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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.14.2022.tde-24012023-185902
Document
Auteur
Nom complet
Carolyne Bueno Machado
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2022
Directeur
Jury
Freitas, Edmilson Dias de (Président)
Candido, Luiz Antonio
Dias, Pedro Leite da Silva
Travassos, Luciana Rodrigues Fagnoni Costa
Vitorino, Maria Isabel
 
Titre en portugais
Mudanças históricas de uso e cobertura da terra na Bacia Hidrográfica do Paraná e seus impactos em eventos extremos de precipitação
Mots-clés en portugais
BRAMS
Circulações locais
Dinamica EGO
Urbanização
Resumé en portugais
A necessidade de ocupação do solo gerou uma conversão histórica, extensa e irregular dos biomas originais brasileiros, para a consolidação das atividades humanas. A Bacia Hidrográfica do Paraná (BHPR) situa-se nos dois biomas mais antropizados, Cerrado e Mata Atlântica, englobando grandes áreas produtoras de alimentos e grandes centros urbanos, sendo de extrema importância climática e socioeconômica. Diante da necessidade em se entender como a paisagem de uma das regiões mais importantes do país evoluiu, bem como os efeitos dessas modificações nas condições atmosféricas, este trabalho teve o objetivo de comparar as simulações feitas com o BRAMS (Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System), utilizando cenários atuais de uso e cobertura da terra (LULC), com cenários construídos para o passado e futuro, obtendo uma evolução, tanto da ocupação da bacia, quanto das variáveis meteorológicas. O regime pluviométrico, a tendência de eventos extremos de precipitação e sua associação com oscilações climáticas também foram estudados. Para a construção dos cenários de LULC foi utilizada a plataforma de modelagem espacial Dinamica EGO, baseada em autômatos celulares, com o método dos pesos de evidência. Os modelos probabilísticos foram calibrados com base em transições espaço-temporais conhecidas, dados de censos demográficos e variáveis externas que influenciam o padrão espacial de antropização. No total, 40 mapas foram produzidos e estão disponíveis para a comunidade científica, com 150 m de resolução espacial, fornecendo informações sobre a evolução da paisagem de 17 % do território brasileiro, desde o início da ocupação até 2050. Seis cenários foram aplicados em experimentos com o BRAMS, durante a ocorrência de um evento chuvoso na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), com predominância de sistemas de mesoescala. Os resultados indicam que a BHPR possui um padrão espacial diferente tanto no regime pluviométrico, quanto na tendência de eventos extremos, aumentando no sentido N-S. A porção tropical da bacia foi antropizada primeiro, sendo a principal área de origem da agropecuária no país. Essa região não tem evidências de aumento da precipitação na análise de tendência regional. Porém, existem evidências de que as chuvas estão se tornando mais intensas em regiões mais urbanizadas, especialmente na RMSP. A região extratropical da BHPR, no sudoeste da bacia, passou pelo processo de supressão da vegetação natural mais recentemente e apresenta fortes evidências de aumento dos eventos extremos de precipitação. As projeções de LULC até 2050 estimam perda superior a 30 % das áreas de vegetação natural de 2015, enquanto as áreas de Infraestrutura Urbana podem crescer mais de 80 %. Toda esta modificação na superfície tem potencial de gerar um feedback importante para a atmosfera, alterando a rugosidade da superfície, bem como o balanço hidrológico e de energia. O efeito histórico do processo de antropização foi mais expressivo até a década de 80, indicando o aumento da temperatura do ar, diminuição da umidade relativa e modificação dos padrões de precipitação. As áreas urbanas tendem a aumentar a precipitação, sendo concentrada em curtos períodos, conferindo maior impacto sobre a população mais vulnerável.
 
Titre en anglais
Historical land use and land cover changes in the Paraná River Basin and their impacts on extreme precipitation events.
Mots-clés en anglais
BRAMS
Dinamic EGO
Local Circulations
Urbanization
Resumé en anglais
The need for land occupation generated a historic, extensive, and irregular conversion of the original Brazilian biomes to consolidate human activities. The Paraná River Basin (BHPR) is in the two most anthropized biomes, Cerrado and Atlantic Forest, encompassing large food-producing areas and large urban centers, being of extreme climatic and socioeconomic importance. Faced with the need to understand how the landscape of one of the most important regions of the country evolved, as well as the effects of these changes in atmospheric conditions, this work aimed to compare the simulations made with the BRAMS (Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System) model, using current land use and land cover (LULC) scenarios, with scenarios built for the past and future, obtaining an evolution, both in the occupation of the basin and in the meteorological variables. The pluviometric regime, the extreme precipitation events trends, and their association with climatic oscillations were also studied. For the construction of the LULC scenarios, the spatial modeling platform Dinamica EGO was used, based on cellular automata, with the weights of evidence method. The probabilistic models were calibrated based on known space-time transitions, demographic census data, and external variables that influence the spatial pattern of anthropization. In total, 40 maps were produced and are available to the scientific community, with 150 m of spatial resolution, providing information on the evolution of the landscape of 17% of the Brazilian territory, from the beginning of the occupation until 2050. Six scenarios were applied in experiments with BRAMS, during the occurrence of a rainy event in the Metropolitan Area of São Paulo (MASP), with a predominance of mesoscale systems. The results indicate that the BHPR has a different spatial pattern both in the pluviometric regime and in the trend of extreme events, increasing in the N-S direction. The tropical portion of the basin was first anthropized, being the main area of origin of agriculture in the country. This region has no evidence of increased precipitation in the regional trend analysis. However, there is evidence that rainfall is becoming more intense in more urbanized regions, especially in the MASP. The extratropical region of BHPR, in the southwest of the basin, has undergone the process of suppression of natural vegetation more recently and presents strong evidence of an increase in extreme precipitation events. The LULC projections until 2050 estimate a loss of more than 30% of the areas of natural vegetation in 2015, while the areas of Urban Infrastructure may grow by more than 80%. All this surface modification has the potential to generate important feedback to the atmosphere, by altering the surface roughness, as well as the hydrological and energy budget. The historical effect of the anthropization process was more expressive until the 80s, indicating an increase in air temperature, a decrease in relative humidity, and a change in the rainfall pattern. Urban areas tend to increase precipitation, being concentrated in short periods, providing more impact on the most vulnerable population.
 
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Date de Publication
2023-01-26
 
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