Drougth propagation in the Paraná river basin: from the climatic event to the hydrologic impact

Desastres naturais (secas, enchentes, etc) têm resultado em perdas humanas e grandes prejuízos financeiros em diversos lugares do mundo. Os recentes períodos de seca ocorridos na região sudeste do Brasil mostraram a importância de se dispor de estratégias de mitigação dos efeitos decorrentes desses eventos extremos. Um pré-requisito para prever impactos desses eventos no futuro, é compreender como os mesmos ocorreram no passado, caracterizando-os espacial e temporalmente. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho é quantificar os impactos regionais no sistema hidrológico causados por eventos extremos e identificar conexões entre as secas meteorológicas e hidrológicas, usando a bacia do rio Paraná como estudo de caso. Para tanto, foram identificados e caracterizados os principais eventos de seca ocorridos entre 1995 e 2015, analisaram-se as perdas de água nos componentes do balanço hídrico e no armazenamento total de água. Foram utilizados dados de sensoriamento remoto, incluindo medições da missão GRACE de anomalias no armazenamento total de água terrestre (TWSA), e estimativas de precipitação e evapotranspiração pelos satélites TRMM e MODIS, respectivamente. Simulações de modelos globais de assimilação de dados de superfície terrestre forneceram estimativas de escoamento superficial e umidade do solo. Foram coletados dados de 37 reservatórios para quantificar as perdas de água no armazenamento em terra. Os resultados mostram que o TWSA diminuiu 150 ± 50 km3 entre 2011 e 2015 na bacia do rio Paraná, o armazenamento dos reservatórios diminuiu 30% em relação à capacidade máxima do sistema com taxas de -17 a -25 km3 ano-1 durante as secas. Foram identificados seis grupos de reservatórios cujas respostas são variáveis de acordo com tipo de forçante (natural ou antropogênica) de maior controle. A análise dos tempos de resposta do sistema hidrológico sugere um tempo de até aproximadamente 6 meses para que medidas de combate às secas sejam tomadas. Este estudo ressalta as vantagens do uso combinado de dados de diferentes fontes em estudos regionais.Natural disasters have caused major economics and human losses globally. Recent droughts over Southeast Brazil underscored the importance of having mitigation strategies to fight the effects from extreme events and a prerequisite to anticipate the impacts from future events is an understanding of past droughts by means of spatial and temporal characterization. The objective of this study is to quantify regional impacts of extreme events on the hydrological system and identify linkages between meteorological and hydrological droughts. To this end, major droughts events between 1995 and 2015 were identified and characterized. Depletion in total water storage (TWS) and main components of the water budget were analyzed. Simulated soil moisture and runoff from land surface models and remote sensing data were used, including measurements of TWS anomalies (TWSA) data from GRACE mission, rainfall and evapotranspiration estimates from TRMM and MODIS satellites, respectively. To quantify reservoir storage depletion, data from 37 reservoirs were collected. Results show that TWSA declined by 150 ± 50 km3 between 2011 and 2015 in the Paraná basin; and reservoir storage decreased 30% relative to the system\'s maximum capacity, with negative trends ranging from -17 to -25 km3 yr-1 during the droughts. Six groups of reservoirs were identified whose response vary according to the main forcing type: human and/or natural controls. Analysis of the system\'s time lag responses indicated a 6 month window during which actions could be taken to combat the drought impacts. This study emphasizes the importance of integrating remote sensing, modelling and monitoring data to evaluate droughts and develop a comprehensive understanding of the linkages between meteorological and hydrological droughts for future management

Climate change impact assessment on unconfined aquifer levels in the Guarani Aquifer System outcrop zone

A exploração acelerada das águas subterrâneas pode acarretar em problemas de disponibilidade de água. Esse problema tende a ser acentuado devido as mudanças no clima previstas para as próximas décadas. Nesse contexto, este trabalho buscou avaliar os possíveis impactos das mudanças climáticas e do uso do solo sobre níveis de água subterrânea em zona de afloramento do Sistema Aquífero Guarani. Foram utilizadas simulações de Modelos de Circulação Global (MCG) como dados de entrada para um modelo transiente de fluxo hídrico subterrâneo, visando avaliar o comportamento dos nveis de água sob diferentes condições climáticas. Este modelo foi calibrado utilizando dados de níveis freáticos em seis poços localizados na bacia do Ribeirão da Onça (BRO). A partir de dados climáticos observados, estimou-se a recarga, usada como input no modelo matematico, em diversos tipos de cultura por meio do balanço hídrico. As maiores alterações nas médias pluviométricas mensais foram projetadas, pela maioria dos modelos climáticos, para ocorrer no perodo seco. No perodo chuvoso, as previsões indicaram que essas médias devem diminuir em torno de 50%. Quase 70% dos cenários climáticos geraram, no modelo transiente, variações dos nveis freáticos abaixo daqueles medidos no monitoramento entre 2004 e 2011. Em setores da área de estudo, o rebaixamento da superfície potenciométrica, simulada sob condições climáticas mais extremas previstas por alguns modelos, ultrapassou 10 m. Os cenários mais otimistas, embora tenham resultado em elevações dos níveis de água em mais metade da BRO, também geraram rebaixamentos de até 5 m. Os resultados reforçam a necessidade do contínuo monitoramento hidrogeológico, principalmente em áreas de recarga do SAG, e do desenvolvimento de outros trabalhos que quantiquem os impactos das mudanças climáticas, aplicando diferentes métodos de estimativa de recarga e downscaling.The unsustainable use groundwater in many countries might cause water availability restrictions. Such issues are likely to worsen due to changes in climate, predicted for the incoming decades. In this context, the objective of this work was to assess possible climate and land use changes impacts on groundwater levels in the Guarani Aquifer System\'s (GAS) outcrop zone. Global Climate Models\' (GCM) outputs were used as inputs in a transient ux groundwater model. Thus, groundwater table uctuation could be evaluated under distinct climatic conditions. Six monitoring wells, located in the Ribeir~ao da Onca basin (ROB), provided water table measurements to calibrate the groundwater model. Using observed climatic data, a water budget method was applied to estimate recharge in dierent types of land uses. Statistically downscaled future climate scenarios were used as inputs in that same recharge model, which provided the inputs for SPA. Most of the GCMs used here predict temperature arises over 2°C. Major monthly rainfall mean changes are projected by the GCM great majority to take place in the dry season. During wet seasons, the predictions indicate those means might experience around 50% decrease. Water table variations, derived from the transient model under almost 70% of the climate scenarios, were below of those measured between 2004 and 2011. Few GCM predicted more extreme climate scenarios. In some regions of the study area and under these conditions, groundwater surface would decline more than 10 m. Although more optimistic scenarios resulted in an increase of groundwater levels in more than half of ROB, these would cause up to 5 m water table decline. The results reinforce the need for a permanent hydrogeological monitoring, mainly in the GAS recharge areas, along with the development of other climate change impacts assessment works using dierent downscaling and recharge estimates methods

Drougth propagation in the Paraná river basin: from the climatic event to the hydrologic impact

Desastres naturais (secas, enchentes, etc) têm resultado em perdas humanas e grandes prejuízos financeiros em diversos lugares do mundo. Os recentes períodos de seca ocorridos na região sudeste do Brasil mostraram a importância de se dispor de estratégias de mitigação dos efeitos decorrentes desses eventos extremos. Um pré-requisito para prever impactos desses eventos no futuro, é compreender como os mesmos ocorreram no passado, caracterizando-os espacial e temporalmente. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho é quantificar os impactos regionais no sistema hidrológico causados por eventos extremos e identificar conexões entre as secas meteorológicas e hidrológicas, usando a bacia do rio Paraná como estudo de caso. Para tanto, foram identificados e caracterizados os principais eventos de seca ocorridos entre 1995 e 2015, analisaram-se as perdas de água nos componentes do balanço hídrico e no armazenamento total de água. Foram utilizados dados de sensoriamento remoto, incluindo medições da missão GRACE de anomalias no armazenamento total de água terrestre (TWSA), e estimativas de precipitação e evapotranspiração pelos satélites TRMM e MODIS, respectivamente. Simulações de modelos globais de assimilação de dados de superfície terrestre forneceram estimativas de escoamento superficial e umidade do solo. Foram coletados dados de 37 reservatórios para quantificar as perdas de água no armazenamento em terra. Os resultados mostram que o TWSA diminuiu 150 ± 50 km3 entre 2011 e 2015 na bacia do rio Paraná, o armazenamento dos reservatórios diminuiu 30% em relação à capacidade máxima do sistema com taxas de -17 a -25 km3 ano-1 durante as secas. Foram identificados seis grupos de reservatórios cujas respostas são variáveis de acordo com tipo de forçante (natural ou antropogênica) de maior controle. A análise dos tempos de resposta do sistema hidrológico sugere um tempo de até aproximadamente 6 meses para que medidas de combate às secas sejam tomadas. Este estudo ressalta as vantagens do uso combinado de dados de diferentes fontes em estudos regionais.Natural disasters have caused major economics and human losses globally. Recent droughts over Southeast Brazil underscored the importance of having mitigation strategies to fight the effects from extreme events and a prerequisite to anticipate the impacts from future events is an understanding of past droughts by means of spatial and temporal characterization. The objective of this study is to quantify regional impacts of extreme events on the hydrological system and identify linkages between meteorological and hydrological droughts. To this end, major droughts events between 1995 and 2015 were identified and characterized. Depletion in total water storage (TWS) and main components of the water budget were analyzed. Simulated soil moisture and runoff from land surface models and remote sensing data were used, including measurements of TWS anomalies (TWSA) data from GRACE mission, rainfall and evapotranspiration estimates from TRMM and MODIS satellites, respectively. To quantify reservoir storage depletion, data from 37 reservoirs were collected. Results show that TWSA declined by 150 ± 50 km3 between 2011 and 2015 in the Paraná basin; and reservoir storage decreased 30% relative to the system\'s maximum capacity, with negative trends ranging from -17 to -25 km3 yr-1 during the droughts. Six groups of reservoirs were identified whose response vary according to the main forcing type: human and/or natural controls. Analysis of the system\'s time lag responses indicated a 6 month window during which actions could be taken to combat the drought impacts. This study emphasizes the importance of integrating remote sensing, modelling and monitoring data to evaluate droughts and develop a comprehensive understanding of the linkages between meteorological and hydrological droughts for future management

Estimate of Groundwater Recharge Based on Water Balance in The Unsaturated Soil Zone

ABSTRACT Groundwater management depends on the knowledge on recharge rates and water fluxes within aquifers. The recharge is one of the water cycle components most difficult to estimate. As a result, despite the chosen method, the estimates are subject to uncertainties that can be identified by means of comparison with other approaches. In this study, groundwater recharge estimates based on the water balance in the unsaturated zone is assessed. Firstly, the approach is evaluated by comparing the results with those of another method. Then, the estimates are used as inputs in a transient groundwater flow model in order to assess how the water table would respond to the obtained recharges rates compared to measured levels. The results suggest a good performance of the adopted approach and, despite some inherent limitations, it has advantages over other methods since the data required are easier to obtain

Growth phenotypes of very low birth weight infants for prediction of neonatal outcomes from a Brazilian cohort: comparison with INTERGROWTH

Objective: To assess the predictive value of selected growth phenotypes for neonatal morbidity and mortality in preterm infants 97th percentile of BW. Stunting as being 95%) and positive predictive value (70-90%), with poor sensitivity and low negative predictive value. Conclusion: The BNRN phenotypes at birth differed markedly from the IG21 standard and showed poor accuracy in predicting adverse neonatal outcomes