Registro fonte: Escassez hídrica e irrigação futura no Brasil: uma avaliação do impacto das mudanças climáticas nas principais culturas irrigadas do país

Escassez hídrica e irrigação futura no Brasil: uma avaliação do impacto das mudanças climáticas nas principais culturas irrigadas do país

Global warming will bring consequences to productive activities that depend directly on the climate, as is the case of irrigation. In Brazil, irrigation is an important and growing part of the country’s crop production, maintaining an annual growth rate of about four percent and with a significant p...

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Autor principal:	Savioli, Jose Paulo Pereira das Dores
Formato:	Dissertação
Idioma:	Inglês
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Irrigação agrícola - Brasil Aquecimento global Água - Ciclos de vida - Avaliação Escassez Mudanças climáticas Evapotranspiração Irrigation farming - Brasil Global warming Water - Life cycles - Evaluation Scarcity Climatic changes Evapotranspiration CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA Engenharia Mecânica
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26565
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id	riut-1-26565
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spelling	riut-1-265652021-12-10T22:08:56Z Escassez hídrica e irrigação futura no Brasil: uma avaliação do impacto das mudanças climáticas nas principais culturas irrigadas do país Water scarcity and future irrigation in Brazil: an assessment of the impact of climate change on the country's main irrigated crops Savioli, Jose Paulo Pereira das Dores Ugaya, Cássia Maria Lie https://orcid.org/ 0000-0003-2709-0643 http://lattes.cnpq.br/2271044514284983 Pfister, Stephan https://orcid.org/ 0000-0001-8984-2041 Ugaya, Cássia Maria Lie https://orcid.org/ 0000-0003-2709-0643 http://lattes.cnpq.br/2271044514284983 Figueredo, Maria Clea Brito de https://orcid.org/0000-0002-9343-0370 http://lattes.cnpq.br/8498467320034486 Gondim, Rubens Sonsol https://orcid.org/ 0000-0001-7887-1832 http://lattes.cnpq.br/7536171877839464 Irrigação agrícola - Brasil Aquecimento global Água - Ciclos de vida - Avaliação Escassez Mudanças climáticas Evapotranspiração Irrigation farming - Brasil Global warming Water - Life cycles - Evaluation Scarcity Climatic changes Evapotranspiration CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA Engenharia Mecânica Global warming will bring consequences to productive activities that depend directly on the climate, as is the case of irrigation. In Brazil, irrigation is an important and growing part of the country’s crop production, maintaining an annual growth rate of about four percent and with a significant potential for expansion. Therefore, this study analyzes the effects of global warming on total irrigation and its future impact on the country’s water scarcity for sugarcane, coffee, flooded rice and center pivot crops by considering the divergent RCP 4.5 and 8.5 scenarios. Reference evapotranspiration is calculated using the original Penman-Monteith method and a modification to consider the effect of carbon dioxide fertilization. Irrigation is calculated by the CROPWAT method with the soil water balance. The impact of total irrigation is done using regionalized AWARE characterization factors for Brazilian sub-basins. Future climate forecasts until 2100 came from the regional circulation model ETA – HadGEM-2-ES for South America and forecasts of irrigated areas in the country for 2019 and 2040 were considered. Irrigation results and impact for all crops were higher in the RCP 8.5 scenario, being more expressive for the central regions of the country due to the increase in temperature and absorbed radiation balance and decrease in relative humidity. The results of the carbon dioxide fertilization effect indicated a nationwide reduction in the trend of reference evapotranspiration, being more significant for regions with stronger winds. The sugarcane crop had the highest results for irrigation volume and future impact on water scarcity in both RCP scenarios because of its extensive irrigated area in the country. The impact was most significant for coastal northeastern planting regions, but central planting regions, which use mostly fertigation, had an expressive growth in irrigation and increase in future impact even with lower characterization factors. Rice had significant future impact values on water scarcity in its producing sub-basins due to significant values of characterization factors, while coffee had low irrigation and impact results if compared with rice and sugarcane, but its concentration in producing regions led to a high impact in the sub-basins of northwestern Minas Gerais and northern Espírito Santo. Although areas with single crops of sugarcane, rice and coffee presented the highest values of irrigation volume and impact for their sub-basins, the results showed considerable impacts in future periods for sub-basins with joint productions among the analyzed crops, including those of central pivot, in both RCP scenarios. Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) O aquecimento global trará consequências nas atividades produtivas que dependem diretamente do clima, como é o caso da irrigação. No Brasil, a irrigação é parte importante e crescente na produção das culturas do país, mantendo um crescimento anual de cerca de quatro por cento e com um potencial de expansão expressivo. Sendo assim, este estudo analisa os efeitos do aquecimento global na irrigação total e seu impacto futuro na escassez hídrica do país para as culturas de cana-de-açúcar, café, arroz inundado e culturas de pivô central por meio da consideração dos cenários divergentes RCP 4.5 e 8.5. O cálculo da evapotranspiração de referência é realizado por Penman-Monteith original e com modificação considerando o efeito de fertilização do gás carbônico. Já a irrigação é calculada pelo método CROPWAT de balanço hídrico no solo. O impacto da irrigação total é feito a partir da utilização de fatores de caracterização AWARE regionalizados para sub-bacias brasileiras. Foram consideradas as previsões climáticas futuras até 2100 vindas do modelo de circulação regional ETA – HadGEM-2 para a América do Sul e previsões das áreas irrigadas no país para 2019 e 2040. Resultados de irrigação e impacto para todas as culturas foram maiores no cenário RCP 8.5, sendo mais expressivo para as regiões centrais do país devido ao aumento da temperatura e do saldo de radiação absorvida e diminuição da umidade relativa. Os resultados do efeito de fertilização do gás carbônico indicaram redução em todo o país da tendência da evapotranspiração de referência, sendo mais expressivo para regiões com ventos mais fortes. A cultura de cana-de-açúcar teve maiores resultados de volume de irrigação e impacto futuro na escassez hídrica nos dois cenários RCP pela sua extensa área irrigada no país. O impacto foi mais significativo para regiões de plantio do litoral do nordeste, mas regiões de plantio no centro do país, que utilizam majoritariamente fertirrigação, tiveram um crescimento expressivo na irrigação e aumento no impacto futuro mesmo com fatores de caracterização mais baixos. O arroz teve valores futuros expressivos de impacto na escassez hídrica de suas sub-bacias produtoras devido a valores significativos de fatores de caracterização, já o café teve resultados baixos de irrigação e impacto se comparados com arroz e cana-de-açúcar, mas sua concentração nas regiões produtoras levaram a um alto impacto nas sub-bacias do noroeste de Minas Gerais e norte do Espírito Santo. Apesar de áreas com cultivo único de cana-de-açúcar, arroz e café terem apresentado os maiores valores de volume de irrigação e impacto para suas sub-bacias, os resultados apresentaram impactos expressivos nos períodos futuros para sub-bacias com produções conjuntas entre as culturas analisadas, incluindo as de pivô central, em ambos os cenários RCP. 2021-12-02T21:53:47Z 2021-12-02T21:53:47Z 2021-08-25 masterThesis SAVIOLI, José Paulo Pereira das Dores. Escassez hídrica e irrigação futura no Brasil: uma avaliação do impacto das mudanças climáticas nas principais culturas irrigadas do país. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26565 eng openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais UTFPR
institution	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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description	Global warming will bring consequences to productive activities that depend directly on the climate, as is the case of irrigation. In Brazil, irrigation is an important and growing part of the country’s crop production, maintaining an annual growth rate of about four percent and with a significant potential for expansion. Therefore, this study analyzes the effects of global warming on total irrigation and its future impact on the country’s water scarcity for sugarcane, coffee, flooded rice and center pivot crops by considering the divergent RCP 4.5 and 8.5 scenarios. Reference evapotranspiration is calculated using the original Penman-Monteith method and a modification to consider the effect of carbon dioxide fertilization. Irrigation is calculated by the CROPWAT method with the soil water balance. The impact of total irrigation is done using regionalized AWARE characterization factors for Brazilian sub-basins. Future climate forecasts until 2100 came from the regional circulation model ETA – HadGEM-2-ES for South America and forecasts of irrigated areas in the country for 2019 and 2040 were considered. Irrigation results and impact for all crops were higher in the RCP 8.5 scenario, being more expressive for the central regions of the country due to the increase in temperature and absorbed radiation balance and decrease in relative humidity. The results of the carbon dioxide fertilization effect indicated a nationwide reduction in the trend of reference evapotranspiration, being more significant for regions with stronger winds. The sugarcane crop had the highest results for irrigation volume and future impact on water scarcity in both RCP scenarios because of its extensive irrigated area in the country. The impact was most significant for coastal northeastern planting regions, but central planting regions, which use mostly fertigation, had an expressive growth in irrigation and increase in future impact even with lower characterization factors. Rice had significant future impact values on water scarcity in its producing sub-basins due to significant values of characterization factors, while coffee had low irrigation and impact results if compared with rice and sugarcane, but its concentration in producing regions led to a high impact in the sub-basins of northwestern Minas Gerais and northern Espírito Santo. Although areas with single crops of sugarcane, rice and coffee presented the highest values of irrigation volume and impact for their sub-basins, the results showed considerable impacts in future periods for sub-basins with joint productions among the analyzed crops, including those of central pivot, in both RCP scenarios.
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