Modelagem dos impactos das mudanças climáticas nas bacias hidrográficas dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí considerando o nexo água-energia-alimento
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Data
2023-11-14
Autores
Orientador
Román, Rodrigo Máximo Sánchez 
Coorientador
Pós-graduação
Engenharia Agrícola - FCA 33004064038P7
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Devido à estreita relação existente no Brasil entre recursos hídricos, geração de energia e produção de alimentos, é essencial o desenvolvimento de estudos aplicando a abordagem nexo água-energia-alimento (AEA). Nesse contexto, esta pesquisa buscou avaliar os potenciais impactos das mudanças climáticas no regime hidrológico das bacias hidrográficas dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí (PCJ) considerando o nexo AEA. Para tal, modelos foram criados nos programas Water Evaluation and Planning” System (WEAP) e Low Emissions Analysis Platform (LEAP). A troca de dados entre os modelos WEAP e LEAP ocorreu por meio do WEAP-KIB-LEAP framework. O Modelo Climático Regional Eta-HadGEM2-ES na resolução de 5 km projeta decréscimos na precipitação, umidade relativa do ar e velocidade do vento, e aumento da temperatura e evapotranspiração potencial nos cenários de mudança climática RCP4.5 e RCP8.5 (2020-2070). As mudanças climáticas alteram a vazão média anual das bacias PCJ, que sofre redução de 79,6% e 84,9% nos cenários RCP4.5 e RCP8.5, respectivamente, em comparação ao cenário Business as usual (1995-2019). Nos cenários RCP4.5 e RCP8.5, o Índice Padronizado de Precipitação indicou longos períodos de estiagem. Em virtude dos déficits de precipitação previstos, o aumento da produção agrícola, projetado em 21,3%, poderá ser alcançado por meio da agricultura irrigada. Todavia, a redução da vazão compromete a disponibilidade hídrica para irrigação, bem como para a dessedentação dos rebanhos e a geração de hidroeletricidade. Para garantir segurança hídrica e alimentar, o uso de fontes alternativas de água como águas pluviais e águas residuárias deve ser estimulado. Também, deve-se dar preferência ao uso de fontes de energia renováveis não dependentes de recursos hídricos como o biogás e a energia solar para garantia da segurança energética, podendo-se ampliar a geração de bioenergia por meio da biomassa do bagaço de cana-de-açúcar, pois há a possibilidade do uso de água residuária (vinhaça) para irrigação da cana-de-açúcar. A participação de 82,9% de fontes de energia renováveis na matriz elétrica das bacias PCJ em 2070 pode reduzir as emissões específicas de toneladas CO2 equivalente em 49%. Os sistemas água, energia e alimentos das bacias PCJ coevoluem juntos e são afetados e capazes de afetar as mudanças climáticas.
Resumo (inglês)
Because of the close relationship that exists in Brazil between water resources, energy generation, and food production, it is essential to develop studies applying the water-energy-food nexus (WEF) approach. In this context, this research sought to assess the potential impacts of climate change on the hydrological regime of the Piracicaba, Capivari, and Jundiaí (PCJ) river basins, considering the WEF nexus. To this end, models were created in the Water Evaluation and Planning" System (WEAP) and Low Emissions Analysis Platform (LEAP) software. Data was exchanged between the WEAP and LEAP models using the WEAP-KIB-LEAP framework. The Eta-HadGEM2-ES Regional Climate Model at 5 km resolution projects decreases in precipitation, relative humidity, and wind speed and increases in temperature and potential evapotranspiration in the RCP4.5 and RCP8.5 climate change scenarios (2020-2070). Climate change alters the average annual streamflow of the PCJ basins, which is reduced by 79.6% and 84.9% in the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, respectively, compared to the Business-as-Usual scenario (1995-2019). In the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, the Standardized Precipitation Index indicated long periods of drought. As a result of the precipitation deficits predicted, the increase in agricultural production, projected at 21.3%, could be achieved through irrigated agriculture. However, the reduction in streamflow compromises water availability for irrigation, as well as for livestock watering and the generation of hydroelectricity. To ensure water and food security, the use of alternative water sources such as rainwater and wastewater should be encouraged. Also, preference should be given to the use of renewable energy sources that are not dependent on water resources, such as biogas and solar energy, to ensure energy security, and bioenergy generation could be expanded using sugarcane bagasse biomass since there is the possibility of using wastewater (vinasse) to irrigate sugarcane. The 82.9% share of renewable energy sources in the electricity matrix of the PCJ basins in 2070 can reduce specific emissions of tons of CO2 equivalent by 49%. The water, energy, and food systems of the PCJ basins co-evolve together and are affected by and capable of affecting climate change.
Descrição
Palavras-chave
WEAP , LEAP , WEAP-KIB-LEAP Framework , WEF Nexus , Nexo AEA , Recursos hídricos , Fontes de energia renováveis e não renováveis , Agricultura , Emissões de gases de efeito estufa , Renewable and nonrenewable energy sources , Water resources , Agriculture , Greenhouse gas emissions , Irrigação , Irrigation
Idioma
Português
Como citar
SILVA. T. L. Modelagem dos impactos das mudanças climáticas nas bacias hidrográficas dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí considerando o nexo água-energia-alimento. 2024. Tese (Doutorado em Irrigação e Drenagem) – Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, 2023.