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The purpose of this work is to evaluate the applicability of five drought indices (Surface Water Supply Index—SWSI, Reclamation Drought Index—RDI, Streamflow Drought Index—SDI, Standardized Precipitation Index—SPI, and Evaporative Demand Drought Index—EDDI) as tools for monitoring, in identifying the duration, intensity, and frequency of hydrological droughts in the basins of the Banabuiú, Castanhão, and Orós reservoirs, located in the state of Ceará, Brazil. The analysis focused on determining the performance of the indexes for capturing the droughts characteristics from 2002 to 2020. Thus, the comparison of the values of the indexes with the Target Levels of the reservoir’s operation were used, as well as the analysis of six decision criteria: robustness, tractability, transparency, sophistication, extensibility, and dimensionality, to compare the behavior of drought indices. The results of the evaluation criteria showed that the SPI was superior to the other indices, being able to significantly represent the drought episodes, capturing a greater number of events. Thus, SPI received the highest total weighted score (118), followed by SWSI (97), EDDI (95), SDI (95), and RDI (88). In this context, it was found that the SPI and SWSI are the most suitable indices to monitor drought in the region and that the use of longer time scales can be recommended to manage hydrological droughts, in order to improve planning and management of water resources.

Climate change impacts may influence hydropower generation, especially with the intensification of extreme events and growing demand. In this study, we analyzed future hydroelectric generation using a set of scenarios considering both climate change and consumptive demands in the S&atilde, o Francisco River Basin. This project will increase consumptive demands for the coming decades. Five models from the recently released Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 and two scenarios, SSP2-4.5 and SSP5-8.5, were considered to estimate climate change projections. The affluent natural flows, regulated flows, and the hydroelectric energy generated were estimated for four multi-purpose reservoirs considering all existing and new demands. The conjunction of scenarios indicated a possible significant reduction in water availability, increased consumptive demands, especially for irrigation, and reduced power generation. Only at the Sobradinho hydroelectric plant, the decrease ranged from &minus, 30% to &minus, 50% for the period 2021 to 2050 compared to the historical period (1901 to 2000). The results can provide insights into future energy generation and water resources management in the basin.

Objetiva-se com este estudo demonstrar as relações existentes entre o nexus clima-água-energia na usina Sobradinho, através da análise de fenômeno climático decadal bem como em simulações que auxiliam na Gestão dos Recursos Hídricos e no cálculo da Energia Hidrelétrica gerada. A metodologia consiste na análise das séries temporais de precipitação (1961-2016) e vazão (1931-2016), e a obtenção dos Espectros de Ondeletas Globais (Wavelets) das séries de anomalias de vazão e do índice climático Oscilação Multidecadal do Atlântico - OMA (1860-2016), almejando encontrar correlações entre ciclo hidrológico e variabilidades climáticas. Em seguida, foram obtidas as curvas de permanência da vazão natural em Sobradinho e a garantia no abastecimento em 90% do tempo (Q90), com base nas fases negativa (1965-1995) e positiva (1996-2016) da OMA. Também foram feitas simulações no software Sistema de Informação para Gerenciamento da Alocação de Água - SIGA, o qual possibilitou operar o sistema da Bacia do Rio São Francisco - BRSF onde Sobradinho está inserida, a fim de gerar dados simulados de vazão defluente e volume do reservatório (1965-2016) para o cálculo da Energia Natural Afluente - ENA. Os resultados demonstraram que há indícios de interferência do fenômeno climático OMA no ciclo hidrológico, com períodos decadais que oscilam, beneficiando (fase negativa da OMA) ou prejudicando (fase positiva da OMA) a Gestão Hídrica e a Geração Hidrelétrica em Sobradinho. No entanto, o período úmido da OMA se mostrou mais favorável à usina, pois a curva de permanência, a garantia Q90 assim como a Geração Hidrelétrica gerada nesse período se mostraram superiores.

Resumo O objetivo deste trabalho é avaliar o balanço hídrico de Thornthwaite a partir das projeções do IPCC-AR5, identificando as possíveis mudanças de classificação climática projetada por este método. Foram consideradas as projeções de 14 modelos do CMIP5 para os cenários RCP 4.5 e RCP 8.5, para o período de 2010 a 2099, em comparação ao cenário histórico (1950 a 1999). A metodologia consiste na obtenção dos campos mensais de precipitação e temperatura pró„ximo à superfície dos modelos climáticos. O balanço hídrico é realizado pelo método de Thornthwaite, considerando a ETP, os acumulados mensais de precipitação e os parâmetros de solo do Harmonized World Soil Database, sendo a classificação climática por região com base nas variáveis de saída do método. As projeções dos modelos apontam aumento da temperatura e ETP para as diferentes regiões do Brasil. As regiões Norte e Centro-Oeste apresentam aumento das áreas com climas mais áridos, enquanto a região Sul aponta para um aumento da área coberta por climas úmidos. Estas características podem representar aumento do escoamento superficial na região Sul e sua diminuição nas regiões Norte e Centro-Oeste. Tais mudanças representam um desafio a gestão de recursos hídricos, que deverá se adequar às futuras demandas e disponibilidades hídricas. Abstract The objective of this work is to evaluate the Thornthwaite water balance approach from the IPCC-AR5 projections and to identify the possible changes in the climate classification projected by this method. For this purpose, the projections of 14 CMIP5 models from the scenarios RCP 4.5 and RCP 8.5, from 2010 to 2099, in comparison to the historical scenario (1950 to 1999). The methodology consists in obtaining the monthly surface precipitation and temperature near surface from the climate models. The water balance is performed by the Thornthwaite method considering the potential evapotranspiration (PET), the monthly rainfall and the soil parameters from the Harmonized World Soil Database over Brazil’s regions. The regional climate classification was based on the output variables of the method. The projections from the models show indicate an increase in temperature and ETP for the different regions of Brazil. The Northern and Center-Western Brazil show an increase in the more arid climates, while the South Region points to an increase in humid climates. Such changes pose a challenge to water resources management, which should adapt to future demands and water availability.

Resumo O objetivo deste trabalho e analisar como as mudancas climaticas poderao interferir na classificacao climatica quanto ao indice de aridez no Brasil, mediante impactos na disponibilidade hidrica de cada regiao do pais. Utilizaram-se as projecoes de 14 modelos do CMIP5 publicadas no quinto relatorio do IPCC, para os cenarios RCP 4.5 e RCP 8.5. O periodo analisado foi de 2010 a 2099, em comparacao ao cenario historico de 1950 a 1999. A metodologia consiste nas projecoes de temperatura - que possibilitou o calculo da evapotranspiracao potencial (ETP) pelo metodo de Hargreaves e Samani - e precipitacao, as quais possibilitaram o calculo do Indice de Aridez desenvolvido por Thornthwaite, com posterior ajuste por Penman. A remocao de vies das variaveis estudadas foi feita utilizando-se os dados observados pela Climatic Research Unit (CRU). Os resultados referentes ao indice de aridez apontam alteracao na distribuicao espacial dos tipos climaticos em algumas das regioes do pais. As analises indicam, em ambas as RCP’s, aumento de zonas aridas nas regioes NE e CO e manutencao dos climas atuais para as demais regioes. Palavras-chave: Indice de aridez, mudancas climaticas, IPCC.