Como as mudanças climáticas globais vêm ocorrendo de maneira acelerada, o agravamento dos problemas característicos de regiões com grande concentração de população só tende a aumentar. Este estudo tem como objetivos secundários, a avaliação das principais vulnerabilidades existentes na Bacia Hidrológica do Rio Aricanduva e, que se agravarão com as mudanças climáticas, principalmente com respeito aos recursos hídricos, saúde humana e desastres naturais, através de avaliação interdisciplinar, envolvendo as questões sociais e ambientais que interagem na dinâmica das regiões urbanas brasileiras, chegando ao objetivo principal que é identificar as opções de adaptação em função da vulnerabilidade, propondo assim, ações privadas e políticas públicas, sem negligenciar as importantes interações entre as opções de adaptação e a mitigação. Para chegar ao resultado final foram analisadas as projeções climáticas pra o Século XXI através de cinco modelos regionais para três cenários de emissões, sendo eles, o A2 (altas emissões), o B2 (baixas emissões) e o A1B (estabilização das emissões), assim como os dados climatológicos da cidade e da área da bacia para se determinar a evolução do clima. Após essas análises o objetivo foi de identificar os impactos que a região da bacia sofrer em relação às essas mudanças no clima. Para se identificar as atuais vulnerabilidades foram coletados dados socioeconômicos e ambientais, sendo dados brutos e georreferenciados que serão cruzados e identificados em gráficos, tabelas e mapas. Identificadas as áreas e setores vulneráveis da Bacia do Aricanduva, será possível analisar e expor as opções de adaptação, propondo assim, ações privadas e políticas públicas de acordo com os impactos das mudanças climáticas que agravarão essas vulnerabilidades. / As global climate change is occurring at an accelerated rate, the problems characteristic of regions with large concentrations of population will only grow. This study has as a secondary objective, the assessment of key vulnerabilities in the hydrological river basin Aricanduva and that will worsen with climate change, especially regarding sectors like, water resources, human health and natural disasters and through interdisciplinary assessment, involving issues social and environmental factors and interacting with the dynamics of urban Brazil, the main goal will be reached, which is to identify adaptation options depending on the vulnerability, thus proposing, private actions and public policies, without neglecting the important interactions between adaptation and mitigation options. To reach the final result were analyzed climate projections for the twenty-first century through five regional models for three emission scenarios, among them, the A2 (high emissions), B2 (low emissions) and A1B (stabilization of emissions), in addition, climatological data such as for the city and for the watershed area were analyzed either to determine the evolution of the local climate. After this analysis the objective was to identify the impacts that the basin suffer in relation to these changes in climate. To identify the actual vulnerabilities were collected socioeconomic and environmental data, with raw data and georeferenced data to be crossed and identified in charts, tables and maps. As the areas and sectors were identified as vulnerable in the Basin Aricanduva, you can analyze and present options for adaptation and propose, private actions and public policies in accordance with the impacts of climate changes that exacerbate these vulnerabilities.

O impacto ambiental gerado pelas atividades pecuárias sobre o meio ambiente desperta cada vez mais atenção para estudos de avaliação do potencial poluidor das atividades. Essas atividades contribuem significativamente para as emissões de amônia e gases de efeito estufa. A amônia por sua vez contribui para a eutrofização e acidificação dos ecossistemas. Gases de efeito estufa (GEE), incluindo o dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O) e vapor de H2O são considerados os principais gases responsáveis pelo mecanismo de aquecimento global e as alterações climáticas. Atualmente, a carne suína é a mais consumida no mundo, estima-se que seu consumo aumentará nos próximos anos e, para atender esta demanda, os sistemas produtivos de suínos deverão ampliar sua capacidade produtiva para abastecer o mercado consumidor crescente. A avaliação ambiental dos sistemas de produção de suínos torna-se essencial para garantir a sustentabilidade do setor. Assim, pelo exposto, essa pesquisa tem como objetivo caracterizar as emissões de amônia e gases de efeito estufa em uma unidade de produção de suínos na fase fisiológica de crescimento e terminação utilizando duas metodologias: a contínua e a simplificada. Além disso, pretendemos verificar os resultados obtidos pelas duas metodologias por meio do balanço de nutrientes: este permite avaliar a coerência dos dados obtidos pelas duas metodologias. E por fim, correlacionar as emissões gasosas à variável climática temperatura. O estudo foi desenvolvido em uma granja comercial, no município de Concórdia - SC. A mensuração dos gases foi realizada segundo as recomendações das metodologias: contínua e simplificada. As concentrações dos gases no ar foram mensuradas pelo analisador de gás (INNOVA 1412). As emissões gasosas médias foram calculadas considerando a taxa de ventilação e as diferenças de concentração de gases entre o ar interior e exterior da instalação. O fluxo de emissão obtido pela metodologia simplificada em [g. suíno-1. hora-1] foram 2,689 para o CO2, 0,30 para o N2O, 4,39 para o CH4, 13,55 para o NH3 e 3,273 para água. O fluxo obtido para a metodologia contínua em [g. suíno-1. hora-1] foi de 574 para CO2, 0,67 para o N2O, 19,50 para o CH4, 5,84 para o NH3 e 7,239 para vapor de água. Em comparação ao balanço de massa, a metodologia simplificada apresentou maior coerência em relação aos dados obtidos. / The environmental impact caused by the livestock activities is increasing the number of researches about it, taking into consideration the pollution effects in the environment. The agricultural activities have a great contribution to ammonia\'s and greenhouse gases\' emissions. Ammonia contributes to eutrophication and acidification of ecosystems. Greenhouse gases (GEE), including CO2, CH4, N2O and vapour of H2O are considered the main responsible gases for the global warming and the climate changes. Nowadays, the pig flash is the most consumed one worldwide and this consume tends to continue increasing in the next years. In order to attend this request, the swine production systems must extend their productive capacity to supply the consumer market. The environmental evaluation of swine production systems has been considered essential to guarantee the sustainability of this sector. Taking into consideration this situation, this research aims at characterizing the ammonia\'s and greenhouse gases\' emissions in one swine production installation in the growth physiological stage and in the terminating stage, basing ourselves in two methodologies: the continuous and the simplified ones. Furthermore, we aim at verifying the obtained results by these two methodologies, through nutrient balance: this one enables to evaluate the data\'s consistency using both methodologies. And finally, we objective to correlate the gas emissions to the temperature (climatic variable). This research was developed in commercial farm in Concórdia - SC. The gas mensuration was accomplished by the two cited methodologies: the continuous and the simplified. The concentrations of gases in the air were measured by the gas analyzer (INNOVA 1412). The average gas emissions were estimated, taking into consideration the ventilation rate and the concentration differences of gases between the interior and exterior part of the installation. The emission flow obtained by the simplified methodology in [g. swine-1. hour-1] was 2,689 to CO2, 0,30 to N2O, 4,39 to CH4, 13,55 to NH3 and 3,273 to water. The emission flow obtained by the continuous methodology in [g. swine-1. hour-1] was 574 to CO2, 0,67 to N2O, 19,50 to CH4, 5,84 to NH3 and 7,239 to water vapor. Comparing theses values to the mass balance, the simplified methodology presented a greater consistency in relation to the obtained data.

Uma das maiores questões que a humanidade vem enfrentando nas ultimas décadas é de como suprir a demanda energética. Em meio à exploração do petróleo, várias alternativas surgiram, e uma delas é a exploração de biomassa vegetal para produção de combustíveis. Diante dessa situação, duas culturas vêm se sobressaindo nessa exploração: cana-de-açúcar e milho. Tais culturas são altamente rentáveis no que se refere à produção de carboidratos que são facilmente transformados em etanol, pela fermentação alcoólica. Portanto, a fim de aumentar seus rendimentos, a prática correta da irrigação provê a quantidade ideal de água que a planta necessita para alcançar todo o seu potencial produtivo. O manejo racional da irrigação é considerado uma prática extremamente importante nos dias atuais por estar relacionado com a economia de água, que se trata de um bem natural não renovável e que tem sua disponibilidade futura muito especulada. Juntamente a isso, em termos mais específicos, as culturas da cana-de-açúcar e do milho no estado de São Paulo têm grande importância econômica. Estas culturas vêm, a cada dia, utilizando cada vez mais a irrigação como prática comum. Diante disso, a pesquisa teve como objetivo, com olhos aos cenários futuros, tanto em função da busca por um aumento de produtividade e disponibilidade de água, avaliar lâminas de irrigação para as culturas da cana-de-açúcar e do milho, cultivadas na região de Piracicaba, SP. Para alcançar essa meta, foram aplicados os modelos DSSAT/CANEGRO e CERES-MAIZE e o modelo MarkSim, utilizado para a estimativa dos dados para cenários futuros, para alimentar os modelos de suporte à decisão. Para tal, Foram utilizadas informações do relatório do IPCC (Intergovernmental Panel of Climate Changes) tanto para o cenário atual, quanto para os cenários futuros definidos como: A1B, A2 e B1. Foi utilizada uma série de 31 anos de dados climáticos (Temperatura Máxima e Mínima, Radiação Solar e Chuva), período de 1982 a 2012, para a região de Piracicaba, SP, obtida pela Estação Meteorológica pertence ao Departamento de Engenharia de Biossistemas da ESALQ/USP. Uma série também de 31 anos, representou os dados climáticos, de cenários futuros, simulados pelo modelo MarkSim e corresponderam ao período de 2062 a 2092, para a região de Piracicaba,SP. As análises estatísticas das lâminas de irrigação foram comparadas pelo método de Tukey ao nível de 5% de probabilidade. Diante dos resultados obtidos, para os cenários futuros, a cana-de-açúcar terá uma redução de produtividade da ordem de 40% em relação ao cenário atual e não será o suprimento hídrico que conseguirá evitar tal redução. As lâminas de irrigação nos cenários futuros também apresentaram reduções da ordem de 40%. Em relação à cultura do milho, para se manter os mesmos níveis de produtividade, será necessário um incremento de 81% nas lâminas de irrigação, diante dos cenários futuros. Conclui-se que diante de cenários futuros, a cana-de-açúcar, para a manutenção de sua produtividade, sugere-se um envolvimento com outros campos de pesquisa, dentre eles a área de genética, buscando desenvolver novas variedades tolerantes a essas variações climáticas e no caso do cultivo do milho o manejo racional da água em dias atuais, passa a ser fundamental. / Over the last several decades, there have been concerns worldwide about coping with increasing energy demand. Several alternatives to oil have emerged, among them the use of plant biomass for fuel. Sugarcane and maize have exhibited excellent potential in this regard. These crops are highly efficient in producing carbohydrates which can easily be fermented to produce ethanol. Proper irrigation practices, providing the ideal amount of water that the plant needs to reach its full potential yield, are needed to maximize income from these crops. Rational irrigation management is considered an important practice because it promotes sustainable water use. Sugarcane and maize are of great economic importance to the state of São Paulo, where it is common to irrigate these crops. This research aims to determine conditions for increased productivity and water availability for these crops in the region of Piracicaba, SP, under future climate scenarios. To achieve this goal, the DSSAT/CANEGRO and CERES-MAIZE crop growth models were coupled with the MarkSim model for estimating data for future climate scenarios. Information from the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) was used to generate data for current conditions, as well as for the A1B, A2 and B1 future scenarios. Current climate data (Minimum Temperature and Solar Radiation and Rain) for the period 1982 to 2012 for Piracicaba, SP, were obtained by meteorological station operated by the Department of Biosystems Engineering at ESALQ / USP. MarkSim was used to generate data for the same region for 2062 to 2092. The Tukey method, at a 5% level of significance was used to compare irrigation levels for current and future scenarios. Based on these results, for future scenarios, sugar cane productivity will be reduced by approximately 40%, and there will not be enough water to mitigate such an effect. The water depth in future scenarios was also reduced by approximately 40%. To maintain the same levels of productivity in corn, will be necessary to increase irrigation water by 81%. In conclusion, it is recommended that research be conducted in other areas if sugarcane productivity is to be maintained. Examples include genetic research to develop new varieties tolerant to climate variations. For maize cultivation, it is crucial the rational water management be introduced as soon as possible.

O Atlântico Sudoeste comporta uma das regiões oceânicas mais energéticas do planeta: a Confluência Brasil-Malvinas (CBM). Essa região encerra o giro subtropical do Atlântico Sul e possui fundamental importância para a dinâmica desse oceano bem como para o clima regional. Através de saídas de modelos numéricos acoplados do 4°?elatório do IPCC, descreve-se o comportamento dessa região em dois cenários futuros de aquecimento global: um de elevada emissão de gases estufa (A1b) e o outro mais ameno em termos de impactos antrópicos (B2). Ambos os cenários apresentaram fortes tendências de aumento de temperatura sobretudo na superfície (chegando a 0,065°C/ano no cenário A1b e 0,055°C/ano no B2). A salinidade de superfície mostrou forte tendência positiva do Equador até a região da CBM, e negativa em maiores latitudes. A posição média da CBM desloca-se em aproximadamente 1,1° para sul no cenário A1b (entre 2066 e 2100) e 0,9° no cenário B2. O padrão espectral dessa posição (dominado pelo ciclo anual no século XX) é dominado pela variabilidade de baixa frequência no cenário A1b. Tais modificações na média e no espectro da posição da CBM estão associados à intensificação e mudança da Corrente do Brasil. / Southwestern Atlantic comprises one of the most energetic region of the world: Brazil-Malvinas Confluence (BMC). This region lies within the Southern Atlantic Subtropical Gyre and holds fundamental importance for this oceanic dynamics as well as for the regional climate. Through numerical modeling output coupled to IPCC\'s 4th Report, it is sunk to describe this region behavior for two distinct future scenarios: high greenhouse gases emission (A1b) and a milder one in terms of anthropic impacts (B2). Both scenarios have shown strong temperature increasing tendencies, especially on the surface (reaching up to 0.065°C/year in A1b and 0.055°C/year in B2). Surface salinity have also shown strong positive tendency from the Equator to the BMC region, and negative in higher latitudes. BMC medium position is shifted around 1.1°S in A1b scenario (between 2066 and 2010) and 0.9° in B2. Spectral pattern on this position (dominated for XX century annual cycle) is controlled by low-frequency variabilities in A1b scenario. These modifications in average and spectral patterns of BMC position are linked to the intensification and changing of Brazil current.

Low impact developments (LID) have been used to mitigate the effects of urbanization on the hydrological cycle. However, there is a lack of studies on LID performance in subtropical climates and under potential impacts of climate change scenarios. This dissertation evaluated the impacts of two climate change scenarios (RCP 4.5 and 8.5) on urban drainage with pollutants and their effect on LID practice efficiency located in a subtropical climate, with Cfa classification according to Köppen and Geiger. First, the inlet quantity and quality parameters were calibrated. The buildup/washoff model was evaluated, comparing load calibration and concentration of pollutants: chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC), phosphate (PO4) (NH3), iron (Fe), cadmium (Cd) and zinc (Zn). Pollutant washing was studied in the area of the bioretention catchment using historical rainfall data between 2013 and 2017, analyzing the influence of the buildup/washoff parameters of each pollutant in the input mass. Afterwards, Eta5x5km (INPE) climate change scenarios were disaggregated to 5-minute intervals by the modified Bartlett-Lewis method. The disaggregated series was used to estimate the impacts of climate change on urban drainage into the bioretention. Therefore, a simple model, developed specifically for the study bioretention cell, was used to estimate the qualitative-quantitative efficiencies of each period of the climate change scenarios. According to the data acquired from INPE, climate change will result in a fall in the volume of rainfall in São Carlos, resulting in lower volumes of surface runoff. The impacts on pollutant washing, however, vary according to the buildup/washoff parameters, explained by a sensitivity analysis. Climate change does not affect the bioretention quantitative efficiency very much: 81.7% from 1980 to 1999 to 81.4% and 81.3% from 2080 to 2099 for CPR scenarios 4.5 and 8.5. The pollutant removal efficiencies, as well as the washing, depend on buildup/washoff characteristics. One of the main consequences of climate change is a drop in the runoff quality. However, even with quantitative efficiency being maintained, bioretention is capable of mitigating this increase in the concentration of pollutants in urban drainage. Thus, the LID will help preserve the quality of downstream rivers, whose volumes will already have diminished by the decrease in rainfall volume. / Técnicas compensatórias de drenagem (TC) vêm sido utilizadas para mitigar efeitos da urbanização no ciclo hidrológico. Entretanto faltam estudos sobre a performance destas TCs em clima subtropical e sob potenciais impactos de cenários de mudanças climáticas. Esta dissertação avaliou os impactos de dois cenários de mudanças climáticas (RCP 4.5 e 8.5) sobre o escoamento superficial urbano com poluentes e sua afetação na eficiência da TC localizada em clima subtropical, classificação Cfa segundo Köppen e Geiger. Primeiro se calibrou os parâmetros de quantidade e qualidade do escoamento superficial na entrada da biorretenção. O modelo buildup/washoff foi avaliado, comparando-se calibração da carga e concentração de poluentes: demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (TOC), fosfato (PO4), nitrato (NO3), nitrito (NO2) amônia (NH3), ferro (Fe), cadmio (Cd) e zinco (Zn). Então se estudou a lavagem de poluentes na área de contribuição da biorretenção com histórico de precipitação entre 2013 e 2017 e analisando a influência dos parâmetros buildup/washoff de cada poluente na entrada de massa. Em seguida, cenários de mudanças climáticas Eta-5x5km (INPE) foram desagregados em intervalos de 5 minutos, pelo método de Bartlett-Lewis modificado. A série desagregada foi utilizada para se estimar os impactos das mudanças climáticas na drenagem urbana, a incidir na biorretenção. Então um modelo simples desenvolvido especificamente para a biorretenção em estudo foi usado para se estimar as eficiências quali-quantitativas de cada período dos cenários de mudanças climáticas. Os dados adquiridos do Inpe mostram que as mudanças climáticas resultarão em uma queda no volume de chuvas em São Carlos, resultando em menores volumes de escoamento superficial. Os impactos na lavagem de poluentes, entretanto, variam de acordo com os parâmetros buildup/washoff, explicados por uma análise de sensibilidade. As mudanças climáticas pouco afetam a eficiência quantitativa da biorretenção, 81.7% no período 1980-1999 para 81.4% e 81.3% no período 2080-2099 para cenários RCP 4.5 e 8.5. Já as eficiências de remoção de poluentes, assim como a lavagem destes, dependem das características buildup/washoff de lavagem. Uma das principais consequências observadas das mudanças climáticas é uma queda na qualidade do escoamento. Porém, mesmo com eficiência quantitativa sendo mantida, a biorretenção é capaz de amenizar essa o aumento na concentração de poluentes na drenagem urbana. Assim, a técnica ajudará a preservar a qualidade dos rios à jusante, que já terão seus volumes diminuídos pela queda no volume de chuva.

O segmento de concreto brasileiro contribui para as mudanças climáticas devido às emissões de CO2 e as possibilidades de reduções de emissões com maior visibilidade, atualmente, são as referentes ao setor cimenteiro. Mas, o cimento tem seu consumo aumentado devido às condições de aplicação no concreto, o que torna importante a análise das emissões nesta aplicação e das possibilidades de redução. Estes foram os objetivos desta pesquisa. A emissão estimada no concreto nacional foi de 224 kgCO2/m³. Para o cimento, foi de 659 kgCO2/t, que é inferior à emissão mundial, e que pode ser reduzida pela troca de combustíveis usados no setor. O patamar atual de mitigação na produção do cimenteiro nacional situa-se em torno de 20%, podendo chegar a aproximadamente 30% com medidas como uso exclusivo de biomassa como fonte de energia, ainda não possível no setor. As reduções no concreto podem chegar a 30%, pelo aumento no rigor na preparação deste material e pela redução de desperdício. Demonstrou-se, nesta pesquisa, que es se patamar de redução é tão significativo quanto o do setor cimenteiro. / The Brazilian concrete sector contributes to the climate change due to its CO2 emissions, that can be reduced through efforts of the cement sector, that have been receiving great attention. But the use of the cement in concrete can increase its consumption if made in the wrong way, and this can increase the CO2 emissions, making important the study of the emissions in concrete and the study of the possibilities of mitigation. These were the main aims of this thesis, that demonstrated that the CO2 reduction potential in the concrete have the same magnitude of the potential in the cement. The emission in the concrete, in Brazil, is 224 kgCO2/t. In cement, is 659 kgCO2/t, that is lower than the global emission and can be reduced by changes in the fuels used in the cement production. The Brazilian cement sector can reduce its emission in 20% and, using only biomass as fuel, this reduction can reach 30%, but this is not possible, yet. Emission reduction in the concrete production and use may reach 30%, through better preparation of concretes and reducing waste of material in constructions. This value is similar to the emission mitigation in the cement sector.

Este trabalho mede o impacto econômico que as mudanças climáticas projetadas para as regiões brasileiras podem ter até o final do século. Em particular, estima o impacto direto que essa mudança no padrão climático terá sobre a produtividade das principais culturas agrícolas do país e o impacto indireto dessas mudanças na economia brasileira como um todo. Ademais, constrói um índice de vulnerabilidade que permite detectar quais são as regiões brasileiras mais vulneráveis em termos de mudanças climáticas para o período estudado. Por fim, utiliza metodologia proposta na literatura a fim de tratar da incerteza dos resultados de maneira explícita. A análise é realizada com dados de soja, cana-de-açúcar, milho, feijão café e laranja entre 1994 e 2015. Essas culturas representam cerca de 82% área de cultivo agrícola do país. Além disso, o modelo inter-regional de EGC usa os dados mais recentes disponíveis em sua calibragem e capta a interdependência regional dos 27 Estados brasileiros. Por fim, o trabalho usa as projeções para o padrão regional de mudanças climáticas fornecido pelo 5º Assessment Report do IPCC (AR5). Os resultados apontam para um impacto econômico bastante heterogêneo entre as regiões brasileiras. Em termos diretos, as perdas agrícolas totais até o final do século variam de 9,7% a 55,6% do PIB brasileiro até o final do século. Sob o aspecto regional, os Estados que apresentam maiores perdas são São Paulo, Paraná e Minas Gerais em todos os cenários. Os impactos de 2ª ordem derivados dessas perdas de produtividade variam de R$2,2 trilhões à R$ 9,2 trilhões a depender dos cenários e se estão mais concentrados nos Estados da região Sul, Sudeste e Centro-Oeste. / This study measures the impact Brazil has to have until the end of the century. In particular, estimating the impact that does not refer to a climate model on the Brazilian economy as a whole. In addition, construct the index of vulnerability that could detect those that are the most vulnerable regions in terms of climatic changes for the studied period. Finally, in the critical analysis, in order to treat the uncertainty of the results explicitly. The analysis is performed with data on soybean, sugarcane, corn, beans and orange between 1994 and 2015. The 6 countries represent 86% of the country\'s agricultural area. In addition, the CGE interregional model uses the most recent data on its calibration and capture in a regional interdependence of the 27 Brazilian states. Finally, the paper uses as projections for the regional pattern of change control by the IPCC\'s 5th Assessment Report (AR5). The results point to a very heterogeneous economic impact among the Brazilian regions. In direct terms, as the successive exchange rates until the end of the year, they vary from 9.7% to 55.6% of Brazilian GDP by the end of the century. Under the regional aspect, the states of which are most important are São Paulo, Paraná and Minas Gerais in all scenarios. The second-highest ratings ranged from R $ 2.2 trillion to R $ 9.2 trillion from the scenarios and are more concentrated in the states of the South, Southeast and Midwest

Given the importance of climate conditions in the agricultural environment, more specifically in the transport of water in the soil, there is a need to understand the effects of climate change on the water dynamics in the soil. This influence of climate conditions in the agricultural environment seems to be important in evapotranspiration, water availability for plants and roots, and for other processes. Many theoretical models have been developed to characterize the physical processes involved in water and transport. Climate prediction models such as the suite of models in the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) make it possible generate climate data that can be used to characterize physical and biological processes. This research focuses on two main aspects: 1) the effects of climate change on the occurrence of extreme events that may affect agricultural processes in the region of Urbana-Champaign, in Illinois (USA) and 2) the effects of climate change on the dynamic of soil water in a corn crop (two fields, ANW and ASW) in the studied area. To explore the impacts of climate change on the occurrence of extreme events, the errors of some climate models from CMIP5 were evaluated and the models were subsequently used to develop indices to represent the occurrence of extreme events. These indices were calculated from observed data, and historical and future simulations, considering pessimistic and optimistic scenarios of climate change. The model that best represents the climate in the region was used to provide input data for Hydrus simulation of the soil water dynamics in two fields with different drainage system layout. These simulations with the Hydrus model were made for current conditions and for near term, midcentury, and end of century time periods (2011-2040, 2041-2070, 2071-2100, respectively). The results indicate that the variation of precipitation in the future may result in increased in one (RX1DAY) and five days (RX5DAY) maximum precipitation, and in the number of consecutive dry days (CDD) and consecutive wet days (CWD). Changes in temperature will be reflected as an increase of the indices of maximum and minimum values of temperatures and summer days (TNn, TNx, TXn, TXx and SU); and decreasing of the index of icing and frost days (ID, FD). This increasing of temperatures will represent a risk for agriculture, due to increased evapotranspiration, which will increase crop water demand and can create a hydric stress. Results of Hydrus simulations of surface flux, cumulative surface flux, runoff, cumulative runoff, soil water storage and cumulative infiltration, with input data from the IPSL model, are presented. These variables are critical in a corn crop, and are dependent on climate variables, soil conditions, parameters of the study region, drainage system, crop characteristics, inter alia. The ANW field had lower values of surface flux and cumulative surface flux comparing to the ASW field. This results is indicative that the risk associated with the ASW drainage system layout is higher than that of the ANW drainage system layout, related to the wider spacing between drains and the difficulty in removing water at the required rate. In general, the maximum and average values of surface flux and cumulative surface flux, will increase over time. In addition, it is noticeable that all Hydrus simulation indicates increasing maximum surface runoff and cumulative surface runoff over time. Percentile changes in average runoff and cumulative runoff are dependent on the period simulated. Increases range from 5.61 to 24.4% in the short term (2011-2040), 16.45 to 39.32% in the medium term (2041-2070) and 3.32 to 19.98% in the long term (2071-2100) compared to historical simulation. The maximum values of infiltration tend to be higher in all simulations when compared to the reference period in both fields. Changes in cumulative infiltration are indicative that infiltration will increase in the future. With respect to the correlation between runoff and extreme events, all simulations showed that the correlation between runoff and extreme precipitation events (RX1DAY ranges between 0.76 and 0.78, and RX5DAY ranges between 0.5 and 0.66), are higher than the correlation between runoff and precipitation (ranges between 0.31 and 0.43). This approach can improve the understanding of climate changes impacts on sustainable groundwater management based on adaptive management. Information gained in this work can be used to design monitoring systems to manage a sustainable groundwater in future climate regimes and create mitigation measures to prevent any risk for food security. An implication of the study is that the impact of climate change on water resources is a function of the projection scenario. The study was limited by the use of daily time step, necessitated by the large data sets. / Dada a importância das condições climáticas no ambiente agrícola, mais especificamente no transporte de água, é necessário compreender o efeito da mudança climática dinâmica da água no solo. Muitos modelos teóricos foram desenvolvidos para caracterizar os processos físicos envolvidos no transporte da água. Os modelos de previsão climática, como o conjunto de modelos do CMIP5, permitem gerar dados climáticos que podem ser usados para caracterizar processos físicos e biológicos. Esta pesquisa foca em dois aspectos principais: 1) efeito das mudanças climáticas na ocorrência de eventos extremos que podem afetar os processos agrícolas na região e 2) efeitos das mudanças climáticas na dinâmica da água no solo sob uma cultura de milho (dois campos experimentais, ANW e ASW) em uma região de Illinois (EUA). Os resultados encontrados indicam que a variação da precipitação no futuro pode causar o aumento de RX1DAY, RX5DAY, CDD e CWD. Considerando os eventos extremos de temperatura, percebemos que o aumento da temperatura média, máxima e mínima será refletido no aumento dos indices TNn, TNx, TXn, TXx e SU; e na diminuição dos indices ID e FD. Este aumento de temperaturas representará um risco para a agricultura considerando a evapotranspiração, que aumentará a necessidade de água das plantas e poderá criar um estresse hídrico. Os resultados apresentam as simulações do modelo IPSL aplicado no modelo Hydrus para simular, fluxo superficial, fluxo superficial acumulado, escoamento superficial, escoamento superficial acumulado, armazenamento de água do solo e infiltração acumulada. Essas variáveis são importantes na produção de milho e são função das variáveis climáticas, condições do solo e também alguns parâmetros da região de estudo, como o sistema de drenagem, as características da cultura e outros. O campo ANW apresentou valores mais baixos de fluxo superficial em comparação ao campo ASW. Isso indica que o risco associado ao sistema de drenagem ASW é maior que o ANW, que está relacionado ao maior espaçamento entre os drenos e a dificuldade em drenar a quantidade necessária de água. A tendência do fluxo superficial e do fluxo cumulativo de superfície, em geral, é de aumento em cenários de mudanças climáticas (em valores máximos e médios). Também é notável que toda a simulação indica o aumento do escoamento superficial em termos de valores máximos. O percentil de mudanças nos valores médios de escoamento mostra que a projeção climática tende a aumentar o escoamento superficial em diferentes cenários de simulação. Esta faixa crescente é de 5,61 a 24,4% em curto prazo (2011-2040), 16,45 a 39,32% em médio prazo (2041-2070) e 3,32 a 19,98% em longo prazo (2071-2100) em relação à simulação histórica (1976-2005). Os valores máximos de infiltração tendem a ser maiores em todas as simulações quando comparados ao período de referência (em ambos os campos). Além disso, mudanças na infiltração acumulada indicam que a infiltração média tende a aumentar no futuro. Considerando a correlação entre o escoamento superficial e os eventos de extremos climáticos, todas as simulações indicaram que a correlação entre o escoamento e os eventos extremos de precipitação RX1DAY (varia entre 0,76 e 0,78) e RX5DAY (varia entre 0,5 e 0,66), sendo estas maiores do que a correlação entre o escoamento superficial e a precipitação (intervalos entre 0,31 e 0,43). Conclui-se, portanto, que a ocorrência de eventos de extremos climáticos está mais associada as variáveis estudadas do que a condição climática em si, tendo impactos diretos na agricultura. O estudo mostra diferentes indicações do impacto das mudanças climáticas no recurso hídrico usando diferentes projeções. Uma dificuldade da pesquisa é sobre a grande quantidade de dados ea necessidade de tempo de passagem diário para a integração de variáveis. Esta abordagem pode melhorar a compreensão dos impactos das mudanças climáticas na gestão sustentável das águas subterrâneas com base no gerenciamento adaptativo. As informações obtidas neste trabalho podem ser usadas para projetar sistemas de monitoramento para gerenciar águas subterrâneas de maneira sustentável em regimes climáticos futuros e criar medidas de mitigação para garantir a segurança alimentar.

O aumento da concentração de dióxido de carbono (CO2) atmosférico é um dos aspectos causadores das mudanças climáticas, mas poucos estudos avaliam seus efeitos nas gramíneas tropicais utilizadas nas pastagens brasileiras, principal fonte de alimento empregada na atividade pecuária do país. Este trabalho teve o objetivo de avaliar os efeitos do incremento da concentração de CO2 atmosférico na produção e qualidade nutricional de gramíneas tropicais. Uma revisão sistemática com meta-análise foi realizada a fim de analisar dados disponíveis na literatura científica sobre o tópico \"elevação da concentração de CO2 atmosférico e seus efeitos em plantas de ciclo C4\", e demonstraram a importância de serem realizados mais estudos experimentais para um melhor entendimento das questões envolvendo mudanças climáticas e seus efeitos na agropecuária. O experimento a campo foi desenvolvido em uma instalação FACE (Free Air Carbon-dioxide Enrichment), sendo avaliados os parâmetros produção de biomassa, características morfológicas, composição química e degradabilidade in vitro de Brachiaria brizantha cv. Marandu e a produção de biomassa, características morfológicas, frações de fibra, composição elementar e isotópica de Brachiaria decumbens cv. Basilisk. Em períodos distintos, as gramíneas foram semeadas em cada um dos doze anéis do FACE, onde seis anéis foram mantidos em condição ambiente (Controle; concentração de CO2 atmosférico ? 390 ?mol mol-1; delta13C-CO2 = -8 ?) e outros seis anéis foram enriquecidos com CO2 puro para se atingir a concentração alvo de ? 550 ?mol mol-1 (CO2 Elevado; delta13C-CO2 = -10,6 ?). Antes do início do experimento, amostras de solo (0-0,10 m) foram coletadas para análises da densidade do solo e das concentrações, estoques e teores isotópicos de carbono (C) e nitrogênio (N), que não apresentaram diferenças entre os tratamentos (P > 0,05). A produção de biomassa, assim como as características morfológicas, composição química e degradabilidade in vitro da matéria orgânica de B. brizantha não foram diferentes entre os tratamentos (P > 0,05). Também não foram verificados efeitos da elevação da concentração de CO2 atmosférico na produção de biomassa, características morfológicas e frações da fibra de B. decumbens (P > 0,05). Entretanto, menor concentração de cálcio (Ca) foi determinada nas amostras de folha e material senescente de B. decumbens mantida sob elevada concentração de CO2 atmosférico (P < 0,05). Menor relação C:N foi detectada na fração total de B. decumbens do tratamento CO2 Elevado (P < 0,05). A composição isotópica desta forragem também foi modificada pela elevação de CO2 atmosférico, apresentando menores valores de ?13C e maiores valores de delta15N quando comparados aos do Controle (P < 0,05). Os resultados indicam que as gramíneas avaliadas são menos responsiveis à elevação da concentração de CO2 atmosférico que plantas de ciclo C3, provavelmente por diferenças nos mecanismos fisiológicos envolvidos nos processos de fotossíntese que, em plantas do tipo C4 já se encontram próximos da saturação nas atuais concentrações de CO2 atmosférico. Entretanto, sob atmosfera de concentração elevada de CO2, B. decumbens apresentou menor teor de Ca, o que em um cenário previsível de mudanças climáticas, pode gerar consequências para os sistemas de produção pecuária baseados em pastagens / Increased atmospheric carbon-dioxide (CO2) is a consequence of recent anthropogenic environmental change and few studies have evaluated its effect on tropical grasses used in Brazilian pastures, main feed source of major part of livestock. The present study aimed to evaluate the effects of increased CO2 atmospheric concentration on production and nutritive value of tropical grasses. A systematic review with meta-analysis was performed in order to systematize and analyze published data on the topic \"elevated concentration of atmospheric CO2 and its effects on plants with type C4 photosynthetic cycle\" and demonstrated the importance of more experimental studies for a better understanding of the issues surrounding climate change and its effects on agriculture. Using a FACE (Free-Air Carbon dioxide Enrichment) facility, forage production, morphological characteristics, chemical composition and in vitro organic matter degradability of Brachiaria brizantha cv. Marandu (palisade grass), and biomass production, morphologic characteristics, fiber fractions, elemental and isotopes composition of Brachiaria decumbens cv. Basilisk (signal grass) were evaluated. In different periods, the grasses were sown in each of the twelve rings of the FACE facility where six rings were kept at ambient condition (current atmospheric CO2 concentration; Control ? 390 ?mol mol-1; delta13C = -10.6 ?) and six other rings were enriched with pure CO2 in order to achieve the target concentration of ? 550 ?mol mol-1 (Elevated CO2; delta13C = -10.6 ?). Before the beginning of the experiment, soil samples were collected to determine the concentrations, stocks and isotopic contents of carbon (C) and nitrogen (N), which showed no difference between treatments (P > 0.05). Biomass production, as well as morphological characteristics, chemical composition and in vitro organic matter degradability of B. brizantha were not different between Control and Elevated CO2 treatments (P > 0.05). In addition, no effects of Elevated CO2 were observed in biomass production, morphological characteristics and fiber fractions of B. decumbens (P > 0.05). However, lower values of calcium (Ca) were observed in the leaves and senescent material of B. decumbens on the Elevated CO2 treatment (P < 0.05). Lower C:N ratio was observed in the total fraction of B. decumbens under Elevated CO2 treatment (P < 0.05). The isotopic compositions of B. decumbens were also affected by the increased CO2 atmosphere, presenting lower delta13C and higher delta15N values when compared to Control (P < 0.05). These results indicate that the evaluated grasses (C4) are less responsive than C3 plants to CO2 enrichment, probably due to the physiological mechanisms during photosynthesis leading to an increased CO2 concentration in the loci of photosynthesis of C4 plants. However, under elevated CO2 atmospheric concentration, B. decumbens showed lower Ca content, which can affect the livestock production in a predictable scenario of climate change

Orientador: Leandro de Castro Mantovani / Resumo: Acidificação oceânica, processo resultante das emissões de gás carbônico (CO2) na atmosfera pelas atividades de natureza antrópica, vem causando nas últimas décadas uma modificação no equilíbrio químico do sistema bicarbonato/carbonato e consequentemente uma diminuição do pH dos oceanos. Estimativas apontam que esta diminuição pode ser de 0,7 unidades até ano de 2300, o que pode afetar o crescimento, reprodução e até mesmo a sobrevivência das espécies. Nesse sentido, são necessários estudos que avaliem o impacto da acidificação oceânica ao nível fisiológico e molecular nas diferentes espécies marinhas. O siri Callinectes danae é um importante recurso ecológico e econômico da Região da Baixada Santista e habitante de diferentes faixas de salinidade. O presente estudo avaliou os efeitos da acidificação oceânica no siri C. danae sobre um conjunto de parâmetros fisiológicos (consumo de oxigênio, excreção de amônia, razão O:N, índice hepatossomático e capacidade osmo-e ionorregulatória da hemolinfa), e a expressão gênica da Na+/K+- ATPase, enzima importante no processo de osmorregulação e equilíbrio ácido base. Os animais foram mantidos em diferentes salinidades (20, 25, 30, 35 e 40) e nos pHs 8,0 (controle) e 7,3 (acidificado) por um período de três e trinta dias. Foi observado aumento no consumo de oxigênio nas salinidades 25 (3 dias), 20 e 40 (30 dias) provavelmente devido a uma maior necessidade energética para a manutenção de sistemas relacionado a regulação ácido-base. També... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Oceanic acidification, a process resulting from the emission of carbon dioxide (CO2) in the atmosphere by activities of anthropic nature, has been causing in recent decades a change in the chemical balance of the bicarbonate / carbonate system and consequently a decrease in the pH of the oceans. Estimates indicate that this decrease can be 0.7 units per year of 2300, which can affect the growth, reproduction and even survival of the species. In this sense, studies are needed to evaluate the impact of oceanic acidification on physiological and molecular levels in different marine species. The Callinectes danae crab is an important ecological and economic resource of the Region of the Baixada Santista and inhabitant of different ranges of salinity. The present study evaluated the effects of ocean acidification on C. danae crab on a set of physiological parameters (oxygen consumption, ammonia excretion, O: N ratio, hepatosomatic index and osmo-and ionoregulatory capacity of hemolymph), and gene expression of Na + / K + - ATPase, an important enzyme in the process of osmoregulation and acid base balance. The animals were kept at different salinities (20, 25, 30, 35 and 40) and at pHs 8.0 (control) and 7.3 (acidified) for a period of three and thirty days. It was observed an increase in the oxygen consumption in salinities 25 (3 days), 20 and 40 (30 days) probably due to a greater energy requirement for the maintenance of systems related to acid-base regulation. Metabolic depressi... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre