Modelagem unidimensional hidrodinâmica de reservatórios e o impacto de cenários de mudanças climáticas sobre seu comportamento térmico.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Duarte, Barbara Pozzan dos Santos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Climate change; Computational modeling; Geometria e modelagem computacional; Hidrodinâmica dos lagos; Lakes hydrodynamic; Mudança climática; Reservatórios; Reservoir
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3147/tde-10072024-081531/

A ocorrência de eventos de estratificação e mistura determina o regime térmico de lagos e reservatórios, influenciando em suas características físicas, químicas e biológicas. A frequência e duração desses eventos são determinadas pelas condições atmosféricas locais, pela morfologia e pela presença de vazões de entrada e saída em um lago. Lagos tropicais pequenos são essenciais para o desenvolvimento de muitas cidades, em vista de seus usos múltiplos. No entanto, estudos sobre esses ambientes ainda são escassos e restritos. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo investigar a representação do comportamento térmico de um pequeno reservatório polimítico-tropical com um modelo matemático unidimensional e avaliar os impactos de cenários de mudanças climáticas sobre esse comportamento. O estudo de caso foi focado na Barragem de Hedberg, uma lagoa de 0,23 km²-4,5m de profundidade, construída no início do século XIX, localizada a cerca de 90 km da cidade de São Paulo, no Brasil. Sua bacia hidrográfica é parcialmente protegida pela Floresta Nacional de Ipanema, com escassa presença de infraestrutura urbana e intensa ocupação agropecuária. O software aplicado foi o General Lake Model (GLM), um modelo hidrodinâmico unidimensional, que utiliza uma abordagem determinística, mecanicista, dependente do tempo e com resolução numérica. Com intervalos de tempo horários, o modelo utiliza como dados de entrada: características morfológicas, variáveis atmosféricas e vazões. Dados de sensores térmicos de alta frequência foram utilizados para a calibração e validação do modelo, entre os anos de 2017 e 2020. Os resultados foram considerados adequados, visto que o modelo representa satisfatoriamente os padrões diários e sazonais observados no reservatório. Para os cenários de mudanças climáticas, utilizou-se o modelo climático regional Eta, com resolução espacial de 20 km. Os cenários escolhidos foram o RCP 4.5 (otimista) e o RCP 8.5 (pessimista), propostos pelo IPCC, que indicam o aumento da temperatura média global em 1,8°C e 3,6°C, respectivamente, até o final do século. Os cenários foram simulados entre 2021 e 2099 e seus resultados avaliados através de cinco indicadores (nível da água, temperatura do epilímnio e do hipolímnio, número de Schmidt e profundidade da termoclina). Os resultados indicam o fortalecimento da estabilidade térmica ao longo do tempo, sugerindo possíveis alterações do regime térmico do lago, com a redução de eventos de mistura e predominância de condições estratificadas.