Nome do Projeto
Previsão Hidrológica Probabilística
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
17/05/2020 - 16/05/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
As perdas econômicas e sociais por desastres ambientais no Brasil e no mundo são astronômicas. Com projeções de mudanças climáticas a probabilidade de eventos extremos e severos aumentam. Inundações e secas são preocupações ao redor do mundo. É essencial que a população, empresas e cidades estejam melhor preparadas. Áreas urbanas com elevada concentração populacional possuem altas vulnerabilidades sociais e ambientais, e desafios relacionados à gestão de recursos hídricos e riscos de desastres. Ações preventivas são urgentes e necessárias. Este projeto de pesquisa aborda temas relacionados à gestão dos recursos hídricos e de riscos hidro-meteorológicos. Este projeto de pesquisa possui o objetivo de trabalhar com previsões probabilísticas hidrológicas, podendo atuar tanto na previsão de cheias e inundações, como de secas e déficits hídricos. Esse projeto trabalhará com índices de risco, modelagem complexa de bacias hidrográficas utilizando técnicas de calibração e análise de incertezas, desenvolvimento de ferramentas e scripts para associar diferentes insumos climáticos, tanto observados ou estimados para o passado, como previsões de tempo e de clima, de forma única ou por conjunto a modelos hidrológicos e a modelos hidrodinâmicos (no caso de cheias e inundações, por exemplo), assim como fomentará o desenvolvimento de módulos e previsões em tempo real e técnicas de assimilação de dados. Este projeto se propõe a testar e desenvolver metodologias que poderão ser utilizadas em tempo real para a previsão de desastres ambientais, que poderão ser integrados a centros e agências para a emissão de alertas antecipados e auxilio na gestão de recursos hídricos e riscos de desastres ambientais no Brasil e ao redor do mundo. Como resultados esperados desse projeto temos a formação de pessoal qualificado no Brasil, com a formação de engenheir@s e graduad@s em nível superior e na pós-graduação (mestrados e doutorados concluídos); espera-se também a publicação em artigos de revistas com revisão por pares dos resultados, desenvolvimentos e lições aprendidas desse projeto, assim como o desenvolvimento de ferramentas e softwares para auxiliar na gestão de recursos hídricos e de desastres ambientais no Brasil e no mundo.

Objetivo Geral

O objetivo geral desse projeto unificado é auxiliar na gestão de recursos hídricos e desastres ambientais através do desenvolvimento de ferramentas, metodologias e aplicações para previsões hidrológicas, tanto para secas como para cheias.

Justificativa

As perdas econômicas mundiais associadas a desastres ambientais aumentaram: na década de 50, os danos correspondiam a US$48,1 bilhões em prejuízos, valor que subiu para US$728,8 bilhões na década de 90, e somente no ano de 2010 o prejuízo foi de US$150 bilhões (Munich Re, 2006; 2011). A frequência dos desastres hidrometeorológicos também aumentou; o número dobrou entre 1991 e 2000, o número de pessoas reportadas mortas por desastres hidrometeorológicos foi de 600.000. Inundações representam dois terços das pessoas afetadas por desastres e a 15% das mortes (IFRC, 2001).
O Brasil é um país vulnerável a desastres ambientais, entre os quais se destacam as inundações; com 58% dos desastres, apenas no Estado de São Paulo o número de afetados por inundações, entre 1991 e 2010 foi de aproximadamente 3,75 milhões de pessoas (Atlas Brasileiro de Desastres Naturais, 2011). Este fato decorre entre diversos fatores, como da falta de preparo quando um desastre ocorre, da falta de sistemas de alerta antecipado, e de um sistema de resposta eficiente e pela ocupação das áreas de risco.
É necessário elaborar uma gestão climática de risco para assegurar intervenções sustentáveis e redução de riscos de desastres hidrológicos. Medidas como sistemas antecipados de alerta a desastres hidrológicos e seguros ambientais, dentre outras podem ser utilizadas (Kron, 2009, DKKV e UNISDR, 2010 e UN-Water, 2010). Para sistemas de alertas antecipados é necessário aliar previsões meteorológicas a previsões hidrológicas de curto prazo, trabalhando com monitoramento hidro-meteorológico, previsões de precipitação por radares e/ou modelos meteorológicos que sejam utilizadas como entrada a modelos hidrológicos para estimativa de vazões com diferentes tempos de antecedência, precisão e incerteza.
Sistemas de previsão de inundações devem também incluir modelagem de inundações em tempo real, com procedimentos de atualização, e suas incertezas associadas, gerando um conjunto de possíveis estados futuros do sistema (Toth et al., 2003 e Neal et al., 2007).
Este projeto está completamente alinhado às diretrizes instituídas nos objetivos das legislação federais do Brasil: Lei 9.433 de 1997, que institui a Política Nacional de Recursos Hídricos e que cria o Sistema de Gestão Nacional de Recursos Hídricos; com a Lei 11.445 de 2007 que estabelece as diretrizes nacionais para saneamento básico, seu acesso universal e as águas urbanas; a Lei 12.187 de 2009 que estabelece a Política Nacional de Mudanças Climáticas, que inclui a promoção e desenvolvimento de pesquisa científica para identificar vulnerabilidades e adotar medidas de adaptação; e Lei 12.608 de 2012, que estabelece a Política Nacional de Proteção e Defesa Civil, e autoriza a criação de sistemas de monitoramento e informações de desastres, estabelecendo que todos os níveis de governo tem o dever de adotar as medidas necessárias para reduzir os riscos de desastres e que as incertezas relativas aos riscos de desastres não devem constituir um obstáculo para a adoção de medidas preventivas e de mitigação para a redução de riscos.

Metodologia

Para chegar aos objetivos propostos desse projeto, diferentes ferramentas e metodologias serão trabalhadas, testadas e desenvolvidas, seguindo o estado-da-arte em suas áreas de atuação.
Trabalharemos com índices de risco, que serão desenvolvidos em Sistemas de Informações Geográficas (SIGs), como o ArcGIS e QGIS. Assim como com o desenvolvimento de bancos de dados de bacias hidrográficas selecionadas pelo Brasil, tanto de forma espacial como temporal, em SIGs e em bancos de dados relacionais e não-relacionais.
Serão construídos modelos de bacias hidrográficas selecionadas em modelos hidrológicos e ecohidrológicos em escala de bacia. Um dos principais modelos que será adotado no projeto é o Soil & Water Assessment Tool – SWAT, assim como a sua mais nova versão SWAT+. O SWAT é um modelo internacionalmente aceito, e que possui o maior uso ao redor do mundo, e diversas aplicações no Brasil (Bressiani et al., 2015).
Para as modelagens hidrodinâmicas trabalharemos com modelos referência na área, como o HEC-RAS e/ou o Delft3D.
Como insumos climáticos, trabalharemos com diferentes fontes de dados, como de estações meteorológicas, dados de satélites e dados de modelagem meteorológica de previsão do tempo, de preferência por conjunto.
Os módulos, softwares, ferramentas e scripts serão desenvolvidas em linguagens de programação apropriadas, como Python e R.

Indicadores, Metas e Resultados

Como resultados esperados desse projeto temos a formação de pessoal qualificado no Brasil, com a formação de engenheir@s e graduad@s em nível superior e na pós-graduação (mestrados e doutorados concluídos); espera-se também a publicação em artigos de revistas com revisão por pares dos resultados, desenvolvimentos e lições aprendidas desse projeto, assim como o desenvolvimento de ferramentas e softwares para auxiliar na gestão de recursos hídricos e de desastres ambientais no Brasil e no mundo.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
BRUNA MOREIRA SELL
DANIELLE DE ALMEIDA BRESSIANI4
SAMUEL BESKOW2

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