Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The development of rapid assessment protocols that work with indicators of erosion brittleness of river embankments, aims to relate parameters and provide diagnostics to assist in the management of water resources. Providing a new tool to be explored, with great possibility to be adopted as a method of practice and to generate reliable results. This research deals with the study of the Rapid Assessment Protocol (RAP) derived from the doctoral thesis "Indicators Brittleness Erosion in support of definition of Permanent Preservation Areas in rivers" of Josita Soares Monteiro, presented in 2014. The RAP consists of admittedly influential parameters on the stability of river embankments - vegetation; soil texture; stretch of the river; slope inclination; soil depth in slope; width of the stream and use and land cover - and of weights / notes concerning the characteristics of these parameters. As a result, the protocol provides a gradual classification concerning the state of "susceptibility to erosion" of the banks of the stream of Val Buia in Silveira Martins/RS, where this research was conducted. Amplification of the weight assigned to the parameters that make up the RAP of Monteiro (2014); performing a sensitivity analysis on RAP parameters in order to identify those that provide greater relevance in its final outcome; the implementation of changes in the criteria and structure of RAP and its reuse in the thesis study area, the stream Val Buia; and comparing the results of the original PAR with the PAR reapplied were the objectives of the study. The increase made on the weights of RAP parameters did not change the result of the classification of the sampling units in the categories of susceptibility to erosion. Sensitivity analysis demonstrated that the most sensitive parameters to changes in their weights are the highest scored, and, consequently, features which provide high susceptibility to erosion of the river embankments. The protocol used in the study area had partially similar result to that of Monteiro (2014). In order to better target the interpretations regarding the description of the area observed during visual assessment, it is suggested the preparation of well-defined characterization and typologies of measures for the RAP parameters evaluated. The addition of a new parameter in the protocol of Monteiro (2014) - the "river longitudinal profile" parameter - could provide better assessment of the areas that are affected by successive floods. Several fronts related to the assessment of the physical and environmental conditions of river embankments, such as environmental zoning, recovery projects of degraded areas and recovery of riparian forests may make use of the methodology proposed by RAP, as well as adding subsidies to the formulation and execution of natural engineering works aimed at stabilizing the banks of waterways. / O desenvolvimento de protocolos de avaliação rápida, que trabalham com indicadores de fragilidades à erosão de taludes fluviais, tem o objetivo de relacionar parâmetros e fornecer diagnósticos para auxiliar na gestão dos recursos hídricos. Constituindo uma nova ferramenta a ser explorada, com grande possibilidade de ser adotada como um método de utilização prática e geradora de resultados confiáveis. A presente pesquisa trata do estudo do Protocolo de Avaliação Rápida (PAR) oriundo da tese de doutorado Indicadores de Fragilidade à Erosão no apoio à definição de Áreas de Preservação Permanente em rios de Josita Soares Monteiro, apresentada em 2014. O referido PAR é constituído de parâmetros reconhecidamente influentes na estabilidade de taludes fluviais - vegetação; textura do solo; trecho do rio; inclinação do talude; profundidade do solo no talude; largura do curso d água e uso e cobertura da terra e de pesos/notas relativos ás características desses parâmetros. Como resultado, o protocolo apresenta uma classificação gradual com relação ao estado de suscetibilidade à erosão das margens do arroio Val de Buia em Silveira Martins/RS, no qual esta pesquisa foi realizada. A amplificação do peso atribuído aos parâmetros que compõem o PAR de Monteiro (2014); a realização de uma análise de sensibilidade sobre parâmetros do PAR com o propósito de identificar os que proporcionam maior relevância no seu resultado final; a implementação de mudanças nos critérios e estrutura do PAR; sua reaplicação na área de estudo da tese; e a comparação dos resultados do PAR original com o PAR reaplicado foram os objetivos do estudo. A ampliação realizada sobre os pesos dos parâmetros do PAR não alterou o resultado da classificação das unidades amostrais nas categorias de suscetibilidade à erosão. A análise de sensibilidade demonstrou que os parâmetros mais sensíveis às variações dos seus pesos são os de maior nota, e, consequentemente, características que conferem grande suscetibilidade a erosão dos taludes fluviais. O protocolo reaplicado na área de estudo apresentou resultado parcialmente semelhante ao de Monteiro (2014). Afim de melhor direcionar as interpretações quanto à descrição da área observada durante a avaliação visual, sugere-se a elaboração de caracterizações e tipologias de medidas bem definidas para os parâmetros avaliados no PAR. O acréscimo de um novo parâmetro no protocolo de Monteiro (2014) - o parâmetro trecho longitudinal - poderá proporcionar melhor avaliação das áreas que são acometidas por sucessivas inundações. Várias frentes relacionadas à avaliação das condições físico-ambientais dos taludes fluviais, tais como: zoneamentos ambientais, projetos de recuperação de áreas degradadas, de recuperação de matas ciliares poderão lançar mão da metodologia proposta pelo PAR, assim como acrescentar subsídios à formulação e execução de obras de engenharia natural direcionadas à estabilização das margens dos cursos d água.

Soil erosion has been recognized as an increasing threat to the environment and humans worldwide as anthropogenic activities have accelerated the soil degradation rate. In Sweden, it is estimated that 15% of the arable land is affected by soil erosion, and studies have shown that fields in the south of Sweden lose a substantial amount of soil under certain weather conditions. However, few studies have investigated current soil erosion rates and sediment yield on a large scale, focusing on Sweden. Therefore, this study aimed to estimate the annual soil erosion for all erodible surfaces in the southern half of Sweden and calculate the sediment load emitted into adjacent seas. I here applied the RUSLE model, which is the most widely used soil erosion model worldwide. The model required secondary data of precipitation, soil properties, LULC, and topography.The findings showed that most erodible surfaces in the study area eroded less than 0.5 t ha-1y-1. However, it varied considerably in both space and time. The catchments on the western part of the study area had, in general, a higher mean value than watersheds on the eastern coast. The total sediment load entering the Baltic Sea was 123500 t y-1, while Skagerrak and Kattegat's load was approximately 20% higher. Higher soil erodibility, rainfall erosivity, and steeper slope gradient in these regions could partly explain the spatial pattern. Large temporal variabilities in rainfall erosivity indicated that soil erosion and sediment transportation mainly occurred during the summer. However, previous research suggests that other erosive processes have a more significant impact on soil erosion than rainfall. Thus, the RUSLE may not predict the full extent of soil erosion occurring in the study area. Nevertheless, since there is no previous large-scale estimate of soil erosion in Sweden, it provides insights into the potential risks and extent of rainfall-induced erosion.

Deforestation of the Brazilian savanna (Cerrado) region has caused major changes in hydrological processes. These changes in water balance and soil erosion are still poorly understood, but are important for making land management decisions in this region. Therefore, it is necessary to understand the magnitudes of hydrological processes and soil erosion changes on local, regional and continental scales, and the consequences that are generated. The main objective of the study presented in this doctoral thesis was to better understand the mechanism of hydrological processes and soil erosion in the Cerrado. To achieve that, I worked with different scales (hillslope, watershed and continental) and using data from experimental field, laboratory, and remote sensing. The literature review reveals that the annual rainfall erosivity in Brazil ranges from 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. The smallest values are found in the northeastern region, and the largest in the north and the southeastern region. I found that the canopy interception may range from 4 to 20% of gross precipitation and stemflow around 1% of gross precipitation in the cerrado. The average runoff coefficient was less than 1% in the plots under cerrado and that the deforestation has the potential to increase up to 20 fold the runoff coefficient value. The results indicate that the Curve Number method was not suitable to estimate runoff under undisturbed Cerrado, bare soil (hydrologic soil group A), pasture, and millet. Therefore, in these cases the curve number is inappropriate and the runoff is more aptly modeled by the equation Q = CP, where C is the runoff coefficient. The water balance from the remote sensing data across the Brazilian Cerrado indicates that the main source of uncertainty in the estimated runoff arises from errors in the TRMM precipitation data. The water storage change computed as a residual of the water budget equation using remote sensing data (TRMM and MOD16) and measured discharge data shows a significant correlation with terrestrial water storage change obtained from the GRACE data. The results show that the GRACE data may provide a satisfactory representation of water storage change for large areas in the Cerrado. The average annual soil loss in the plots under bare soil and cerrado were 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectively. The Universal Soil Loss Equation cover and management factor (C-factor) for the plots under native cerrado vegetation was 0.013. The results showed that the surface runoff, soil erosion and C-factor for the undisturbed Cerrado changes between seasons. The greatest C-factor values were found in the summer and fall. The results found in this doctoral thesis provide benchmark values of the water balance components and soil erosion in the Brazilian Cerrado that will be useful to evaluate past and future land cover and land use changes for this region. In addition, I conclude that the remote sensing data are useful to evaluate the water balance components over Cerrado regions, identify dry periods, and assess changes in water balance due to land cover and land use change. / O desmatamento nas regiões de Cerrado tem causado intensas mudanças nos processos hidrológicos. Essas mudanças no balanço hídrico e erosão do solo são ainda pouco entendidas, apesar de fundamentais na tomada de decisão de uso e manejo do solo nesta região. Portanto, torna-se necessário compreender a magnitude das mudanças nos processos hidrológicos e de erosão do solo, em escalas locais, regionais e continentais, e as consequências dessas mudanças. O principal objetivo do estudo apresentado nesta tese de doutorado foi de melhor entender os mecanismos dos processos hidrológicos e de erosão do solo no Cerrado Brasileiro. Para tanto, utilizou-se diferentes escalas de trabalho (vertentes, bacias hidrográficas e continental) e usando dados experimentais in situ, de laboratório e a partir de sensoriamento remoto. O estudo de revisão de literatura indica que a erosividade da chuva no Brasil varia de 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. Os menores valores encontram-se na região nordeste e os maiores nas regiões norte e sudeste do Brasil. Verificou-se que os valores de interceptação da chuva variam de 4 a 20% e o escoamento pelo tronco aproximadamente 1% da precipital total no cerrado. O coeficiente de escoamento superficial foi menor que 1% nas parcelas de cerrado e o desmatamento tem o potencial de aumentar em até 20 vezes esse valor. Os resultados indicam que o método Curve Number não foi adequado para estimar o escoamento superficial nas áreas de cerrado, solo exposto (grupo hidrológico do solo A), pastagem e milheto. Portanto, nesses casos o uso do CN é inadequado e o escoamento superficial é melhor estimado a partir da equação Q = CP, onde C é o coeficiente de escoamento superficial. O balanço hídrico a partir de dados de sensoriamento remoto para todo o Cerrado Brasileiro indica que a principal fonte de incerteza na estimativa do escoamento superficial ocorre nos dados de precipitação do TRMM. A variação de água na superfície terrestre calculada como o residual da equação do balanço hídrico usando dados de sensoriamento remoto (TRMM e MOD16) e valores observados de vazão mostram uma correlação significativa com os valores de variação de água na superfície terrestre provenientes dos dados do GRACE. Os dados do GRACE podem representar satisfatoriamente a variação de água na superfície terrestre para extensas regiões do Cerrado. A média anual de perda de solo nas parcelas de solo exposto e cerrado foram de 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectivamente. O fator uso e manejo do solo (fator C) da Universal Soil Loss Equation para o cerrado foi de 0.013. Os resultados mostraram que o escoamento superficial, erosão do solo e o fator C na área de cerrado variam de acordo com as estações. Os maiores valores do fator C foram encontrados no verão e outono. Os resultados encontrados nesta tese de doutorado fornecem valores de referência sobre os componentes do balanço hídrico e erosão do solo no Cerrado, que podem ser úteis para avaliar o uso e cobertura do solo atual e futuro. Além disso, conclui-se que os dados de sensoriamento remoto apresentam resultados satisfatórios para avaliar os componentes do balanço hídrico no Cerrado, identificar os períodos de seca e avaliar as alterações no balanço hídrico devido à mudanças de uso e cobertura do solo.

Desertification is a serious problem in environments where it occurs, namely in dry lands (arid, semi-arid and dry sub-humid areas). This type of degradation affects about one quarter of the land surface, with implications for environmental, economic, political, social and cultural order. The areas in Brazil susceptible to this process are located in the northeast region which is characterized by low rainfall index, high temperatures, severe water deficit, shallow and rocky soils and xerophytic vegetation. São Raimundo Nonato, which is the object of this study, is located in the semi-arid region of Piaui and is a susceptible area to desertification. This has led to the study of degradation / desertification in this area in order to assess the risk of physical deterioration and effective degradation. The risk of physical deterioration was evaluated using the following indicators: climate, rainfall erosivity, erodibility of soils and slopeness. The effective degradation was assessed by considering the indicators discussed above combined with the NDVI of the years 1987 and 2007. The results indicate that 8.3%, 81% and 10.7% of the area are at risk of a low, moderate and high physical deterioration. The effective degradation, taking into account the NDVI for 1987, indicates that 70% and 30% of the area have respectively moderate and high degradation. For the year 2007, the data indicate that 71% and 29% of the area have respectively moderate and high effective degradation. These data reveal a dynamic ecological equilibrium with a subtle trend of improvement in terms of environmental degradation, that is , in the process of desertification in the studied area, since there is a reduction of the class of high effective degradation. The decline and economic stagnation in the area were found during the analysis of major crops and effective livestock . These data revealed a decline in the planted area, productivity and effective livestock, both in number of heads and / or unit of animals. The decline of these indicators corroborates the statement of improvement of environmental conditions in the studied area. / A desertificação constitui um grave problema nos ambientes em que ocorre, qual seja as Terras Secas (áridas, semiáridas e subúmidas secas). Esse tipo de degradação afeta cerca de 1/4 da superfície terrestre, com implicações de ordem ambiental, econômica, política, social e cultural. No Brasil as áreas suscetíveis a esse processo localizam-se na região Nordeste caracterizada por baixos índices pluviométricos, elevadas temperaturas médias, acentuado déficit hídrico, solos rasos e pedregosos e vegetação xerofítica. O Núcleo de São Raimundo Nonato, objeto deste estudo, localizado no semi-árido piauiense constitui área suscetível à desertificação. Esta constatação conduziu ao estudo da degradação/desertificação desta área com o objetivo de avaliar o risco de degradação física e a degradação efetiva. O risco de degradação física foi avaliado a partir dos seguintes indicadores: índice climático, erosividade das chuvas, erodibilidade dos solos e a declividade. A degradação efetiva foi avaliada considerando os indicadores anteriormente citados combinados ao NDVI dos anos de 1987 e 2007. Os resultados indicam que 8,3%, 81% e 10,7% da área apresentam risco de degradação física baixo, moderado e alto. A degradação efetiva, considerando o NDVI para 1987, indica que 70% e 30% da área apresenta respectivamente degradação moderada e alta. Para o ano de 2007, os dados indicam que 71% e 29% da área apresenta respectivamente degradação efetiva moderada e alta. Esses dados revelam uma situação de equilíbrio ecológico dinâmico com uma sutil tendência de melhoria nas condições de degradação ambiental, ou seja, no processo de desertificação da área de estudo, posto a redução da classe de alta degradação efetiva. O declínio e a estagnação econômica da área foram constatados quando da analise das principais culturas e do efetivo de rebanhos. Esses dados revelaram redução da área plantada, da produtividade e do efetivo dos rebanhos em número de cabeças e de unidades animais. A queda desses indicadores corrobora a afirmativa de melhoria das condições ambientais da área de estudo.

Deforestation of the Brazilian savanna (Cerrado) region has caused major changes in hydrological processes. These changes in water balance and soil erosion are still poorly understood, but are important for making land management decisions in this region. Therefore, it is necessary to understand the magnitudes of hydrological processes and soil erosion changes on local, regional and continental scales, and the consequences that are generated. The main objective of the study presented in this doctoral thesis was to better understand the mechanism of hydrological processes and soil erosion in the Cerrado. To achieve that, I worked with different scales (hillslope, watershed and continental) and using data from experimental field, laboratory, and remote sensing. The literature review reveals that the annual rainfall erosivity in Brazil ranges from 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. The smallest values are found in the northeastern region, and the largest in the north and the southeastern region. I found that the canopy interception may range from 4 to 20% of gross precipitation and stemflow around 1% of gross precipitation in the cerrado. The average runoff coefficient was less than 1% in the plots under cerrado and that the deforestation has the potential to increase up to 20 fold the runoff coefficient value. The results indicate that the Curve Number method was not suitable to estimate runoff under undisturbed Cerrado, bare soil (hydrologic soil group A), pasture, and millet. Therefore, in these cases the curve number is inappropriate and the runoff is more aptly modeled by the equation Q = CP, where C is the runoff coefficient. The water balance from the remote sensing data across the Brazilian Cerrado indicates that the main source of uncertainty in the estimated runoff arises from errors in the TRMM precipitation data. The water storage change computed as a residual of the water budget equation using remote sensing data (TRMM and MOD16) and measured discharge data shows a significant correlation with terrestrial water storage change obtained from the GRACE data. The results show that the GRACE data may provide a satisfactory representation of water storage change for large areas in the Cerrado. The average annual soil loss in the plots under bare soil and cerrado were 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectively. The Universal Soil Loss Equation cover and management factor (C-factor) for the plots under native cerrado vegetation was 0.013. The results showed that the surface runoff, soil erosion and C-factor for the undisturbed Cerrado changes between seasons. The greatest C-factor values were found in the summer and fall. The results found in this doctoral thesis provide benchmark values of the water balance components and soil erosion in the Brazilian Cerrado that will be useful to evaluate past and future land cover and land use changes for this region. In addition, I conclude that the remote sensing data are useful to evaluate the water balance components over Cerrado regions, identify dry periods, and assess changes in water balance due to land cover and land use change. / O desmatamento nas regiões de Cerrado tem causado intensas mudanças nos processos hidrológicos. Essas mudanças no balanço hídrico e erosão do solo são ainda pouco entendidas, apesar de fundamentais na tomada de decisão de uso e manejo do solo nesta região. Portanto, torna-se necessário compreender a magnitude das mudanças nos processos hidrológicos e de erosão do solo, em escalas locais, regionais e continentais, e as consequências dessas mudanças. O principal objetivo do estudo apresentado nesta tese de doutorado foi de melhor entender os mecanismos dos processos hidrológicos e de erosão do solo no Cerrado Brasileiro. Para tanto, utilizou-se diferentes escalas de trabalho (vertentes, bacias hidrográficas e continental) e usando dados experimentais in situ, de laboratório e a partir de sensoriamento remoto. O estudo de revisão de literatura indica que a erosividade da chuva no Brasil varia de 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. Os menores valores encontram-se na região nordeste e os maiores nas regiões norte e sudeste do Brasil. Verificou-se que os valores de interceptação da chuva variam de 4 a 20% e o escoamento pelo tronco aproximadamente 1% da precipital total no cerrado. O coeficiente de escoamento superficial foi menor que 1% nas parcelas de cerrado e o desmatamento tem o potencial de aumentar em até 20 vezes esse valor. Os resultados indicam que o método Curve Number não foi adequado para estimar o escoamento superficial nas áreas de cerrado, solo exposto (grupo hidrológico do solo A), pastagem e milheto. Portanto, nesses casos o uso do CN é inadequado e o escoamento superficial é melhor estimado a partir da equação Q = CP, onde C é o coeficiente de escoamento superficial. O balanço hídrico a partir de dados de sensoriamento remoto para todo o Cerrado Brasileiro indica que a principal fonte de incerteza na estimativa do escoamento superficial ocorre nos dados de precipitação do TRMM. A variação de água na superfície terrestre calculada como o residual da equação do balanço hídrico usando dados de sensoriamento remoto (TRMM e MOD16) e valores observados de vazão mostram uma correlação significativa com os valores de variação de água na superfície terrestre provenientes dos dados do GRACE. Os dados do GRACE podem representar satisfatoriamente a variação de água na superfície terrestre para extensas regiões do Cerrado. A média anual de perda de solo nas parcelas de solo exposto e cerrado foram de 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectivamente. O fator uso e manejo do solo (fator C) da Universal Soil Loss Equation para o cerrado foi de 0.013. Os resultados mostraram que o escoamento superficial, erosão do solo e o fator C na área de cerrado variam de acordo com as estações. Os maiores valores do fator C foram encontrados no verão e outono. Os resultados encontrados nesta tese de doutorado fornecem valores de referência sobre os componentes do balanço hídrico e erosão do solo no Cerrado, que podem ser úteis para avaliar o uso e cobertura do solo atual e futuro. Além disso, conclui-se que os dados de sensoriamento remoto apresentam resultados satisfatórios para avaliar os componentes do balanço hídrico no Cerrado, identificar os períodos de seca e avaliar as alterações no balanço hídrico devido à mudanças de uso e cobertura do solo.