Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Orientador: Didier Gastmans / Resumo: A necessidade do estudo os diferentes processos do ciclo hidrológico de forma integrada tem se tornado cada vez mais urgente, uma vez que o uso do termo “crise hídrica” se torna cada vez mais frequente. Nesse sentido, a determinação de taxas de recarga e quantificação dos fluxos subterrâneos, aliados ao uso de isótopos estáveis (2H e 18O), que são excelentes traçadores da movimentação da água no ciclo hidrológico, impulsionaram esse estudo, buscando gerar informações científicas fundamentais para uma melhor gestão dos recursos hídricos. Situada numa porção de afloramento do Sistema Aquífero Guarani (SAG), a área de estudo está inserida em uma pequena bacia hidrográfica na porção oeste do estado de São Paulo, onde as águas subterrâneas e superficiais são responsáveis pelo abastecimento de inúmeras cidades da região. O estudo teve como principal objetivo compreender a dinâmica entre os diversos compartimentos do ciclo hidrológico, buscando mudanças nos padrões de precipitação e de recarga subterrânea, por métodos de fácil aplicação, como balanço hídrico e flutuações dos níveis d’água (WTF), bem como a aplicação de traçadores isotópicos (δ2H e δ18O) em diferentes sazonalidades. Ao considerar a sazonalidade dos dados isotópicos na chuva, águas superficiais e subterrâneas, pode-se observar que os valores de δ18O são mais empobrecidos durante a estação chuvosa e mais enriquecidos durante a estação seca. A diferença entre os sinais isotópicos permitiu compreender a movimentação da á... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The need to study the different processes of the hydrological cycle in an integrated way has become increasingly urgent since the use of the term "water crisis" becomes more and more frequent. In this sense, the determination of rates of recharge and quantification of the underground flows, together with the use of stable isotopes (2H and 18O), which are excellent tracers of water movement in the hydrological cycle, stimulated this study, seeking to generate scientific information fundamental to better management of water resources. Located in a portion of the outcrop of the Guarani Aquifer System (SAG), the study area is in a small hydrographic basin in the western portion of the state of São Paulo, where groundwater and surface waters are responsible for the supply of numerous cities located there. The main objective of this study is to understand the dynamics between the various compartments of the hydrological cycle, searching for changes in precipitation and underground recharge patterns, using easy-to-apply methods such as water balance and water level fluctuations (WTF), as well as the application of isotopic tracers (δ2H and δ18O) in different seasonal conditions. When considering the seasonality of the isotopic data in rainfall, surface water, and groundwater, it can be observed that δ18O values are more depleted during the rainy season and more enriched during the dry season. The difference between the isotopic signals allowed to understand the movement of the water... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

[pt] O objetivo principal do trabalho consiste na análise de problemas de fluxo sob uma ótica integrada através de simulações numéricas. Tal perspectiva vêm ganhando grande atenção por parte de profissionais da área, pois permite uma abordagem mais representativa dos processos da natureza. O programa utilizado, Mike SHE, desenvolvido pelo Instituto de Hidráulica Dinamarquês, é criado num esquema determinístico e distribuído e utiliza o método das diferenças finitas como solução. O programa simula o fluxo na superfície, canais e nas zonas saturada e não saturada. No primeiro exemplo, simulou-se a interação entre um aquífero de baixa profundidade e um rio. No segundo, verificou-se a resposta do escoamento superficial submetido a variações metereológicas e fisiográficas. Ambos casos foram validados por soluções analíticas. No terceiro, realizou-se uma simulação integrada em uma escala regional para compreensão da resposta dinâmica entre os diversos armazenamentos e através de uma ferramenta de pós- processamento, calculou-se o balanço hídrico. Por fim, avaliou-se a resposta da bacia hidrográfica do Quitite e Papagaio, localizada no maciço da Tijuca, Rio de Janeiro, mediante registros de picos de precipitação anuais. As análises integradas foram satisfatórias comparando-se a modelagens individuais. O acoplamento é explícito, permitindo a inserção de passos de tempo convenientes com cada ambiente. Por fim, a abordagem integrada permitiu que os modelos dos quatro casos fossem calibrados de acordo com parâmetros de cada ambiente hidrogeológico, aumentando a confiabilidade das simulações. / [en] This master thesis aims the analysis of flow problems under an integrated approach through numerical flow modelling. The relevance of this perspective has been increasing steadily, since it allows a more representative assessment of the nature processes. The program used, named Mike SHE, developed by the Danish Hydraulic Institute, was created in a deterministic and distributed approach solved by finite difference method. The program is comprised of modules, each representing a storage: surface, channels, vadose and saturated zone. The first analysis comprise the interaction between an aquifer of low depth and a river. In the second example, it was verified the response of flow in a surface subjected to variation of physiografic and metereological parameters. Both examples were validated with analytical solutions. In the third case, an integrated simulation was carried on in order to understand the dynamic feedback generated between the storages and through a post-processing tool the water balance was calculated. The last example, assess the response the Quitite and Papagaio basin, located in the Tijuca s massif in the city of Rio de Janeiro, over high precipitation rate. The results were satisfactory in comparison of an individual flow analysis. The coupling is explicit, allowing the input of suitable time steps for each storage. Lastly, the integrated approach allowed the model setup in the four cases to be calibrated under parameters of each storage, enhancing the reliability of them.

The semiarid region of Alagoas, that occupies 45,6% of State, presents an irregular distribution of rain, shallow soils and high evaporation taxes, being necessary to know with more accuracy the hydrological processes and the relations between them to improved the water resources management of the region. The aim of this study was to simulate surface runoff for different land occupation and use scenarios in the Experimental Basin of Santana do Ipanema (BESI), located in the Gravata Creek Watershed (BHRG). For this reason, the BESI was deployed, composed by three units of study: two subbasins of 3,35 and 0,09 km2, and a microbasin of 5.000 m2. It was applied the runoff and erosion model Kineros2 for nine rain events occurred during 2007 and 2008 in the BHRG and in the largest sub-basin in the BESI. In the current scenario of land occupation and use, the runoff coefficient value ranged from 0,02 to 0,55 for the BHRG, with an average of 0,27, while for the sub-basin of the BESI the range of variation was from 0,05 to 0,69, with average value of 0,25. It was found that the parameters of largest sensibility are: mean capillarity degree (G), saturated hydraulic conductivity (Ks) and Manning s coefficient (n). The average value of runoff coefficient for the studied events ranged around 40%, when the initial condition of soil humidity was modified between 10% and 90%, for both basins. In land occupation and use scenarios analysis, for the BHRG, a total deforestation condition had a average runoff coefficient of 0,59 while for a caatinga condition the value was 0,08. In the BESI, the runoff coefficient was 0,64 and 0,14, respectively, for the same conditions. From the analysis of these values, was concluded that in two studied basins the effect of land deforestation leads to a considerable increase in runoff volume, contributing further to water scarcity in the region. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O semi-árido alagoano, ocupando 45,6% do Estado, apresenta uma distribuição irregular de precipitação, solos rasos e altas taxas de evaporação, sendo necessário conhecer de maneira mais precisa seus processos hidrológicos e a relação entre eles para que seja aprimorada a gestão dos recursos hídricos da região. O objetivo desse trabalho foi simular o escoamento superficial para diferentes cenários de uso e ocupação do solo na Bacia Experimental de Santana do Ipanema (BESI), localizada na Bacia Hidrográfica do Riacho Gravatá (BHRG). Para isso, foi implantada a BESI, composta por três unidades de estudo: duas sub-bacias, de 3,35 e 0,09 km2, e uma microbacia de 5.000 m2. Aplicou-se o modelo chuva-vazão-erosão Kineros2 para nove eventos de precipitação ocorridos durante 2007 e 2008, na BHRG e na sub-bacia maior da BESI. No cenário atual de uso e ocupação do solo, o coeficiente de deflúvio da BHRG variou de 0,02 a 0,55, com um valor médio de 0,27%, enquanto para a sub-bacia da BESI a faixa de variação foi de 0,05 a 0,69, com valor médio de 0,25. Foi constatado que os parâmetros de maior sensibilidade são o grau de capilaridade (G), a condutividade hidráulica saturada (Ks) e o coeficiente de Manning (n). O valor médio do coeficiente de deflúvio para os eventos estudados variou em cerca de 40% quando se modificou a condição inicial de umidade do solo na faixa de 10% a 90%, para ambas as bacias. Na análise de cenários de uso e ocupação do solo, para a BHRG, uma condição de desmatamento total apresentou um coeficiente de deflúvio médio de 0,59 enquanto uma condição de caatinga apresentou um valor de 0,08 para esse coeficiente. Na sub-bacia da BESI esse coeficiente foi de 0,64 e 0,14, respectivamente, para as mesmas condições. Com isso, percebe-se, a partir da análise desses valores, que nas duas bacias estudadas um efeito desmatamento do solo conduz a um acréscimo considerável no volume escoado, contribuindo ainda mais para a escassez hídrica da região.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / For the adoption of water resources management in dry regions where water availability is limited, knowledge of the different processes of the hydrological cycle is needed, especially the precipitation and flow. Therefore, techniques of GIS are essential in studies of hydrological modeling. The study on maximum flow in a watershed is important because the same act on soil erosion, flooding in urban and rural areas, hydraulic works, among others. The Salitre basin is located in the State of Bahia, Brazil, and its Pacui sub-basin is fully inserted in the Campo Formoso municipio. With a drainage area of 987.74 km2, it is one of the main drainage sub-basin of Salitre river. Hence, the objective of this work was to characterize physiographically the Pacui sub-basin, estimate peak flow by USDA-SCS and Dooge methods, and estimate the hourly evapotranspiration in the sub-basin using the algorithm SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land) and images from Landsat 7 - ETM. The Global Mapper software was used for the analysis of land numerical model (SRTM). The ENVI 4.3 software was used for georeferencing of data from topographic maps of SUDENE, and the Arcmap 9.2 software was used for watershed delineation. The time of concentration was determined by USDA and Dooge methods. To determine the radiation balance images from the INPE (National Institute for Space Research) were used and processed by Arcmap  software, within algorithm SEBAL was developed. The basin presented low slope and then tends to reduce the flood peak because of the low speed runoff. ArcHidro proved to be an effective tool in the delineation of river basins and the generation of drainage network and compared with those obtained by maps from SUDENE. The algorithm SEBAL proved to be an agile and efficient tool in evapotranspiration estimation. The use of SRTM provided information of parameters as surface albedo, incident long-wave and shortwave radiations, pixel to pixel. Lower rates of hourly evapotranspiration (<0.15 mm.h-1) were recorded in areas of exposed soils, and higher rates were found in irrigated areas and vegetation, expressing the sensitivity of algorithm SEBAL on evapotranspiration estimation in watershed scale. / Para a adoÃÃo de uma gestÃo adequada dos recursos hÃdricos tendo como unidade de planejamento a bacia hidrogrÃfica, o conhecimento dos diferentes processos do ciclo hidrolÃgico se faz necessÃrio, notadamente da precipitaÃÃo, do escoamento e da evapotranspiraÃÃo. Portanto, tÃcnicas de geoprocessamento sÃo imprescindÃveis nos estudos de modelagem hidrolÃgica a nÃvel de bacias hidrogrÃficas. O estudo sobre o escoamento superficial, em uma bacia hidrogrÃfica à importante pelo fato do mesmo atuar sobre a erosÃo do solo, inundaÃÃes em Ãreas rurais e urbanas, obras hidrÃulicas, entre outros. A bacia do rio Salitre esta localizada no Estado da Bahia, e a sub-bacia do rio Pacui esta inserida totalmente no municÃpio de Campo Formoso, com Ãrea de drenagem de 987,74 km2, constituindo umas das principais subbacias de drenagem para o rio Salitre. Nesse contexto, objetivou-se caracterizar fisiograficamente a sub-bacia rio Pacui e bacia do rio Salitre, analisar a estimativa de vazÃo de pico pelos mÃtodos de SCS-USDA e de Dooge, e estimar a evapotranspiraÃÃo horÃria na bacia do rio Pacui utilizando-se o algoritmo SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land) e imagens do Landsat 7 â ETM. Utilizou-se os softwares Global Mapper, para anÃlises do modelo numÃrico do terreno (SRTM), ENVI 4.3, para georeferenciamento dos dados tendo como base as cartas topogrÃficas da SUDENE e do software ArcMap 9.2 para delimitaÃÃo automÃtica de bacias. O tempo de concentraÃÃo foi determinado pelos mÃtodos USDA e de Dooge. Para determinar o balanÃo de radiaÃÃo utilizou-se de imagem da regiÃo obtida junto ao INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) e processadas na ferramenta Ãlgebra de mapa no software ArcMap onde foi desenvolvido o algoritmo SEBAL. A bacia apresenta baixa declividade, portanto tende a uma reduÃÃo dos picos de descargas devido à baixa velocidade de escoamento superficial. A extensÃo ArcHidro mostrou-se uma ferramenta eficaz na delimitaÃÃo de bacias e na geraÃÃo de rede drenagem, comparando com as obtidas pelas cartas da DSG/SUDENE. O algoritmo SEBAL mostrou-se uma ferramenta Ãgil e eficiente na estimativa da evapotranspiraÃÃo. A utilizaÃÃo do SRTM proporcionou ganhos de informaÃÃes nos parÃmetros albedo da superfÃcie, radiaÃÃo de ondas longas incidente, radiaÃÃo de onda curtas incidente, pixel a pixel. Menores taxas de evapotranspiraÃÃo horÃria (< 0,15 mm.h-1) foram registradas em Ãreas de solos expostos e as maiores nas Ãreas irrigadas e vegetaÃÃo no geral, expressando a sensibilidade do algoritmo SEBAL na estimativa da evapotranspiraÃÃo em escala de bacias hidrogrÃficas.

Orientadores: Alvaro Penteado Crósta, Archimedes Perez Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-20T12:01:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GelerRoffe_Tatiana_D.pdf: 15272397 bytes, checksum: bf09c202cab7336cc64657ab797e6966 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Modelos matemáticos de predição de erosão e produção de sedimentos tem um grande potencial para uso em estudos da degradação e manejo dos recursos naturais, pois permitem estimar os impactos causados pela atividade agrícola. Este trabalho trata da aplicação do modelo hidrológico SWAT (Soil Water Assessment Tool), com a finalidade de previsão dos riscos de erosão devido às mudanças no uso da terra, na bacia do rio Chambas na província Ciego de Ávila, em Cuba. Este modelo tem sido utilizado de forma eficaz em estudos da dinâmica ambiental na representação da variabilidade espacial e temporal de processos hidrosedimentológicos em bacias hidrográficas. O método desenvolvido para modelagem descreve a dinâmica da perda de solo devido à enxurrada produzida pela água e às mudanças no uso da terra. Este permite a avaliação dos riscos de erosão do solo, utilizando um modelo implementado em um Sistema de Informação Geográfica (SIG) em modo raster. O mapeamento de cobertura e uso da terra foi realizado com base na utilização de técnicas de sensoriamento remoto e processamento digital das imagens. O estudo baseou-se no desenvolvimento de diferentes cenários de previsão de comportamento das taxas de erosão do solo, segundo mudanças da cobertura e uso da terra. Tendo em conta este procedimento, o mapeamento da erosão atual e/ou a sua predição no tempo e no espaço, desempenha um papel importante na determinação da variabilidade espacial dos fenômenos, tornando-se uma ferramenta essencial para o planejamento na conservação dos solos. Os resultados obtidos permitem avaliar a aplicabilidade do modelo na modelagem do escoamento superficial e produção de sedimentos em bacias hidrograficas em escala média com predominio de uso agrícola. Esta foi avaliada através dos resultados da simulação em uma escala de tempo mensal e anual sem calibração durante um período de 20 anos de simulação para três cenários de estudo. Foram utilizadas diferentes condições de uso e ocupação do território. A análise dos resultados das simulações no âmbito destes cenários permitiu identificar as mudanças e contrastes que ocorreram e potenciais dos processos hidrosedimentológicos na bacia, o cálculo dos volúmes do fluxo de escoamento e as taxas na produção de sedimentos anual e mensal e a sazonalidade destes processos. Neste sentido se desenvolveu uma metodologia para o cálculo e a avaliação da erosão dos solos por meio da utilização das ferramentas de geoprocessamento. Posteriormente, pretende-se aplicar esta metodologia para outras regiões do país, constituindo-se numa poderosa ferramenta para o prognóstico dos riscos à erosão nas regiões agrícolas de manejo inadequado e também, como instrumento para a tomada de decisões relativas aos impactos da erosão, acelerada pela atividade humana / Abstract: Mathematical models for predicting erosion and sediment production has great potential for use in studies of the degradation and planning of natural resources, that allow estimating impacts caused by agricultural activity. This work deals with the application of the hydrological model SWAT (Soil Water Assessment Tool), in order to forecast the risks of soil erosion due to land use changes, in the Chambas river basin, Ciego de Avila province, Cuba. This model has been successfully used in studies of environmental dynamics in the representation of spatial and temporal variability of hydro-sedimentological processes in watersheds. The method developed for modeling, describes the dynamic in the loss of soil due to runoff produced by water and changes in land use. This allows us to assess the risks in soil erosion, using a model implemented in a Geographic Information System (GIS) raster mode. In determining the mapping of land cover/land use will be use remote sensing techniques and digital image processing. The study is based on the development of different scenarios to predict behavior in the rates of soil erosion when the Land cover /land use change. Taking into account this procedure, the mapping of the existing erosion and/or its prediction in time and space, plays an important role in determining the spatial variability of the phenomena, becoming an essential tool for soils conservation planning. The results obtained allow evaluating the applicability of the model in modeling runoff and sediment yield in medium scale watersheds with predominance of agricultural use. This was evaluated through simulation results on a monthly and annual time scale without calibration over a period of 20 years of simulation to three study scenarios. We used different stages of use and occupation of the territory. The analysis of simulation results under these scenarios, allowed identifying changes and contrasts, occurring and potential in hydro-sedimentological processes in the watershed, the calculation of flow rates of runoff and sediment yield annual and monthly and the seasonality of these processes. In this sense, was developing a methodology that enables using geoprocessing tools for the calculation and assessment of soil erosion and its subsequent generalization to other regions. This provides a powerful tool for forecasting the risk of erosion in agricultural regions, which facilitates decision making about the negative effects of accelerated erosion by human activity / Doutorado / Análise Ambiental e Dinâmica Territorial / Doutor em Geografia

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A APA Sul RMBH, Área de Proteção Ambiental Sul da Região Metropolitana de Belo Horizonte, localizada na porção noroeste de uma das maiores regiões produtoras de minérios, o Quadrilátero Ferrífero, é conhecida pela riqueza de sua biodiversidade, seus aspectos sócioculturais e econômicos e, principalmente, pelo seu grande potencial mineral. Nela ocorre a Formação Cauê, formação geológica conhecida pela ocorrência de minérios ferrosos e também por abrigar grandes volumes de água no subsolo. Essa unidade hidrogeológica, conhecida como Aquífero Cauê, é o objeto de estudo desse trabalho. A área delimitada para este estudo encontra-se quase completamente inserida da APA Sul e está localizada na porção noroeste do Quadrilátero. Foram realizadas medidas em quarenta e sete amostras água, entre nascentes, cabeceiras de drenagem, drenos e poços. Foram amostrados pontos de surgência dos Aquíferos Inconsolidados, Gandarela, Quartizítico, Unidades Confinantes, mas principalmente o Aquífero Cauê, no período de estiagem das chuvas em 2011. Estas amostras tiveram seu conteúdo de deutério, oxigênio-18 e trítio determinados. Destas, vinte e três também tiveram suas características químicas investigadas. Águas de chuva foram coletadas durante um ano em três pontos na área de estudos. O conteúdo de trítio e razões isotópicas de deutério e oxigênio-18 foram determinados para amostras mensais de precipitação. Os resultados possibilitaram a determinação da Linha Meteórica Local, além da atividade atual de trítio nas precipitações que subsidiou o cálculo de tempo de renovação das amostras água subterrânea. A Linha Meteórica obtida evidenciou desvio da Linha Meteórica Global quanto ao excesso de deutério. Os Efeitos Quantidade e Temperatura puderam ser observados na região. A baixa mineralização das águas do Cauê, evidenciada pelos baixos valores de condutividade elétrica, dificultou a classificação das águas, e um padrão químico não pode ser observado. Os resultados de 18O e 2H indicaram rápida infiltração para a maioria das amostras, com exceção de um grupo cuja maioria é composta por águas relacionadas aos aquíferos de cobertura. O tempo de renovação das águas subterrâneas foi calculado pelos Modelos de Fluxo em Pistão e Exponencial. Os resultados apresentaram grande variação, entre 1,5 e 279 anos. / The Environmental Protection Area of the South Metropolitan Region of Belo Horizonte City, known as APA Sul RMBH, located on the northwestern portion of one of the largest oreproducing regions, named Quadrilátero Ferrífero (Iron Quadrangle), is known for the richness of its biodiversity, its socio-cultural and economic and especially to its great mineral potential. In this area, occurs the Cauê Formation, a geological formation recognized for the high occurrence of iron ores and also host large volumes of fresh water in the underground. This hydrogeologic unit, known as Cauê Aquifer, is the object of study of this work. The area defined for this study is almost completely inserted into the cited protection are and is located in the northwestern portion of the Quadrangle. Measurements were taken in forty-seven water samples, including springs, headwater drainage, drains and wells. Sampled were taken of unconsolidated aquifers, Gandarela, Quartizitic, confining units, but mainly Cauê Aquifer, during the dry season rainfall in 2011. These samples had the content of deuterium, oxygen- 18 and tritium determined. Of those, twenty-three were also investigated about its chemical characteristics. Rainwater was collected during one year at three stations located the study area. The content of tritium and deuterium isotope ratios and oxygen-18 were determined on monthly samples of precipitation. The results allowed the determination of the Local Meteoric Water Line, beyond the current activity of tritium in precipitation that supported the calculation of groundwaters residence time. The Local Meteoric Line obtained showed considerable deviation from the Global Meteoric Line on the excess of deuterium, while the slope was similar to the global one. The quantity and temperature effects were observed. The low mineralization of the groundwaters, evidenced by low values of electrical conductivity has obstructed their classification. A chemical pattern could not be attributed to the aquifer. The 18O and 2H results indicate rapid infiltration for most samples, except for a group formed mainly by water related to unconsolidated aquifers. The residence time of groundwater samples was calculated by piston flow and exponential flow models. The results showed a great variation, with waters between 1.5 and 279 years old.

Le climat des régions tropicales joue un rôle important dans l'équilibre du système climatique mondial. De ce fait, il apparaît essentiel d'en comprendre le fonctionnement et la variabilité pour appréhender au mieux les effets du changement climatique. Dans les régions tropicales où les projections climatiques montrent un réchauffement important à haute altitude, les glaciers sont les premières victimes de l'augmentation des températures. Mais ils apparaissent également comme des indicateurs précis des variations du climat. Jusqu'à présent, les observations glaciologiques réalisées dans les tropiques internes sur le glacier Antisana 15 ont été utilisées dans de multiples études qui nous ont permis de comprendre les processus physiques qui régissent la fonte des glaciers dans cette région. Cependant ces études n'ont pas pris en compte la représentativité spatiale et temporelle de ces processus à l'échelle de toute la calotte glaciaire. A partir d'observations géodésiques, la présente étude montre l'évaluation spatiale et temporelle de neufs glaciers sur quatre périodes échelonnées durant les cinquante dernières années (1956-2014). Situés sur le cône volcanique de l'Antisana, ces glaciers ont été choisis pour leur orientation et leurs caractéristiques morphologiques. Dans un premier temps, nous avons évalué les observations glaciologiques existantes sur le glacier Antisana15α entre 1995 et 2012. Nos résultats suggèrent la surestimation d'au moins 5 m éq. eau dans le bilan de masse cumulé de ce glacier. Cet excès dans les taux d'ablation est causé par une sous-estimation dans la mesure d'accumulation annuelle, liée à la difficulté à déterminer la couche qui sépare deux années hydrologiques. Dans une deuxième étape, nous analysons les fluctuations géométriques des glaciers : de manière générale il existe une tendance négative avec un taux de perte de -0.5 m éq. eau par an, occasionnant un recul de 38% de la superficie de la calotte glaciaire. Cependant, cette tendance n'est pas régulière. Nous avons mis en évidence un comportement contrasté d'une période à l'autre : certaines caractéristiques attirent l'attention, comme le fait que le bilan de masse soit très déficitaire entre 1956 et 1964 (-1,3 m éq. eau par an) alors que dans une période plus récente (1998 et 2009) les glaciers se trouvent presque en équilibre (-0.2 m éq. eau par an). Durant la période globale, ces glaciers montrent une réponse commune à un signal climatique régional, tandis qu'à l'échelle locale l'exposition aux flux humides combinés aux caractéristiques morpho-topographiques confère un comportement spécifique à chaque glacier. Ce travail est le premier dans les tropiques internes qui détaille la réponse des glaciers face à la variabilité du climat sur plusieurs décennies et qui prend en considération l'influence des facteurs morphologiques sur ce comportement. Cette thèse s'inscrit dans les objectifs scientifiques de l'équipe Great Ice de l'IRD (LMI Great Ice), et participe aux avancées du service de surveillance glaciologique SOERE GLACIOCLIM. / Climate of the tropical regions plays an important role in the balance of the global climate system. Consequently, it appears essential to understand its functioning and variability to apprehend at best the effects of climate change. In tropical regions where climate projections show an important warming at high elevations, glaciers are the first victims of the increase in temperature. But they also appear as accurate indicators of climatic variations. Until now, glaciological observations carried out in the inner tropics on Glacier Antisana 15 have been used in multiple studies that helped understand physical processes controlling glacial melt in this region. However, the latter studies have not taken into account the spatial and temporal representativeness of these processes at the scale of the whole ice cap. Based on geodetic observations, the present study shows the spatial and temporal evaluation of nine glaciers during four periods spread over the last fifty years (1956-2014). Situated in the volcanic cone of Antisana, these glaciers were chosen according to their orientation and morphological characteristics. In a first phase, we evaluated existing glaciological observations made on Glacier Antisana 15α between 1995 and 2012. Our results suggest an overestimation of at least 5 m w.e. of the cumulated mass balance of this glacier. This excess in the ablation rate was caused by an underestimation of the annual accumulation measurement, linked to the difficulty of identifying the layer separating two hydrological years. In a second phase, we analysed the geometrical fluctuations of glaciers: generally there is a negative trend with a loss rate of -0.5 w.e. per year, leading to a retreat of 38% of the ice cap surface area. However, this trend is not constant. We highlighted a contrasting behaviour from one period to the other: some characteristics draw attention, such as the fact that the mass balance was very negative between 1956 and 1964 (-1.3 m w.e. per year) when in a more recent period (1998 to 2009) glaciers were nearly at equilibrium (-0.2 m w.e. per year). During this long period, these glaciers showed a common response to a regional climate signal, while at the local scale their exposure to humid fluxes combined to their morpho-topographic characteristics gave a specific behaviour to each glacier. This work is the first focussing on intern tropics that details glacier response to climate variability over several decades and that considers the influence of morphological factors on this behaviour. This PhD thesis is in line with the scientific objectives of the Great Ice team from IRD (LMI Great Ice), as well as the progress of the glaciological monitoring service SOERE GLACIOCLIM. / El clima de la región tropical juega un rol importante en el balance del sistema climático global, comprender su funcionamiento y su variabilidad es una de las piezas esenciales para entender los efectos del cambio climático. En la región tropical donde las proyecciones climáticas muestran un importante calentamiento a mayor altitud, los glaciares son las primeras víctimas del aumento de las temperaturas y constituyen también los indicadores más precisos de las variaciones del clima. Hasta ahora, en los trópicos internos, las observaciones glaciológicas realizadas sobre el Glaciar Antisana 15α, han sido utilizadas en múltiples estudios que nos han permitido comprender los procesos físicos que gobiernan el deshielo glaciar en esta región. Sin embargo estos estudios no han considerado la representatividad espacial y temporal de estos procesos a escala de todo el casquete glaciar. El presente estudio muestra, a partir de observaciones geodésicas, la evolución espacial y temporal de nueve glaciares en cuatro periodos comprendidos durante en el último medio siglo (1956-2014). Estos glaciares, ubicados en el cono volcánico del Antisana, fueron escogidos en función a su orientación y sus características morfológicas. En una primera etapa hemos evaluado las observaciones glaciológicas existentes sobre el glaciar Antisana 15α entre 1995 y 2012, nuestros resultados sugieren la subestimación de al menos 5 m de agua en el balance de masa acumulado de este glaciar. Este exceso en las tasas de ablación es causado por una subestimación en la medida de la acumulación anual debido a la dificultad que conlleva la determinación de la capa que limita dos años hidrológicos. En una segunda etapa analizamos las fluctuaciones geométricas de los glaciares entre 1956 y 2014, de manera general existe una tendencia negativa con una tasa de pérdida de -0.5 m de agua al año lo que ha ocasionado un retroceso del 38% de la superficie del casquete glaciar. Sin embargo esta tendencia no es continua. Hemos puesto en evidencia un comportamiento contrastado de un periodo al otro, algunas características que llaman la atención son: el balance muy deficitario entre 1956 et 1964 (-1,3 m de agua / año) y en el periodo más reciente (1998 y 2009) en el cual los glaciares se encuentran casi al equilibrio (-0.2 m de agua / año). En el largo plazo, estos glaciares muestran una respuesta común a los una señal climática regional, mientras que a escala local la exposición a los flujos húmedos en combinación a las características morfo-topográficas otorgan un comportamiento específico a cada glaciar. Este trabajo es el primero en los trópicos internos que detalla la respuesta de los glaciares frente a la variabilidad del clima sobre una perspectiva multi-decenal y que considera la influencia que los factores morfológicos tienen sobre este comportamiento. Esta tesis se enmarca en los objetivos científicos del equipo Great Ice del IRD(LMI Great Ice), así como en los alcances del servicio de monitoreo glaciológico SOERE GLACIOCLIM.

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-02-13T13:07:22Z No. of bitstreams: 1 ABREU_Marcio_2015.pdf: 23193852 bytes, checksum: 4984b40be8f940d0e0e1efe210b0f4ae (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-02-13T13:07:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ABREU_Marcio_2015.pdf: 23193852 bytes, checksum: 4984b40be8f940d0e0e1efe210b0f4ae (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-02-13T13:07:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ABREU_Marcio_2015.pdf: 23193852 bytes, checksum: 4984b40be8f940d0e0e1efe210b0f4ae (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T13:07:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ABREU_Marcio_2015.pdf: 23193852 bytes, checksum: 4984b40be8f940d0e0e1efe210b0f4ae (MD5) Previous issue date: 2015-11-03 / Não recebi financiamento / This study aimed to contribute to the understanding of the dynamics of water resources in the watershed of Sorocaba river and establish relationships between availability and water demand. Initially it was proposed a quantitative model of how to distribute the water in the different stages of the water cycle, from the moment of the rains, to flow to your river mouth, considering the intermediate steps between these two events, including human interventions represented by withdrawals of water from springs. For it was carried out the survey and analysis of hydrological data available and estimated those without measurements through the water balance. Set up for the series evaluated the climatological normal temperatures and rainfall and the average flow rate in river mouth, ie the watercourse that is base level of the watershed. The following parameters were estimated: potential and real evapotranspiration, surplus and water deficit. The average rainfall in the basin for the period 2006-2012 was 1,337 mm.year-1 , the average annual temperature 21.2°C, the ETP and ETR 1,011 mm.year-1 and 999 mm.year-1 , respectively, the water surplus 338 mm.year-1 , the average flow in river mouth 360 mm.year-1 and the flow derived and actually consumed by the users of 16 mm.year-1 . The water availability was adopted as the flow with 95% permanence (Q95%), estimated at 24.1 m3 .s-1 and the demands were obtained based on data from granting processes and by other methodologies, enabling a comparison between the results. Demands for major consumptive uses identified in the watershed were calculated with the following results: human supply 6.20 m 3 .s-1 ; industrial 1.83 m 3 .s-1 ; irrigation 3.59 m 3 .s-1 ; and animal consumption 0.24 m 3 .s-1 . The relationship between availability versus demand was considered and the results allowed indicate that the current situation of water resources across its use is very critical. / Este trabalho teve como objetivo contribuir para o entendimento da dinâmica dos recursos hídricos na bacia do rio Sorocaba e estabelecer relações entre a disponibilidade e as demandas. Inicialmente foi proposto um modelo quantitativo de como se distribui a água nas diferentes fases do ciclo hidrológico, desde o momento das chuvas, até a vazão no seu exutório, considerando-se as etapas intermediárias entre esses dois eventos (entrada e saída), incluindo as intervenções antrópicas representadas pelas retiradas de água dos mananciais. Para isso foi realizado o levantamento e a análise dos dados hidrometeorológicos disponíveis e estimados aqueles sem aferições, por meio do balanço hídrico. Definiu-se para a série histórica avaliada as normais climatológicas de temperatura e chuvas e a vazão média no exutório da bacia, ou seja, do curso d’água que representa o seu nível de base. Foram estimados os seguintes parâmetros: evapotranspiração potencial e real, o excedente e a deficiência hídrica. A chuva média na bacia para o período de 2006 a 2012 foi de 1.337 mm.ano-1 , a temperatura média anual 21,2 °C, a ETP e a ETR 1.011 mm.ano-1 e 999 mm.ano-1 , respectivamente, o excedente hídrico 338 mm.ano-1 , a vazão média no exutório 360 mm.ano-1 e a vazão derivada e efetivamente consumida pelos usuários de 16 mm.ano-1 . A disponibilidade hídrica foi adotada como a vazão com permanência de 95% (Q95%), calculada em 24,1 m 3 .s-1 e as demandas foram obtidas com base nos dados dos processos de outorga e por outras metodologias, permitindo uma comparação entre os resultados. Foram calculadas as demandas para os principais usos consuntivos identificados na bacia, com os seguintes resultados: abastecimento humano 6,20 m 3 .s-1 ; industrial 1,83 m 3 .s-1 ; irrigação 3,59 m 3 .s-1 ; e dessedentação animal 0,24 m 3 .s-1 . A relação entre disponibilidade versus demandas foi considerada e o resultado permitiu indicar que a atual situação dos recursos hídricos frente à sua utilização é muito crítica.

Orientadores: Daniel Joseph Hogan, Sônia Regina da Cal Seixas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Filosofia e Ciências Humanas / Made available in DSpace on 2018-08-16T10:02:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_AlexanderJosefSaTobiasda_D.pdf: 5147532 bytes, checksum: c6e2ceaf0806e36db240e66eec073a3e (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A tese aborda a temática da água no ambiente urbano, destacando-se o recorte espacial da Grande Tijuca, um conjunto de bairros do município do Rio de Janeiro (RJ). As análises sobre a água a consideram dentro de um amplo quadro em que se situa como um recurso e também como um fator de risco para a população em geral. São considerados o acesso à água tratada, através da rede de abastecimento; a coleta de esgoto domiciliar pela rede geral; o escoamento da água das chuvas; e o risco de deslizamentos em função de chuvas intensas ou de grande magnitude. Os objetivos da tese são identificar o papel da água ao longo da história, notadamente na cidade do Rio de Janeiro, como recurso e como agente de risco para a sociedade, e desenvolver o conceito de exclusão hidrológica (exclusão de grupos sociais de situação ambiental sustentável no que se refere à água) e o índice de vulnerabilidade hidrossocial, que mostra a sobreposição espacial entre grupos populacionais muito pobres e com alta privação (vulnerabilidade socioeconômica) e áreas de risco hídrico. Dessa forma, são elaborados índices relacionados ao grau de exposição da população em relação às doenças de veiculação hídrica, às enchentes urbanas e aos deslizamentos de encostas. Esses indicadores reunidos compõem o índice de vulnerabilidade hidrossocial, que mostra como áreas da cidade e seus grupos sociais estão vinculados ao risco hídrico no contexto do meio ambiente urbano da cidade do Rio de Janeiro. Os índices propostos, visualizados no espaço a partir dos mapeamentos realizados, permitem a identificação dos riscos e das vulnerabilidades pelas quais passam uma significativa parcela da cidade. Assim, foi possível reconhecer nos mapeamentos realizados a expressão das formas e processos existentes no território e na sociedade cariocas. Levando-se em conta o elevado volume de dados e os diferentes e complexos passos metodológicos seguidos, acredita-se que os índices de risco hídrico, de vulnerabilidade socioeconômica e de vulnerabilidade hidrossocial alcançam êxito ao expressar por meio de números e de classificações qualitativas o que é observado e reconhecido na realidade / Abstract: This thesis considers the issue of water in urban areas, focusing on the spatial area of Grande Tijuca ("Greater? Tijuca), a cluster of neighborhoods in the north zone of the city of Rio de Janeiro (RJ). Water is analyzed within a broad framework, in which it is regarded both as a resource and a risk factor for the general population, taking into account the following factors: access to treated water through a supply network; the disposal of domestic sewage into the general network; rainwater runoff, and the risk of landslides as a result of heavy or prolonged rainfall. The aims of this thesis are to identify the role of water throughout history both as a resource and as an agent of risk to society, particularly in Rio de Janeiro, to develop the concept of "hydrologic exclusion? (the exclusion of certain social groups from an environment that is sustainable in terms of water) and to draw up a hydro-social vulnerability index, setting out the spatial overlap between highly economically and socially disadvantaged population groups (socioeconomic vulnerability) and areas of hydric risk. Indexes are drawn up of the degree of exposure of the population to water-borne diseases, urban floods and landslides. These combined indicators make up the hydro-social vulnerability index, which demonstrates how certain areas of the city of Rio de Janeiro and their social groups are vulnerable to hydric risk in the urban environment. The proposed indexes, viewed in space mapping, enable the identification of the risks and vulnerabilities to which a significant portion of the population of the city is subject. It is possible to visualize in the mappings an expression of the forms and processes which exist within the geographical territory and society of Rio de Janeiro. Taking into account the high volume of data and the range and complexity of the methodological steps employed, the author consider that the indexes of hydric risk and socio-economic and hydro-social vulnerability accurately reflect statistically that which is observed and experienced in reality / Doutorado / Aspectos Sociais de Sustentabilidade e Conservação / Doutor em Ambiente e Sociedade