Influência dos processos meteorológicos e hidrodinâmicos na emissão de carbono em reservatórios de hidrelétricas

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Felipe Siqueira Pacheco
• Orientador(a): Jean Pierre Henry Balbaud Ometto, Plínio Carlos Alvalá
• Banca de defesa: Arcilan Trevenzoli Assireu, Fábio Roland
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência do Sistema Terrestre
• País: BR
• Resumo em Inglês: Over the last two decades, hydroelectric reservoirs have been identified as potentially important sources of greenhouse gas (GHG) emissions. Then, many studies have been published attempting to improve estimates of emissions using new techniques and approaches. Since many factors related to hydrodynamics influence the production, transportation, storage and release of carbon in hydroelectric reservoirs, the main objective of this study was to determine how water circulation patterns influence the carbon cycle and levels of GHG emissions in tropical hydroelectric reservoirs. In this work, we analyzed the effect of upwelling and downwelling events in tropical hydroelectric reservoirs. We also combine fieldwork and modeling to analyze the respective impact of meteorological and hydrological factors on the spatial and temporal dynamics of phytoplankton and the intensity of carbon dioxide ($CO_{2}$) fluxes. The results show a significant increase in emissions of $CO_{2}$ (12-47\%) and methane (3-16\%) in six tropical hydroelectric reservoirs when upwelling and downwelling events are considered to estimate the emission of greenhouse gases. In an old and stratified reservoir (Funil, state of Rio de Janeiro, Brazil), the seasonal and spatial variability of partial pressure of $CO_{2}$ and chlorophyll concentration is more related to river inflow and retention time than external environmental factor such as air temperature and solar radiation. In this reservoir, contradictory conclusions can be drawn about the level of emissions when the heterogeneity provided by the hydrodynamics is not adequately considered. Thus, the circulation patterns of water and spatial heterogeneity showed to be key features for a more reliable estimate of how much GHG is emitted by hydroelectric dams. Due to the complexity of carbon cycle, the discussion about the role of these systems in global emissions scenario will still be the focus of discussion in the coming years, mainly in tropical systems where there are few studies - although this number has increased significantly in recent years.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2014/05.12.11.49

Ao longo das últimas décadas, estudos mostraram que reservatórios de hidrelétricas, principalmente nas regiões tropicais, são importantes fontes de gases de efeito estufa (GEE). A partir do consenso de que hidrelétricas não são fontes limpas de energia, muitos estudos vêm sendo publicados na tentativa de melhorarem as estimativas de emissões de GEE utilizando novas técnicas e abordagem. Visto que muitos fatores ligados à hidrodinâmica influenciam os processos de produção, transporte, estoque e liberação de carbono em reservatórios de hidrelétricas, o objetivo principal deste trabalho foi determinar como os padrões de circulação influenciam a ciclagem de carbono e os níveis de emissões de GEE em reservatórios de hidrelétricas tropicais. Neste trabalho, foi analisado o efeito de eventos de subsidência e ressurgência em reservatórios de hidrelétricas tropicais. Foram feitos, também, estudos combinando trabalhos de campo e modelagem numérica para analisar o respectivo impacto de fatores meteorológicos e hidrológicos sobre a dinâmica espacial e temporal do fitoplâncton e da intensidade dos fluxos de $CO_{2}$. Os resultados mostram um aumento significativo nas emissões de $CO_{2}$ (12-47\%) e metano (3-16\%) em vários reservatórios de hidrelétricas tropicais quando eventos de subsidência e ressurgência são considerados na estimativa de emissão de gases de efeito estufa. Em um dos reservatórios estudados (Funil, estado do RJ, Brasil), a variabilidade sazonal e espacial da concentração de clorofila e fluxos de $CO_{2}$ está mais relacionada aos processos hidrodinâmicos da entrada do rio e tempo de residência do que a fatores ambientais externos, como temperatura do ar e radiação solar. Este reservatório é de particular importância por fazer parte do sistema de abastecimento da cidade do Rio de Janeiro. Nesse reservatório, conclusões contraditórias podem ser tiradas a respeito do nível de emissões quando a heterogeneidade proporcionada pela hidrodinâmica não é considerada adequadamente. Sendo assim, os padrões de circulações de massas de água e a heterogeneidade espacial mostraram ser características fundamentais na busca por estimativas mais confiáveis sobre o quanto é emitido por reservatórios de hidrelétricas. Devido à complexidade da ciclagem do carbono, a discussão sobre o papel desses sistemas no cenário global de emissões ainda será foco de discussão nos próximos anos, principalmente em sistemas tropicais onde existem ainda poucos estudos - embora este número venha aumentando significativamente nos últimos anos.