A gestão de escassez e secas enquadrando as alterações climáticas

Recursos Hídricos /// Associação Portuguesa dos Recursos Hídricos /// Volume 31# 01 25 A gestão de escAssez e secAs enquAdrAndo As AlterAções climáticAs THE WATER SCARCITY AND DROUGHTS’ MANAGEMENT FRAMING CLIMATE CHANGE ISSUES Eduardo Vivas Aluno de Doutoramento, FEUP /// Rua Dr. Roberto Frias, s/n, 4200-465 Porto /// [email protected] /// associado APRH nº 1678 Rodrigo Maia Professor Associado, FEUP /// Rua Dr. Roberto Frias, s/n, 4200-465 Porto /// [email protected] /// associado APRH nº 753 RESUMO: As alterações climáticas (AC) são um dos maiores desafios do séc. XXI, cujos potenciais efeitos deverão ser atendidos, avaliados e prevenidos desde o nível mais local e nos mais diversos planos (social, ambiental, económico, etc). Por outro lado, na Europa, tem vindo a ser destacada nos últimos anos a importância de uma clara definição de medidas apropriadas às situações de escassez e secas, atento o agravamento das suas consequências devido às AC e porque uma situação de seca pode intensificar situações já problemáticas, onde exista um desequilíbrio entre disponibilidades naturais e utilizações (escassez). Os contributos à gestão de escassez e secas, apresentados no presente artigo, desenvolvidos na FEUP por aplicação ao caso de estudo do Guadiana, têm por base a utilização de indicadores e modelos numéricos de simulação, permitindo maior flexibilidade, prevenção e capacidade de antecipação na gestão dessas situações. Pôde ser constatado que, com a devida adequação de cenários climáticos e de utilização da água, à escala espacial e temporal corrente na Gestão dos Recursos Hídricos, esses desenvolvimentos poderão contribuir para o processo de adaptação às AC. Palavras-chave: Adaptação, flexibilidade, indicadores, modelos, simulação. ABSTRACT: The Climate Change (CC) is one of the greatest challenges of the XXIst century and its effects shall be attended, evaluated and prevented right from the local level and in several matters (social, environmental, economic, etc.). On the other hand, in last years in Europe, has been enhanced the importance of a clear definition of appropriate measures for Water Scarcity and Droughts’ situations, regarding the expected aggravation of their impacts due to CC and since a drought situation can intensify concerning situations where there is already an imbalance between natural availabilities and existing water uses (water scarcity). The contributions for water scarcity and droughts’ management, described in this article, work under development at FEUP, for the Guadiana’s basin case study allow an enhanced flexibility, prevention and anticipation capacity, being funded on decision support tools such as indicators and simulation models. It is possible to verify that, with adequate climate and water use scenarios, on proper Water Resources Management time and spatial scales, the work herewith presented can contribute to the adaptation process to CC. Keywords: Adaptation, flexibility, indicators, models, simulation. 26 A gestão de Escassez e secas enquadrando as Alterações climáticas O texto deste artigo foi submetido para revisão e possível publicação em Junho de 2009, tendo sido aceite pela Comissão de Editores Científicos Associados em Novembro de 2009. Este artigo é parte integrante da Revista Recursos Hídricos , Vol. 31, Nº 1, 25-37, Março de 2010. © APRH, ISSN 0870-1741 1. ENQUADRAMENTO GERAL As situações de seca e de escassez constituem problemas de elevada complexidade, cujos impactos, bastante significativos, têm levado a uma preocupação crescente entre os diferentes estados-membro da União Europeia (UE, 2007b). Por outro lado, é expectável que as Alterações Climáticas (AC) venham a impor pressões adicionais, tanto na afectação das disponibilidades globais, como na severidade e frequência de ocorrência de secas (UE, 2007; UE, 2007b). Neste contexto, como foco do presente artigo, importa analisar em que medida as AC poderão afectar as situações de seca e escassez, e prever se as soluções de gestão em desenvolvimento na FEUP, serão capazes de se adequar ao enquadramento desta problemática. 1.1. O desafio das Alterações Climáticas Por AC entendem-se as alterações das características climáticas (precipitação e temperatura) de uma determinada região, de forma persistente, por um período prolongado (décadas ou superior) (IPCC, 2007). Esta definição deixa em aberto a origem das AC, podendo ser decorrentes da actividade humana, ou de factores naturais que influenciam a variabilidade do clima. Ainda assim, a relação entre os níveis de gases de efeito de estufa (GEE) na atmosfera, em particular de CO2, e os níveis de aquecimento global do planeta dos últimos 100 anos, tornam provável uma intensificação dessas alterações ao longo do séc. XXI (IPCC, 2007; UE, 2007). Embora exista ainda um elevado nível de incertezas quanto aos efeitos reais dessas alterações nas distintas regiões do mundo, o Intergovernamental Panel on Climate Change (IPCC), definiu uma base de cenários de emissões de GEE (IPCC, 2000) que, com auxílio de modelos climáticos, permitem estimar a evolução expectável da temperatura à escala mundial, até ao final do séc XXI (IPCC, 2007). Além disso, estudos para a Península Ibérica e Portugal (SIAM, 2002; SIAM II, 2006), permitiram, segundo o esquema definido pelo IPCC, ter uma avaliação um pouco mais detalhada do desafio que as AC poderão constituir relativamente à variação da temperatura média até ao final do séc. XXI (Figura 1). Figura 1 - Espectro de projecções segundo diversos cenários de emissões e diferentes modelos climáticos, da variação da temperatura média para a Península Ibérica (SIAM II, 2006). 1 Ver DMI/ Prudence Project (http://prudence.dmi.dk/) e PESETA Project (http://peseta.jrc.ec.europa.eu/). Por outro lado, o aquecimento global conduzirá a alterações nos padrões de distribuição espacial e temporal da precipitação, bem como nas características dos seus extremos (IPCC, 2008), tal como surge destacado: (i) na Figura 2, com a representação da expectável afectação da precipitação anual média, por comparação com valores do período 1961-1990, segundo o cenário A2 de emissões (IPCC, 2000) e com base nos resultados de dois modelos climáticos regionalizados para a Europa1 e (ii) na Figura 3, com a previsível evolução da frequência de ocorrência de secas classificadas como severas (actual período de retorno de 100 anos) considerando uma variação face às características actuais do clima e utilizações de água (1961-1990), com base nas projecções dos modelos climáticos ECHAM4 e HadCM3 e em cenários de emissões ligeiramente acima do cenário A1B (IPCC, 2000). 1.2. Adaptação às AC na Europa A UE tem vindo a assumir uma posição de vanguarda e de acção em relação às AC, destacando dois conceitos principais: mitigação e adaptação (UE, 2007). Nesse contexto, recentes desenvolvimentos apresentados com o Livro Branco das AC (UE, 2009) 27 Recursos Hídricos /// Associação Portuguesa dos Recursos Hídricos /// Volume 31# 01 A gestão de Escassez e secas enquadrando as Alterações climáticas apontam para uma prévia avaliação da potencial afectação de diferentes domínios, incluindo da Gestão dos Recursos Hídricos (GRH). Sendo o sul da Europa apontado como uma das regiões mais afectadas, prevê-se que as AC irão impor fortes impactos nos recursos hídricos (UE, 2009a; IPCC, 2008; Brekke, et al, 2009) nomeadamente: alterações na disponibilidade de água, com diminuição dos níveis médios de escoamento e intensificação da sazonalidade; aumento dos problemas de qualidade da água devido a temperaturas mais elevadas e fenómenos extremos mais frequentes; e, afectação de sectores-chave da economia, de forma transversal, bem como dos ecossistemas e da biodiversidade. São igualmente apontadas medidas que permitem facilitar o processo de adaptação às AC nesta matéria (UE, 2009a): Abordagem integrada da gestão da água;• Adopção conjugada de medidas do lado da • “procura” e do lado da “oferta”, incluindo medidas estruturais designadas por “cinzentas” (referindo-se às tradicionais obras de Engenharia) e “verdes” (ao nível do reforço dos ecossistemas) e de intervenção não estrutural, conducentes a mudanças comportamentais (e.g. incentivos económicos); Figura 3 - Evolução, ao longo do século XXI, do futuro período de retorno para as actuais secas de severidade correspondente a um período de retorno de 100 anos (Lehner et al, 2006; IPCC, 2008). Figura 2 - Variação na precipitação média anual no final do séc. XXI (UE, 2007). 28 A gestão de Escassez e secas enquadrando as Alterações climáticas Utilização dos instrumentos legais já existentes, • nomeadamente a Directiva-Quadro da Água (DQA), cujos planos de gestão de Região Hidrográfica, previstos levar a cabo de forma regular (ciclos de 6 anos), se apresentam como suficientemente flexíveis para inclusão da avaliação de impactos das AC, bem como das medidas necessárias; Consideração das AC nos pressupostos • base para elaboração de projectos de longo prazo que dependam, de alguma forma, das características do clima (e.g. aproveitamentos hidráulicos). Além disso, tem vindo a ser reforçado (UE, 2009a) o papel da investigação para melhor compreensão e modelação da afectação do ciclo hidrológico pelas AC, bem como dos impactos sobre a água, avaliando a dimensão socioeconómica dos mesmos e desenvolvendo ferramentas que facilitem a abordagem integrada de avaliação de medidas de mitigação e adaptação. 1.3. Adaptação às AC em Portugal Em Portugal, o Programa SIAM – Scenarios, Impacts and Adaptation Measures (SIAM, 2002; SIAM II, 2006) proporcionou a primeira avaliação multisectorial de potenciais efeitos das AC, com base em projecções de cenários climáticos futuros, ainda que numa resolução espacial reduzida (área de análise mais vasta que a escala de região hidrográfica). Foram apresentados resultados, considerando três projecções climáticas no que toca à anomalia de precipitação média, anual e para as diferentes estações do ano, até ao final do séc. XXI (Figura 4), e à geração de escoamento para o ano horizonte de 2100 (Figura 5). Importa notar que, neste último caso, a avaliação do escoamento, em regime natural, foi obtida com recurso ao modelo de simulação hidrológica de Temez (Temez, 1977), partindo das projecções consideradas. Figura 4 - Anomalia da precipitação para Portugal Continental, segundo três projecções climáticas, até ao final do séc. XXI em percentagem da simulação de controlo (adaptado de SIAM II, 2006). 29 Recursos Hídricos /// Associação Portuguesa dos Recursos Hídricos /// Volume 31# 01 A gestão de Escassez e secas enquadrando as Alterações climáticas Considerando a região norte (salientada nas figuras 4 e 5), tradicionalmente mais húmida, é possível verificar que as projecções para a anomalia da precipitação (Figura 4) seguem uma tendência de forma geral negativa, podendo indicar uma afectação na ordem dos 30%, em termos anuais, com redução mais elevada em determinadas épocas do ano (em especial no Verão), ainda que com ligeiro incremento nos valores de precipitação no Inverno e, pontualmente em alguns locais (nordeste transmontano e na orla de influência marítima do Douro litoral e Vouga) também noutras estações do ano. De igual forma, para a região norte, no que toca ao escoamento superficial (Figura 5), verifica-se uma redução em todas as estações do ano, com excepção do Inverno. Figura 5 - Variação do escoamento médio sazonal, para Portugal Continental, para o final do séc. XXI, considerando 3 projecções climáticas de base face à simulação de controlo (adaptado de SIAM II, 2006). 30 A gestão de Escassez e secas enquadrando as Alterações climáticas 2. A PROBLEMÁTICA DA ESCASSEZ E SECAS Os resultados do grupo de trabalho da UE dedicado à temática da escassez e secas (UE, 2007a) destacam a importância de uma clara definição de medidas apropriadas a estes problemas na Europa, num expectável agravamento com as AC. 2.1. Conceitos base e orientações da UE em relação à escassez e secas Nesta temática, é importante distinguir as características de cada um dos fenómenos. A seca é identificada como um fenómeno natural, podendo assumir consequências extremas, enquanto anomalia transitória das condições de precipitação numa dada área, durante um certo período de tempo. A escassez, por sua vez, é entendida como um fenómeno distinto, nomeadamente a nível Europeu, correspondendo a um excesso da “procura” face às disponibilidades naturais existentes, reflectindo uma avaliação de longo prazo. Não havendo definição universalmente aceite, são apontados três componentes essenciais: (i) as necessidades existentes, (ii) a fracção de água que pode ser mobilizada e (iii) as escalas temporal e espacial consideradas (Vivas, E., Maia, R., 2008). Uma situação de seca pode, então, potenciar e/ ou agravar situações de desequilíbrio entre as disponibilidades naturais e as necessidades para as principais utilizações (escassez), numa qualquer região hidrográfica. A potencial diminuição das disponibilidades naturais e intensificação de conflitos entre diferentes sectores utilizadores, bem como a potencial maior frequência na ocorrência de situações de seca de maior severidade, resultado de alterações no ciclo hidrológico provocadas pelas AC, poderão conduzir a impactos exacerbados e bastante significativos. As conclusões destacadas pelo grupo de trabalho dedicado à escassez e secas (UE, 2007a), bem como na comunicação efectuada pela Comissão Europeia nesta matéria (UE, 2007b), permitem salientar os seguintes pontos cruciais de necessário desenvolvimento: Indicadores de avaliação (seca e escassez)• Planos específicos de gestão de seca• Sistemas de alerta precoce (seca)• Monitorização e avaliação de impactes (seca e • escassez) Adaptação às AC (seca e escassez)• Analisando o ponto de situação nestes domínios para Portugal e Espanha, é possível comprovar que, em termos gerais, este último país se encontra numa fase mais avançada. De facto: os indicadores de seca (índice de estado) que constituem a base de avaliação dos planos especiais de seca (elaborados e implementados para todas as bacias) estão já em fase operacional; têm sido dados os primeiros passos no desenvolvimento de sistemas de alerta precoce de situações de seca por recurso à utilização de modelos para simulação do potencial estado futuro das origens de água (Andreu et al, 2007); e, por último, encontrase em desenvolvimento o Plano Nacional de Adaptação às Alterações Climáticas (MMAE, 2006) cujos primeiros resultados (MMAE, 2008), demonstram que existe já uma base de cenários climáticos ao nível regional para toda a Espanha, estando sob processo de adaptação para simulação e integração efectiva nas actividades de GRH. No caso de Portugal, pode-se dizer que, não obstante algum evidente atraso naqueles domínios, estão, ainda assim, estabelecidas as bases necessárias para os desenvolvimentos identificados, a levar a cabo. Assim: - No que respeita aos indicadores de avaliação, o Sistema de Vigilância e Alerta de Recursos Hídricos - SVARH (Rodrigues et al, 2003) constitui a base de avaliação actual para a gestão de situações de seca. Sendo mais orientado para a avaliação de cheias, não permite a avaliação de secas de forma agregada, i.e. através de uma classificação única global, nem incorpora a importância das utilizações existentes. Deste modo, está a ser promovido o estabelecimento da base para um Sistema de Previsão e Gestão de Secas (fundado em indicadores de avaliação), que permitirá fomentar um alerta precoce, além de melhorar o processo de gestão deste tipo de situações (trabalho em que estão também envolvidos os autores do presente artigo). De acordo com as orientações do Projecto SIAM (SIAM, 2002; SIAM II, 2006), anteriormente referido, e que constituiu a primeira abordagem à integração da problemática das AC na GRH, impõe-se um estudo mais aprofundado e consequente elaboração de programas de medidas, conforme previsto na Estratégia Nacional de Adaptação às Alterações Climáticas (CAC, 2009). 2.2. Desenvolvimentos em Portugal na temática da escassez e secas O desenvolvimento de indicadores/índices de avaliação destaca-se como fundamental para sistematização do processo de gestão e prevenção de secas (Heim Jr, 2002; Steinemann et al, 2005). De facto, estes instrumentos de apoio à decisão possibilitam a detecção e monitorização de condições de seca, a determinação do tempo de actuação e dos níveis de resposta necessários, e ainda a caracterização e comparação de diferentes situações de seca. Os indicadores/índices são, assim, primordiais para a elaboração de planos de gestão (Tsakiris et al; 2007; 31 Recursos Hídricos /// Associação Portuguesa dos Recursos Hídricos /// Volume 31# 01 A gestão de Escassez e secas enquadrando as Alterações climáticas DG ENV EC, 2007) e facilitam a utilização de modelos de apoio à decisão para simulação de situações futuras (Andreu et al, 2007). Nessa linha, o presente artigo toma por base alguns trabalhos que os autores têm vindo a desenvolver neste domínio. Com vista à implementação de um Sistema de Previsão e Gestão de Secas (ver também 2.3 Caso de estudo – Guadiana) foi concebido um esquema de base para avaliação dessas situações em Portugal, representado simplificadamente na Figura 6 e que deverá ter por base a avaliação contínua de indicadores, reflectindo a afectação sequencial das diferentes fases do ciclo hidrológico, aquando de uma seca. De acordo com os diferentes graus de afectação de cada uma das fases consideradas, avaliadas a partir de variáveis representativas e também da importância dos impactos sobre os diferentes sectores utilizadores, será definido um nível de severidade global que permitirá estabelecer um nível de alerta de seca, com a selecção das medidas necessárias. Figura 6 - Esquema sequencial de avaliação de secas de acordo com a afectação das diferentes fases do ciclo hidrológico. Figura 7 - Esquema possível de funcionamento do sistema global (avaliação de secas e escassez). Além da monitorização contínua, a associação de modelos numéricos de simulação, visando a representação das duas últimas fases de avaliação – hidrológica e socio-económica –, permitirá efectuar a simulação de condições futuras, a partir de cenários de evolução das condições meteorológicas e de utilizações. Deste modo, para além da avaliação de secas, fundada em indicadores, permitindo avaliar a situação presente, deverá ser possível abordar a problemática da escassez, realçando a importância das utilizações na maior ou menor vulnerabilidade a situações de seca (a curto prazo) ou de sustentabilidade futura (a longo prazo). O esquema geral de funcionamento de todo o sistema, incluindo a componente de simulação e de registo de impactos reais (para validação contínua de todo o esquema de avaliação, a considerar em fase posterior de desenvolvimento), está representado na figura seguinte (Figura 7). 32 A gestão de Escassez e secas enquadrando as Alterações climáticas 2.3. Caso de estudo - Guadiana A parte portuguesa da bacia do Guadiana (Figura 8) corresponde a uma zona de natural aridez, regularmente afectada por situações de seca (responsável por largos prejuízos, em particular na agricultura) e dependente dos volumes de escoamento provenientes de Espanha devido ao seu carácter transfronteiriço, especialmente relevante em situações de seca (INAG, 2000; Maia, 2009). Além disso, de acordo com dados do Plano Nacional da Água (INAG, 2001), o consumo de água mais representativo na região (94%) destina-se à rega, valor que irá ser intensificado com o empreendimento de fins múltiplos do Alqueva (previsto estar inteiramente operacional em 2012/13) e consequente desenvolvimento da agricultura de regadio na região. Atendendo a estas características, o Guadiana foi o caso de estudo seleccionado para o desenvolvimento conceptual e aplicação do possível sistema de monitorização e avaliação de secas e escassez. Este é um trabalho que ainda se encontra em desenvolvimento, nomeadamente no âmbito da investigação de doutoramento de um dos autores do presente artigo, e como tal, serão apenas apresentadas algumas soluções parcelares de implementação da metodologia descrita, procurando, demonstrar a validade e potencialidade da aplicação de um sistema do género na gestão de situações de seca e escassez, perspectivando a incorporação e contribução do mesmo na adaptação às AC. Figura 8 - Parte portuguesa da bacia do rio Guadiana (Adaptado de INAG, 2001). De acordo com o descrito no ponto anterior, foram identificadas as variáveis representativas de cada fase do ciclo hidrológico, bem como os modelos que poderiam adequar-se à simulação de situações futuras na mencionada bacia. Os modelos numéricos usados foram o modelo de simulação-hidrológica Temez (Temez, 1977), que permite a geração de séries de escoamento natural, a partir de dados de precipitação e temperatura mensais e ainda o modelo de balanço hídrico Aquatool (Andreu et al, 1996) que, 33 Recursos Hídricos /// Associação Portuguesa dos Recursos Hídricos /// Volume 31# 01 A gestão de Escassez e secas enquadrando as Alterações climáticas Figura 9 - Avaliação das condições de precipitação em Setembro de 2005, com recurso ao SPI (12 meses), para 38 estações meteorológicas da rede SNIRH na parte Portuguesa da bacia do Guadiana. com recurso às séries de escoamento geradas pelo Temez e aos volumes mensais de consumo para as diferentes utilizações, permite simular as condições das principais origens de água (como o volume armazenado em albufeiras). Importa notar que, na falta de dados mais detalhados, foram consideradas os volumes de consumos previstos nos elementos de projecto dos diferentes empreendimentos hidráulicos (Vivas, E., Maia, R., 2008a). No que toca à avaliação de secas é, então, possível partir da análise das condições de precipitação, que constituem a base do despoletar destas situações. Na Figura 9 é demonstrado como tal poderá ser conseguido, aplicando o índice Standardized Precipitation Index (McKee et al, 1993) a valores de precipitação acumulados a 12 meses, de 38 estações meteorológicas consideradas representativas (activas e com comprimento de registo significativo – mais de 40 anos), da rede SNIRH (SNIRH, 2008). O período de avaliação considerado (12 meses) foi escolhido por permitir obter resultados mais próximos da duração global dos efeitos de uma situação de seca (Mendes, 2008; CHG, 2007). A partir desta avaliação, tal como descrito na Figura 6, deve ainda ser analisada a evolução das variáveis humidade do solo, escoamento, níveis piezométricos e volumes armazenados em albufeiras, representativas de distintas fases do ciclo hidrológico. Na Figura 10 é apresentada a evolução dos níveis piezométricos do aquífero Estremoz-Cano, na parte correspondente à bacia do Guadiana. Importa realçar a dificuldade de obtenção de dados de humidade do solo, com vista à avaliação do estado das culturas agrícolas de sequeiro, bem como a reduzida qualidade geral dos dados referentes à rede piezométrica do SNIRH para esta área (reduzida dimensão das séries de registos e ocorrência de muitas falhas), dificultando a avaliação contínua e identificação de tendências nas águas subterrâneas. Depois de avaliadas todas as variáveis disponíveis (precipitação, escoamento, níveis piezométricos, volumes armazenados em albufeiras) a avaliação da severidade global de seca deverá ser obtida por ponderação das mesmas, de acordo com a importância relativa das utilizações existentes na região e adequando