The production of food is the biggest water consumer and it is required to meet the growing demand of food from a growing population and changing diets. Water can be dislocated indirectly in its hidden virtual form in traded food products as the water that is needed to produce the product locally. East Africa is a generally water scarce region, often ignored in scientific literature and characterized by a currently fast-growing population and overall economy, resulting in ongoing dietary change of people with growing incomes. The aim of this thesis is to estimate the current amount of water demand as virtual water to produce food for the present and future global change scenarios facing higher temperatures and higher food demand with growing populations. By using the CLIMWAT-model and CROPWAT-database, the virtual water content of all national produced agricultural commodities is summarized as its water footprint and put into relation to the national water availability. The results of the ratio between water footprint and availability show that Somalia’s, Kenya’s and Djibouti‘s food production water demand has exceeded the water availability before 2014. Tanzania and Ethiopia are expected to join these countries between 2014 and 2030. The impact of virtual water trade and global warming balance each other out with 2.23 and 2.45% of change of the water footprint and availability ratio. Meat production consumes twice as much water than crop production with only 5% of the total food weight, making livestock the key driver of virtual water development.

Fatores ambientais adversos, dos quais o déficit hídrico constitui a restrição mais severa à agricultura, representam cerca de 70% das perdas de produtividade em todo o mundo. A irrigação da cana-de-açúcar é hoje, uma das principais alternativas tecnológicas para o aumento da produtividade do setor sucroenergético, melhorando não só a eficiência no campo como, também, reduzindo a ociosidade industrial das usinas. Contudo, havendo-se disponibilidade hídrica para irrigação, implica-se na necessidade de outorga de direito de uso para captação. A outorga é um dos seis instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos (Lei Federal nº 9.433, de 08 de janeiro de 1997). Esse instrumento tem como objetivo assegurar o controle quantitativo e qualitativo dos usos da água e o efetivo exercício dos direitos de acesso aos recursos hídricos. O cálculo das vazões mensais de outorga para captação em corpos hídricos de domínio federal é atualmente obtido através de dados estimados de precipitação pluvial efetiva provável e evapotranspiração de referência do local, fornecidos pela Agência Nacional de Águas (ANA), de parâmetros da cultura (época de plantio e coeficientes de cultura - kc), área irrigada e eficiência da irrigação, fornecidos pelo requerente da outorga. Assim, como hipótese primária deste estudo de que a metodologia de cálculo das vazões mensais de outorga proposta pela ANA não fornece segurança operacional para grandes empreendimentos, uma vez que esta não possui um caráter probabilístico adequado, que leve em consideração as variações anuais de precipitação pluvial e evapotranspiração e, ainda, como hipótese secundária de que na determinação das vazões através da metodologia recomendada pela FAO (CROPWAT 8.0) ocorram vulnerabilidades diante dos critérios de escolha dos anos representativos (anos secos, médios e úmidos), ambas podendo restringir as vazões de captação. Este trabalho teve como objetivo comparar tais metodologias com um estudo de caso mais detalhado, levando-se em consideração a variabilidade temporal destas estimativas (séries históricas), bem como, buscando-se determinar a influência do critério de irrigação e dos níveis de probabilidade de ocorrência da evapotranspiração de referência (ETo) e precipitação (PPT) na determinação das vazões mensais de outorga para irrigação de cana-de-açúcar. Evidenciou-se que, durante o período compreendido entre os meses de abril a setembro (período \"seco\"), a metodologia de cálculo proposta pela ANA atendeu as necessidades de projeto. Contudo, no período onde se concentram as precipitações pluviais (outubro a março), esta tendeu a subestimar os valores mensais das vazões outorgáveis, uma vez que não dispõe de um critério adequado que considere as variações anuais deste elemento meteorológico, limitando a outorga a uma condição média provável. Entretanto, diante da morosidade da análise de séries históricas, ano-a-ano, é compreensível que se busque facilitar estas estimativas. Assim, a metodologia proposta pela FAO (simulações de anos com diferentes probabilidades teóricas de valores \"atingíveis\" de PPT acumulada anual), bem como, a metodologia alternativa proposta neste estudo (PPT acumulada no período seco) aproximaram-se ou, até mesmo, superam a condição \"ideal\", porém, devido à determinação destes anos não levar em consideração a distribuição dos acumulados (dentro do período considerado), a metodologia apresentou limitações. / The adverse environmental factors, of which drought is the most severe agriculture limitation, account for about 70% of yield losses worldwide. The irrigation of sugarcane is today one of the main technological alternatives to increase the productivity, improving not only the field efficiency but also reducing the idleness of industrial plants. However, having up water availability for irrigation implies on the need of water rights for its catchment. The water right is one of six instruments of the Brazilian National Water Resources Policy (Federal Law nº 9.433, January 08, 1997). This instrument aims to ensure the quantitative and qualitative control of water use and the effective exercise of the access rights to water resources. The calculation of the monthly flows to water rights for catchment in rivers of federal domain is currently obtained through estimated local data of probable effective rainfall and reference evapotranspiration, provided by the National Water Agency (ANA), crop parameters (time planting and crop coefficients - kc), irrigated area and irrigation efficiency, in turn provided by the claimant of water right. Thus, as the primary hypothesis of this study that the calculation methodology of monthly flows of water right proposed by the ANA does not provide operational safety for large enterprises, since it does not have a suitable probabilistic character that takes into account the annual variation of rainfall and evapotranspiration, and also, as a secondary hypothesis that in determining the water rights flows through the methodology proposed by FAO (CROPWAT 8.0) is subject to vulnerabilities on the selecting criteria for the representative years (dry, average and wet year), both methodologies may be restricted the flow of catchment. This study aimed to compare these methodologies with a more detailed study of case, that takes into account the temporal variability of these estimates (time series), seeking to determine the influence of irrigation criterion and probability levels of occurrence of the reference evapotranspiration (ETo) and precipitation (PPT) in the determination of monthly flows rate of water right applied to sugarcane irrigation practices. It was evident that during the period between the months from April to September (\"dry\" period), the calculation methodology proposed by ANA supplied the project requirements. However, the period which are concentrated rainfall (October to March), this tended to underestimate the monthly values of water rights flows rate, as it does not provide an appropriate criterion to consider the annual weather variations of this element, limiting the water rights to an average probable condition. Though, given the difficulty of working with data time series analysis, year-on-year, it is understandable the use of simplified methodologies that facilitate these estimatives. Thus, the methodology proposed by FAO (years simulations with different theoretical probability \"attainable\" values of PPT annual accumulated), as well as the alternative method proposed in this study (PPT accumulated in dry period) approached or even exceeded the \"ideal\" condition, however, the determination of these years did not take into account the distribution of rainfall accumulated (within the period considered) an thus, the methodology presented limitations.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Among the diverse methods of water harvesting used for humanidade, or which uses water resources and agriculture through the irrigation process, allowing agricultural crops to grow more and being able to meet demand for food for both human consumption and food. animal consumption A way to measure the quantity of water and through the application of the water punch method as a quantity of water, directly and indirectly, used in the production of a product divided into three components: green, blue and cinza. Sendo assim, O objective of this study is to determine the values of water glued two components blue, green and cinza for the production of chilli pepper through the traditional method using or CROPWAT model during the years of 2012, 2013 and 2014. O trabalho desenvolveu-se na região Agreste do Estado de Sergipe, more precisely not Perimeter of Irrigação Piauí (PIPIA) pertencente à Companhia de Desenvolvimento de Recursos Hídricos y Irrigação (COHIDRO), located not in the municipality of Lagarto, in Sergipe. The results obtained for the years of 2012, 2013 and 2014 show a green PH of 14,09 (m³ ton-1), 33,41 (m³ ton-1) and 25.73 (m³ ton-1), respectively. A blue pH of 68.67 (m³ ton-1), 136.15 (m³ ton-1) and 122.20 (m³ ton-1), respectively, and a PH cinza of 0.57 (m³ ton-1), 2.42 (m³ ton-1) and 2.18 (m³ ton-1), respectively. The results show that the values of green PH and cinza diminuem à as it has acréscimo na irrigação. Conversely, the values of the blue pH increase as the irrigation increases. A green PH apreceenta maior contribuição barely during a winter season, uma time that a precipitação pluviométrica da região Agreste do Estado de Sergipe, presents a regular distribution not espaço e no tempo, surpassing evapotranspiração da cultura or that contributed to or lesser use da irrigação. / Entre os diversos métodos de aproveitamento da água adotados pela humanidade, o que mais utiliza recursos hídricos é a agricultura através do procedimento da irrigação, permitindo os cultivos agrícolas em um espaço mais abrangente e sendo capaz de atender a demanda por alimentos tanto para consumo humano como consumo animal. Uma forma de medir a quantidade de água é através da aplicação do conceito de pegada hídrica como sendo a quantidade de água, direta e indiretamente, usada na produção de um produto e dividida em três componentes verde, azul e cinza. Sendo assim, O objetivo deste estudo foi determinar os valores da pegada hídrica dos componentes azul, verde e cinza para a produção da pimenta malagueta através do método tradicional utilizando o modelo CROPWAT durante os anos de 2012, 2013 e 2014. O trabalho desenvolveu-se na região Agreste do Estado de Sergipe, mais precisamente no Perímetro de Irrigação Piauí (PIPIA) pertencente à Companhia de Desenvolvimento de Recursos Hídricos e Irrigação (COHIDRO), localizado no município de Lagarto, em Sergipe. Os resultados obtidos evidenciaram para os anos de 2012, 2013 e 2014 uma PH verde de 14,09 (m³ ton-1), 33,41(m³ ton-1) e 25,73(m³ ton-1), respectivamente. Uma PH azul de 68,67 (m³ ton-1), 136,15 (m³ ton-1) e 122,20 (m³ ton-1), respectivamente e uma PH cinza de 0,57(m³ ton-1), 2,42 (m³ ton-1) e 2,18 (m³ ton-1), respectivamente. Os resultados evidenciaram que os valores da PH verde e cinza diminuem à medida que há acréscimo na irrigação. Inversamente, os valores da PH azul aumentam à medida que há incremento na irrigação. A PH verde apresenta maior contribuição apenas durante a estação de inverno, uma vez que a precipitação pluviométrica da região Agreste do Estado de Sergipe, apresenta uma distribuição regular no espaço e no tempo, superando a evapotranspiração da cultura o que contribuiu para o menor uso da irrigação. / São Cristóvão, SE

Fatores ambientais adversos, dos quais o déficit hídrico constitui a restrição mais severa à agricultura, representam cerca de 70% das perdas de produtividade em todo o mundo. A irrigação da cana-de-açúcar é hoje, uma das principais alternativas tecnológicas para o aumento da produtividade do setor sucroenergético, melhorando não só a eficiência no campo como, também, reduzindo a ociosidade industrial das usinas. Contudo, havendo-se disponibilidade hídrica para irrigação, implica-se na necessidade de outorga de direito de uso para captação. A outorga é um dos seis instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos (Lei Federal nº 9.433, de 08 de janeiro de 1997). Esse instrumento tem como objetivo assegurar o controle quantitativo e qualitativo dos usos da água e o efetivo exercício dos direitos de acesso aos recursos hídricos. O cálculo das vazões mensais de outorga para captação em corpos hídricos de domínio federal é atualmente obtido através de dados estimados de precipitação pluvial efetiva provável e evapotranspiração de referência do local, fornecidos pela Agência Nacional de Águas (ANA), de parâmetros da cultura (época de plantio e coeficientes de cultura - kc), área irrigada e eficiência da irrigação, fornecidos pelo requerente da outorga. Assim, como hipótese primária deste estudo de que a metodologia de cálculo das vazões mensais de outorga proposta pela ANA não fornece segurança operacional para grandes empreendimentos, uma vez que esta não possui um caráter probabilístico adequado, que leve em consideração as variações anuais de precipitação pluvial e evapotranspiração e, ainda, como hipótese secundária de que na determinação das vazões através da metodologia recomendada pela FAO (CROPWAT 8.0) ocorram vulnerabilidades diante dos critérios de escolha dos anos representativos (anos secos, médios e úmidos), ambas podendo restringir as vazões de captação. Este trabalho teve como objetivo comparar tais metodologias com um estudo de caso mais detalhado, levando-se em consideração a variabilidade temporal destas estimativas (séries históricas), bem como, buscando-se determinar a influência do critério de irrigação e dos níveis de probabilidade de ocorrência da evapotranspiração de referência (ETo) e precipitação (PPT) na determinação das vazões mensais de outorga para irrigação de cana-de-açúcar. Evidenciou-se que, durante o período compreendido entre os meses de abril a setembro (período \"seco\"), a metodologia de cálculo proposta pela ANA atendeu as necessidades de projeto. Contudo, no período onde se concentram as precipitações pluviais (outubro a março), esta tendeu a subestimar os valores mensais das vazões outorgáveis, uma vez que não dispõe de um critério adequado que considere as variações anuais deste elemento meteorológico, limitando a outorga a uma condição média provável. Entretanto, diante da morosidade da análise de séries históricas, ano-a-ano, é compreensível que se busque facilitar estas estimativas. Assim, a metodologia proposta pela FAO (simulações de anos com diferentes probabilidades teóricas de valores \"atingíveis\" de PPT acumulada anual), bem como, a metodologia alternativa proposta neste estudo (PPT acumulada no período seco) aproximaram-se ou, até mesmo, superam a condição \"ideal\", porém, devido à determinação destes anos não levar em consideração a distribuição dos acumulados (dentro do período considerado), a metodologia apresentou limitações. / The adverse environmental factors, of which drought is the most severe agriculture limitation, account for about 70% of yield losses worldwide. The irrigation of sugarcane is today one of the main technological alternatives to increase the productivity, improving not only the field efficiency but also reducing the idleness of industrial plants. However, having up water availability for irrigation implies on the need of water rights for its catchment. The water right is one of six instruments of the Brazilian National Water Resources Policy (Federal Law nº 9.433, January 08, 1997). This instrument aims to ensure the quantitative and qualitative control of water use and the effective exercise of the access rights to water resources. The calculation of the monthly flows to water rights for catchment in rivers of federal domain is currently obtained through estimated local data of probable effective rainfall and reference evapotranspiration, provided by the National Water Agency (ANA), crop parameters (time planting and crop coefficients - kc), irrigated area and irrigation efficiency, in turn provided by the claimant of water right. Thus, as the primary hypothesis of this study that the calculation methodology of monthly flows of water right proposed by the ANA does not provide operational safety for large enterprises, since it does not have a suitable probabilistic character that takes into account the annual variation of rainfall and evapotranspiration, and also, as a secondary hypothesis that in determining the water rights flows through the methodology proposed by FAO (CROPWAT 8.0) is subject to vulnerabilities on the selecting criteria for the representative years (dry, average and wet year), both methodologies may be restricted the flow of catchment. This study aimed to compare these methodologies with a more detailed study of case, that takes into account the temporal variability of these estimates (time series), seeking to determine the influence of irrigation criterion and probability levels of occurrence of the reference evapotranspiration (ETo) and precipitation (PPT) in the determination of monthly flows rate of water right applied to sugarcane irrigation practices. It was evident that during the period between the months from April to September (\"dry\" period), the calculation methodology proposed by ANA supplied the project requirements. However, the period which are concentrated rainfall (October to March), this tended to underestimate the monthly values of water rights flows rate, as it does not provide an appropriate criterion to consider the annual weather variations of this element, limiting the water rights to an average probable condition. Though, given the difficulty of working with data time series analysis, year-on-year, it is understandable the use of simplified methodologies that facilitate these estimatives. Thus, the methodology proposed by FAO (years simulations with different theoretical probability \"attainable\" values of PPT annual accumulated), as well as the alternative method proposed in this study (PPT accumulated in dry period) approached or even exceeded the \"ideal\" condition, however, the determination of these years did not take into account the distribution of rainfall accumulated (within the period considered) an thus, the methodology presented limitations.

Sub-Saharan Africa is today facing a big challenge regarding food deficiency and water scarcity due to climate change. One of these countries is Rwanda, a small landlocked country in the middle of Africa. Rwanda strongly depend on agriculture, both in the aspect of reducing poverty and hunger but also because their economy security depend on it. Because of increasingly fluctuating rainfalls their agriculture becomes more dependent on irrigation and the availability to water resources. To investigate how the climate change will affect the amount of water resources in the coming decades, this study is focusing on the watershed and marshland of Muvumba P8 in Nyagatare, Rwanda. A hydrological model was created, in a software called Soil and Water Assessment Tool (SWAT), with soil, land use and slope maps for the watershed. Calibrating the model was done with help of Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) data and run for nine different climate model datasets. An uncertainty had to be taken into account regarding both the measured local data and the downloaded data. To be able to compare the amount of water resources and the irrigation requirements for the rice crop the farmers were growing on the marshland, the crop water requirements for rice was estimated with FAO’s program called CROPWAT. The irrigation system on the marshland allows a double cropping of rice every year and consist of a system depending on elevation differences to create natural fall. There was three reservoirs along the marshland but to limit the project, only the first reservoir was taken into account. This was complemented with existing data and field survey. Six out of nine climate models showed a decrease in median discharge over the coming 30 years compared to the CFSR historical median discharge. This means that less water in general will reach the outlet of the watershed in the years to come. At the same time all climate models indicate an increase in irrigation requirements for the rice crops. The seasons are probably going to change, a longer and drier season between June and August and a rainier season between September and November are projected.

Among the various water use methods adopted by humanity, which uses more water is agriculture through irrigation procedure, allowing the crops in a larger space and being able to meet the demand for food both for human consumption as animal consumption. This work presents the concept of Water Footprint, which is the amount of water, directly and indirectly used in the production of a product. The water footprint is divided into three components: Green, Blue and Grey. The objective of this study was to determine the values of the water footprint of the blue and green components for the production of sweet potatoes through the traditional method using CROPWAT model during the years 2010, 2011 and 2012. The work developed in the Perimeter Irrigation Poção da Ribeira (PIPR) belongs to the Water Resources and Irrigation Development Company (COHIDRO), located in the municipalities of Itabaiana and Campo do Brito, Sergipe. The results showed that the Water Footprint Green in 2010, 2011 and 2012 was 494.75 (m³ / ton), 672.13 (m³ / ton) and 402.81 (m³ / ton) respectively. Have the Blue Water Footprint in 2010, 2011 and 2012 was 351.1 (m³ / ton), 448.4 (m³ / ton) and 570.06 (m³ / ton) respectively. The results showed no relationship between the average rates of crop yield with a higher consumption of water resulting in a higher Water Footprint, there is influence of precipitation on Water Footprint of sweet potato and that there is no direct relationship between productivity levels with weather variables used in calculations of the Water Footprint. / Entre os diversos métodos de aproveitamento da água adotados pela humanidade, o que mais utiliza recursos hídricos é a agricultura através do procedimento da irrigação, permitindo os cultivos agrícolas em um espaço mais abrangente e sendo capaz de atender a demanda por alimentos tanto para consumo humano como consumo animal. Este trabalho apresenta o conceito de Pegada Hídrica (water footprint) que é a quantidade de água, direta e indiretamente, usada na produção de um produto. A pegada hídrica é dividida em três componentes: Verde, Azul e Cinza. O objetivo deste estudo foi determinar os valores da pegada hídrica dos componentes azul e verde para a produção da batata-doce através do método tradicional utilizando o modelo CROPWAT durante os anos de 2010, 2011 e 2012. O trabalho desenvolveu-se no Perímetro de Irrigação Poção da Ribeira (PIPR) pertencente à Companhia de Desenvolvimento de Recursos Hídricos e Irrigação (COHIDRO), localizado nos municípios de Itabaiana e Campo do Brito, em Sergipe. Os resultados obtidos evidenciaram que a Pegada Hídrica verde em 2010, 2011 e 2012, foi de 494,75 (m³/ton), 672,13 (m³/ton) e 402,81 (m³/ton) respectivamente. Já a Pegada Hídrica azul em 2010, 2011 e 2012 foi de 351,1 (m³/ton), 448,4 (m³/ton) e 570,06 (m³/ton) respectivamente. Os resultados obtidos mostraram que há relação entre os índices médios de produtividade da cultura com um maior consumo de água refletindo em maior Pegada Hídrica, que há influência da precipitação na Pegada Hídrica da batata-doce e que não há relação direta entre os índices de produtividade com as variáveis meteorológicas utilizadas no cálculos da Pegada Hídrica.