Water quantity, availability and, particularly, quality of Brazilian freshwater is under progessive degradation due to Anthropocene\'s environmental changing conditions. Strategies of Ecosystem-based Adaptation (EbA) are essential to mitigate these impacts. This Ph.D. thesis proposes a new model of water resources management, thereby integrating selfpurification and ecohydrologic processes to evaluate ecosystem services from watershed under change. In Chapter 2, this thesis examinates the payment for hydrologic cosystem services (Water-PES) in Brazilian Atlantic Forest and points ecohydrologic variables useful for assessing and further valuing hydrologic services. In Chapter 3, this thesis discusses proposals for freshwater monitoring plan which integrate quali-quantitative aspects for EbA and Water-PES projects. Therefore, in Chapter 4 experimental quali-quantative freshwater data from in-situ field observations are investigated according land-use/land-cover (LULC) in headwaters of water supply systems. In Chapter 5, through simulated impacts on freshwater yield from scenarios of LULC change, the grey water footprint (greyWF) is assessed, as well as environmental sustainability of sub-basins is depicted from a new ecohydrologic index for assessing hydrologic services. The methodology is performed using through field sampling and lab-analysing of physico-chemical, biologic and hydraulic variables in nested sub-basins draining to the Cantareira Water Supply System, in Sao Paulo and Minas Gerais states, Brazil. These areas participate in the Water-PES projects Water Producer/PCJ and Water Conservator at headwaters of Piracicaba watershed, during recent severe drought conditions between years 2013-15. The greyWF is estimated from outputs of time series simulated through ecohydrologic model Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Under assumption of continuity of Water-PES projects, and using the same series of hydrometorological records for a common period (2008-2014), freshwater quali-quantitative impacts are performed through three LULC scenarios: past situation \"S1\" (year 1990), current situation \"S2\" (year 2010) and future situation \"S2+EbA\" (year 2035). From these scenarios, flow and load duration curves, mean water yields, greyWF and seasonal variabilities, were simulated. Through this research, continuous-monitoring Data Collecting Stations were installed in public-private partnership encompassing EESC/USP, ANA, CPRM, CEMADEN, SMA, TNC, WWF and local mayors. This continuous monitoring is addressed to increase the system resilience, based on better decision-making for water security, in strategic headwaters not only for water supply, but also for environmental conservation. This doctoral thesis brings contributions to a better comprehension of anthropic impacts on water resources and for strategies of EbA in front of progressive rates of losses of ecosystem services. This PhD. thesis was part of three research initiatives which partly granted activities: (1) Thematic Project FAPESP 2008/58161-1 \"Assessment of Impacts and Vulnerability to Climate Change in Brazil and Strategies for Adaptation Options\"; (2) \"INCLINE - INterdisciplinary CLimate INvEstigation Center\" (NapMC/USP Núcleo de Apoio às Pesquisas em Mudanças Climáticas) and (3) \"Água Brasil\" Project, Banco do Brasil Foundation, WWF Brazil, ANA & FIPAI/EESC-USP. / A quantidade, a disponibilidade e, em particular, a qualidade da água doce está em degradação progressiva devido às mudanças ambientais no Antropoceno. Estratégias de adaptação baseadas em ecossistemas (EbA) são essenciais para reduzir estes impactos. Propõe-se um novo modelo de gerenciamento de recursos hídricos que integre a pegada hídrica cinza e processos ecohidrológicos para avaliação dos serviços hidrológicos em bacias hidrográficas sob mudanças. As etapas da pesquisa são: Capítulo 2 – análise dos projetos de pagamentos por serviços ambientais de proteção às bacias hidrográficas na Mata Atlântica brasileira e, no contexto de EbA, indicação de variáveis ecohidrológicas úteis na quantificação e futura valoração dos serviços hidrológicos; Capítulo 3 – desenvolvimento de plano de monitoramento ecohidrológico que integra aspectos qualitativos e quantitativos dos recursos hídricos para projetos de EbA; Capítulo 4 – provisão de dados experimentais de qualidade e quantidade da água, além de observações in-situ, para investigação das influências das mudanças de uso e ocupação do solo nas cabeceiras de mananciais, estratégicos para o abastecimento público e a conservação ambiental; Capítulo 5 – estimativas da pegada hídrica cinza para nitrato, fósforo total e sedimentos a partir do monitoramento de variáveis quali-quantitativas em bacias com diferentes condições de uso e ocupação de solo. Foi realizada a instalação de três Plataformas de Coleta de Dados, por meio de parceria entre EESC, ANA, CPRM, CEMADEN, SMA, TNC e WWF, visando aumentar a resiliência do sistema, decorrente de futuro aprimoramento da gestão, para a segurança hídrica. A metodologia incluiu coletas em seis diferentes períodos, durante dois anos, e análises das variáveis condutividade elétrica, cor, DQO, DBO5,20, nitrato, nitrito, nitrogênio amoniacal, fosfato, pH, turbidez, sólidos totais, coliformes termotolerantes, Escherichia coli, medidas de vazões e velocidades médias em seções transversais. O método foi aplicado em microbacias participantes dos projetos Produtor de Água/PCJ e Conservador das Águas, dentre outras, com áreas de drenagem entre 7 e 1.000 km2, que contribuem para a bacia do rio Piracicaba (12.530 km2). Dados primários, medidos em recente período de severa estiagem no Sistema Cantareira (2013-14), foram integrados aos bancos de dados de órgãos gestores federais e estaduais. A produção de água foi maior em sub-bacias menos florestadas. Foi possível aprimorar a regionalização de cargas poluidoras por área de drenagem na região do Cantareira. A pegada hídrica cinza (WF) foi estimada a partir de simulações no modelo ecohidrológico Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Curvas de permanência de vazões e carga poluidora por área de drenagem foram elaboradas. Supondo-se a continuidade dos projetos \"Produtor de Água/PCJ\" e \"Conservador das Águas\", foram investigados os impactos de cenário futuro de uso do solo. Finalmente, foi desenvolvido novo índice ecohidrológico para quantificação dos serviços hidrológicos e avaliação a sustentabilidade das sub-bacias, a partir da pegada hídrica cinza composta. Assim, usando ferramentas de vanguarda tecnológica (SWAT e WF), a tese fornece subsídios para uma melhor compreensão dos impactos antropogênicos sobre os recursos hídricos e novas estratégias de adaptação baseada em ecossistemas, frente às progressivas taxas de perda de serviços ambientais. Esta tese esteve vinculada a três projetos de pesquisa, dos quais obteve apoio financeiro: (1) Projeto Temático FAPESP 2008/58161-1 \"Assessment of Impacts and Vulnerability to Climate Change in Brazil & Strategies for Adaptation Options\"; (2) \"INCLINE - INterdisciplinary CLimate INvEstigation Center\" (NapMC/USP) e (3) Projeto \"Água Brasil\", Fundação Banco do Brasil, WWF Brasil, ANA e FIPAI/EESC-USP.

Water quantity, availability and, particularly, quality of Brazilian freshwater is under progessive degradation due to Anthropocene\'s environmental changing conditions. Strategies of Ecosystem-based Adaptation (EbA) are essential to mitigate these impacts. This Ph.D. thesis proposes a new model of water resources management, thereby integrating selfpurification and ecohydrologic processes to evaluate ecosystem services from watershed under change. In Chapter 2, this thesis examinates the payment for hydrologic cosystem services (Water-PES) in Brazilian Atlantic Forest and points ecohydrologic variables useful for assessing and further valuing hydrologic services. In Chapter 3, this thesis discusses proposals for freshwater monitoring plan which integrate quali-quantitative aspects for EbA and Water-PES projects. Therefore, in Chapter 4 experimental quali-quantative freshwater data from in-situ field observations are investigated according land-use/land-cover (LULC) in headwaters of water supply systems. In Chapter 5, through simulated impacts on freshwater yield from scenarios of LULC change, the grey water footprint (greyWF) is assessed, as well as environmental sustainability of sub-basins is depicted from a new ecohydrologic index for assessing hydrologic services. The methodology is performed using through field sampling and lab-analysing of physico-chemical, biologic and hydraulic variables in nested sub-basins draining to the Cantareira Water Supply System, in Sao Paulo and Minas Gerais states, Brazil. These areas participate in the Water-PES projects Water Producer/PCJ and Water Conservator at headwaters of Piracicaba watershed, during recent severe drought conditions between years 2013-15. The greyWF is estimated from outputs of time series simulated through ecohydrologic model Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Under assumption of continuity of Water-PES projects, and using the same series of hydrometorological records for a common period (2008-2014), freshwater quali-quantitative impacts are performed through three LULC scenarios: past situation \"S1\" (year 1990), current situation \"S2\" (year 2010) and future situation \"S2+EbA\" (year 2035). From these scenarios, flow and load duration curves, mean water yields, greyWF and seasonal variabilities, were simulated. Through this research, continuous-monitoring Data Collecting Stations were installed in public-private partnership encompassing EESC/USP, ANA, CPRM, CEMADEN, SMA, TNC, WWF and local mayors. This continuous monitoring is addressed to increase the system resilience, based on better decision-making for water security, in strategic headwaters not only for water supply, but also for environmental conservation. This doctoral thesis brings contributions to a better comprehension of anthropic impacts on water resources and for strategies of EbA in front of progressive rates of losses of ecosystem services. This PhD. thesis was part of three research initiatives which partly granted activities: (1) Thematic Project FAPESP 2008/58161-1 \"Assessment of Impacts and Vulnerability to Climate Change in Brazil and Strategies for Adaptation Options\"; (2) \"INCLINE - INterdisciplinary CLimate INvEstigation Center\" (NapMC/USP Núcleo de Apoio às Pesquisas em Mudanças Climáticas) and (3) \"Água Brasil\" Project, Banco do Brasil Foundation, WWF Brazil, ANA & FIPAI/EESC-USP. / A quantidade, a disponibilidade e, em particular, a qualidade da água doce está em degradação progressiva devido às mudanças ambientais no Antropoceno. Estratégias de adaptação baseadas em ecossistemas (EbA) são essenciais para reduzir estes impactos. Propõe-se um novo modelo de gerenciamento de recursos hídricos que integre a pegada hídrica cinza e processos ecohidrológicos para avaliação dos serviços hidrológicos em bacias hidrográficas sob mudanças. As etapas da pesquisa são: Capítulo 2 – análise dos projetos de pagamentos por serviços ambientais de proteção às bacias hidrográficas na Mata Atlântica brasileira e, no contexto de EbA, indicação de variáveis ecohidrológicas úteis na quantificação e futura valoração dos serviços hidrológicos; Capítulo 3 – desenvolvimento de plano de monitoramento ecohidrológico que integra aspectos qualitativos e quantitativos dos recursos hídricos para projetos de EbA; Capítulo 4 – provisão de dados experimentais de qualidade e quantidade da água, além de observações in-situ, para investigação das influências das mudanças de uso e ocupação do solo nas cabeceiras de mananciais, estratégicos para o abastecimento público e a conservação ambiental; Capítulo 5 – estimativas da pegada hídrica cinza para nitrato, fósforo total e sedimentos a partir do monitoramento de variáveis quali-quantitativas em bacias com diferentes condições de uso e ocupação de solo. Foi realizada a instalação de três Plataformas de Coleta de Dados, por meio de parceria entre EESC, ANA, CPRM, CEMADEN, SMA, TNC e WWF, visando aumentar a resiliência do sistema, decorrente de futuro aprimoramento da gestão, para a segurança hídrica. A metodologia incluiu coletas em seis diferentes períodos, durante dois anos, e análises das variáveis condutividade elétrica, cor, DQO, DBO5,20, nitrato, nitrito, nitrogênio amoniacal, fosfato, pH, turbidez, sólidos totais, coliformes termotolerantes, Escherichia coli, medidas de vazões e velocidades médias em seções transversais. O método foi aplicado em microbacias participantes dos projetos Produtor de Água/PCJ e Conservador das Águas, dentre outras, com áreas de drenagem entre 7 e 1.000 km2, que contribuem para a bacia do rio Piracicaba (12.530 km2). Dados primários, medidos em recente período de severa estiagem no Sistema Cantareira (2013-14), foram integrados aos bancos de dados de órgãos gestores federais e estaduais. A produção de água foi maior em sub-bacias menos florestadas. Foi possível aprimorar a regionalização de cargas poluidoras por área de drenagem na região do Cantareira. A pegada hídrica cinza (WF) foi estimada a partir de simulações no modelo ecohidrológico Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Curvas de permanência de vazões e carga poluidora por área de drenagem foram elaboradas. Supondo-se a continuidade dos projetos \"Produtor de Água/PCJ\" e \"Conservador das Águas\", foram investigados os impactos de cenário futuro de uso do solo. Finalmente, foi desenvolvido novo índice ecohidrológico para quantificação dos serviços hidrológicos e avaliação a sustentabilidade das sub-bacias, a partir da pegada hídrica cinza composta. Assim, usando ferramentas de vanguarda tecnológica (SWAT e WF), a tese fornece subsídios para uma melhor compreensão dos impactos antropogênicos sobre os recursos hídricos e novas estratégias de adaptação baseada em ecossistemas, frente às progressivas taxas de perda de serviços ambientais. Esta tese esteve vinculada a três projetos de pesquisa, dos quais obteve apoio financeiro: (1) Projeto Temático FAPESP 2008/58161-1 \"Assessment of Impacts and Vulnerability to Climate Change in Brazil & Strategies for Adaptation Options\"; (2) \"INCLINE - INterdisciplinary CLimate INvEstigation Center\" (NapMC/USP) e (3) Projeto \"Água Brasil\", Fundação Banco do Brasil, WWF Brasil, ANA e FIPAI/EESC-USP.

AZEVEDO, Ruy Emmanuel Silva de. “Parque do cocó”: diretrizes para a proteção de relevante área verde no município de Fortaleza/CE. 2014. 348 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Programa Regional de Desenvolvimento em Meio Ambiente - PRODEMA, Fortaleza-CE, 2014 / Submitted by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-04-19T16:03:14Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_resazevedo.pdf: 20493606 bytes, checksum: 2f81b796f435aeed00b171a8e7855dc8 (MD5) / Approved for entry into archive by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-04-19T16:03:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_resazevedo.pdf: 20493606 bytes, checksum: 2f81b796f435aeed00b171a8e7855dc8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-19T16:03:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_resazevedo.pdf: 20493606 bytes, checksum: 2f81b796f435aeed00b171a8e7855dc8 (MD5) Previous issue date: 2014 / The Cocó river and its surroundings have a singular peculiarity, because they meet an area of great ecological relevance stuck in a fairly densely populated urban area. This work was motivated by the fact that the area known as "Park of Cocó" not having adequate environmental management, since the State Park protected area was not created. There is only one polygon extracted from state decrees (n. 20.259/1989, 21.312/1991 and 22.587/1993), whose purpose was to declare certain areas as social interest so that after expropriated, were intended to create the park. Such decrees are not legally created the PA, since its purpose was only effecting the expropriation. Over the years the state expropriation decrees expired, foreclosures were not realized and protected area was not legally created. Meanwhile, there was a significant change in the urban context of the city of Fortaleza, and changes in the relevant legislation, which entails a necessary revision of the polygon that would be the " Park of Cocó". In this scenario, the study proposes criteria and requirements to be observed in the creation of a new category of protected area. Furthermore, the dissertation, based on environmental characterization and legal institutions incidents in the area (urban zoning, permanent preservation areas and marine land), proposes guidelines for the guidance of the boundary of a polygon that is technically feasible for the type of conservation unit applicable to the study area. The survey was conducted through literature review and documentary, interpretation and manipulation of cartographic vector files and field surveys. After analyzing the data, the paper proposes that the "basic area" of the future UC is defined based on the existence of the following legal institutions: areas of permanent preservation, marine lands areas and the most restrictive urban standards (ZPA 1 and ZRA) of the PDP-FOR/2009. The paper suggests that state of Ceará or the county of Fortaleza can create a legally adequate conservation unit and technically feasible through actions divided into five stages, which can be performed in sequence or in parallel. STAGE 0 corresponds to the preparatory phase, with review of cartographic vector files, lifting occupations and creating a type of compatible conservation unit. STAGE 1 would be the creation phase of UC with its "basic area" and should be expropriated the properties at ZPA 1 or ZRA that are not occupied or are occupied by public facilities (roads, squares and so on). STAGES 2 and 3 would be extensions of "basic research", by including areas that may give rise to relocation of people and the removal of occupations. When the properties are in marine lands, the Union may make use of free assignment of use for the creator entity of the UC (state of Ceará or the county of Fortaleza). And in STAGE 4 should integrate the management of protected areas in mosaic, covering the newly created UC and existing in its surroundings. / O rio Cocó e seu entorno possuem singular particularidade, já que correspondem a uma área de grande relevância ecológica encravada numa área urbana bastante adensada. O presente trabalho teve como motivação o fato da área conhecida como “Parque do Cocó” não possuir uma gestão ambiental adequada, já que a unidade de conservação Parque Estadual não foi criada. Tem-se apenas uma poligonal extraída de decretos estaduais (nºs 20.253/1989, 21.312/1991 e 22.587/1993), cuja finalidade era declarar determinadas áreas como de interesse social para que, após expropriadas, fossem destinadas à criação do parque. Tais decretos não criaram juridicamente a unidade de conservação, já que sua finalidade era apenas efetivar as desapropriações. Ao longo dos anos os decretos estaduais expropriatórios caducaram, as desapropriações não foram realizadas e a unidade de conservação não foi juridicamente criada. Nesse ínterim, houve significativa mudança no contexto urbano da cidade de Fortaleza, bem como alterações na legislação pertinente, o que enseja uma necessária revisão da poligonal do que viria a ser o “Parque do Cocó”. Nesse panorama, o estudo propõe critérios e requisitos a serem observados na criação de uma nova categoria de unidade de conservação. Além disso, a dissertação, como base na caracterização geoambiental e nos institutos jurídicos incidentes na área (zoneamento urbanístico, áreas de preservação permanente e terrenos de marinha), propõe diretrizes que servem de orientação a delimitação de uma poligonal que seja tecnicamente viável para o tipo de unidade de conservação aplicável à área de estudo. A pesquisa foi realizada por meio de revisão bibliográfica e documental, interpretação e manipulação de arquivos vetoriais cartográficos e levantamentos de campo. Após análise dos dados, o trabalho propõe que a “área básica” da futura UC seja definida com base na existência dos seguintes institutos jurídicos: áreas de preservação permanente, terrenos de marinha e as zonas do PDP-FOR/2009 com os parâmetros urbanísticos mais restritivos (ZPA 1 e ZRA). O trabalho sugere que o estado do Ceará ou o município de Fortaleza podem criar uma unidade de conservação juridicamente adequada e tecnicamente viável por meio de ações divididas em cinco etapas, as quais podem ser executadas em sequência ou paralelamente. A ETAPA 0 corresponde à fase preparatória, com revisão de arquivos vetoriais cartográficos, levantamento de ocupações e criação de uma modalidade de unidade de conservação compatível. A ETAPA 1 seria a fase de criação da UC com sua “área básica”, devendo ser desapropriados os imóveis situados em ZPA 1 ou em ZRA que não estejam ocupados ou que estejam ocupados por equipamentos públicos (vias, praças, etc). As ETAPAS 2 e 3 seriam ampliações da “área básica”, por meio da inclusão de áreas que poderão ensejar a realocação de pessoas e a remoção de ocupações. Quando os imóveis estiverem em terrenos de marinha, a União pode efetuar cessão de uso gratuita ao ente criador da UC (estado do Ceará ou o município de Fortaleza). E na ETAPA 4 deve-se integrar a gestão das UCs em mosaico, abrangendo a UC recém-criada e as já existentes no seu entorno.