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Enfrentamentoda CriseHídrica Porto Alegre, 10 de julho de 2015 V FÓRUM INTERNACIONAL DE GESTÃO AMBIENTAL “CRISE DA ÁGUA: CAUSAS, CONSEQUÊNCIAS E ENFRENTAMENTO” 9 e 10 de julho de 2015

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Enfrentamento da Crise Hídrica

Porto Alegre, 10 de julho de 2015

V FÓRUM INTERNACIONAL DE GESTÃO AMBIENTAL“CRISE DA ÁGUA: CAUSAS, CONSEQUÊNCIAS E ENFRENTAMENTO”

9 e 10 de julho de 2015

República Federativa

8.5 milhões Km²201 milhões de habitantes (ano2013)

26 Estados01 Distrito Federal5.561 cidades

5 Regiões Geopolíticas- Norte- Nordeste- Sudeste- Centro Oeste- Sul

Implicações Institucionais e Econômicas

Sistema Nacional de Gerenciamento de Sistema Nacional de Gerenciamento de Sistema Nacional de Gerenciamento de Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos Recursos Hídricos Recursos Hídricos Recursos Hídricos –––– SINGREHSINGREHSINGREHSINGREH

• Política Nacional de Recursos Hídricos

• Política Nacional de Saneamento Básico

• Plano Nacional de Gestão de Riscos e Desastres

• Plano Nacional de Segurança Hídrica

• Plano Nacional de Mudanças Climáticas

• Plano Nacional de Adaptação

• Atlas do Semiárido

• Monitor da Seca

• Programa de Convivência com as Secas

Políticas, Planos, Programas e AçõesPolíticas, Planos, Programas e AçõesPolíticas, Planos, Programas e AçõesPolíticas, Planos, Programas e Ações

• Art. 5º São instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos:

• I - os Planos de Recursos Hídricos;

• II - o enquadramento dos corpos de água em classes, segundo os usos preponderantes da água;

• III - a outorga dos direitos de uso de recursos hídricos;

• IV - a cobrança pelo uso de recursos hídricos;

• V - a compensação a Municípios;

• VI - o Sistema de Informações sobre Recursos Hídricos.

A Lei 9.433/97 (Lei das Águas)

Brasil: complexidade institucional

Ríos estaduais ……… 1.526.825 km

Ríos Federais ……… 105.810 km

Balanço Hídrico – Brasil

Eventos de Secas Hidrológicas.

Distribuição espacial das principais secas históricas do Estado do Ceará (1911-84).

Definições para o fenômeno da seca, citadas na literatura:

i) uma seca é um déficit de umidade, que acarreta influências desfavoráveis às plantas, animais e às pessoas de uma determinada região (Warrick, 1975);ii) um período de seca é um período de um ou mais anos com vazões abaixo da média de longo termo (Rossi et al., 1992).

Fonte: WMO. Drought monitoring and early warning: concepts, progress and future challenges, WMO, nº 1006, 2006.

media de X

disponibilidades totais

media de X

curva de demanda

Tempo t

∆V

S 21

c = g(t)S 11

S 22

S 12

P 1 P 2

X

Definição de Secas

Fonte: Convivência com o Semiárido e Gestão Proativa da Seca no Nordeste do Brasil: Uma Nova Perspectiva. Banco Mundial/FUNCEME/MI/ANA, 2014.

Sistema de Gestão de Secas (SIGES)

Fonte: Freitas, M. A. S. (2010). Que Venha a Seca: modelos de gestão de recursos hídricos em regiões semiáridas. Ed. CBJE, RJ, 420p. ISBN 978-85-7810-660-7

Climate Change and Water Resources Management

Fonte: WHO. Early warning systems for drought and desertification: Role of National Meteorological and Hydrological Services, WHO nº 906, 1999.

Previsão de Secas

Operação dos

Reservatórios

Com afluências

previstas

Com Demandas

Negociadas

Com Cota Inicial

do Reservatório

Previsão de Vazão

Modelos Chuva-Vazão

Afluências típicas (“anos

típicos”)

Previsão de

Precipitação (Secas e

Cheias)

Modelos Globais –

downscale

Modelos Estatísticos –

Probabilísticos

RNA (Informação

Climatológica)

Monitoramento dos

Reservatórios

Afluências previstas vs.

afluências observ.

Cota reserv. Prevista vs.

Cota observada

Demandas previstas vs.

Demandas observadas

Análise dos Impactos e

Ações Mitigadoras

Operação em situação

normal - outorga ANA

órgãos est.- preventivo

Operação em

Racionamento /

Emergência (Defesa Civil)

SIGES – SISTEMA DE GESTÃO DE SECAS

Planejamento Estratégico Planejamento Tático

Sistema SAGE (geração

estocástica de vazão)

Previsão por RNA e

lógica difusa

Métodos

de

Operação

CAR

Optimal

Hedging

rules

Lamelas -

estado

hidrológico

Monitoramento de Secas /Cheias

Índices de secas/cheias (RAI, BMDI, SPI, LRDI etc.)

Artigo: Freitas, M. A. S. & Silveira, P. B. M.: Tools For Strategic Decision Making On Water Resources Management Under Climate VariabilityAnd Drought Conditions In Northeast Brazil, submitted to Journal of Water and Climate Change, 2013.

Fonte: Freitas, M. A. S. (2010). Que Venha a Seca: modelos de gestão de recursos hídricos em regiões semiáridas. Ed. CBJE, RJ, 420p. ISBN 978-85-7810-660-7

Figura. Concepção esquemática do subcomponente de Sistema de Gestão de Secas (SIGES) para análise de secas meteorológicas.

Análisis Regional de Secas

La Figura presenta una alternancia en periodos húmedos y secos, entre 1911 y 1988, para el Estado de Ceará (NE-Brasil) y los años ENSO (El Niño Southern Oscillation), según Rasmusson & Carpenter (1983). El índice de precipitaciones utilizado fue el LRDI (Lamb Rainfall Departure Index), que expresa en términos regionales, la desviación de las precipitaciones respecto a la media, como desviación estándar (Lamb et al., 1986).

SSTs vs. Precipitaçäo em Momba5a

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250

JJA (-1) [°C * 100]

JJA (-1) Frio Normal Quente

SST SST SST

DJF (14 Eventos) (47 Eventos) (13 Eventos)

PeríodoÚmido

42 % 36 % 8 %

PeríodoNormal

29 % 34 % 38 %

PeríodoSeco

29 % 30 % 54 %

Anos de ENSO : 1911, 1914, 1918, 1923, 1925, 1930, 1932, 1939, 1941, 1951, 1953, 1957, 1965, 1969, 1971, 1976, 1982 (Rasmusson &Carpenter, 1983)

Previsão de Secas

Influência do Atlântico no Regime de Chuva no Nordeste de Brasil

Previsão de Secas – Redes Neurais

Fonte: Freitas, M. A. S. (2010). Que Venha a Seca: modelos de gestão de recursos hídricos em regiões semiáridas. Ed. CBJE, RJ, 420p. ISBN 978-85-7810-660-7

Figura. Precipitação mensal normalizada na estação Ipaguassu usando o algorítmo BPTT (sem processo adaptativo).

RAI - Rainfall Anomaly Index

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

1912

1913

1914

1915

1916

1917

1918

1919

1920

1921

1922

1923

Mombaca

S. Cariri

Granja

Monitoramento de Secas

Monitoramento e Plano de Mitigação dos Efeitos de Secas

Bhalme & Mooley Drought Index (BMDI)

LRDI vs. Produção de Arroz

Período: 1975-1984

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

-

-

-

0

2000

4000

6000

1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984

L R D I

D e s v i o

Ano LRDI Desvio (ton)

Análise dos Efeitos

Como ejemplo de método de evaluación directa, Freitas & Barros (1999) demostraron la influencia de la reducción de las precipitaciones, por medio del índice LRDI - Lamb Rainfall Departure Index, en la producción de los 17 principales cultivos permanentes y los 17 principales cultivos de temporada, en el Estado de Ceará, en el período de 1975 a 1984. La Figura presenta, a título de ejemplo, la relación entre el índice LRDI y la producción de arroz de secano, expresada como la desviación en relación a la media total, en el Estado de Ceará.

Modelo Chuva-Vazão CN3S

TABORGA, J. & M.A.S. FREITAS: Simulação da Lâmina de Escoamento Mensal, III Simpósio Luso-Brasileiro de Hidráulica e Recursos Hídricos, VII Simpósio Brasileiro de Hidrologia e Recursos Hídricos, vol. 2, 558-570, Salvador, Bahia, 1987.

SAGE (Stochastische AbflussGEnerieungsmodelle)

- Modelo PAR(Thomas/Fiering) com modificação de CLARKE(1973)- Modelo PAR (Thomas/Fiering) com transformação de MATALAS(1967)- Modelo Two-tier (PAR(1)/AR(1) com distribuição log-gama- Modelo Two-tier (PAR(1)/AR(1) com distribuição log-normal- Modelo Two-tier - PAR(1)/GAR(1)- Métodos dos Fragmentos / AR(1) com distribuição log-gama - Métodos dos Fragmentos / AR(1) com distribuição log-normal- Métodos dos Fragmentos / GAR(1)- Modelo de Desagregação /AR(1) de VALENCIA & SCHAAKE(1973)- Alternating Reward Renewal Model / Métodos dos Fragmentos

Algumas Aplicações no Brasil• Simulação da Operação do Sistema do Paraíba do Sul;

• Proposta de Alocação de Água para a bacia do São Francisco (PDRHSF);

• Simulação do Sistema Cantareira (São Paulo), usando Curva de Aversão ao Risco;

• Simulação do PISF – Projeto de Integração do São Francisco;

• Análises Multicriteriais na bacia do Rio Guaribas (Estado do Piauí);

• Análises Multicriteriais na bacia do Rio Curu (Estado do Ceará);

• Modelagem Chuva-Vazão (modelo CN3S) aplicado às bacias dos reservatórios de Dardanelos, Belo Monte, Colíder, Bocaina, sistema de reservatórios da bacia do Poti-Longá, Petrônio Portela, etc.;

• Modelo de Redes Neurais para Previsão de Cheia na bacia Amazônica;

• Aplicação dos Índices de Secas aos postos do INMET;

• Operação de Reservatórios de Situação de Escassez (Bacia do rio Verde Grande);

• Simulação do Sistema de Reservatórios do SIN para a determinação da Disponibilidade Hídrica do país para o Plano Nacional de Recursos Hídricos;

• Etc.

PARAIBUNA SANTA BRANCA

JAGUARI FUNIL

SANTA CECÍLIA

VIGÁRIO

PEREIRA PASSOS

SANTANA

TOCOS

LAJES

PONTE COBERTA

ILHA DOS POMBOS

EXPERIÊNCIA BRASILEIRA

Operação de Reservatórios na Bacia do Rio Paraíba do Sul

r. Paratoi

JAGUARI

JAGUARI

r.Para

itinga

r.Para

ibuna

PARAIBUNA

PARAIBUNA

STASTA

BRANCA

BRANCA

TOCOSTOCOS

LAJESLAJES

SANTANASANTANA

VIGÁRIOVIGÁRIO

PEREIRAPEREIRAPASSOSPASSOS

PPS

GU

AR

AR

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FTN/FTV

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CECÍLIA

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FUNIL

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Rosário

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Us. de RecalqueUs. Geradora

Us. Reversível

Reservatório

Túnel

Canal

Fluxo de águaCidades

EXPERIÊNCIA BRASILEIRA

Operação de Reservatórios na Bacia do Rio Paraíba do Sul

36,0

14,7

45,551,1

63,7

79,676,5

90,1

98,7

64,2

49,4

63,6

17,5

29,2

37,9

45,2

53,246,2

25,3

33,8

83,5

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

01/

01/1

993

01

/05

/199

3

29/

08/

1993

27/

12/1

993

26/

04/1

994

24/

08/1

994

22

/12/

199

4

21/

04/1

995

19/

08/1

995

17/

12/1

995

15/

04/1

996

13/

08/1

996

11/

12/

1996

10/

04/1

997

08/

08/1

997

06/

12/1

997

05/

04/1

998

03/

08/1

998

01/

12/1

998

31/

03/1

999

29

/07/

199

9

26/

11/1

999

25/

03/2

000

23/

07/2

000

20/

11/2

000

20

/03

/200

1

18/

07/

2001

15/1

1/20

01

15/

03/2

002

13/

7/20

02

10/1

1/20

02

10/3

/200

3

AR

MA

ZEN

AM

ENT

O (%

VU

)

28/10/2002

Evolução do Armazenamento Equivalente

Curva Limite da Portaria DNAEE 022

EXPERIÊNCIA BRASILEIRA

Operação de Reservatórios na Bacia do Rio Paraíba do Sul

Reservatório Jaguari

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

meses

%V

olu

me

Úti

l 2000

2001

2002

2003

2004

Reservatório Funil

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

meses

%V

olu

me

Úti

l 2000

2001

2002

2003

2004

Reservatório Paraibuna

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

meses

%V

olu

me

Úti

l 2000

2001

2002

2003

2004

Reservatório Santa Branca

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

meses

%V

olu

me

Úti

l 2000

2001

2002

2003

2004

PROJETO DE INTEGRAÇÃO DO RIO SÃO FRANCISCO COM BACIAS HIDROGRÁFICAS DO NORDESTE SETENTRIONAL

PROJETO DE INTEGRAÇÃO DO RIO SÃO FRANCISCO COM BACIAS HIDROGRÁFICAS DO NORDESTE SETENTRIONAL

Qmáx=86.60 m³/s

Qmin=16.11 m³/s

Qmáx=15.80 m³/s

Qmin=0.70 m³/s

Qmáx=43.80 m³/s

Qmin=0.00 m³/s

Qmáx=43.80 m³/s

Qmin=2.16 m³/s

EIXO NORTE

Qmáx=24.50 m³/s

Qmin=10.29 m³/s

Qmáx=8.70 m³/s

Qmin=6.23 m³/s

Qmáx=7.90 m³/s

Qmin=0.19 m³/s

Qmáx=15.80 m³/s

Qmin=3.87 m³/s

EIXO LESTE

1950

• População total: 52 milhões

• Urbana: 19 milhões(36%)

• Rural: 33 milhões

2000

• População total: 169 milhões

• Urbana: 137 milhões (81%)

• Rural: 32 milhões

2010

• População total: 191 milhões

• Urbana: 161 milhões (84%)

• Rural: 30 milhões

Intenso proceso de urbanização

Atlas Brasileiro de Desastres Naturais <http://www.integracao.gov.br/defesacivil>

(1991-2010)

Atlas Brasileiro de Desastres Naturais <http://www.integracao.gov.br/defesacivil>

Eventos críticos no Brasil

Seca - Amazonas/2005

Lidando com eventos extremos em um curto período de tempo

Inundação - Amazonas/2012

• Julho/ 2011 – Criação do Centro Nacional de Monitoramentoe Alertas de Desastres Naturais (CEMADEN);

• Abril/ 2012 – Nova lei da Política Nacional de Defesa eProteção Civil;

• Agosto/ 2012:

– Lançamento do Plano Nacional de Gestão de Riscos eResposta aos Desastres Naturais;

– Inauguração da nova sede do Centro Nacional deGestão de Riscos e Desastres (CENAD – Secretaria Nacional deDefesa Civil).

Sistema de Gestão de DesastresSistema de Gestão de DesastresSistema de Gestão de DesastresSistema de Gestão de Desastres

Plano Nacional de Gestão de Riscos e Resposta a Desastres Naturais 2012-2014

Sistema de Monitoramento e Redução de Desastres Naturais

Salas de situação na ANA e nos Estados

Eixo Monitoramento e Alerta

Eixos Alta vulnerabilidade

Média vulnerabilidade

Baixa Vulnerabilidade

Eixo Mapeamento

Atlas de Vulnerabilidade a Inundações

50 anos50 anos

MANCHAS DE INUNDAÇÃOCataguases

CEMADEN

DEFESA CIVIL

CENAD

ALERTA E ARTICULAÇÃO

MONITORAMENTO E ALERTA

MS, GSI, MT, Forças Militares

Informações meteorológicas

Mapas de risco e de uso da terra

Risco Geológico

MOBILIZAÇÃO E RESPOSTA

ANAInformação hidrológica

Fontes de informações

FORÇA NACIONAL DE EMERGÊNCIA FORÇA NACIONAL DE EMERGÊNCIA FORÇA NACIONAL DE EMERGÊNCIA FORÇA NACIONAL DE EMERGÊNCIA ---- SECASECASECASECA

� Reuniões com os Estados (AL, BA, CE, PB, PE, PI, RN, SE e MG)

� Atualização do diagnóstico do abastecimento de água dassedes urbanas � sedes em colapso e/ou com racionamento

� Elaboração de cenários futuros com prolongamento daestiagem � sedes com potenciais problemas

� Identificação de medidas preventivas e de mitigação doquadro atual e cenário adotado:� Ações Emergenciais (Poços e carro-pipa)� Medidas regulatórias – Gestão de recursos hídricos� Obras estruturantes (Barragens, adutoras, eixos de integração,

etc.)

CISTERNAS RURAIS

Gestão de Oferta

SISTEMAS SIMPLIFICADOS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA

DESSALINIZAÇÃO DE ÁGUAS

BARRAGENSSUBTERRÂNEAS CISTERNAS RURAIS

Reservatórios monitorados

pela ANAAçudes Monitorados pela ANA na Região

Nordeste (BA/CE/PB/PE/PI/RN)

Mês

/Ano

MonitoradosCom Armazenamento ≤ 30%

Total % do Total

dez/13 504 276 54,8%

jan/14 505 287 56,8%

fev/14 506 290 57,3%

mar/14 507 276 54,4%

abr/14 507 266 52,5%

mai/14 507 244 48,1%

19.5.14 507 242 47,7%

Mês

/Ano

MonitoradosCom Armazenamento ≤ 30%

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

90,0%

100,0%

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3

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13

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3

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-13

jul-

13

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-13

set-

13

ou

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3

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v-1

3

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-13

jan

-14

fev-

14

ma

r-1

4

abr-

14

ma

i-1

4

jun

-14

jul-

14

ago

-14

set-

14

ou

t-1

4

no

v-1

4

dez

-14

jan

-15

fev-

15

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5

abr-

15

ma

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5

jun

-15

jul-

15

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rio

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Evolução do Volume do Reservatório Equivalente*

BA CE PB PE PI RN Nordeste

* Considerando reservatórios com capacidade acima de 10hm³**Valores sujetios a posterior consolidação. * Considerando reservatórios com capacidade acima de 10hm³**Valores sujetios a posterior consolidação.

*** A partir de fev-14 considera-se novo volume para os reservatórios Curema e Mãe D'Água na Paraíba devido a batimetria realizada pela ANA.

36

,4%

64

,4%

56

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42

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63

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58

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34

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37

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25

,9%

46

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46

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41

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32

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40

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34

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19

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20

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14

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27

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10%

20%

30%

40%

50%

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70%

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90%

100%

Bahia Ceará Paraíba Pernambuco Piauí Rio Grande do Norte Nordeste

Pe

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rio

Eq

uiv

ale

nte

2012

2013

2014

2015

* Considerando reservatórios com capacidade acima de 10hm³**Valores sujetios a posterior consolidação.

Evolução do Volume do Reservatório Equivalente*Julho 2012 - Julho 2013 - Julho 2014 - Julho 2015

*** A partir de fev-14 considera-se novo volume para os reservatórios Curema e Mãe D'Água na Paraíba devido a batimetria realizada pela ANA.

Bacia Hidrográfica Bacia Hidrográfica Bacia Hidrográfica Bacia Hidrográfica do rio Piancódo rio Piancódo rio Piancódo rio Piancó----PiranhasPiranhasPiranhasPiranhas----Açu Açu Açu Açu ----

Gestão de Gestão de Gestão de Gestão de DemandaDemandaDemandaDemanda

Fica estabelecida a vazão mínima de 1,5 m3/s no rio Piranhas na divisageográfica dos Estados da Paraíba e do Rio Grande do Norte nos cincoprimeiros anos de vigência desta Resolução, e de 1,0 m3/s a partir do sextoano, de acordo com as necessidades hídricas do Estado do Rio Grande doNorte no Trecho n.º 4 (Rio Piranhas – RN).

A partir do sexto ano de vigência desta Resolução, a vazão máxima disponíveltotal para o Estado da Paraíba aumentará de 6,4 m3/s para 6,9 m3/s, e para oEstado do Rio Grande do Norte, reduzirá de 20,9 m3/s para 20,4 m3/s.

RESERVATÓRIOS MÃE D´ÁGUA E CUREMA

Res. CuremaRes. Mãe D´água

Rio Aguiar

Rio Piancó

Canal da Redenção

RESERVATÓRIO E UHE CUREMA

50 hm³

25 hm³

100 hm³

Sistema Adutor Coremas-Cabugi

Sistema Adutor Piranhas-Caicó

SISTEMAS DEALERTA

HIDROLÓGICO

Cotas no Porto de Manaus (cm): 1902-2005

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

1/1

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19181921192219441953197519761982198919931994199619971999200020022005

Calibração do modelo RNA 3-3-1 (1903-1977)

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1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73

Obs_15/6/2005 Calc._modelo rna

Previsão do modelo RNA 3-3-1(1978-2003)

0.2000

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0.2400

0.2600

0.2800

0.3000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

Obs_15/6/2005 Calc._modelo rna

Previsão para 15 de junho de 2005: Cota 28.60 m31 de março: 26.01 m; 15 de abril: 26.45 m; 30 de abril: 27.16 m

LOGO SUAINSTITUIÇÃO

Alerta para o Estado do AcreAlerta para o Estado do AcreAlerta para o Estado do AcreAlerta para o Estado do Acre

ANA

Salas de Situação Estaduais

Sala de Situação: comunicaçãoSala de Situação: comunicaçãoSala de Situação: comunicaçãoSala de Situação: comunicação

BOLETINS DE MONITORAMENTO

Sala de Situação: comunicação

• Atualmente, a Sala de Situação tem seu foco no monitoramento de bacias hidrográficasprioritárias, sistemas de reservatórios, sistemas de alerta hidrológico já implantados no País e dasdecretações de Situação de Emergência ou Estado de Calamidade Pública. Novos produtos/serviços estão em fase de desenvolvimento.

http://www2.ana.gov.br/Paginas/servicos/saladesituacao/default.aspx

MAIS CALOR, MENOS CHUVA

O Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas (PBMC), um comitê com alguns dos maiores especialistas do país em climatologia, fez projeções sobre as alterações prováveis nas várias regiões, mas com diferentes graus de confiabilidade. As mais confiáveis valem para a Amazônia (aumento de temperatura de 5°C a 6°C e que da de 40% a 45% na precipitação até o final do século, com 10% de redução nas chuvas já nos próximos cinco anos), para o semiárido, no Nordeste (respectivamente 3,5°C a 4,5 °C e -40% a -50%), e para os pampas, no Sul (2,5°C a 3°C de aquecimento e 35% a 40% de a umento de chuvas).

http://arte.folha.uol.com.br/ambiente/2014/09/15/crise-da-agua/index.html

Novos Desafios para o Brasil

Urbanização: disciplinamento no uso do solo Qualidade da água

Obrigado!

Marcos Airton de Sousa FreitasEspecialista em Recursos Hídricos

[email protected] (+55) (61) 2109 – 5137

www.ana.gov.br

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