respectivamente. Enquanto que a irrigação alcançou um valor médio de 9,29 milhões de reais com o rateio linear e 8,22 milhões de reais no sistema de prioridade (Tabela 10). Utilizando a informação climática, a irrigação teve um crescimento dos benefícios médios tanto no rateio linear quanto no sistema de prioridade. Já o abastecimento urbano, teve um decréscimo do benéfico médio quando foi usado o risco de 5% (Tabela 10). A variação dos benefícios mostra a transferência risco ocorrida entre dois setores. Nesse caso, verificou-se que a irrigação perdeu 1,06 milhões de reais e o abastecimento urbano ganhou 2,30 milhões de reais no cenário de vazão zero. Esses

98 95 valores são explicados pela transferência volumétrica realizada do setor de irrigação para o setor prioritário com média 25,42hm³/ano. Figura 24 - Benefício médio anual obtido pelo uso da água pela irrigação e abastecimento urbano nos dois mecanismos de alocação no cenário de operação com vazão zero. Fonte: Elaboração própria. Em termos monetários, essa transferência média representa 3,36 milhões de reais (Tabela 11). Observa-se também a transferência de risco tanto volumétrica quanto monetária pode ser minimizada com o uso da informação climática.

99 96 Tabela 10 - Benefício médio do setor de abastecimento urbano e irrigação em milhões de reais. Cenários Rateio Linear Abastecimento urbano Irrigação Sistema de prioridade Abastecimento urbano Irrigação Vazão Zero 17,27 9,29 19,56 8,22 Previsão de Vazão (Risco=5%) Previsão de Vazão (Risco=25%) Fonte: Elaboração própria. 17,33 9,06 18,93 8,36 18,15 9,22 19,52 8,73 Tabela 11 Transferência média de risco entre a irrigação e o abastecimento urbano. Benefícios (Milhões de Reais) Transferência de risco Cenários Monetária Volumétrica IRRIGAÇÃO URBANO (milhões de (hm³/ano) reais) Vazão Zero -1,06 2,30 3,36 25,42 Previsão de vazão (Risco = 5%) Previsão de vazão (Risco = 25%) -0,70 1,59 2,29 18,89-0,48 1,37 1,85 13,75 Fonte: Elaboração própria. Os valores expostos no cenário de vazão zero explicitam que durante os períodos de escassez, a prioridade de uso definido na Lei impõe um risco ao usuário de menor prioridade. No ato da alocação de longo prazo, todos os usos recebem água com a mesma garantia (90%) e o sistema de prioridade impõe a redução de garantia para alguns usos em favor do aumento de garantia para outros sem nenhum mecanismo de compensação financeira ou de seguro. Isto é uma situação de inequidade em longo prazo e uma incompatibilidade entre os mecanismos de alocação uma vez que existe uma discrepância entre as garantias outorgadas e as garantias efetivas dos sistemas hídricos. Igualmente, o setor de irrigação planeja a instalação de sua produção com base na garantia hídrica dada pelo Governo (Q 90 para o estado do Ceará) e, enquanto atividade que precisa de água para sua execução, a redução dessa garantia pode ocasionar a desestruturação do processo produtivo e do modo de vida das famílias que

100 97 são dependentes da existência e uso deste para alcançar o desenvolvimento social e econômico. Para Francalanza et al. (2013), é importante observar que, muitas vezes, as políticas públicas relacionadas à água priorizam determinados usos que se relacionam com a geração de valor pelo sistema capitalista, sem interface com os problemas distributivos do recurso que dizem respeito aos usuários de pouca capacidade de pagamento. Com isso, faz-se necessário o desenvolvimento de políticas públicas ou de instrumentos que promovam uma boa governança da água e reduzam as disparidades e os conflitos entre os usos. Desse modo, a transferência de risco existente entre os setores e, a consequente inequidade do sistema mostram a necessidade de incorporar um mecanismo de gestão de risco climático na alocação de água. Para Cutter e Emrich (2006), esse mecanismo também seria uma forma de reduzir a vulnerabilidade social, uma vez que essa é produto das desigualdades sociais Análise da incerteza nas vazões afluentes A geração sintética de vazões afluentes fornece sequências hidrológicas alternativas para o estudo da alocação de água. Elas devem ser geradas de modo a reproduzir as propriedades estatísticas da série histórica. Desse modo, a Tabela 12 apresenta as análises estatísticas de média, desvio padrão, coeficiente de variação e assimetria para as séries sintéticas de vazão ao reservatório Orós. Observa-se nessa tabela que as vazões geradas em 27 séries sintéticas variam menos, em relação a sua média, que as vazões da série histórica. Isso pode implicar na possibilidade de retirar um volume de água maior do reservatório nos cenários de alocação que utilizar essas séries. Nesse contexto, Studart e Campos (2001) analisando incerteza em vazões regularizadas no Nordeste mostra que reservatórios com vazões afluentes menos variáveis regularizam maiores valores de vazão que aqueles que têm influxos mais variáveis. Com base na assimetria percebe-se que a utilização de números aleatórios uniformemente distribuídos entre 0 a 1 pode ter ocasionado valores de assimetria, em geral, menores que da série histórica. As vazões sintéticas foram utilizadas na operação do reservatório com vazão zero no intuito de estabelecer qual seria a disponibilidade hídrica do sistema em cada

101 98 ano. Esse cenário foi escolhido por ser a estratégia de operação adotada na prática do estado do Ceará. Tabela 12 - Estatística das séries sintéticas de vazão afluente ao reservatório Orós no período de 30 anos. Séries Média Desvio padrão Coeficiente de Variação Assimetria Histórica 34,72 44,35 1,28 2,56 Sintética 1 54,73 49,39 0,90 0,63 Sintética 2 40,06 38,54 0,96 1,26 Sintética 3 39,55 32,61 0,82 1,34 Sintética 4 33,06 50,34 1,52 3,35 Sintética 5 51,87 74,36 1,43 2,10 Sintética 6 54,73 49,39 0,90 0,63 Sintética 7 28,94 28,46 0,98 1,39 Sintética 8 52,16 49,83 0,96 2,42 Sintética 9 33,98 43,83 1,29 2,77 Sintética 10 37,61 38,13 1,01 1,23 Sintética 11 29,75 27,24 0,92 1,61 Sintética 12 34,25 42,85 1,25 1,64 Sintética 13 37,65 37,15 0,99 2,22 Sintética 14 43,14 27,95 0,65 2,05 Sintética 15 29,51 33,24 1,13 1,80 Sintética 16 44,90 51,02 1,14 1,31 Sintética 17 33,93 34,07 1,00 1,90 Sintética 18 39,24 42,80 1,09 1,31 Sintética 19 25,78 24,46 0,95 1,03 Sintética 20 38,15 44,71 1,17 2,12 Sintética 21 56,75 54,63 0,96 1,65 Sintética 22 21,69 25,16 1,16 1,84 Sintética 23 38,72 45,69 1,18 1,51 Sintética 24 28,97 45,89 1,58 2,21 Sintética 25 36,26 44,57 1,23 1,55 Sintética 26 35,17 48,38 1,38 3,18 Sintética 27 53,82 50,82 0,94 1,17 Sintética 28 29,31 39,39 1,34 1,60 Sintética 29 27,35 27,44 1,00 1,53 Sintética 30 47,83 39,52 0,83 0,89 Fonte: Elaboração própria.

102 99 O volume anual disponível foi alocado por meio do mecanismo de rateio linear e sistema de prioridade entre os dois setores usuários. Em média, o abastecimento urbano recebeu 168hm³/ano (93,33% da demanda) e 116hm³/ano (64,44% da demanda) no sistema de prioridade e rateio linear, respectivamente (Figura 25). Já o setor de irrigação recebeu no máximo a média de 219hm³/ano no sistema de prioridade e 271hm³/ano utilizando o mecanismo de rateio linear. Esses valores representam 52,14% e 64,52% da demanda total desse setor (Figura 26). Figura 25 Média da vazão alocada para o abastecimento urbano no período de 30 anos (hm³/ano). Fonte: Elaboração própria. Figura 26 Média da vazão alocada para o setor de irrigação no período de 30 anos (hm³/ano). Fonte: Elaboração própria.

103 Sintética 1 Sintética 2 Sintética 3 Sintética 4 Sintética 5 Sintética 6 Sintética 7 Sintética 8 Sintética 9 Sintética 10 Sintética 11 Sintética 12 Sintética 13 Sintética 14 Sintética 15 Sintética 16 Sintética 17 Sintética 18 Sintética 19 Sintética 20 Sintética 21 Sintética 22 Sintética 23 Sintética 24 Sintética 25 Sintética 26 Sintética 27 Sintética 28 Sintética 29 Sintética 30 Benefício (Milhões de Reais) 100 Com essas vazões alocadas, o setor urbano atingiu benefícios quase constantes no sistema de prioridade (com média em torno de 25 milhões de reais) e a irrigação obteve benefícios médios variando de 1,79 milhões de real a 8,67 milhões de reais (Figura 27). A maior transferência de risco foi obtida na série sintética 11 e a menor na série sintética 21. Essa transferência variou, em termos monetários, de 0,81 a 5,78 milhões de reais e, em termos volumétricos, de 17,96 a 85,81hm³/ano (Tabela 13). A média das perdas monetárias da irrigação pode ser observada na Figura 27. Conforme foi verificado na série histórica, com as séries sintéticas esse setor também obteve perdas significativas ressaltando a necessidade da utilização de um mecanismo de compensação financeira na alocação de água. Tabela 13 - Transferência de risco entre o abastecimento e a irrigação considerando as séries sintéticas de vazão número 11 e 21. Série Benefícios (Milhões de Reais) IRRIGAÇÃO URBANO Transferência de risco Monetária (milhões de reais) Vazão (hm³/ano) Sintética 11-4,96 +0,82 5,78 85,81 Sintética 21-0,69 +0,11 0,81 17,96 Fonte: Elaboração própria. Figura 27 - Média dos benefícios obtidos pelos dois setores usuários de água por meio do sistema de prioridade Fonte: Elaboração própria. Urbano Irrigação Total

104 Mecanismo de compensação financeira A compensação financeira foi obtida para o setor de irrigação devido a ele assumir os riscos de falha no período de escassez hídrica. Para acioná-lo foi testado dois gatilhos: os índices de seca e o nível de racionamento. Assim, o mecanismo foi acionado sempre que o gatilho indicou algum estado de seca no reservatório Índices de seca Os índices de secas foram elaborados no intuito de identificar o estado de seca de um reservatório plurianual. Eles foram construídos considerando o ano hidrológico e podem ser conferidos no Apêndice A. Considerando o período de 1912 a 1996, o índice meteorológico detectou o evento de seca durante 18, 21 e 20 vezes para as escalas de tempo de 12, 24 e 36 meses, respectivamente (Figura 28). A seca moderada foi detectada com maior frequência pelos índices sendo verificada em seis anos para o SPI-12, em nove anos para o SPI-24 e para o SPI-36. Enquanto que, a seca severa ocorreu uma vezes para o SPI-12 (1932), cinco vezes para o SPI-24 (1920, 1932, 1942, 1953 e 1984) e para o SPI-36 (1933, 1943, 1959, 1960 e 1984). O estado de seca extrema está marcado nos anos de 1942, 1951, 1958 e 1993 para o SPI-12. Já quando se observa a escala de tempo de 24 meses este estado é apresentado em 1943, 1952, 1953, 1959 e O SRI-36 alerta para a seca extrema em 1944, 1953, 1954 e A seca excepcional foi identificada nos anos de 1915, 1919 e 1983 com o SPI-12 e em 1953 com o SPI-36. O índice normalizado de escoamento identificou 18, 29 e 21 secas para escalas de tempo de 12, 24 e 36 meses, respectivamente (Figura 29). A seca moderada também foi o estado que obteve a maior frequência de ocorrência para este índice. Por outro lado, ele não detectou nenhuma seca excepcional para o SRI-24 e apenas 3 vezes para o SRI-12 (1920, 1984 e 1995) e 1 vez para o SRI-36 (1955). O índice sintético foi dentre os três índices aquele que apontou para o maior número de secas no período de 83 anos (Figura 30), sendo: 43 anos com o ISmediano e 42 com o ISmedia. O primeiro detectou seca moderada em treze anos, severa em

105 102 dezessete anos, extrema em seis anos e excepcional em sete anos. Enquanto que, o ISmedia identificou esses mesmos estados em 12, 18, 6 e 6 anos, respectivamente. Comparando os resultados dos índices com os volumes registrados no monitoramento do reservatório (observação), excluída a severidade dos eventos, verificou-se que o SPI-24 e SPI-36 apresentaram o melhor desempenho para o falso alarme seguidos do ISmediana (Tabela 14). Em relação a probabilidade de detecção, o ISmediana indicou o melhor resultado. Tabela 14 - Análise dos índices de seca. OBSERVAÇÃO (IE) SIM NÃO SPI-12 SPI-24 SPI-36 SRI-12 SRI-24 SRI-36 ISmediana Ismedia Fonte: Elaboração própria. SIM 4 3 NÃO 9 19 SIM 3 1 NÃO SIM 3 1 NÃO SIM 3 2 NÃO 4 10 SIM 4 2 NÃO 3 10 SIM 3 2 NÃO 4 10 SIM 5 2 NÃO 2 8 SIM 5 4 NÃO 2 8 POD FAR 30,8% 42,9% 13,0% 25,0% 13,0% 25,0% 42,9% 40,0% 57,1% 33,3% 42,9% 40,0% 71,4% 28,6% 71,4% 44,4% Porém, a utilização do ISmediana como gatilho impõe que o reservatório seja submetido a um longo período de seca (51,8% do tempo) bem como, que o mecanismo financeiro seja acionado em 28,6% do tempo sem haver seca no reservatório. Assim, teria uma inconsistência em utilizar esse índice para avaliar o estado de seca no tipo de reservatório estudado sendo necessário a utilização de outro gatilho para acionar o mecanismo de compensação.

106 103 Figura 28 Estado de seca apresentado em cada ano aplicando o índice normalizado de precipitação. Fonte: Elaboração própria. *SM- Seca Moderada, SS- Seca Severa, SE- Seca extrema e SEE- Seca Excepcional.

107 104 Figura 29 - Estado de seca apresentado em cada ano aplicando o índice normalizado de escoamento. Fonte: Elaboração própria *SM- Seca Moderada, SS- Seca Severa, SE- Seca extrema e SEE- Seca Excepcional.

108 105 Figura 30 - Estado de seca apresentado em cada ano aplicando o índice sintético. Fonte: Elaboração própria. *SM- Seca Moderada, SS- Seca Severa, SE- Seca extrema e SEE- Seca Excepcional.

109 Vazão de Retirada (hm³) 106 O longo período de seca imposto pelo índice também foi observado quando utilizou-se as séries sintéticas de vazão na operação do reservatório (Apêndice B). Com essas séries verificou-se que o mecanismo de compensação seria acionado em pelo menos 50% do tempo em vinte sete séries Nível de racionamento Como já mencionado, o mecanismo financeiro é acionado ou não com base no estado das águas superficiais do reservatório. A definição de cada estado ocorre por meio de faixas de ocorrência de um indicador que por acionar o mecanimo é chamado de gatilho. O primeiro indicador proposto foi um grupo de índice baseados na precipitação, na vazão e no volume simulado do reservatório que foram considerados ineficazes para o tipo de sistema estudado. O segundo gatilho proposto foi denominado Nível de Racionamento. Ele tem como variável central a vazão disponível para alocação (retirada controlada). A escolha dessa variável deu-se pela relação existente entre ela e o volume armazenado (Figura 31). Essa relação possibilita que o gatilho obtenha um bom desempenho tanto para a probabilidade de detecção de seca quanto para o falso alarme. Figura 31 - Relação entre a retirada controlada e o volume armazenado no reservatório Volume Armazenado (hm³) Fonte: Elaboração própria.

110 107 Elucidou-se na metodologia que o indicador construído depende do coeficiente de racionamento. Esse coeficiente, na operacionalização do mecanismo, teria a alternativa de ser escolhido pelo tomador de decisão ou por meio de um consenso com os usuários de água. Nesse estudo, foram definidos por intermédio de uma análise de sensibilidade os seguintes coeficientes: Crac1= 92%, Crac2=62%, Crac3=28% e Crac4=10%. Assim, o gatilho aciona a compensação sempre que a retirada controlada se igualar a 552hm³/ano (Tabela 15). O segundo estado das águas inicia quando a operação do reservatório disponibilizar para alocação a vazão de 372 hm³/ano. O estado de seca extrema é acionado sempre que essa vazão se igualar a 178hm³/ano e o último estado quando o volume armazenado estiver tão reduzido que a operação define uma vazão alocável de 60hm³/ano. Tabela 15 - Limiares do gatilho Nível de Racionamento. Estado Limites (hm³/ano) Normal > (92% x ) Seca Moderada (62%x ) < (92% x ) Seca Severa (28% x ) < (62% x ) Seca Extrema (10% x ) < (28% x ) Seca Excepcional (10% x ) Fonte: Elaboração própria. O estado das águas do reservatório, em estudo, conforme o nível de racionamento, pode ser visualizado na Figura 32. Observa-se que o gatilho indicou que o reservatório apresentava seca extrema nos anos de 1932, 1938, 1953, 1954, 1972, 1983, 1993 e E, em nenhum período ele foi submetido a seca excepcional. Em termos de frequência, o reservatório passou 15,5% do tempo em seca moderada, 11,9% em seca severa e 9,5% em seca extrema. Caso fosse utilizado as retiradas obtidas da operação com informação climática verifica-se que o tempo que o mecanismo financeiro estaria acionado reduziria para 32% a previsão com o nível de risco mais baixo e 24% na previsão com risco de 25% (Tabela 16).

111 108 Figura 32 - Estado de seca do reservatório Orós de acordo com o gatilho Nível de Racionamento para o período de julho de 2012 a julho de 1996 julho de 1913 a julho de 1996 considerando o cenário de Vazão Zero. Fonte: Elaboração própria. *NM Normal, SM- Seca Moderada, SS- Seca Severa, SE- Seca extrema e SEE- Seca Excepcional.

112 109 Tabela 16 - Frequência de ocorrência dos estados de seca conforme o gatilho Nível de Racionamento. Operação do Moderada Severa Extrema Excepcional Total Reservatório Vazão Zero 15% 12% 10% 0% 37% Previsão de Vazão (Risco=5%) Previsão de Vazão (Risco= 25%) Fonte: Elaboração própria. 14% 7% 6% 5% 32% 11% 7% 6% 0% 24% Fazendo a análise de sensibilidade nota-se que os coeficientes de racionamento podem influenciar na frequência de ocorrência dos estados de seca. Por exemplo, considerando Crac1= 100%, Crac2=75%, Crac3=20% e Crac4=10% tem-se no cenário de vazão e na previsão com baixo risco um período de seca mais longo no reservatório, 46% do tempo e 40% do tempo, respectivamente (Tabela 17). Assim, as faixas de ocorrência dos estados de seca podem ser visualizadas também como zonas de negociação. Tabela 17 - Resultados da análise de sensibilidade dos coeficientes de racionamento. Operação do Moderada Severa Extrema Excepcional Total Reservatório Vazão Zero 23% 12% 12% 0% 46% Previsão de Vazão (Risco=5%) Previsão de Vazão (Risco= 25%) Fonte: Elaboração própria. 18% 11% 7% 5% 40% 14% 8% 6% 0% 29% Vale ressaltar que o volume armazenado no reservatório pode sofrer alterações no seu nível a partir de uma ação fraudulenta por parte dos usuários. Assim, tendo o gatilho uma relação com esse volume, os efeitos dessa ação seriam refletidos na operação do mecanismo financeiro, isto é, o pagamento da compensação estaria sujeito a algum nível de risco moral. Segundo Hellmulth (2009), esse risco ocorre quando os usuários realizam atividades ocultas para aumentar a sua exposição ao risco. Contudo, o risco moral pode ser evitado com o estabelecimento de mecanismos que promovam o comportamento desejado dos usuários e o cumprimento de regras.

113 110 Segundo Souza Filho (2007), um primeiro mecanismo seria o poder de polícia do Estado consistindo no sistema de identificação do infrator (Fiscalização) e o segundo o mecanismo de punição (com regras claras de multa e pagamento de danos). Assim, a associação e instrumentalização desses dois instrumentos garantiria a efetividade do mecanismo de compensação e do direito de uso. O cumprimento de regras é questão chave para a gestão adaptativa dos recursos dos recursos hídricos no contexto de um mundo de incertezas e mudanças e para o funcionamento eficiente do sistema sociedade-natureza. De acordo com as discussões de Ostrom (1990), regras oriundas do sistema normativo e as oriundas de acordos entre os agentes sociais envolvidos na gestão do hidrossistema necessitam ser garantidas, bem como adaptadas às diversas realidades locais. Devem ainda ser fruto de acordos, para que os atores sociais compartilhem o sentido da regra e os mecanismos que induzem o seu cumprimento para que a sua quebra não seja mais atrativa do que o seu cumprimento Valor da compensação Para estimar a compensação financeira inicialmente foi obtida a diferença máxima de benefícios do setor de irrigação ao mudar do método de alocação com rateio linear para o método de alocação com prioridades. Com isso, a compensação foi calculada como sendo 20%, 40%, 60% e 80% (Tabela 3) do valor máximo da série de Bi (Equação 10). No cenário de vazão zero, o valor da compensação varia de 1,54 milhões de reais para a seca moderada a 6,2 milhões de reais para a seca excepcional. O montante de compensação para o período de 85 anos nos dois cenários de operação do reservatórios está exposto na Figura 33. Observa-se nessa figura que os maiores montantes ocorreram quando se utilizou a estratégia de máxima aversão ao risco (Vazão Zero) e os menores montantes quando dispõe-se a um risco maior (Previsão com Risco=25%) uma vez que a inclusão da informação climática na operação possibilitou uma menor variação de beneficío para o setor de irrigação.

114 Compensação (Milhões de Reais) 111 Figura 33- Montante das compensações financeiras para o período de julho de 1912 a julho de Moderada Severa Extrema Excepcional Vazão Zero Previsão de Vazão (Risco=5%) Previsão de Vazão (Risco= 25%) Fonte: Elaboração própria. Deste modo, uma alternativa seria definir um risco aceitável no processo de alocação com vistas a aumentar o nível atual de benefícios da irrigação e satisfação do asbtecimento urbano Avaliação do desempenho do mecanismo financeiro O desempenho do mecanismo foi realizado comparando o sistema de alocação com prioridade (sistema base) e o sistema de alocação com compensação considerando a operação do reservatório com vazão zero. Para construir o sistema com compensação considerou-se que anualmente fosse arrecado recursos para pagamento da compensação. O valor desse recurso foi obtido conforme a expressão a seguir: Em que, AT simboliza a arrecadação anual; n é o período de tempo de simulação (85 anos); representa o montante das compensações para o período de simulação.

115 112 Devido a transferência de risco ocorrer do abastecimento urbano para a irrigação propõs-se que esses recursos tivessem uma parcela cobrada do setor de abastecimento urbano devido à preferência na utilização do recurso hídrico em épocas de escassez e uma outra advinda do governo por uma questão de justiça social. Assim tem-se: Em que, é a parcela da arrecadação correspondente ao setor urbano; é a parcela da arrecadação correspondente ao Governo. Para efeito de simulação considerou-se que o setor urbano pagaria 40% da arrecadação anual. Dessa forma, o sistema de comparação foi arquitetado aplicando a compensação financeira ao usuário que perdeu garantias hídricas e cobrando anualmente o valor de R$ ,80 ao setor urbano. Deste modo, os benefícios alcançados por cada setor com a incorporação da compensação na alocação de água foram calculados conforme as expressões 44 e 45: Onde, é o benefício urbano no sistema prioritário após a aplicação da compensação; representa o benefício da irrigação no sistema prioritário após a aplicação da compensação financeira; representa o benefício anual obtido pelo setor urbano na alocação com prioridade; simboliza o benefício anual obtido pelo setor da irrigação na alocação com prioridade; corresponde ao valor da compensação financeira calculado para o cenário de vazão zero; é a parcela da arrecadação correspondete ao setor urbano. A Figura 34 mostra os benefícios obtidos pelos dois usuários de água no sistema base. Os pontos sobre o eixo vertical representam os períodos que a irrigação não

116 Abastecimento urbano (milhões de reais) Abastecimento urbano (ilhões de reais) 113 obteve benefício. O benefício total máximo desse sistema foi de 31,32 milhões de reais com média de 27,7 milhões de reais. Nesses pontos, a irrigação também alcança o maior rendimento. Atribuindo a compensação financeira, o benefício total máximo passa a ser de 32,45 milhões de reais com uma média 28,41 milhões de reais sendo que em nenhum momento a irrigação obtém benefício igual a zero (Figura 35). Figura 34 - Benefícios dos setores usuários de água no sistema base (Milhões de reais) Irrigação (milhões de reais) Fonte: Elaboração própria. Figura 35 - Benefícios dos setores usuários de água no sistema com compensção (Milhões de reais) Irrigação (milhões de reais) Fonte: Elaboração própria.

117 114 Visualizando, especificamente, os períodos de menores benefício no sistema base verifica-se que a irrigação foi compensada pelo risco de falha assumido na alocação de água. Com isso, ela muda de um cenário com benefício zero para outro com um benefício médio de 4,29 milões de reais (Tabela 18). Com isso, o sistema modelado torna-se mais eficiente que o sistema arual à medida que aumenta o seu benefício total. Para avaliar os sistemas sob a luz da justiça utilitarista, considerou-se o benefício máximo do setor de irrigação de 11,54 milhões de reais. Esse valor corresponde ao volume alocado de 293 hm³/ano. A Figura 36 expõe a utilidade agregada dos dois sistemas em análise. Essa variável representa a satisfação relativa dos agentes quanto à incorporação do mecanismo de compensação financeira no ponto de vista da justiça utilitarista. Observase que, mesmo retirando 40% do benefício urbano para pagamento da compensação, a utilidade agregada dos dois sistemas difere em média em u=0,11. Assim, o mecanismo proporciona um bem-estar mais elevado ao setor de irrigação sem reduzir em grande nível o bem-estar do setor urbano. Tabela 18 - Benefícios dos setores usuários no sistema base e no sistema com compensação (Milhões de Reais). Sistema Base Sistema com Compensação Ano Abastecimento urbano Irrigação Total Abastecimento urbano Irrigação Total ,77 0,0 19,77 19,35 3,09 22, ,78 0,0 16,78 16,37 4,64 21, ,09 0,0 18,09 17,67 4,64 22, ,92 0,0 17,92 17,51 4,64 22, ,50 0,0 15,50 15,09 4,64 19, ,52 0,0 19,52 19,10 3,09 22, ,84 0,0 16,84 16,42 4,64 21, ,88 0,0 17,88 17,46 4,64 22, ,48 0,0 18,48 18,07 4,64 22, ,49 0,0 15,49 15,07 4,64 19,71 Fonte: Elaboração própria. A avaliação da equidade sob o ponto de vista da justiça de Rawls está demonstrada na Figura 37. Observa-se, nessa figura, que o sistema com compensação apresenta a menor diferença de benefícios (6,36 milhões de reais). Em média, a diferença de benefício entre o setor urbano e a irrigação no sistema atual e no sistema

118 Sistema com compensação (milhões de reais) Sistema com compensação 115 modelado foi de 11,34 milhões de reais e 9,89 milhões de reais, respectivamente. Desse modo, os valores expõem uma maior equidade nesse sistema. Figura 36 - Utilidade agregada do sistema. 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 Sistema base Fonte: Elaboração própria. Figura 37 - Diferença de benefício entre o abastecimento e a irrigação (Milhões de Reais) Sistema base (milhões de reais) Fonte: Elaboração própria.

119 116 5 MODELO DESAGREGADO Esta seção busca aplicar o mecanismo de compensação financeira para um sistema de reservatórios que atende a diferentes setores usuários. Para isso, utilizou-se o módulo de alocação de água do programa ACQUANET de forma que fosse considerando as definições feitas para o mecanismo financeiro no modelo agregado. 5.1 Alocação de água A vazão disponível para alocação foi obtida por meio da operação do sistema hídrico com vazão zero. A tomada de decisão foi realizada em julho com um horizonte de simulação de 24 meses por intermédio do modo de simulação planejamento tático. No modo planejamento tático, as condições iniciais são sempre conhecidas e afetam significativamente os resultados da simulação face ao pequeno horizonte de interesse (ROBERTO, 2002). Deste modo apresenta-se os dados de entrada para a simulação: i. Vazão Afluente Foram realizadas simulações com os seguintes períodos críticos das séries de vazão afluente: primeiro biênio mais seco, quinto biênio mais seco, décimo biênio mais seco e o vigésimo quinto biênio mais seco. As séries de afluência foram obtidos no relatório de regionalização de vazões da UFC/COGERH (2013) para o período de 1912 a Neste relatório foi utilizado o modelo SMAP (Soil Moisture Accounting Procedure) para a calibração e geração de vazões, com discretização temporal mensal. ii. Demandas O sistema Jaguaribe-Metropolitano possui uma demanda hídrica 15 de 40,81m³/s. Desse total, 29,8% advém da Região Metropolitana de Fortaleza (RMF) e 70,2% pertencem a bacia do Jaguaribe (Figura 38). 15 Informação concedida pela COGERH em janeiro de 2015.

120 Demanda total (m³/s) 117 Para efeito de simulação, as demandas foram categorizados em oito grupos e simuladas com a mesma prioridade: abastecimento humano, indústria, irrigação temporária, irrigação permanente, dessendentação animal, consumo difuso, perdas e ambiental (Tabela 19). Sendo que, a demanda da irrigação temporária foi concentrada nos meses de julho a dezembro e as demandas dos outros grupos foram consideradas contínuas ao longo do período de simulação. Figura 38 - Demandas do sistema Jaguaribe-Metropolitano por localização dos usuários (m³/s) Banabuiu Castanhão Canal do Trabalhador Eixão Orós RMF Fonte: Elaboração própria. iii. Volumes Máximo e Mínimo A capacidade de acumulação de cada reservatório foi atribuída como volume máximo (Tabela 20). Vale lembrar que no reservatório Castanhão podem ser armazenados hm³ contudo hm³ são volumes para controle de cheias. Os volume iniciais foram obtidos do portal hidrológico do Governo do Estado e da COGERH. Adotou-se o mês de julho como referência para os anos de 2012 a 2014 e o mês de maio para o ano de 2015 (Tabela 20). Ressalta-se que o reservatório Curral Velho foi utilizado como reservatório de passagem e o Aracoiaba como uma reserva estratégica de água.

121 118 Tabela 19 - Demandas do Sistema Jaguaribe-Metropolitano por finalidade de uso (m³/s). Sistema Finalidade Legenda na Rede de Fluxo Demanda (m³/s) Abastecimento Humano AH_Banabuiu 0,184 Banabuiú Dessedentação Animal DESS_Banabuiu 0,013 Irrigação Permanente IR_Banabuiu_Perm 3,758 Irrigação Temporária IR_Banabuiu_Temp 2,571 Abastecimento Humano AH_CT 0,120 Dessedentação Animal DESS_CT 0,050 Canal do Irrigação Permanente IR_CT_Perm 0,075 Trabalhador Irrigação Temporária IR_CT_Temp 0,600 Perdas Perdas_CT 0,500 Abastecimento Humano AH_BM 0,419 Perenização do Rio Jaguaribe Ambiental_BM 1,000 Castanhão Carcinicultura Carcinicultura 0,810 Dessedentação Animal DESS_BM 0,050 Irrigação Permanente IR_BM_Perm 6,680 Irrigação Temporária IR_BM_Temp 4,110 Eixão (Trechos 1, 2, 3 e 4) Orós RMF Abastecimento Humano AH_EIxao_T3 0,150 Abastecimento Humano AH_Eixao_T4 0,025 Dessedentação Animal DESS_Eixao_T1 0,001 Dessedentação Animal DESS_Eixao_T2 0,001 Indústria Betânia Ind_Eixao_T1 0,009 Irrigação Permanente IR_EixaoT1_Perm 0,330 Irrigação Temporária IR_EixaoT1_Temp 0,007 Irrigação Permanente IR_EixaoT2_Perm 0,141 Irrigação Temporária IR_EixaoT2_Temp 0,050 Irrigação Permanente IR_EixaoT3_Perm 0,035 Irrigação Temporária IR_EixaoT3_Temp 0,090 Perdas Perdas_Eixao3 0,282 Consumo Difuso Perdas_Eixao4 0,307 Abastecimento Humano AH_Oros 0,180 Turbinas Feitiçeiro Ambiental_Oros 0,150 Consumo Difuso ConsDif_Oros 2,900 Irrigação Permanente IR_Oros_Perm 1,700 Irrigação Temporária IR_Oros_Temp 1,350 Abastecimento de Cascavel, Beberibe e EB* Ererê AH_RMF1 0,538 Abastecimento de Itaitinga, Horizonte, Pacajus e Choro. AH_RMF2 0,275 EB Gavião, ETA Gavião e ETA Oeste* AH_RMF3 10,300 Abastecimento das Indústrias Bernas e Jandaia Ind1_RMF 0,040 Abastecimwnto da Ambev Ind2_RMF 0,120 Abastecimento do CIPP IND3_RMF 0,880 Perdas Perdas_RMF 0,007 Fonte: Elaboração própria. *EB Estação de Bombeamento e ETA Estação de Tratamento de Água.

122 119 Tabela 20 - Volumes característicos dos reservatórios do sistema Jaguaribe- Metropolitano. Volumes Iniciais (hm³) Reservatórios Volume máximo (hm³) jul/2012 jul/2013 jul/2014 mai/2015 Aracoiaba 170,7 167,2 97,9 62,6 43,1 Banabuiu ,3 652,1 263,2 20,7 Castanhao , , ,6 Curral Velho 12,2 9,5 9,5 9,5 9,5 Gaviao 32,9 30,5 30,6 31,0 31,3 Oros , ,6 863,9 Pacajus ,0 91,0 72,5 67,7 Pacoti-Riachão ,9 153,3 162,3 214,7 Fonte: Dados da SRH (2013) e Ceará (2014). iv. Taxa de evaporação e Curva Cota-Área-Volume As curvas cota-área-volume foram obtidas junto à COGERH. Os dados de evaporação foram retirados das Normais Climatológicas do Instituto Nacional de Metereologia (INMET) que utiliza o Evaporímetro de Piché para cálculo destes valores. As séries dos reservatórios são aquelas disponíveis da estação mais próxima ao mesmo (Tabela 21). No modelo de alocação do programa acquanet, as perdas por evaporação dos reservatórios são levadas em conta por meio de processo iterativo. Tabela 21 Evaporação média para os reservatórios do sistema Jaguaribe- Metropolitano. Locais Estação de Medição Média (mm) Total Anual (mm) Aracoiaba ,5 605,9 Banabuiú ,7 1989,0 Castanhão ,4 2283,0 Gavião ,6 1435,0 Orós ,5 1901,0 Pacajus ,6 1435,0 Pacoti-Riachão ,6 1435,0 Fonte: Dados do INMET (1992). v. Volumes Metas e Prioridades do Reservatório No modelo acquanet, a operação dos reservatórios é realizada utilizando-se o conceito de volume meta, ao qual se atribui uma prioridade. Desta forma, sempre que o

123 120 volume armazenado for menor que o volume meta, o reservatório guardará água desde que as outras prioridades da rede sejam menores A Tabela 22 expõe os volumes metas dos reservatórios do sistema Jaguaribe- Metropolitano e suas respectivas prioridades. O volume meta é representado como um percentual do volume máximo. Admitiu-se que a região do Jaguaribe sempre teria que atender a Região Metropolitana de Fortaleza (RMF) assim, as prioridades dos reservatórios do Jaguaribe são menores. Os valores de prioridades foram estabelecidos de forma que na rede de fluxo pudesse ser inserida todos os usuários e o algoritmo pudesse realizar a alocação de água entre eles. Tabela 22 - Volume meta e prioridades dos reservatórios do sistema Jaguaribe- Metropolitano. Reservatórios Volume meta (%) Prioridade Aracoiaba 1 60 Banabuiu 0,2 55 Castanhao 0,15 65 Curral_Velho 0,77 1 Gaviao 0,95 7 Oros 0,15 75 Pacajus 0,15 40 Pacoti-Riachão 0,25 50 Fonte: Elaboração própria. vi. Restrições operacionais A operação real do sistema Jaguaribe-Metropolitano está sujeita a restrições físicas de capacidade dos transporte de água nos canais e operacionais de volume mínimos necessários para o bombeamento das águas. Deste modo, nas simulações foram adotodas as seguintes restrições: Capacidade máxima do trecho entre o Pacoti/Riachão e Gavião 30m³/s Capacidade máxima do Canal do Trabalhador 4,80m³/s Capacidade máxima do trecho entre o Orós e o Castanhão 3m³/s Capacidade máxima do trecho entre o Pacajus e o Pacoti/Riachão (EB1) 4,65m³/s Volume mínimo do Gavião 30,549 hm³ Volume mínimo do Pacoti/Riachão 100hm³ Volume mínimo do Pacajus 34 hm³.

124 Mecanismo de Compensação Financeira A compensação financeira foi projetada para o setor de irrigação devido a perda de garantia hídrica no período de escassez. Ela foi estimada em função da quantidade de água utilizada, isto é, os irrigantes recebem o mesmo pagamento independente do tipo de cultura plantada seguindo a regra de operação apresentada na Figura Estimativa da compensação financeira O valor da compensação financeira para cada estado de seca foi representado por um percentual do benefício da irrigação em cada sistema ( como pode ser visualizado na Tabela 23. Para os percentuais adotou-se os mesmos valores determinados no modelo agregado. Tabela 23 - Estimativa das compensações financeiras para o sistema Jaguaribe- Metropolitano. Estado de Seca Compensação (R$) Normal 0,00 Seca Moderada 20% Seca Severa 40% Seca Extrema 60% Seca Excepcional 80% Fonte: Elaboração própria. As funções benefício por sistema (Tabela 24) foram geradas por meio da integração das curvas de demanda desagregadas (Figura 39) admitindo o critério de homogeneidade das culturas. Assim como a função de benefício da bacia, as funções por sistema também possuem rendimentos decrescentes a partir de uma determinada vazão alocada. A irrigação atendida pelo reservatório Orós, por exemplo, apresentou rendimentos decrescentes ao ultrapassar a vazão de 82,10hm³/ano. A curva de demanda agregada foi apresentada na Figura 15. Sua desagregação por sistema foi realizada com base na parcela da demanda da irrigação pertencente a cada sistema. A irrigação da bacia do Jaguaribe possue uma demanda de 628,64

125 Preço (R$/hm³) 122 hm³/ano. Desse total, 29,44% pertence aos usuários atendidos pelo reservatório do Banabuiú, 50,19% aos usuários abastecidos pelo Castanhão, 3,14% são demandados pelos usuários que recebe água do Canal do Trabalhador, 3,04% do Eixão e 14,19% é o percentual requerido pelos usuários do Orós. Tabela 24 - Função benefício da irrigação por sistema. Sistema Funções (Milhões de Reais) Vazão Máxima (hm³/ano) Banabuiú ( ) 170,4 Canal do Trabalhador ( ) 18,2 Castanhão ( ) 290,5 Eixão ( ) 17,6 Orós ( ) 82,1 Fonte: Elaboração própria. Figura 39 - Curva de demanda desagregada por sistema Fonte: Elaboração própria. y = -0,2748x + 79, Volume (hm³/ano) Agregada Eixão Banabuiu Castanhão Orós Canal do Trabalhador Apesar de ser definido os benefícios para a irrigação abastecida pelas águas transportadas pelo canal do trabalhador e eixão, o pagamento da compensação financeira foi operado conforme o estado das águas do reservatório Castanhão.

126 Gatilhos do mecanismo: Definição do estado das águas superficiais O nível de Racionamento (Item 4.2) foi considerado como gatilho sendo que, nesse caso, a retirada máxima correspondeu a demanda total do sistema (40,81m³/s). Os limiares que definem cada faixa do estado das águas superficias podem ser visualizados na Tabela 25. Tabela 25 - Limiares do Nível de Racionamento para o sistema Jaguaribe- Metropolitano. Estado Nível de Racionamento (m³/s) Normal > (92% * 40,81) Seca Moderada (62% * ) < (92% * ) Seca Severa (28% * ) < (62% * ) Seca Extrema (10% * ) < (28% * ) Seca Excepcional (10% * ) Fonte: Elaboração própria. Com as faixas delimitadas, a definição dos estados das águas dos reservatórios utilizando o modelo acquanet ocorreu realizando as simulações em quatro cenários (Tabela 26) com as condições apresentadas no modelo de alocação. Após as simulações, avaliou-se as falhas das demandas e o volume final dos reservatórios de acordo com o fluxo de decisão apresentado na Figura 40. Tabela 26 - Cenários de simulação para definição do estado das águas dos reservatórios. Cenários Retirada do sistema (m³/s) Fonte: Elaboração própria. C1 34,54 C2 25,30 C3 11,43 C4 4,08

127 124 Figura 40 - Fluxograma de decisão do estado das águas dos reservatórios. Fonte: Elaboração própria. *Vmax simboliza volume máximo do reservatório. 5.3 Resultados A compensação financeira foi arquitetada no intuito de ressarcir a irrigação pela perda de garantia hídrica, assim, ela foi calculada em função da quantidade de água requerida por esse setor.

128 Compensação financeira (Milhões de Reais) 125 Contudo, a agricultura perene necessita de água mesmo em anos muitos secos para manter os cultivares vivos. Sendo necessário resguardar um determinado volume de água com garantia (prioridade) de abastecimento mais elevada para salvar essa cultura. Adotou-se, por suposição, que a fração necessária de água para a irrigação de salvação é de 30% da demanda total da cultura perene. Com isso, o mecanismo financeiro foi orçado para uma demanda de 17,18m³/s que corresponde a 100% do volume requerido pela irrigação temporária e 70% do volume demandado pela irrigação perene. Deste modo, o setor de irrigação atendido pelo Banabuiú possue compensações variando de R$ ,87 (quando for acionado seca moderada) a R$ ,43 (seca excepcional). Para a irrigação do Orós, as compensações variaram entre R$ ,06 (seca moderada) e R$ ,23 (Figura 41). Figura 41 - Valores de compensação financeira da irrigação abastecida pelos reservatórios Banabuiú, Castanhão e Orós com exceção da irrigação do Canal do Trabalhador e Eixão. 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Banabuiu Castanhão Orós Moderada Severa Extrema Excepcional Fonte: Elaboração própria. Para a irrigação do canal do trabalhador obteve-se os seguintes valores de compensação: R$ ,46 ao ser acionado seca moderada no Castanhão, R$ ,93 quando o reservatório estiver em seca severa, R$ ,39 na seca extrema e R$ ,86 na seca excepcional (Figura 42). A irrigação do Eixão das Águas possui os menores valores de compensação financeira em virtude de sua menor representatividade na demanda da bacia do Jaguaribe. Os valores calculados para essa irrigação foram: R$ ,25 quando o

129 Compensação financeira (Milhões de Reais) 126 Castanhão estiver em seca moderada, R$ ,51 ao ser acionado seca severa, R$ ,70 na seca extrema e R$ ,01 na seca excepcional (Figura 42). Figura 42 - Valores de compensação financeira da irrigação atendidas pelas águas do Canal do Trabalhador e do Eixão. 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Canal do Trabalhador Eixão Moderada Severa Extrema Excepcional Fonte: Elaboração própria. Para aplicar o mecanismo de compensação financeira ao sistema Jaguaribe- Metropolitano foram utilizados quatro períodos críticos da série histórica de vazão como referência das condições da natureza: 1930 a 1932, 1951 a 1953, 1997 a 1999 e 1937 a O comportamento das vazões médias nesses períodos está exposto na Figura 43. Figura 43 - Comportamento da afluência média para os biênios críticos. Fonte: Elaboração própria.

130 127 O período de 1930 a 1932 é o biênio mais seco para o sistema Jaguaribe- Metropolitano com vazão média de 23,047m³/s. Os anos de 1951 a 1953 ocupa a quinta posição dos biênios críticos com vazão média de 32,008 m³/s. O décimo biênio mais seco foram os anos de 1997 a 1999 com média das afluências de 38,329m³/s. Por último tem-se os anos de 1937 a 1939 que ocupa a vigésima quinta posição dos biênio mais seco com vazão média de 59,689m³/s. Assim, para cada um desses biênios realizou-se a operação do sistema com vazão zero no período de julho a dezembro, admitindo as prioridades dos volumes metas e das demandas descritas no modelo de alocação e analisou-se qual o estado de seca dos reservatório e qual o montante de recursos necessários para pagar a compensação. Esses resultados estão expostos para cada um desses biênios na sequência do texto. Período de 1930 a 1932 O comportamento dos volumes finais dos reservatórios do Jaguaribe e da RMF após a simulação do cenário 1 (92% da demanda total) da definição dos estados de seca estão expostos nas Figuras 44 e 45, respectivamente. Considerando os volumes iniciais dos anos de 2012 e 2013 nenhum reservatório do Jaguaribe atingiu volumes menores que 10% da capacidade máxima e todas as demandas foram atendidas. Por outro lado, com o volume inicial de 2014, o Banabuiíu atingiu um volume de 145,47hm³ sinalizando que este reservatório apresentava-se em algum nível de seca. Com a simulação do cenário 2, isto é, operando o sistema com 62% das demanda totais verifica-se que o Banabuiú eleva seu volume final para 231,64hm³ e nenhum de seus usuários foi submetido a falhas (Figura 46). Utilizando a condição inicial de volume do ano de 2015 (Figura 44, d) verificouse que tanto o Banabuiú quanto o Castanhão atingiram volumes menores que 10% da sua capacidade máxima o que implica no acionamento do mecanismo financeiro. Além disso, os grupos de usuário do Banabuiú foram sumetidos a falhas nos cenários 1, 2 e 3. No cenário 1, a irrigação abastecida pelo Banabuiú apresentou um déficit da demanda integral de 47,77% (Figura 47). No cenário 2, esse déficit reduziu-se para 40,18% (Figura 48). No cenário 3 averigou-se um déficit de 18,78% (Figura 49) enquanto que, no cenário 4, o déficit foi zero.

131 128 Figura 44 - Volume finais dos reservatórios da bacia do Jaguaribe após a simulação do Cenário 1 para o período de 1930 a 1932 com o volumes iniciais de: (a) 2012, (b) 2013 (c) 2014 e (d) Fonte: Elaboração própria.

132 129 Figura 45 - Volume finais dos reservatórios da bacia do Jaguaribe após a simulação do Cenário 1 para o período de 1930 a 1932 com o volumes iniciais de: (a) 2012, (b) 2013 (c) 2014 e (d) Fonte: Elaboração própria.

133 130 Figura 46 - Comportamento do volume dos reservatórios da bacia do Jaguaribe após a simulação do Cenário 2 (62% da demanda) para o período de 1930 a 1932 com o volume inicial de Fonte: Elaboração própria.

134 AH_Banabuiu AH_BM AH_CT AH_EIxao_T3 AH_Eixao_T4 AH_Oros AH_RMF1 AH_RMF2 AH_RMF3 Ambiental_BM Ambiental_Oros Carcinicultura ConsDif_Oros DESS_Banabuiu DESS_BM DESS_CT DESS_Eixao_T1 DESS_Eixao_T2 Ind_Eixao_T1 Ind1_RMF Ind2_RMF IND3_RMF IR_Banabuiu_Perm IR_Banabuiu_Temp IR_BM_Perm IR_BM_Temp IR_CT_Perm IR_CT_Temp IR_EixaoT1_Perm IR_EixaoT1_Temp IR_EixaoT2_Perm IR_EixaoT2_Temp IR_EixaoT3_Perm IR_EixaoT3_Temp IR_Oros_Perm IR_Oros_Temp Deficit (%) 131 Figura 47 - Déficit das demandas do sistema Jaguaribe-Metropolitano após a simulação do Cenário 1 (92% da demanda) com o volume inicial de 2015 e o período de 1930 a Fonte: Elaboração própria.

135 AH_Banabuiu AH_BM AH_CT AH_EIxao_T3 AH_Eixao_T4 AH_Oros AH_RMF1 AH_RMF2 AH_RMF3 Ambiental_BM Ambiental_Oros Carcinicultura ConsDif_Oros DESS_Banabuiu DESS_BM DESS_CT DESS_Eixao_T1 DESS_Eixao_T2 Ind_Eixao_T1 Ind1_RMF Ind2_RMF IND3_RMF IR_Banabuiu_Perm IR_Banabuiu_Temp IR_BM_Perm IR_BM_Temp IR_CT_Perm IR_CT_Temp IR_EixaoT1_Perm IR_EixaoT1_Temp IR_EixaoT2_Perm IR_EixaoT2_Temp IR_EixaoT3_Perm IR_EixaoT3_Temp IR_Oros_Perm IR_Oros_Temp Deficit (%) 132 Figura 48 - Déficit das demandas do sistema Jaguaribe-Metropolitano após a simulação do Cenário 2 (62% da demanda) com o volume inicial de 2015 e o período de 1930 a Fonte: Elaboração própria.

136 AH_Banabuiu AH_BM AH_CT AH_EIxao_T3 AH_Eixao_T4 AH_Oros AH_RMF1 AH_RMF2 AH_RMF3 Ambiental_BM Ambiental_Oros Carcinicultura ConsDif_Oros DESS_Banabuiu DESS_BM DESS_CT DESS_Eixao_T1 DESS_Eixao_T2 Ind_Eixao_T1 Ind1_RMF Ind2_RMF IND3_RMF IR_Banabuiu_Perm IR_Banabuiu_Temp IR_BM_Perm IR_BM_Temp IR_CT_Perm IR_CT_Temp IR_EixaoT1_Perm IR_EixaoT1_Temp IR_EixaoT2_Perm IR_EixaoT2_Temp IR_EixaoT3_Perm IR_EixaoT3_Temp IR_Oros_Perm IR_Oros_Temp Deficit (%) 133 Figura 49 - Déficit das demandas do sistema Jaguaribe-Metropolitano após a simulação do Cenário 3 (28% da demanda) com o volume inicial de 2015 e o período de 1930 a Fonte: Elaboração própria.

137 Compensação (Milhões de Reais) 134 Observa-se na Figura 45 que o Gavião, o Pacoti-Riachão e o Pacajus mantém suas restrições operacionais de volume mínimo e que o reservatório Aracoiaba atua como uma reserva estratégica. Esse comportamento ocorreu em todos os cenários para todos os períodos críticos assim, optou-se, expor apenas os volumes finais dos reservatórios do Jaguaribe nos outros períodos críticos. Com base nas simulações definiu-se os estados das águas apresentados pela Tabela 27 para os reservatórios da bacia do Jaguaribe. Lembrando que todos os reservatórios da RMF mostraram-se em estado Normal para o biênio de 1930 a Desta forma, caso as afluências do período de julho de 2015 a julho de 2017 se comportasse igual as afluências do biênio de 1930 a 1932 seria necessário o valor de ,44 reais para pagar a compensação a irrigação (Figura 50). Tabela 27 - Estado das águas do reservatório para o período de 1930 a Volume Inicial Estado das Águas Superficiais ( ) Banabuú Castanhão Orós jul/2012 Normal Normal Normal jul/2013 Normal Normal Normal jul/2014 Moderada Normal Normal mai/2015 Extrema Moderada Normal Fonte: Elaboração própria Figura 50 - Compensação financeira considerando o biênio de 1930 a ,5 4 3,5 4,05 3 2,5 2,28 2 1,5 1 0,5 0 Banabuiu Castanhão Canal do Trabalhador 0,17 0,13 Eixão 0,00 Orós Fonte: Elaboração própria.

138 135 Período 1951 a 1953 Simulando os reservatórios estratégicos do sistema Jaguaribe-Metropolitano com as vazões afluentes ocorridas nos anos de 1951 a 1953 observou-se que para os volumes iniciais de 2012, 2013 e 2014 e 92% da demanda total nenhum dos grupos de usuários possuem déficits hídricos ou nenhum reservatório atinge volume final igual a 10% de sua capacidade máxima (Figura 51). De outra forma, utilizando o volume inicial de 2015, o banabuiú obteve volume final de 134,27 hm³ no cenário 1. Nos cenários 2 e 3, apesar deste reservatório ter atingido volumes superiores ao supracitado, as demandas não foram completamente atendidas. No cenário 1, a irrigação abastecida pelo Banabuiú foi exposta a um déficit de 42,58% (Figura 52). Simulando com 62% da demanda integral, esse setor apresentou um déficit de 35,15% (Figura 53). Já com 28% da demanda integral observou-se o déficit de 15,97% na irrigação atendida pelo Banabuiú (Figura 54). E, com 10% da demanda integral (cenário 4) não ocorreram falhas nas demandas. Esses déficits foram menores do que os ocorridos no período de 1930 a 1932 em virtude das vazões desse período terem sido mais reduzidas. Em resumo, as simulações apontaram que tendo como condição inicial as vazões do biênio de 1951 a 1953 com os volumes iniciais de 2012, 2013 e 2014 não foi detectado seca em nenhum dos reservatórios. Adotando-se o volume inicial de 2015, o reservatório do Banabuiú apresentou estado de seca extrema (Tabela 28) sendo necessário o montante de ,60 reais para pagar a compensação financeira. Desse montante, 50,57% foi destinado a irrigação permanente e 49,43% é para ressarcir a irrigação temporária. Lembrando que esse valor foi calculado apenas para 70% da demanda da agricultura permanente em virtude de 30% dela ser referente a agricultura de salvação. Tabela 28 - Estado das águas do reservtaório para o período de 1951 a Volume Inicial Estado das Águas Superficiais ( ) Banabuú Castanhão Orós jul/2012 Normal Normal Normal jul/2013 Normal Normal Normal jul/2014 Normal Normal Normal mai/2015 Extrema Normal Normal Fonte: Elaboração própria.

139 136 Figura 51 - Volume finais dos reservatórios da bacia do Jaguaribe após a simulação do Cenário 1 (92% da demanda) para o período de 1951 a 1953 com o volumes iniciais de: (a) 2012, (b) 2013 (c) 2014 e (d) Fonte: Elaboração própria.

140 AH_Banabuiu AH_BM AH_CT AH_EIxao_T3 AH_Eixao_T4 AH_Oros AH_RMF1 AH_RMF2 AH_RMF3 Ambiental_BM Ambiental_Oros Carcinicultura ConsDif_Oros DESS_Banabuiu DESS_BM DESS_CT DESS_Eixao_T1 DESS_Eixao_T2 Ind_Eixao_T1 Ind1_RMF Ind2_RMF IND3_RMF IR_Banabuiu_Perm IR_Banabuiu_Temp IR_BM_Perm IR_BM_Temp IR_CT_Perm IR_CT_Temp IR_EixaoT1_Perm IR_EixaoT1_Temp IR_EixaoT2_Perm IR_EixaoT2_Temp IR_EixaoT3_Perm IR_EixaoT3_Temp IR_Oros_Perm IR_Oros_Temp Deficit (%) 137 Figura 52 - Déficit das demandas do sistema Jaguaribe-Metropolitano após a simulação do Cenário 1 (92% da demanda) com o volume inicial de 2015 e o período de 1951 a Fonte: Elaboração própria.

141 AH_Banabuiu AH_BM AH_CT AH_EIxao_T3 AH_Eixao_T4 AH_Oros AH_RMF1 AH_RMF2 AH_RMF3 Ambiental_BM Ambiental_Oros Carcinicultura ConsDif_Oros DESS_Banabuiu DESS_BM DESS_CT DESS_Eixao_T1 DESS_Eixao_T2 Ind_Eixao_T1 Ind1_RMF Ind2_RMF IND3_RMF IR_Banabuiu_Perm IR_Banabuiu_Temp IR_BM_Perm IR_BM_Temp IR_CT_Perm IR_CT_Temp IR_EixaoT1_Perm IR_EixaoT1_Temp IR_EixaoT2_Perm IR_EixaoT2_Temp IR_EixaoT3_Perm IR_EixaoT3_Temp IR_Oros_Perm IR_Oros_Temp Deficit (%) 138 Figura 53 - Déficit das demandas do sistema Jaguaribe-Metropolitano após a simulação do Cenário 2 (62% da demanda) com o volume inicial de 2015 e o período de 1951 a Fonte: Elaboração própria.

142 AH_Banabuiu AH_BM AH_CT AH_EIxao_T3 AH_Eixao_T4 AH_Oros AH_RMF1 AH_RMF2 AH_RMF3 Ambiental_BM Ambiental_Oros Carcinicultura ConsDif_Oros DESS_Banabuiu DESS_BM DESS_CT DESS_Eixao_T1 DESS_Eixao_T2 Ind_Eixao_T1 Ind1_RMF Ind2_RMF IND3_RMF IR_Banabuiu_Perm IR_Banabuiu_Temp IR_BM_Perm IR_BM_Temp IR_CT_Perm IR_CT_Temp IR_EixaoT1_Perm IR_EixaoT1_Temp IR_EixaoT2_Perm IR_EixaoT2_Temp IR_EixaoT3_Perm IR_EixaoT3_Temp IR_Oros_Perm IR_Oros_Temp Deficit (%) 139 Figura 54 - Déficit das demandas do sistema Jaguaribe-Metropolitano após a simulação do Cenário 3 (28% da demanda) com o volume inicial de 2015 e o período de 1951 a Fonte: Elaboração própria.

143 140 Período de 1997 a 1999 Os volumes dos reservatórios do Banabuiú, Castanhão e Orós após a simulação do cenário 1 com as vazões do período de 1997 a 1999 podem ser visualizados na Figura 55. Verifica-se nessa simulação que o Castanhão e o Orós conseguem atender a toda a demanda além de permanecer com o volume acima de 10% da sua capacidade máxima. O reservatório do Banabuiú apresenta falhas ao ser adotado o volume inicial registrado em maio de 2015 desde o cenário 1 até o cenário 3. Com isso, apenas esse reservatório registrou algum estado de seca admitindo-se as condições de vazões do período de 1997 a 1999 (Tabela 29). O estado de seca definido para o Banabuiú aponta o montante necessário para o pagamento das compensações é de ,60 reais. Esse resultado foi igual ao período de 1951 a 1953 devido as faixas de ocorrência dos estados de seca. Tabela 29 - Estados das águas dos reservatório do Jaguaribe para o período de 1997 a Volume Inicial Estado das Águas Superficiais ( ) Banabuú Castanhão Orós jul/2012 Normal Normal Normal jul/2013 Normal Normal Normal jul/2014 Normal Normal Normal mai/2015 Extrema Normal Normal Fonte: Elaboração própria. Período 1937 a 1999 As simulações realizadas com as vazões ocorridas no período de 1937 a 1939 apontam para os mesmos estados de seca apresentados na Tabela 29. Contudo, nota-se que o comportamento dos volumes é diferente uma vez que esse período possui vazões mais altas que o período anterior permitindo uma maior acumulação nos reservatórios. Desse modo, na Figura 56 expõe-se os volumes finais dos reservatórios do Jaguaribe considerando 92% da demanda total. O déficit médio da irrigação do Banabuiú para o cenário 3 foi de apenas 15% e se concentrou no período de setembro a dezembro do ano 1. Isso ocorreu devido a influência do volume inicial na simulação. Assim, caso esse armazenamento estiver em um nível mais elevado, provavelmente, essas demandas não apresentariam falhas e, consequentemente, o reservatório estaria em um estado de seca de menor severidade.

144 141 Figura 55 - Volume finais dos reservatórios da bacia do Jaguaribe após a simulação do Cenário 1 (92% da demanda) para o período de 1997 a 1999 com o volumes iniciais de: (a) 2012, (b) 2013 (c) 2014 e (d) Fonte: Elaboração própria.

145 142 Figura 56 - Volume finais dos reservatórios da bacia do Jaguaribe após a simulação do Cenário 1 (92% da demanda) para o período de 1937 a 1939 com o volumes iniciais de: (a) 2012, (b) 2013 (c) 2014 e (d) Fonte: Elaboração própria.

146 Deficit (%) 143 Em resumo, caso o comportamento das vazões para no período de julho de 2015 a junho de 2017 fossem iguais ao observado no periodo de 1937 a 1939 também seria necessário o montante de ,60 reais para pagar as compensações. A aplicação do mecanismo de compensação para um sistema de reservatórios conectados por canais aponta que os déficits das demandas podem ocorrer em virtude a capacidade de transporte dessas estruturas. Isso foi avaliado quando simulou-se o sistema Jaguaribe-Metropolitano impondo a restrição operacional da capacidade máxima do Eixão das Águas (9,09m³/s). Com essa simulação observou-se que os usuários localizados na região desse canal são submetidos a falhas mesmo quando se utiliza volumes iniciais elevados, como por exemplo, os volumes do ano de 2012 (Figura 57). Assim, admitindo essa restrição, o usuário perdeu sua garantia hídrica não por causa da transferência de risco ou da disponibilidade hídrica, mas, devido a sua localização no sistema. Analisando essa situação recomenda-se o desenvolvimento de um seguro clássico para os usuários da bacia do Jaguaribe. Nesse tipo de mecanismo, o usuário paga um valor de prêmio em troca do recebimento do seguro quando ele for submetido a falhas Figura 57 - Déficit das demandas do sistema Jaguaribe-Metropolitano, após a imposição da restrição de capacidade do eixão das águas, considerando o período de 1930 a 1932 e o volume de Fonte: Elaboração própria.

147 144 6 MODELO DE INTEGRAÇÃO COBRANÇA-COMPENSAÇÃO FINANCEIRA O modelo conceitual apresentado nesta seção teve como base o modelo de gestão do Sistema Jaguaribe-Metropolitano. Conforme apresentado na base conceitual, a cobrança pelo uso da água bruta tem dupla função: uma função econômica ao condicionar o comportamento dos usuários de água em direção a uma maior eficiência na aplicação deste recurso e financeira ao prover fundos ao gerenciamento dos recursos hídricos. Essas duas funções materializam-se, respectivamente, na forma de um preço público genérico e sob a forma de tarifa de água bruta (contraprestação de serviço de gestão, operação e manutenção de hidrossistemas). Para articular o mecanismo financeiro ao instrumento de cobrança, inicialmente faz-se necessário efetivar a associação entre a cobrança e a outorga pelo uso da água, isto é, deve-se cobrar e compensar ao usuário outorgado. O processo de emissão da outorga poderia continuar funcionando conforme o modelo atual, contudo, os usuários que tivessem suas garantias nominais efetivamente reduzidas em função da transferência de risco hidrológico para outros setores receberiam uma compensação financeira. Para isso, o Comitê de Bacia teria que definir inicialmente as regras de priorização para alocação de água entre os usuários de uma mesma categoria de uso em períodos de escassez hídrica, uma vez que a Lei de Recursos Hídricos inseriu como usos prioritários apenas o abastecimento humano e a dessendentação animal. Esta seria uma maneira de associar a alocação de longo prazo com a alocação de curto prazo. Uma alternativa ao modelo atual seria associar a outorga e a cobrança através de um sistema de prioridade de uso e preço da água de forma a permitir a incorporação dos preços de escassez do sistema. Nesse caso, a outorga teria que ser emitida com diferentes garantias de longo prazo, por exemplo, (G3=80%, G2=90% e G1=99%), sendo essas garantias definidas na Lei Estadual. As garantias diferenciais estariam associadas a prioridades em anos secos, P3< P2 < P1. Os usuários pagariam preços (Pr) diferentes e crescentes com o acréscimo das prioridades Pr3< Pr2 < Pr1. Assim, um volume alocável de longo prazo teria que ser definido para cada bacia e subsistema. Aqui haveria uma associação direta entre direito de uso definido pela outorga e a cobrança pelo uso da água. Os usuários revelariam ao escolherem a prioridade e o preço

148 145 que desejam a sua disposição a pagar pela água, sendo esta uma inferência do preço de escassez em períodos secos. Com isso, para cada garantia poderia estar associado um valor de compensação que esse usuário receberia caso perdesse seu direito. Independenete do modelo, sugere-se que o custo da compensação seja incluído no atual modelo de cobrança. Assim, a cobrança seria composta por dois componentes: o primeiro relacionado com o volume consumido (tarifa atual) e o segundo associado à manutenção da garantia hídrica de 90% no período de seca. Uma hipótese para guardar os recursos arrecadados com a parcela da cobrança relacionada com a garantia hídrica seria a criação de um fundo de regularização. Para blindar o fundo de forma a não serem permitidos outros usos que não os associados à energia e coerção em anos secos sugere-se a contratação de uma resseguradora. Com isso, o fundo de regularização pode funcionar conforme a formulação descrita a seguir: Em que, = Valor acumulado no ano t em R$ = Valor acumulado no ano anterior em R$; = Montante arrecadado anualmente para pagamento da compensação em anos secos, isto é, o custo da compensação em um ano (R$); = Compensação paga no ano anterior em R$. = Representa o índice cobrado pela resseguradora para cobrir despesas administrativas e comerciais. Para efeito de simulação adotou-se o percentual de 5% sobre O valor a ser arrecado anualmente para pagamento das compensações deve ser definido de forma que o saldo ao final do horizonte de planejamento do fundo de regularização não seja negativo bem como, que ele acumule recursos suficientes para pagar todas as compensações. Para isso, avaliou-se a média móvel de 10 anos das compensações de modo que pudesse ser observado a variabilidade desses valores (Figura 56). Por meio dessa média verifica-se que o montante a se pago de compensação varia de 0 a reais com uma média de ,67 reais.

149 Compensação Financeira (R$) 146 Figura 58 Valor da compensação financeira e média móvel de 10 anos (em preto) para o modelo agregado Fonte: Elaboração própria. Anos

150 147 Deste modo, adotou-se o valor médio da acumulação das compensações em 10 anos acrescidos de um percentual de 15% como o valor a ser arrecado anualmente, ou seja, = reais. Tendo esse valor como referência, expõe-se na figura 57 a simulação do fundo de regularização admitindo os estados de seca identificados no modelo agregado e a expressão 46. Conforme foi citado na avaliação do mecanismo financeiro para o modelo agregado, o custo da compensação pode ser dividido entre o abastecimento urbano e o governo. O Poder Público seria o responsável por cobrar ao setor urbano esse custo por meio da Companhia de Gestão. Pode ser necessário que o Governo conceda um aporte financeiro inicial para o fundo de regularização. A necessidade de aporte inicial advém da impossibilidade dos valores médios traduzir a realidade dos eventos, já que esses são aleatórios e, por isso, é necessário arcar os custos que podem ocorrer logo no início de acumulação desse mecanismo. Uma possibilidade seria que o Comitê de Bacia Hidrográfica acompanhasse a efetivação da compensação financeira em período de escassez e, assim garantisse a legitimidade do sistema. Oliveira (2008) declara que um dos fatores do sucesso da implantação de qualquer política pública é a participação da sociedade civil. No caso de uma política pública na área de recursos hídricos, o espaço adequado e legítimo é o comitê da bacia hidrográfica. Além disso, é no âmbito dos Comitês que o mecanismo de compensação financeira e a sua articulação com a cobrança poderiam ser aprovados. Contudo, fica sob a responsabilidade do Conselho Estadual de Recursos Hídricos (CONERH) deliberar sobre a implantação deste mecanismo. Nesses casos sugere-se que um sistema de coerção que garanta a efetividade do direito de uso seja operacionalizado por intermédio do poder de polícia do Estado para a identificação do infrator (fiscalização) e punição do mesmo (regras claras de multa e pagamento de danos).

151 148 Figura 59 - Simulação do fundo de regularização para o modelo agregado. Fonte: Elaboração própria.