New approach to the Brazilian model of environmental services

O programa brasileiro de serviços ambientais, denominado "Produtor de Água", apoia-se em incentivos financeiros proporcionais à redução da erosão advinda da implantação voluntária de projetos de conservação do solo por parte de produtores rurais. No entanto, esse programa não constitui restrições preestabelecidas de elegibilidade de áreas de aplicação ou de propostas de conservação. Assim, no sentido de contribuir para a evolução metodológica desse programa, propõe-se uma nova abordagem deste, analisando-se, essencialmente, duas adaptações: introdução de critério de elegibilidade; e utilização da aptidão agrícola para indicação de propostas de uso intensivo e conservação do solo. Para isso, tomou-se por base uma bacia hidrográfica rural próxima ao Pantanal brasileiro, em Terenos, MS. O novo critério de elegibilidade foi baseado no Risco Natural de Erosão (razão entre o potencial natural de erosão e a tolerância à perda de solo). As propostas de ocupação do solo, por sua vez, foram definidas a partir de mapa de aptidão agrícola predefinido. O estudo revela que o novo critério de elegibilidade foi capaz de contemplar somente cerca de 40 % da área de estudo. A aplicação da classificação de aptidão agrícola nessa parcela reduziu drasticamente as alternativas de uso intensivo do solo, direcionando-as, em grande parte, para a atividade pecuária. A análise das duas propostas de inovação do programa "Produtor de Água" permite inferir quanto à potencialidade delas na formação de estratégias de aplicação do programa, além de promover uso mais eficiente dos recursos financeiros destinados ao pagamento por serviços ambientais no contexto brasileiro.The Brazilian program of environmental services, called "Water Supplier", is based on financial incentives relative to the erosion reduction by the implementation of voluntary soil conservation projects by farmers. However, this program has no pre-established restrictions of eligibility of application areas or conservation proposals. With a view to contribute to the methodological development of this program, a new approach was proposed, by analysis of two main changes: introduction of eligibility criteria, and the use of land suitability for recommendation of proposals for intensive soil use and conservation. For this purpose, a rural catchment was studied near the Brazilian Pantanal, in Terenos, MS. The new eligibility criteria were based on the natural erosion risk (ratio of natural erosion potential and soil loss tolerance). The land use proposals, in turn, were based on a pre-defined land suitability map. This study reveals that the new eligibility criteria covered only about 40 % of the study area. The classification of land suitability in this area reduced the intensive land use alternatives dramatically, indicating it largely for cattle ranching. The analysis of the two innovation proposals of the program "Water Supplier" allowed inferences on their potential to generate strategies for implementing the program, and to promote a more efficient use of financial resources for payment for environmental services in the Brazilian context.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Apoio ao Desenvolvimento do Ensino, Ciência e Tecnologia do Estado de Mato Grosso do Sul (FAPEMS

Predição da erosão do solo com uso da Rusle e séries temporais de NDVI do Landsat 5 TM

The objective of this work was to evaluate the seasonal variation of soil cover and rainfall erosivity, and their influences on the revised universal soil loss equation (Rusle), in order to estimate watershed soil losses in a temporal scale. Twenty‑two TM Landsat 5 images from 1986 to 2009 were used to estimate soil use and management factor (C factor). A corresponding rainfall erosivity factor (R factor) was considered for each image, and the other factors were obtained using the standard Rusle method. Estimated soil losses were grouped into classes and ranged from 0.13 Mg ha-1 on May 24, 2009 (dry season) to 62.0 Mg ha-1 on March 11, 2007 (rainy season). In these dates, maximum losses in the watershed were 2.2 and 781.5 Mg ha-1, respectively. Mean annual soil loss in the watershed was 109.5 Mg ha-1, but the central area, with a loss of nearly 300.0 Mg ha-1, was characterized as a site of high water‑erosion risk. The use of C factor obtained from remote sensing data, associated to corresponding R factor, was fundamental to evaluate the soil erosion estimated by the Rusle in different seasons, unlike of other studies which keep these factors constant throughout time.O objetivo deste trabalho foi avaliar a variação estacional da cobertura do solo e da erosividade da chuva e suas influências na equação universal de perda de solo revisada (Rusle), para estimar as perdas de solo em uma microbacia, em escala temporal. Vinte e duas imagens Landsat 5 TM, do período de 1986 a 2009, foram utilizadas para estimar o fator de uso e cobertura do solo (fator C). Para cada imagem, foi considerado o valor de erosividade da chuva correspondente (fator R), e os demais fatores foram obtidos utilizando-se o método‑padrão da Rusle. As perdas de solo foram agrupadas em classes e variaram de 0,13 Mg ha-1, em 24/5/2009 (estação seca), a 62,0 Mg ha-1, em 11/3/2007 (estação chuvosa). Nessas datas, os valores máximos de perda de solo na bacia foram de 2,2 e 781,5 Mg ha-1, respectivamente. A perda de solo média anual na bacia hidrográfica foi de 109,5 Mg ha-1, mas a área central da bacia, com perdas de aproximadamente 300,0 Mg ha-1, foi considerada como de alto risco à erosão pela água. O uso do fator C obtido a partir da técnica de sensoriamento remoto, associado ao fator R correspondente, é fundamental para avaliar as perdas de solo estimadas pela Rusle em diferentes épocas do ano, diferentemente de outros estudos em que estes fatores são mantidos constantes ao longo do tempo

PROCESSO ANALÍTICO HIERÁRQUICO APLICADO A VULNERABILIDADE NATURAL A EROSÃO

The Analytic Hierarchy Process (AHP) method allows the consideration of several factors involved in diagnostic and decision making, helping the objective integration of indicators. Thus, this study evaluated the use of AHP in obtaining Natural Erosion Vulnerability of basins, based original method of Crepani. For this, the values grid of the information plans about geology, geomorphology, pedology and vegetation was converted to a scale from 0 to 1 by fuzzy logic function, then these plans were compared and hierarchized in the SPRING software. The AHP method promoted the highest percentage of the area with higher levels of vulnerability in relation to the original method of Crepani. In both methods the north region of the basin showed higher vulnerability, with predominance of class moderately vulnerable. Thus, the application of AHP in determining Natural Erosion Vulnerability is a viable tool for adequacy of the factors involved in the local erosion. Keywords: indicators integrating, weight of factors, environmental planning.O método Analytic Hierarchy Process (AHP) permite a ponderação de diversos fatores envolvidos em processos de diagnósticos e tomadas de decisão, auxiliando a integração objetiva de dados indicadores. Deste modo, objetivou-se avaliar a utilização do método AHP na obtenção da Vulnerabilidade Natural a Erosão (VNE) para bacias hidrográficas, com base no método inicialmente proposto por Crepani. Para tanto, utilizou-se planos de informação referentes à geologia, geomorfologia, pedologia e vegetação. Esses foram convertidos para uma escala de 0 a 1 por meio de lógica fuzzy, em seguida, comparados e hierarquizados no software SPRING, conforme a influência de cada um no processo erosivo. Verificou-se que o método AHP promoveu a classificação de maior percentual da área em maiores níveis de vulnerabilidade em relação ao método de Crepani. Em ambos os métodos a região norte da bacia apresentou maior vulnerabilidade, com predominância da classe moderadamente vulnerável. Assim, a aplicação do método AHP na determinação de VNE mostra-se uma ferramenta viável para adequação dos fatores intervenientes nos processo erosivos locais. Palavras-chave: integração de indicadores, ponderação de fatores, planejamento ambiental

Spatial variability of rainfall erosivity in Brazil

O objetivo deste trabalho foi elaborar um novo mapa de erosividade da chuva para o Brasil, utilizando séries pluviométricas superiores a 20 anos, e analisar a distribuição espacial dos valores de erosividade. Dados de chuvas de 1.521 estações foram aplicados a 75 equações de regressão que relacionam a precipitação média anual (P) e o coeficiente de chuvas (Rc) com o índice de erosividade (EI30). Os valores de erosividade para os locais não amostrados foram obtidos por interpolação, com uso do método de krigagem ordinária. Os índices mais elevados foram observados entre novembro e fevereiro. Os resultados consistem de interpolações que apresentam desempenho satisfatório para a estimativa da distribuição espacial da erosividade média anual das chuvas e do EI30, ao longo dos meses do ano. Assim, estes mapas podem auxiliar no planejamento da conservação do solo e da água, a partir do delineamento das regiões e das épocas do ano mais críticas quanto à erosividade da chuva.The objective of this work was to develop a new rainfall erosivity map for Brazil, using rainfall time series longer than 20 years, and to analyze the spatial distribution of erosivity values. Rainfall data from 1,521 rain gauges were applied to 75 regression equations that relate the mean annual precipitation (P) and the rainfall coefficient (Rc) with the rainfall erosivity index (EI30). Rainfall erosivity values for ungauged regions were obtained by interpolation using the ordinary kriging method. The highest indices were observed between November and February. The results are interpolations that show satisfactory performance for estimating the spatial distribution of the mean annual rainfall erosivity and the EI30 during the months of the year. Therefore, those maps can help on soil and water conservation planning, considering the design of those areas and periods of the year that are considered more critical for rainfall erosivity in Brazil

Anticipated Memories and Adaptation from Past Flood Events in Gregório Creek Basin, Brazil

In this research we used walking interviews to investigate the measures used by shopkeepers as protection against floods. The concept of anticipated memory has been used to identify the relationship between their learning from previous events and the adaptive measures they have taken to reduce risk of future flooding in Gregório Creek basin. The area is affected by major flooding issues in the city of São Carlos, southeastern Brazil. Twenty-three (23) downtown merchants shared their experience of the extreme rainfall that occurred on 12 January 2020, characterized by a return period of 103 years. Comparing our findings with November 2015 and March 2018 floods (Interviews 37 and 52 respectively), we noted that due to the enhanced level of threat, people had changed their adaptation strategy by increasing the sum of floodgate height more than 4-fold (870 cm to 3830 cm) between 2015 to 2020. Our results showed that despite frequent flooding, the shopkeepers downtown were reluctant to move away from the area; rather, they preferred to improve their individual protection. The substantial increase in the height of the floodgates represents the population’s feedback in the face of a new level of threat

SPATIAL VARIABILITY OF THE RAINFALL EROSIVE POTENTIAL IN THE STATE OF MATO GROSSO DO SUL, BRAZIL

Information about rainfall erosivity is important during soil and water conservation planning. Thus, the spatial variability of rainfall erosivity of the state Mato Grosso do Sul was analyzed using ordinary kriging interpolation. For this, three pluviograph stations were used to obtain the regression equations between the erosivity index and the rainfall coefficient EI30. The equations obtained were applied to 109 pluviometric stations, resulting in EI30 values. These values were analyzed from geostatistical technique, which can be divided into: descriptive statistics, adjust to semivariogram, cross-validation process and implementation of ordinary kriging to generate the erosivity map. Highest erosivity values were found in central and northeast regions of the State, while the lowest values were observed in the southern region. In addition, high annual precipitation values not necessarily produce higher erosivity values.Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico (CNPq)ConselhoNacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico - CNPqFundacao de Apoio ao e Desenvolvimento do Ensino, Ciencia e Tecnologia do Estado do Mato Grosso do Sul - FUNDECTFUNDECT (Fundacao de Apoio ao Desenvolvimento do Ensino, Ciencia e Tecnologia do Estado de Mato Grosso do Sul

HIDROGRAMA UNITÁRIO INSTANTÂNEO GEOMORFOLÓGICO APLICADO A BACIAS DESPROVIDAS DE DADOS HIDROLÓGICOS

Several watersheds don’t have precipitation data, it isn’t allowing to obtain flow through the conventional method of hidrograma unit. Thus, this study aimed to obtain hidrogram of the Basin of Ribeirão Salobra-MS, from geomorphological features. For this, a mathematical model was developed, based on probabilistic concepts of geomorphological Instant Hidrograma Unit, which used data from topographic maps. The simulations were developed for two runoff speeds, calculated from different equations of concentration time. It appears that the flow speed is directly proportional to the peak flow and inversely proportional to the time base. The model can be used as initial estimate of flow data for watersheds not monitored by hydrological parameters. However, it is important to validate it with hydrological data collected in the basin under study. Keywords: geomorphology, hydrographic basin, geomorphological instantaneous unitary hydrograph.Diversos locais permanecem desprovidos ou com dados escassos de precipitação impossibilitando a obtenção de dados de vazão por meio do método convencional do hidrograma unitário. Deste modo, este trabalho teve por objetivo a obtenção de hidrogramas da Bacia do Ribeirão Salobra-MS, a partir de suas características geomorfológicas. Para tanto, foi desenvolvido um modelo matemático, baseado em conceitos probabilísticos do Hidrograma Unitário Instantâneo Geomorfológico (HUIG), que utilizou dados provenientes de mapas topográficos. As simulações foram desenvolvidas para duas velocidades de escoamento, calculadas a partir equações distintas de tempo de concentração. Verifica-se que a velocidade de escoamento é diretamente proporcional a vazão de pico e inversamente proporcional ao tempo de base. O modelo pode ser utilizado como estimativa inicial de dados de vazão para bacias hidrográficas não monitoradas por parâmetros hidrológicos. No entanto, é importante sua validação com dados hidrológicos coletados na bacia hidrográfica em estudo. Palavras-chave: geomorfologia, bacia hidrográfica, hidrograma unitário instantâneo geomorfológico

Efeito de Diferentes Resoluções Espaciais de Modelos Digitais de Elevação na Estimativa de Perda de Solo

A Equação Universal de Perda de Solo Revisada (RUSLE) é um dos modelos mais utilizados para a estimativa de risco de erosão do solo. Entre as camadas de entrada que têm o maior impacto na modelagem da perda de solo está o comprimento e o ângulo de inclinação combinados (fator LS) que descreve o efeito da topografia na erosão do solo. Neste estudo, calculamos o fator LS com base em Modelos Digitais de Elevação (MDE) de diferentes resoluções espaciais para uma bacia tropical. O cálculo do fator LS foi realizado usando a ferramenta LS-TOOL, que incorpora um algoritmo de fluxo múltiplo e contribui para uma estimativa precisa da acumulação de fluxo. O conjunto de dados do fator LS foi calculado usando MDEs com variação de 5 a 90 m de resolução espacial para toda Bacia do Guariroba, resultando em diferentes delineamentos de áreas com risco de erosão do solo em comparação com conjuntos de dados de baixa resolução. Essa abordagem combinada do uso de ferramentas de software de Sistema de Informações Geográficas com MDEs de diferentes resoluções mostra que a aplicabilidade de MDEs de média resolução, fornecidos gratuitamente, não comprometem a estimativa da perda média de solo