Caracterização do risco a secas meteorológicas na porção mineira da bacia do rio Jequitinhonha: uma abordagem baseada em impactos
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Carlos Rogério de Mello
Micael de Souza Fraga
Micael de Souza Fraga
Resumo
Eventos de seca têm ganhado considerável destaque devido à sua significativa
influência em diversas partes do mundo. Esses eventos são alguns dos desastres
naturais mais impactantes, afetando o meio ambiente, a economia, a sociedade e a
segurança alimentar. A seca é um fenômeno complexo que se desenvolve
gradualmente em várias escalas temporais e sua definição varia conforme a região, o
período e as variáveis hidrológicas analisadas.Para melhor compreender esses
eventos, as secas são classificadas como seca meteorológica, quando há déficit de
precipitações e, possivelmente, aumento na evapotranspiração; seca hidrológica,
manifestada por anomalias negativas nas águas superficiais e subterrâneas; seca
agrícola, decorrente da falta de umidade no solo necessária para o crescimento das
plantações; seca socioeconômica, relacionada às demandas e condições sociais e
econômicas da região afetada. Diante desse cenário, é essencial monitorar o
comportamento espacial e temporal do fenômeno para respaldar decisões informadas
e otimizar a distribuição de recursos no enfrentamento dos riscos vinculados às secas.
Além disso, é crucial entender onde e como os impactos afetam a população para
uma compreensão mais ampla da situação. Este trabalho visa calcular e avaliar o
índice de risco a seca (DRI) meteorológica juntamente com os seus impactos nos
municípios da porção mineira da bacia hidrográfica do rio Jequitinhonha, uma região
caracterizada por um clima semiárido com baixa disponibilidade hídrica que afeta a
economia local. O DRI será calculado usando o índice de perigo de seca (DHI) e o
índice de vulnerabilidade de seca (DVI). O DHI será obtido através do SPI (Índice de
Seca Padronizado), calculado para cada município em múltiplas escalas temporais
(SPI-3, -6, -9 e -12), considerando as características como intensidade, magnitude e
duração. Neste estudo, além do índice que considera a intensidade dos eventos (DRI
i), propõem-se dois novos índices: um que leva em conta a duração (DRI-d) e outro
que considera a magnitude (DRI-m) dos eventos. Para suprir a baixa cobertura de
estações de monitoramento, os dados de precipitação do ERA5 e MSWEP foram
avaliados estatisticamente, destacando-se o MSWEP com melhores métricas de
desempenho (R², REMQ, NSE e Log-NSE). O comportamento espacial do DRI variou
conforme a escala temporal do SPI e a característica de seca adotada, indicando
diferentes padrões espaciais e as incertezas associadas à caracterização do risco à
secas baseada em eventos. A análise de componentes principais mostrou que os
impactos sociais, econômicos, agricultura e qualidade da água foram melhor
delimitados pelo DRI-i considerando o SPI-3 e -12. Conclui-se que a abordagem
baseada em impactos é essencial para averiguar a aplicabilidade de índices,
diminuindo as incertezas e aprimorando as ferramentas de tomada de decisão.
Abstract
Drought events have gained considerable attention due to their significant influence in
various parts of the world. These events are among the most impactful natural
disasters, affecting the environment, the economy, society, and food security. Drought
is a complex phenomenon that develops gradually over various temporal scales, and
its definition varies according to the region, period, and hydrological variables
analyzed. To better understand these events, droughts are commonly classified as
meteorological droughts, which occur when there is a precipitation deficit and possibly
increased evapotranspiration; hydrological droughts, characterized by negative
anomalies in surface and groundwater levels; agricultural droughts, resulting from
insufficient soil moisture required for crop growth; and socio-economic droughts,
associated with the demands and socio-economic conditions of the affected region.
Given this scenario, it is essential to monitor the spatial and temporal behavior of the
phenomenon to support informed decisions and optimize the distribution of resources
in addressing the risks associated with droughts. Furthermore, it is crucial to
understand where and how the impacts affect the population for a broader
understanding of the situation. This work aims to calculate and evaluate the
meteorological drought risk index (DRI) along with its impacts on the municipalities of
the Minas Gerais portion of the Jequitinhonha River Basin, a region characterized by
a semi-arid climate with low water availability that affects the local economy. The DRI
will be calculated using the drought occurrence index (DHI) and the drought
vulnerability index (DVI). The DHI will be obtained through the SPI (Standardized
Precipitation Index), calculated for each municipality at multiple temporal scales (SPI
3, -6, -9, and -12), considering characteristics such as intensity, magnitude, and
duration. In this study, besides the index that considers event intensity (DRI-i), two new
indices are proposed: one that takes into account duration (DRI-d) and another that
considers magnitude (DRI-m) of the events. To address the low coverage of monitoring
stations, ERA5 and MSWEP precipitation data were statistically evaluated, with
MSWEP standing out with better performance metrics (R², RMSE, NSE, and Log
NSE). The spatial behavior of the DRI varied according to the temporal scale of the
SPI and the drought characteristic adopted, indicating different spatial patterns and the
uncertainties associated with risk characterization based on drought events. Principal
component analysis showed that social, economic, agriculture, and water quality
impacts were better delineated by DRI-i considering SPI-3 and -12. In conclusion, the
impact-based approach is essential to ascertain the applicability of indices, reducing
uncertainties and improving decision-making tools.
Assunto
Engenharia sanitária, Recursos hídricos - Desenvolvimento, Secas - Minas Gerais, Secas - Aspectos sociais, Secas - Aspectos econômicos
Palavras-chave
Monitoramento de secas, Vulnerabilidade socioeconômica, Reanálise, Conjunto de dados