Vulnerabilty analysis to drought of Alto Descoberto Basin (DF) in the period from 2001 to 2019

Authors

DOI:

https://doi.org/10.55761/abclima.v32i19.15757

Keywords:

Déficit Hídrico; Índice de Aridez (IA); Índice de Precipitação Padronizado (IPP); Índice de Severidade de Seca (ISS); Vulnerabilidade Ambiental

Abstract

Drought is defined as the relationship between the duration and the impact on the water balance in a basin, which can be classified as meteorological, agricultural, hydrological and socioeconomic drought based on the analysis of low average water availability. The main objectives of this research were to analyze the sensitivity of the drought due to  its resilience, to its vulnerability and to its exposure to drought by using the Google Earth Engine (GEE); and as well as to propose a monitoring to detect changes brought about extreme hydrological events in a way to improve the integrated management of water resources. Aridity Index (AI), Standardized Precipitation Index (SPI) and Drought Severity Index (DSI) were calculated to model the behavior of the hydrological drought in the Alto Descoberto basin in Distrito Federal, Brazil, during a period of nineteen years, from 2001 to 2019, besides to evaluate the annual and seasonal water deficit. The index results showed that the basin is experiencing a moderate drought, with its resilience limit exceeded due to its high water demand and calls attention to the use and occupation of the basin’s soil cover, to avoid water stress with more sustainable measures. These indices – AI, SPI and DSI - proved effective for the analysis of hydrological drought and provided an overview of the variability of the regional water deficit. This article contributes to the understanding of seasonality of drought and its importance in decision-making in public policies.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Marina Rique Cangiano, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, Instituto de Geociências, Universidade de Brasília (UNB), Brasília, DF

Mestre em Geociências Aplicadas na linha de pesquisa em Recursos Hídricos e Meio Ambiente. Especialista em Recursos Hídricos, Instituto de Geociências na UnB (2018). Engenheira Ambiental graduada pela Universidade Católica de Brasília (2016). Fui bolsista do programa Ciências sem Fronteiras em 2013 a 2015, país destino foi a Irlanda.

Gustavo Macedo de Mello Baptista, Instituto de Geociências, Universidade de Brasília (UNB), Brasília, DF

Professor Associado III do Instituto de Geociências da Universidade de Brasília. Ex-coordenador do Pólo UnB do Mestrado Profissional em Rede Nacional para Ensino das Ciências Ambientais - ProfCiamb (2018-2020). Ex-coordenador do Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas e Geodinâmica (2016-2018) e ex-Diretor do Centro de Estudos Avançados Multidisciplinares CEAM/UnB (2014-2016). Possui graduação em Bacharelado em Geografia pela Universidade de Brasília (1994), graduação em Licenciatura em Estudos Sociais - Habilitação Geografia pela União Pioneira de Integração Social Faculdades Integradas (2009), especialização em Inteligência de Futuro: Prospectiva, Estratégia e Políticas Públicas pela Universidade de Brasília (2015), mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos pela Universidade de Brasília (1997) e doutorado em Geologia pela Universidade de Brasília (2001). Membro permanente dos do Programas de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas e Geodinâmica (IG/UnB) e em Desenvolvimento Sustentável (CDS/UnB). Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Sensoriamento Remoto e em Avaliação Ambiental e Urbana. Pesquisador do Núcleo Brasília do INTC Observatório das Metrópoles. Autor do Podcast O Fascinante Mundo do Sensoriamento Remoto.

Luciana Figueiredo Prado, Instituto de Geociências, Universidade de Brasília (UNB), Brasília, DF e Instituto Oceanográfico, Universidade de São Paulo (USP), São Paulo, SP

Doutora em Ciências, na área de Oceanografia, pelo Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo (IO-USP), com estágio-sanduíche no Laboratoire d'Océanographie et du Climat da Université Pierre et Marie Curie (LOCEAN-UPMC), Paris, França. Mestre em Ciências, na área de Meteorologia, e Bacharel em Meteorologia pelo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP). Atuou em assessoramento e gestão de projetos nas áreas de Meteorologia e Mudanças Climáticas no Centro Gestor e Operacional do Sistema de Proteção da Amazônia (Censipam). Foi bolsista de pós-doutorado nos programas IODP-CAPES, PNPD, e INCT-Criosfera. Sua pesquisa envolve o uso de registros observacionais e paleoclimáticos, e também modelos numéricos climáticos de alta complexidade. Atualmente, desenvolve pesquisas vinculadas ao Instituto Oceanográfico da USP, ao Instituto de Geociências da UnB, e à Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). Suas áreas de interesse compreendem Mudanças Climáticas e Ambientais, Processos de Interação Oceano-Atmosfera, Paleoclimatologia e Paleoceanografia com foco na América do Sul e no Oceano Atlântico.

Rafaela Lisboa Costa, Universidade Federal de Alagoas (UFAL), Maceió, AL

Graduação em Meteorologia pela Universidade Federal de Campina Grande (2010), Mestrado em Meteorologia pela Universidade Federal de Campina Grande (2012) e Doutorado em Geociências Aplicadas pela Universidade de Brasília (2017). Foi bolsista PCI-DD (2012) do Laboratório de Instrumentação Meteorológica (LIM) do CPTEC/INPE, com participação no Projeto SONDA, responsável pelo tratamento de dados coletados por estações meteorológicas automáticas, classificadas em solarimétricas, principalmente no que se refere a dados de radiação solar, assim como calibração de sensores, manuseio e controle de qualidade dos dados da rede do projeto SONDA. Foi consultora do programa Garantia-Safra (entre 2013 e 2017), programa para agricultura familiar da Secretaria de Agricultura Familiar do Ministério da Casa Civil (antes Ministério do Desenvolvimento Agrário), responsável pela execução e manutenção do modelo de análise de perda agrícola por déficit hídrico. Atualmente, atua como Professor Visitante do Instituto de Ciências Atmosféricas na Universidade Federal de Alagoas (ICAT/UFAL). Área de atuação principais: Climatologia, modelagem climática, clima urbano, conforto térmico e sensoriamento remoto.

References

ADASA. Plano de Gerenciamento Integrado de Recursos Hídricos do Distrito Federal - PGIRH - Volume I - Diagnóstico. Relatório Final do PGIRH do Distrito federal. Brasília: Agência Reguladora de Águas, Energia e Saneamento Básico do Distrito Federal, 2012.

ADGER, N. Vulnerability. Global environmental Change, v. 16, p. 268–281, 2006.

ANA. Monitor de Secas do Brasil. 2021. Disponível em: http://monitordesecas.ana.gov.br/mapa?mes=7&ano=2021. Acesso em: 31 ago. 2021.

AQUINO, A. R.; PALETTA, F. C.; ALMEIDA, J. R. de. Vulnerabilidade ambiental. 1. ed. Sãi Paulo: Blucher, 2017. Disponível em: https://doi.org/10.5151/9788580392425

BRASIL. Áreas e Ações prioritárias para conservação, uso sustentável e repartição de benefícios da biodiversidade brasileira. Atualização da Portaria MMA No 9 de 23 de janeiro de 2007. Brasília: Ministério do Meio Ambiente, 2007.

CARDOSO, M. R. D.; MARCUZZO, F. F. N.; BARROS, J. R. Climatic Classification of Köppen-Geiger For the State of Goias and Federal District. Acta Geográfica, v. 8, n. 16, p. 40–55, 2014. Disponível em: https://doi.org/10.5654/actageo2014.0004.0016

CAVALCANTI, L. C. S. Cartografia de paisagens: fundamentos. 1. ed. São Paulo: Oficina de Texto, 2014.

CHEN, S.; ZHA, X.; BAI, Y.; WANG, L. Catena Evaluation of soil erosion vulnerability on the basis of exposure , sensitivity , and adaptive capacity : A case study in the Zhuxi watershed , Changting, Fujian Province, Southern China. Catena, v. 177, n. January, p. 57–69, 2019. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.catena.2019.01.036.

CUTTER, S. L. Vulnerability in Environmental Hazards. Progress in Human Geography, v. 20, n. 4, p. 529–539, 1996.

CUTTER, S. L. A ciência da vulnerabilidade : modelos , métodos e indicadores. Revista Crítica de Ciências Sociais, p. 59–69, 2011. Disponível em: https://doi.org/10.4000/rccs.165.

DAVID, P. C. ANÁLISE DO DESEMPENHO DE MODELOS HIDROLÓGICOS CONCEITUAIS EM 508 BACIAS HIDROGRÁFICAS BRASILEIRAS. 110 f. 2020. - Universidade Federal de Santa Catarina, [s. l.], 2020.

DIDAN, K. MOD13Q1 MODIS/Terra Vegetation Indices 16-Day L3 Global 250m SIN Grid V006. 2015. Disponível em: https://doi.org/https://doi.org/10.5067/MODIS/MOD16A2.006. Acesso em: 31 ago. 2020.

FRASER, E. D. G; SIMELTON, E; TERMANSEN, M. “Vulnerability hotspots”: Integrating socio-economic and hydrological models to identify where cereal production may decline in the future due to climate change induced drought. Agricultural and Forest Meteorology, v. 170, p. 195–205, 2013.

FRÉCCIA, I. M. AVALIAÇÃO DA ARIDEZ E DA SAZONALIDADE NOS BIOMAS BRASILEIROS. 72 f. 2020. - Universidade Federal de Santa Catarina, 2020.

FUCHS, S.; GLADE, T. Foreword: Vulnerability assessment in natural hazard risk-a dynamic perspective. Natural Hazards, v. 82, 2016. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s11069-016-2289-x. Acesso em: 21 jan. 2021.

GONÇALVES, S. T. N.; JUNIOR, F. C. V.; SAKAMOTO, M. S.; SILVEIRA, C. S.; MARTINS, E. S. P. R. Índices e Metodologias de Monitoramento de Secas: Uma Revisão. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 36, n. 3 suppl, p. 495–511, 2021. Disponível em: https://doi.org/10.1590/0102-77863630007.

GUEDES, R. V. de S.; MACEDO, M. J. H.; SOUZA, F. de A. S. Análise espacial de eventos de secas com base no índice padronizado de precipitação e análise de agrupamento. Revista Brasileira de Ciências Ambientais, p. 55–65, 2012.

HAZBAVI, Z.; SADEGHI, S. H. R. Watershed Health Characterization Using Reliability–Resilience–Vulnerability Conceptual Framework Based on Hydrological Responses. Land Degradation and Development, v. 28, n. 5, p. 1528–1537, 2016. Disponível em: https://doi.org/10.1002/ldr.2680.

JOSEPH, J. Measuring vulnerability to natural hazards: a macro framework. Disasters, [s. l.], v. 37, n. 2, p. 185–200, 2013.

KOVAČEVIĆ-MAJKIĆ, J.; PANIĆ, M.; MILJANOVIĆ, D.; MILETIĆ, R. Vulnerability to natural disasters in Serbia: spatial and temporal comparison. Natural Hazards, v. 72, p. 945–968, 2014.

KUMAR, R.; MUSUUZA, J. L.; LOON, A. F. V.; TEULING, A. J.; BARTHEL, R.; BROEK, J. T.; MAI, J.; SAMANIEGO, L.; ATTINGER, S. Multiscale evaluation of the Standardized Precipitation Index as a groundwater drought indicator. Hydrol. Earth Syst. Sci, v. 20, p. 1117–1131, 2016. Disponível em: https://doi.org/10.5194/hess-20-1117-2016. Acesso em: 12 jan. 2021.

LOPES, I.; LEAL, B. G. ÍNDICE DE ARIDEZ E TENDÊNCIA A DESERTIFICAÇÃO PARA ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS NOS ESTADOS DA BAHIA E PERNAMBUCO. Revista Brasileira de Climatologia, v. 17, p. 155–172, 2015.

MARTINS, E. S.; BAPTISTA, G. M. M. Compartimentação Gomorfológica e Sistemas Morfodinâmicos do Distrito Federal. Brasília, DF: SEMATEC/IEMA/MMA-SRH, 1998.

MCKEE, T. B.; DOESKEN, N. J; KLEIST, J. The relationship of drought frequency and duration to time scales. In: Proceedings of the Ninth Conference on Applied Climatology. American Metereological Society, n. Boston, p. 179–184, 1993.

MISHRA, A. K.; SINGH, V. P. A review of drought concepts. Journal of Hydrology, v. 391, n. 1–2, p. 202–216, 2010. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2010.07.012

MOREIRA, A.; FONTANA, D.; KUPLICH, T.; CARDOSO, M. Dados Meteorológicos estimados em condições de clima subtropical e a relação com índices de vegetação. Revista Brasileira de Cartografia, v. 69, n. 6, p. 1075–1091, 2017.

MPDF. Plano Integrado de Enfrentamento da Crise Hídrica. 2017. Disponível em: www.mpdft.mp.br/portal/pdf/eventos/crisehidri%0Aca/PLANO-INTEGRADO-DEENFRENTAMENTO-%0ACRISE-HIDRICA_21-%0A2-2017.pdf/. Acesso em: 18 set. 2019.

MU, Q.; ZHAO, M.; KIMBALL, J. S.; MCDOWELL, N. G.; RUNNING, S. W. A remotely sensed global terrestrial drought severity index. Bulletin of the American Meteorological Society, v. 94, n. 1, p. 83–98, 2013. Disponível em: https://doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00213.1

NASCIMENTO, D. T. F.; NOVAIS, G. T. Clima do Cerrado : dinâmica atmosférica e características , variabilidades e tipologias climáticas. Élisée - Revista de Geografia da UEG, v. 9, n. 2, 2020.

PIANOSI, F.; BEVEN, K.; FREER, J.; HALL, J. W.; ROUGIER, J.; STEPHERSON, D. B.; WAGENER, T. Sensitivity analysis of environmental models: A systematic review with practical workflow. Environmental Modelling and Software, v. 79, p. 214–232, 2016. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2016.02.008

PRADO, L. F.; WAINER, I.; YOKOYAMA, E.; KHODRI, M.; GARNIER, J. Changes in summer precipitation variability in central Brazil over the past eight decades. International Journal of Climatology, v. 41, n. 8, p. 4171–4186, 2021. Disponível em: https://doi.org/10.1002/joc.7065

REATTO, A.; MARTINS, E.; CARDOSO, E.; SPERA, S.; CARVALHO jr. O.; SILVA, A.; FARIAS, M. Levantamento de reconhecimento de solos de alta intensidade do alto curso do Rio Descoberto DF/GO, escala 1:100.000. Planaltina, DF, 2003. Disponível em: https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/CPAC-2009/26447/1/bolpd_111.pdf. Acesso em: 16 abr. 2021.

RODRIGUES, J. A. M.; VIOLA, M. R.; ALVARENGA, L. A.; MELLO, C. R.; CHOU, S. C.; OLIVEIRA, V. A.; UDDAMERI, V.; MORAIS, M. A. V. Climate change impacts under representative concentration pathway scenarios on streamflow and droughts of basins in the Brazilian Cerrado biome. International Journal of Climatology, v. 40, n. 5, p. 2511–2526, 2020. Disponível em: https://doi.org/10.1002/joc.6347

RODRIGUEZ, J. M. M.; SILVA, E. V.; CAVALCANTI, A. P. B. Geoecologia das paisagens: uma visão geossistêmica da análise ambiental. 3. ed. Fortaleza, CE: UFC, 2010.

RUNNING, S., MU, Q., ZHAO, M. MOD16A2 MODIS/Terra Net Evapotranspiration 8-Day L4 Global 500m SIN Grid V006 [Data set]. 2017. Disponível em: https://doi.org/10.5067/MODIS/MOD16A2.006. Acesso em: 31 ago. 2020.

RUNNING, S.W.; MU, Q.; ZHAO, M.; MORENO, A. MOD16A3GF MODIS/Terra Net Evapotranspiration Gap-Filled Yearly L4 Global 500 m SIN Grid V006. NASA EOSDIS Land Processes DAAC, p. 1–37, 2019. Disponível em: https://doi.org/10.5067/MODIS/MOD16A3GF.006

SADEGHI, S. H.; HAZBAVI, Z. Spatiotemporal variation of watershed health propensity through reliability- resilience-vulnerability based drought index ( case study : Shazand Watershed in Iran ) Science of the Total Environment Spatiotemporal variation of watershed health propensity t. Science of the Total Environment, v. 587–588, n. April 2018, p. 168–176, 2017. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.02.098

SANTOS, C. A. G.; NETO, R.M.B.; PASSOS, J.S.A.; SILVA, R. M. Drought assessment using a TRMM-derived standardized precipitation index for the upper São Francisco River basin, Brazil. Environmental Monitoring and Assessment, v. 189, n. 6, 2017. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s10661-017-5948-9

SANTOS, K. M. S. Avaliação da eficiência do monitor de secas para definição de secas em sergipe. 148 f. 2020. - Universidade Federal de Sergipe, 2020.

SANTOS, M. Metamorfose do espaço habitado: fundamentos teóricos e metodológicos da geografia. 6. ed. São Paulo: Edusp, 2008.

SCARIOT, A.; SOUSA-SILVA, J. C.; FELFILI, J. M. Cerrado: Ecologia, Biodiversidade e Conservação. Brasília: MMA, 2005.

SILVA, F. J. B. C. da. Uso de Índices Físicos e de Sensoriamento Remoto para Quantificação da Seca e Aridez e Determinação da Susceptibilidade à Desertificação no Semiárido Pernambucano. 227 f. 2020. - Universidade Federal de Pernambuco, 2020.

SILVA, L. E. W.; MELO, K. R. M.; CHAVES, M. B. Diagnóstico das secas em sub bacias do rio paraíba do meio no período 1963 - 1989. Simpósio do Nordeste. Recife, Pernambuco: 2020.

SIMPSON, D. M.; HUMAN, R. J. Large-scale vulnerability assessments for natural hazards. Natural Hazards, v. 47, p. 143–155, 2008. Disponível em: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s11069-007-9202-6.pdf. Acesso em: 21 jan. 2021.

SOUSA, F. A. S.; MACEDO, M. J. H.; GUEDES, R. V. S.; SILVA, V. P. R. O Índice de Precipitação Padronizada (IPP) na identificação de extremos de chuvas e secas na bacia do rio Paraguaçu (BA) The Standardized Precipitation Index (SPI) in identifying extreme rainfall and droughts in the Paraguaçu River Basin (BA). Ambiciência - Revista do Setor de Ciências Agrárias e Ambientais, v. 12, n. 2, p. 13, 2016. Disponível em: https://doi.org/10.5935/ambiencia.2016.02.14

TIGKAS, D.; VANGELIS, H.; TSAKIRIS, G. DrinC: a software for drought analysis based on drought indices. Earth Science Informatics, v. 8, n. 3, p. 697–709, 2015. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s12145-014-0178-y. Acesso em: 7 fev. 2021.

TRIOLA, M. F. Introdução à estatística. 12. ed. Rio de Janeiro: LTC Editora, 2017.

TROPICAL RAINFALL MEASURING MISSION (TRMM). TRMM (TMPA/3B43) Rainfall Estimate L3 1 month 0.25 degree x 0.25 degree V7, 2011. Disponível em: https://doi.org/10.5067/TRMM/TMPA/MONTH/7. Acesso em: 31 ago. 2020.

TUCCI, C. E. M. Modelos Hidrológicos. 2. ed. Porto Alegre: UFGRS, 2005.

TUNDISI, J. G; Recursos Hídricos no século XXI. 1. ed. São Paulo: Oficina de Texto, 2011.

VEETTIL, A. V.; KONAPALA, G.; MISHRA, A. K.; LI, H. Sensitivity of Drought Resilience-Vulnerability- Exposure to Hydrologic Ratios in Contiguous United States. Journal of Hydrology, 2018. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.07.015

VOLPATO, G. L.; BARRETO, R. E. Estatística Sem Dor. 2. ed. Botucatu: Best Writing, 2016.

WANG, L.; KOTANI, A.; TANAKA, T.; OHTA, T. Assessment of drought condition using remotely sensed drought severity index and its correlations with soil moisture product in Inner Mongolia. Theoretical and Applied Climatology, v. 141, n. 1–2, p. 715–728, 2020. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s00704-020-03242-z

WILHITE, D. A.; VANYARKHO, O. V. Chapter 18 Drought: Pervasive Impacts of a Creeping Phenomenon. In: DROUGHT MITIGATION CENTER FACULTY PUBLICATIONS. 71. ed. Nebraska, USA: University of Nebraska-Lincoln, 2000. p. 15. E-book.

YAMAMOTO, J. K.; LANDIM, P. M. B. Geostatística: conceitos e aplicações. 1. ed. São Paulo: Oficina de Texto, 2013.

Downloads

Published

10/01/2023

How to Cite

Rique Cangiano, M., Macedo de Mello Baptista, G., Figueiredo Prado, L., & Lisboa Costa, R. (2023). Vulnerabilty analysis to drought of Alto Descoberto Basin (DF) in the period from 2001 to 2019. Brazilian Journal of Climatology, 32(19), 102–128. https://doi.org/10.55761/abclima.v32i19.15757

Issue

Vol. 32 (2023)

Section

Artigos

License

A aprovação dos artigos implica a aceitação imediata e sem ônus de que a Revista Brasileira de Climatologia terá exclusividade na primeira publicação do artigo. Os autores continuarão, não obstante, a deter os direitos autorais. Os autores autorizam também que seus artigos sejam disponibilizados em todos os indexadores aos quais a revista está vinculada.

Os autores mantém seus direitos de publicação sem restrições

A Comissão Editorial não se responsabiliza pelos conceitos ou afirmações expressos nos trabalhos publicados, que são de inteira responsabilidade dos autores.

A Revista Brasileira de Climatologia oferece acesso livre imediato ao seu conteúdo, seguindo o entendimento de que disponibilizar gratuitamente o conhecimento científico ao público proporciona maior democratização do conhecimento e tende a produzir maior impacto dos artigos publicados. Os artigos publicados na revista são disponibilizados segundo a Licença Creative Commons CC-BY-NC 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/). Segundo essa licença é permitido acessar, distribuir e reutilizar os artigos para fins não comerciais desde que citados os autores e a fonte. Ao submeter artigos à Revista Brasileira de Climatologia, os autores concordam em tornar seus textos legalmente disponíveis segundo essa licença