Evapotranspiração real da bacia do Rio Iguaçu por meio do modelo metric

Abstract

A bacia do rio Iguaçu (68410 km2) é caracterizada por uma complexa cobertura do solo, tendo alto potencial para geração de energia hidrelétrica. Ela abriga o bioma Mata Atlântica, que possui um dos mais elevados graus de biodiversidade e taxas de endemismo. Informações espaço-temporais da evapotranspiração em grandes áreas e em clima subtropical são escassas, e constituem importantes ferramentas para o planejamento regional dos recursos hídricos. O principal objetivo desta tese foi avaliar espaço-temporalmente a evapotranspiração real para a bacia do rio Iguaçu, estimada por meio do Mapping Evapotranspiration at High Resolution and Internalized Calibration (METRIC). Foram utilizados dados de 6 estações meteorológicas automáticas, 26 imagens MODIS e um modelo digital de elevação para a obtenção da evapotranspiração real mensal e anual. A evapotranspiração real foi analisada para os anos de 2006, 2007 e 2009, caracterizados após análise estatística, como ano seco, normal e chuvoso, respectivamente. A partir dos resultados, constatou-se que a evapotranspiração média mensal e anual foi semelhante nos três anos. A média anual em 2006 foi de 1080 mm, em 2007 foi de 1060 mm e, em 2009, de 1021 mm. A influência do clima ficou evidente na análise da evapotranspiração por área de abrangência de cada estação meteorológica. Áreas em clima Cfa (mais quentes, principalmente no verão) apresentaram evapotranspiração média em torno de 50 mm.mês-1 mais elevada nos meses mais quentes, em comparação às áreas sob clima Cfb. O comportamento da evapotranspiração em função do relevo foi analisado em áreas de remanescentes florestais. Constatou-se que o aspecto e a declividade do terreno alteram a evapotranspiração real mensal em valores superiores a 11 mm.mês-1, para superfícies em orientações opostas (leste/oeste, norte/sul) e declividade entre 13 e 20%. O uso e cobertura do solo desempenha papel importante na evapotranspiração real da bacia. Áreas de remanescentes florestais mostraram-se pouco sensíveis ao comportamento da precipitação e, juntamente com os corpos hídricos, apresentaram as maiores taxas evapotranspirativas. As áreas de agricultura cobrem grande parte da bacia e podem gerar impactos significativos no seu balanço hídrico. Nessas áreas, o solo frequentemente não está plenamente coberto por vegetação, implicando o controle da evapotranspiração pela evaporação do solo, que apresentou resultados até 24% (setembro de 2007) menores que a evapotranspiração em área de remanescente florestal. Em escala de bacia hidrográfica, os resultados do METRIC foram comparados ao balanço hídrico anual de 10 sub-bacias. Os resultados do METRIC foram considerados satisfatórios, por apresentarem diferença relativa média de 9% (raiz quadrática média de 120 mm.ano-1) em relação ao balanço hídrico. Apesar de terem sido encontradas diferenças relativas superiores a 20% em sub-bacias localizadas na porção oriental (clima Cfa), diferenças relativas inferiores a 8% foram encontradas na maior parte das sub-bacias da porção ocidental da bacia do rio Iguaçu. <br>

Abstract: The Iguaçu river basin (68,410 km2), located in Southern Brazil, is characterized by a complex land use and a high potential for hydropower generation. It is covered by the Atlantic Forest biome, which has one of the highest degrees of biodiversity and endemism. Data regarding spatio-temporal evapotranspiration (ET) of vast areas in subtropical humid climates is limited. However, it may be a useful supporting tool for water resource management. The main objective of this thesis was to evaluate the spatio-temporal actual evapotranspiration in the Iguaçu river basin, assessed through the Mapping Evapotranspiration at High Resolution and Internalized Calibration (METRIC) model. The annual and monthly actual evapotranspiration was modelled with data from 6 automatic meteorological stations, 26 MODIS images and a digital elevation model. The actual evapotranspiration was evaluated for the years of 2006, 2007 and 2009, characterized through precipitation statistical analysis, as dry, near normal and wet year, respectively. According to the results, the mean annual and monthly evapotranspiration was similar for all three years. The mean annual ET was 1,080 mm.year-1 for 2006, 1,060 mm.year-1 for 2007, and 1,021 mm.year-1 for 2009. The climate impact was evident in the evapotranspiration analysis by meteorological station influence area. Cfa climate areas (higher temperatures, especially in the summer) show mean ET of about 50 mm.month-1 higher in the hottest months, comparing to Cfb climate areas. The evapotranspiration behavior, as a function of terrain, was analyzed for forest remnant areas. It was determined that the terrain aspect and slope modify the monthly actual ET values more than 11 mm.month-1, for opposite aspect orientations (east/west, north/south) and 13 to 20% slopes. Land use plays an important role in the basin actual evapotranspiration, where forest remnants exhibited little sensibility to the precipitation and, together with water bodies, showed the highest ET rates. Agricultural areas in the basin are large and may cause a significant impact in its water budget. In these areas, the soil is frequently not fully vegetated, implicating the ET control by soil evaporation, which presented ET results of up to 24% (September of 2007) lower than ET in forest remnants areas. At the basin scale, the METRIC model results were compared to the annual water budget of 10 sub-basins. The METRIC results were considered acceptable, since they displayed a relative mean difference of 9% (root mean square of 120 mm.year-1) in comparison to the water budget. Although relative differences higher than 20% were found in sub-basins located on the eastern portion (Cfa climate), relative differences lower than 8% were verified in most of the sub-basins located on the western portion of the Iguaçu river basin.