A Bacia do Alto do Rio Paraná (BARP) passou por extensas Mudanças no Uso e Cobertura da Terra (MUCT) nas últimas décadas, devido ao rápido crescimento populacional e desenvolvimento econômico. Além disso, foi observada uma variação nos padrões de precipitação na bacia, principalmente após evento de alteração climática observado na década de 1970. Ao mesmo tempo, a BARP apresentou mudanças significativas em sua hidrologia. Nesse contexto, esta tese investigou as mudanças na precipitação e as MUCT, e seus efeitos nos processos hidrológicos na BARP. A tendência dos eventos extremos de precipitação entre 1977 e 2016 foram avaliados utilizando o teste de Mann-Kendall. Diferentes cenários numéricos foram simulados utilizando o modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT). O modelo foi calibrado e validado com desempenho satisfatório para os principais rios durante o período 1984 2015 considerando o Uso e Cobertura da Terra (UCT) de 2015. Os resultados revelaram que as partes sul (norte) da bacia apresentaram tendências crescentes (decrescentes) nas quantidades de precipitação. Além disso, as regiões sul (norte) da BARP indicaram um aumento no número de tempestades > 50 mm dia-1 e na máxima precipitação anual em 5 dias consecutivos (número de dias secos < 1 mm). Simultaneamente, os resultados mostraram que a maior parte da bacia apresenta uma estação chuvosa mais longa. Na comparação entre o UCT de 1985 e 2015, as simulações numéricas mostraram que a supressão natural da vegetação causou mudanças significativas na hidrologia da bacia. Por exemplo, um aumento (diminuição) foi observado no escoamento superficial durante a estação chuvosa (seca) na maioria das subbacias da BARP. Além disso, as simulações revelaram uma redução na evapotranspiração real e aumento na umidade do solo anual e na estação chuvosa. Consequentemente, os principais rios da bacia apresentaram um aumento (diminuição) na vazão no período chuvoso (seco). Este estudo também abordou a comparação entre o UCT de um período primitivo (por volta do ano 1500), 1960 e 1985, e as mudanças na precipitação antes e depois da alteração climática. Nesse caso, os resultados mostraram que a alteração climática de 1970 tem um maior efeito na vazão média anual no exutório da BARP. Esta pesquisa apresenta uma melhor compreensão dos efeitos das MUCT e mudanças nos padrões de precipitação sobre a hidrologia da BARP. Os resultados apresentados oferecem subsídios no sentido de melhorar a gestão sustentável dos recursos hídricos.

The Upper Paraná River Basin (UPRB) has undergone extensive Land Use and Cover Changes (LUCC) in the latest decades, due to rapid population growth and economic development. Furthermore, variation in precipitation patterns was observed across the basin mainly after the 1970s Climate shift. Concurrently, the UPRB has presented significant changes in its hydrology. In this context, this thesis investigates the changes in precipitation and LUCC and their effects on the hydrological processes in the UPRB. The observed trends in the extreme precipitation events from 1977 to 2016 were evaluated using the MannKendall test. Different numerical scenarios were simulated using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model. The model was calibrated and validated with a satisfactory performance for the main rivers during the period 1984 2015 considering the Land Use and Cover (LUC) from 2015. The results revealed that the southern (northern) parts of the basin presented increasing (decreasing) trends in precipitation amounts. In addition, the southern (northern) regions of the UPRB indicated an increase in the number of rainstorms > 50 mm day-1 and in the annual greatest 5-day total precipitation (number of dry days < 1 mm). The results also suggest that the basin is exposed to a longer rainy season. By comparing the LUC between 1985 and 2015, the numerical simulations showed that the natural vegetation suppression caused significant changes in basin hydrology. For instance, an increase (decrease) of surface runoff in the wet (dry) season at most UPRB subbasins, was observed. In addition, the simulations revealed a reduction in actual evapotranspiration and an increase in soil moisture in the annual and wet season. Consequently, the major rivers of the basin presented an increase (decrease) in their discharge in the wet (dry) period. This study also addressed the comparison between the LUC from a pristine period (around the year 1500), 1960 and 1985, and changes in precipitation before and after the 1970s Climate shift. In this case, the results showed that the 1970s Climate shift event has a higher effect on the changes in average annual discharge at the river mouth of the UPRB. This research improves the understanding of the effects of LUCC and changes in precipitation patterns on the hydrology across the UPRB. The results from this thesis will hopefully provide insights in improving sustainable management of water resources.