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Mudanças Climáticas/ Adaptação

Jerry W. Webb, P.E., D.WRE Engenheiro Hidrólogo e Hidráulico Principal Lider de Comunidade de Prática de Hidrologia , Hidráulica e Costeira US Army Corps of Engineers, Headquarters Jerry.w.webb@usace.army.mil Oficina de Segurança de Barragens Brasília, Brasil

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Mudanças Climáticas/ Adaptação

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Presentation Transcript

  1. Jerry W. Webb, P.E., D.WRE EngenheiroHidrólogo e Hidráulico Principal Lider de Comunidade de Prática de Hidrologia, Hidráulica e Costeira US Army Corps of Engineers, Headquarters Jerry.w.webb@usace.army.mil Oficina de Segurança de Barragens Brasília, Brasil 20-24 Maio 2013 Mudanças Climáticas/ Adaptação

  2. Missão do US Army Corps of Engineers: Gestão de Recursos Hídricos Hidreletricidade Gerenciamento de emergências Restauração de ecossistemas Recreação Redução de riscos de inundações e tempestadescosteiras Regulação Abastecimento de água Navegação NAVIGATION

  3. CarbonO Mitigação das MudançasClimáticassignifica Adaptaçãoàsmudançasclimáticassignifica ÁGUA

  4. A Missão do USACE em Adaptação às Mudanças Climáticas : Aumentar a resiliência e diminuir a vulnerabilidade aos efeitos das Mudanças e Variabilidade Climáticas Bill Byrne, MA F&W

  5. Política do USACE de Adaptação às Mudanças Climáticas - Junho de 2011 • Integrar o planejamento e ações de adaptação às Mudanças Climáticas dentro da missão, operação e projetos do USACE • Usar a melhor ciência do clima que esteja mais disponível e possa ser implementada, bem como informações sobre Mudanças Climáticas, em nível apropriado de análise. • Considerar os impactos das Mudanças Climáticas no planejamento a longo-prazo, na priorização e tomada de decisões http://www.corpsclimate.us/adaptationpolicy.cfm

  6. Mudanças Climáticas, Eventos Extremos e Infraestutura de Recursos Hídricos • Eventos extremos e aumento da variabilidade climática aumentam a vulnerabilidade dos recursos hídricos • Saúde pública e segurança • Desenvolvimento econômico • Sustentabilidade ambiental National Geographic

  7. Extremos e Surpresas Aumentam a Complexidade • “… o maior problema não é quando falhamos em prever os eventos que podem ser surpreendentes.” • “e, sim, quando falhamos em decidir em quais eventos devemos agir, e com que intensidade tomar estas medidas.” • “ Esta falha resulta, no mínimo parcialmente, do fato de que não houve implementação de um mecanismo sistemático …. Para ajudar a decidir em quais eventos devemos agir de forma mais agressiva, em quais de forma mais branda, e quais devemos ignorar, por enquanto.” US DoD Defense Science Board: Capability Surprises

  8. Longa Vida Útil da Infraestrutura de Recursos Hídricos AumentodaSeveridade dos ImpactosàsMudançasClimáticas EngenhariaeProjeto 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Vida útildaInfraestrutura Emoperação Construção Anos Planejamento Infraestruturaplanejadaeconstruídabaseada no climaemetereologia do passadopodemnão ser adequadosparaoperaçãoeresiliênciafuturas. After United States Ports: Addressing the Adaptation Challenge, Mr. Mike Savonis

  9. Adaptação às Mudanças Climáticas e Eventos Extremos é Contínua DISASTER

  10. Respostas Principais 2011/2012 Condiçõesmetereológicasseveras– Midwest Mar 2012 JapaãoterremotoeTsunami - Mar 2011 FEST Deployments Jan – Mar 2011 & OEF/OND Queensland, AustraliaInundação- Jan 2011 Christchurch, New ZealandTerremoto- Feb 2011 FuracãoIrene Aug 2011 Bacia Kootenai 2012 RRCC VII DerechoTempestades JUN-JUL 12 Tempestade de neve Out 2011 Tempestade Tropical Lee Sep 2011 MSInundaçãos Maio2011 Joplin, MO (RFO) Pakistan SiachenGeleira Abril2012 Rio Souris Inundação Jun/Jul 2011 Fort Crowder Logistics Point Joplin, MO Tornado - Junho2011 AL & MS Tornados Abril2011 2012 Seca Rio MO Inundação Jun/Jul 2011 Duluth, MN Inundação ThailandInundação- Nov 2011

  11. Uma revisão rápida de como usar cenários no apoio à análise de Mudanças Climáticas com ênfase nas mudanças no nível do mar.

  12. Mudança de paradigmas: De modelos de Equílibrio aos Modelos Dinâmicos • Furacão Katrina • Revisões internas e externas após o Furacão Katrina (IPet, HPDC, ASCE, National Academies, e outros) demonstraram que precisamos incorporar condições novas e mutáveis​​, ambas previstas e imprevistas, em projetos e programas do USACE • Estacionariedade • As Mudanças Climáticas desbancam a suposição básica, que historicamente tem facilitado a gestão do abastecimento e demanda de água e seus riscos.’ Milly et al 2008

  13. Mudança fundamental na abordagem para analisar condições futuras • Historicamente, identificamos uma condição de futuro única mais provável e baseamos nossas análises sem projeto (marco zero) nesta condição • Agora, compreendemos que podem haver vários futuros plausíveis, cada um representando uma combinação diferente de processos físicos, valores sociais e políticos, e condições econômicas, entres outros fatores. • Em particular, na hidrologia, não podemos mais depender da premissa de estacionariedade, onde se supõe que as propriedades estatísticas de variáveis hidrológicas em períodos futuros serão similares ao passado (p.e. variações futuras ocorrem em mesmo intervalo que no passado).

  14. Universo de Futuros Carter et al (2007)

  15. “Precisamospesquisartodososresultadospossíveis, nãotenteadivinharoqueémaisprovável de ocorrer.” “Probabilidade, nasciênciasnaturais, éumaabordagemestatística com base emexperiências e freqüências de resultadosmedidos, emque o sistema a ser analisadopode ser vistocomouma "caixapreta”. Cenáriosquedescrevempossíveismudançasfuturasnasociedade, economia, tecnologia, política, e assimpordiante, sãoradicalmentediferentes.”

  16. Por que cenários? • Cenários são apropriados quando as incertezas são grandes, as consequências são significativas, e os resultados não podem ser delineados • Cenários visam a esclarecer as possíveis vulnerabilidades naquele intervalo de resultados • Uma vez que identificamos como e onde somos vulneráveis​​, podemos avaliar se estamos preparados para lidar com estas vulnerabilidades • Em seguida, fazemos escolhas (trade-offs) entre os custos e outros efeitos de cada opção para lidar com as vulnerabilidades • Probabilidades simplificam a matemática, mas realmente não nos ajudam a explorar esses tipos de questões – ao contrário, as probabilidades facilitam ignorar estas questões

  17. Por que cenários de mudanças no nível do mar - MNN? • Relembrando que cenários são utilizados quando as incertezas são grandes, as consequências são significativas, e os resultados não podem ser delineados • As MNM (e Mudanças Climáticas mais amplas) atendem à primeira e última das três condições acima. • Para a segunda condição acima, usamos testes de sensibilidade para determinar a consequência potencial da mudança do nível do mar, e o teste de sensibilidade orienta nosso escopo de estudo e o rigor da análise de cenários

  18. EC 1165-2-211 Incorporando Mudanças no Nível do Mar no âmbito de Programas de Construção Civil • Três estimativas de MNM futuras devem ser calculadas para todos os projetos de obras civis dentro da extensão da influência estimada das marés : • Tendência extrapolada • NRC Curva 1 Modificada • NRC Curva 3 Modificada • Essas curvas são cenários baseados em diferentes hipóteses sobre os processos e causas, sem atribuições específicas de probabilidade • Como resultado, os Cenários utilizados na EC 1165-2-2011 ao lado representam múltiplos futuros plausíveis

  19. Comparação entre EC 1165-2-211, IPCC, e outras pesquisas recentes Nãoincluem as mudanças no nível do mar resultantes das mudançasnasgrandesplacas de gelocobrindo Greenland eAntartica. ~ EC

  20. Exemplos de adaptação às Mudanças Climáticas

  21. Exemplo: EventosExtremosnaBacia do Mississippi Alto Rio Mississippi e Rio Missouri Combinados Rio Ohio Flow Contribution to Lower Mississippi River

  22. EventosExtremos no Rio Mississippi • A Inundação de 2011 testouoSistema • Volume imensoeprolongado, derretimento de neveechuva • O sistemafuncionouconformeprojetado • Sistema de redução de risco de inundaçãooperadonacapacidademáxima, algunscomponentesfuncionarampelaprimeiraveznahistória. • O projetodemonstrouumagrandecapacidade de prognóstico. • Seca de 2012testouosistema de novo • Impactosnanavegação, abastecimento de água, recreação, produção de energia • Nosanos 2011 e 2012, ressaltou-se a • resiliênciaaoseventosextremos

  23. Tratado do Rio Columbia 2014/2024 Estudos de Impactos às Mudanças Climáticas

  24. Aumentos projetados na Temperatura Anual HH 2080s +5.3ºF (2.8-9.7ºF) 2040s +3.2ºF (1.6-5.2ºF) 2020s +2.0ºF (1.1-3.4ºF) °C °F Escolha de cenários de emissãosãomaisimportantesdepois de 2040 * Comparadocom a média de1970-1999 Mote and Salathé, 2010

  25. Mudanças projetadas na precipitação anual HH * Comparadacom a média1970-1999 As Mudançasnaprecipitaçãomédiaanualfoipequena mas apresentaramgrandesmudançassazonais, especialmente no sentido de maischuva/nevenooutono e inverno, e verõesmaissecos. Mote and Salathé, 2010

  26. Tendenciasna vazão fracional de rios HH Como o Oesteamericano se aquece, a vazãoaumentana primavera e diminui no verão Stewart IT, Cayan DR, Dettinger MD, 2005: Changes toward earlier streamflow timing across western North America, J. Climate, 18 (8): 1136-1155

  27. Mudanças no acúmulo de neve Simulada em 1º de abril Bacia do rio Columbia no lado Canadense e dos EUA (% de mudança relativa ao clima atual) 20th Century Climate “2020s” (+1.7 C) “2040s” (+ 2.25 C) -3.6% -11.5% -21.4% -34.8% Abril1 SWE (mm)

  28. Limites de Temperatura para peixes de água fria em água doce • Temperaturaselevadasirãoaumentar o estresse dos peixes de águafrianasregiõesmaisquentes. • Uma média mensal da temperatura da água de 68ºF (20ºC) tem sidousadacomolimite superior para habitat dos peixes de águasfrias, e sabe-se queestatemperaturaestressa o Salmão do Pacíficodurante a migraçãoemáguadocepara a reprodução e desova. +1.7 °C +2.3 °C

  29. O Dalles Regulado, Ano Médio no Dalles Úmido tem mais volume em Nov-Maio Pico é um poucomaiscedo, mas similar. Base tem volume maisaparenteem Jul-Set

  30. Vazão de saídaHydSimMédia no Dalles Queda no começo de abrilatribuídaàredução das vazõeslateraiscomodefinidaspeloTratado Observe um aumentosignificativonasvazões de inverno Observe vazões de verãoreduzidas

  31. Controle de Inundação versus Reenchimento Payne, J.T., A.W. Wood, A.F. Hamlet, R.N. Palmer, and D.P. Lettenmaier, 2004, Mitigating the effects ofMudançasClimáticason the water resources of the ColumbiaBacia, Climatic Change, Vol. 62, Issue 1-3, 233-256 • Equilíbrio entre proteção contra enchentes e confiabilidade de reenchimento é crucial na Bacia do Columbia. • Como as vazões de pico ocorrem cedo no ano. • O cronograma de evacuação por inundação precisa ser revisado • Para proteger contra a temporada de inundações precoces • Para começar o enchimento mais cedo para capturar (pequenas) enchentes de primavera. • Experimentos-modelo (ver Payne et al. 2004) têm mostrado que ao deslocar-se duas semanas a um mês para mais cedo, a evacuação decorrente de enchentes ajuda a mitigar a redução do enchimento associada às mudanças do tempo de resposta das vazões.

  32. Implicações para Acordos Transfronteiriços • O acúmulo de neve no Canadá é menos sensível ao aquecimento do que na porção americana da Bacia do Columbia. • As mudanças no período de vazões do rio também serão pequenas no Canadá. • Dentro dos próximos 50 anos ou mais, o Canada terá uma fração de incremento de acúmulo de neve contribuindo para os volumes de vazão de verãona Bacia do Rio Columbia. • Estes impactos distintos entre os dois países tem o potencial de “desequilibrar” os acordos atuais de coordenação, e apresentará desafios sérios para manter as vazões a jusante no lado americano. • São necessárias mudanças no controle de cheias, produção de hidreletricidadee aumento de vazão de entrada... • Faz-se necessárioplanejamento a longo prazo para lidar com estas questões.

  33. Outras implicações das Mudanças Climáticas

  34. Bulletin 17B Revision • Redação anterior sobre “tendências climáticas:” • “Há muita especulação sobre mudanças climáticas. A evidência disponível indica que grandes mudanças ocorrem em escalas de tempo que envolvem milhares de anos. Na análise hidrológica convencional, pressupõe-se que as vazões de enchentes não são afetadas por tendências ou ciclos climáticos. A invariância climática temporal foi assumida ao desenvolver este manual.”

  35. Bulletin 17B Revision • Redação revisada para o parágafo de clima: • “Há muita especulação sobre mudanças no risco de inundação ao longo do tempo. A evidência disponível indica que grandes mudanças podem estar ocorrendo ao longo de décadas ou séculos. Enquanto a invariância climática temporal foi assumida ao desenvolver este manual, onde se pode quantificar as mudanças climáticas e o risco de inundação ao longo do tempo com precisão, os impactos de tais mudanças devem ser incorporados na análise de frequências através do emprego de parâmetros LP3 de variância temporal ou usando outras técnicas apropriadas e estatisticamente justificadas. Todos esses métodos precisam ser cuidadosamente documentados e justificados.”

  36. Implicações na segurança de barragens • Mudanças nos tipos e na magnitude das tempestades • Mudanças nas características do escoamento superficial • Mudanças no cálculo da Precipitação Máxima Provável – Alteração no Ponto de Orvalho

  37. Exemplos dos efeitos das mudanças da precipitação regional 2050 A1FI Seca Index Modelo AR4 do IPCC CCSM3 • Regiões ao Sul mais secas durante a época de produçãoagrícola, reduzindo a produtividade da agricultura. • Tempestades extremas afetam a América Central e o Caribe mais do que outras regiões. • Mudanças nas sazonalidades (secas/chuvas) Mapa de Ganguly et al., (ORNL) produzidaparaapoiaro QRD 2009. http://www.ornl.gov/knowledgediscovery/QDR/ --

  38. LEARNING OBJECTIVES • Usingthecourse manual, referencesandlecture notes, thestudentwillbeabletounderstandhydrologicandhydraulicaspectsofdam segurança program. Afterthispresentation, thestudentwillbe familiar withconcepts, terminologyandinter-relationshipsbetweenhydrologic, hydraulicandwater management considerationsessential in theengineeringanalysisassociatedwiththeadministrationofthe USACE Dam segurança program. PERGUNTAS

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