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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.14.2020.tde-01022021-185226
Documento
Autor
Nombre completo
Leonardo Moreno Domingues
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2020
Director
Tribunal
Rocha, Humberto Ribeiro da (Presidente)
Ambrizzi, Tercio
Lapola, David Montenegro
Mendiondo, Eduardo Mario
Paiva, Rodrigo Cauduro Dias de
Título en inglés
Hydrological impact of climate change in the Jaguari river basin at Cantareira reservoirs system
Palabras clave en inglés
Cantareira reservoirs system
climate change
SWAT
water budget
Resumen en inglés
A recent unprecedented drought at the Cantareira reservoirs system with spread water shortage affected much of São Paulo city during 2014 and 2015. Climate projections to this area indicate high concordance that it will be warmer in the late 21st century, but changes in rainfall are mixed among models. Due to its key importance in supplying water to a densely populated region, understanding the potential changes in the regional water budget of such a system under climate change is strategic. With a thoroughly calibrated physically-based SWAT model, we used forcing-response relationships of key climate variables (temperature, rainfall, humidity and CO2 concentration) based on CMIP5 projections under RCP 8.5 scenario, to estimate the impact of climate change in the surface water budget over the Jaguari river basin, the main supplier of Cantareira reservoirs system. This approach aimed to circumvent common issues of regional impact assessment with hydrological modeling as the use of few global models and the choice of the downscaling method. With temperature increase spanning from 1 to 5°C, we found opposite responses in the future due to rainfall uncertainty in the projections: under increased rainfall, the mean evapotranspiration (discharge) is about to increase up to 25% (90%); under less precipitation, evapotranspiration decreased up to about 10% and discharge to 50%. Besides, we showed that the higher CO2 concentration had a strong effect on depleting the stomatal conductance in the future, resulting in a reduced evapotranspiration, which in turn, increased the discharge in near proportion. Temperature and relative humidity alone played minor roles when compared to the rainfall and CO2 concentration. With respect to the responses of extreme events, we showed that maximum discharge can reach more than twice the historical levels in the future with increasing rainfall and minimum ow can reduce up to about 30% in case of less precipitation. These two directions seem well likely so far, and caution to overcome the bad effects of either are needed for investigation and planning in more detail.
Título en portugués
Impacto hidrológico das mudanças climáticas na bacia do Rio Jaguari do Sistema Cantareira
Palabras clave en portugués
balanço hídrico
mudanças climáticas
Sistema Cantareira
SWAT
Resumen en portugués
Uma recente seca histórica no Sistema Cantareira com ampla escassez regional afetou a cidade de São Paulo durante os anos de 2014 e 2015. As projeções climáticas para esta região apresentam alto grau de concordância que o final do século 21 será mais quente, mas as mudanças no padrão de precipitação são divergentes entre os modelos. Devido à grande importância no abastecimento hídrico de uma região densamente habitada, entender as potenciais alterações no balanço hídrico regional de tal sistema sob mudanças climáticas é bastante estratégico. Com o modelo físico SWAT cuidadosamente calibrado, foram usadas relações de "resposta ao forçamento" de variáveis climáticas chave (temperatura, precipitação, umidade e concentração de CO2) baseadas nas projeções do CMIP5 sob cenário RCP8.5, para estimar os impactos das mudanças climáticas no balanço hídrico sobre a bacia do Rio Jaguari, que contribui com maior vazão afluente ao Sistema Cantareira. Essa abordagem procurou contornar os problemas comuns em estudos de avaliação de impacto regional com modelagem hidrológica, como o uso de poucos modelos globais e a escolha do método de regionalização. Com aumentos de temperatura variando de 1 a 5 °C, foram encontradas respostas opostas para o clima futuro devido às incertezas da precipitação nas projeções: com aumento da chuva, a evapotranspiração (vazão específica) média pode aumentar em até 25% (90%); com redução da chuva, evapotranspiração e vazão reduzem em até 10 e 50%, respectivamente. Além disso, é mostrado que a concentração de CO2 tem um forte efeito em reduzir a condutância estomática, que resulta em menor evapotranspiração, que por sua vez, aumenta a vazão quase na mesma proporção. A temperatura e a umidade relativa isoladamente desempenharam papéis menores quando comparadas à chuva e à concentração de CO2. Com relação ás respostas nos eventos extremos, mostramos que a vazão máxima pode superar o dobro do máximo histórico no clima futuro, e que as vazões mínimas podem reduzir em até 30% no caso de menos precipitação. Essas duas direções parecem igualmente prováveis, e é preciso cuidado para se adiantar aos maus efeitos de cada uma no processo detalhado de investigação e planejamento.
 
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Fecha de Publicación
2021-02-03
 
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