impactos das mudanças climáticas na demanda de irrigação da

594 Rubens S Gondim et al

R Bras Eng Agriacutec Ambiental v15 n6 p594ndash600 2011

1 Embrapa Agroinduacutestria Tropical Rua Dra Sara Mesquita 2270 CEP 60511-110 Fortaleza CE Fone (85) 3391-7214 E-mailrubenscnpatembrapabr

2 DEHAUFC AvMister Hull sn Bloco 713 e DENAUFC Bloco 804 CEP 60455-760 Fortaleza CE Fone (85) 3366-9492 E-mail marcoufcbrFone (85) 3366-5966 E-mail aduniasufcbr

3 Embrapa Informaacutetica Agropecuaacuteria Av Andreacute Tosello 209-Baratildeo Geraldo CP 6041 CEP 13083-886 Campinas SP Fone (19) 3789-5740 E-mailsilviocnptiaembrapabr

Impactos das mudanccedilas climaacuteticas na demanda de irrigaccedilatildeoda bananeira na Bacia do Jaguaribe

Rubens S Gondim1 Marco A H de Castro2Adunias dos S Teixeira2 amp Siacutelvio R de M Evangelista3

RESUMOAs mudanccedilas climaacuteticas tecircm potencial de alterar os processos do ciclo hidroloacutegico tais como precipitaccedilatildeoque afeta o escoamento superficial temperatura e umidade relativa do ar devido agrave sua estreita relaccedilatildeocom evaporaccedilatildeo e vazatildeo em corpos hiacutedricos e evapotranspiraccedilatildeo das plantas O objetivo do presentetrabalho foi analisar os impactos das mudanccedilas climaacuteticas na necessidade hiacutedrica da cultura da bananeiraconsiderando-se cenaacuterios de mudanccedilas climaacuteticas em escala local em niacutevel de bacia hidrograacutefica (rioJaguaribe no trecho compreendido entre as barragens do Castanhatildeo e de Itaiccedilaba) Um conjuntocomposto de uma baseline (climatologia de base) do modelo de 1961-1990 e de projeccedilotildees climaacuteticasfoi processado Os dados foram entatildeo extraiacutedos considerando-se as coordenadas geograacuteficas da regiatildeoem estudo com resoluccedilatildeo de 044 x 044ordm a fim de abranger toda a aacuterea Estimou-se a evapotranspiraccedilatildeode referecircncia (ETo) atraveacutes de dados da temperatura meacutedia mensal e se projetou uma elevaccedilatildeo nanecessidade hiacutedrica bruta meacutedia anual para 2040 com relaccedilatildeo agraves condiccedilotildees iniciais de 1989 mm para2536 mm e 2491 mm (2750 e 2524) para os cenaacuterios A2 e B2 elaborados pelo PainelIntergovernamental de Mudanccedilas Climaacuteticas respectivamente

Palavras-chave evapotranspiraccedilatildeo irrigaccedilatildeo SIG

Impact of climate change on irrigation requirementof banana in Jaguaribe river Basin Cearaacute Brazil

ABSTRACTClimate change has a potential to impact hydrologic cycle processes such as rainfall which affect run-off temperature and air humidity that have relationship to evaporation over water bodies and plantevapotranspiration The purpose of this study was to assess impacts of climate change on irrigation waterdemand of banana at the river basin level (Jaguaribe river

Revista Brasileira deEngenharia Agriacutecola e Ambientalv15 n6 p594ndash600 2011Campina Grande PB UAEAUFCG ndash httpwwwagriambicombrProtocolo 19808 ndash 21102008 bull Aprovado em 18012011

595Impactos das mudanccedilas climaacuteticas na demanda de irrigaccedilatildeo da bananeira na bacia do Jaguaribe


INTRODUCcedilAtildeO

Hegerl et al (2007) chamam a atenccedilatildeo natildeo apenas para oentendimento de mudanccedilas climaacuteticas que resultam de forccedilantesexternas antropogecircnicas e se diferenciam das naturais mastambeacutem para o fato de poderem ser distinguidas das mudanccedilase variabilidades que resultam de processos internos do sistemaclimaacutetico

Em geral na sua maioria os Modelos de Circulaccedilatildeo Globalsimulam processos na escala global ou continental em detalhee provecircm uma representaccedilatildeo de precisatildeo razoaacutevel da meacutediaclimaacutetica planetaacuteria (Dibike amp Coulibaly 2005) emboraincapazes de representar caracteriacutesticas locais

Reduccedilatildeo de escala dinacircmica envolve o aninhamento de umModelo de Circulaccedilatildeo Regional (RCM) a uma resoluccedilatildeo maisgrosseira de um Modelo de Circulaccedilatildeo Global (GCM) Um RCMutiliza o GCM para definir as condiccedilotildees de contornoatmosfeacutericas variaacuteveis com o tempo em torno de um domiacuteniofinito no qual a dinacircmica fiacutesica da atmosfera eacute modeladautilizando-se uma malha horizontal espaccedilada 20 ndash 50 km Aprincipal vantagem de RCMs eacute sua capacidade de soluccedilatildeo decaracteriacutesticas atmosfeacutericas de escala mais detalhada (Wilbyet al 2002)

Binder (2006) recomendou detalhar mais os cenaacuteriosdisponiacuteveis de mudanccedilas climaacuteticas para a escala de baciahidrograacutefica utilizando-se ainda modelos hidroloacutegicos a fimde se estudar impactos das mudanccedilas climaacuteticas nos recursoshiacutedricos

Schlenker et al (2007) analisando o impacto da mudanccedilaclimaacutetica na agricultura irrigada na Califoacuternia concluiacuteram quepara climas moderados e se aplicando uma escala geograacuteficamais detalhada apesar da possibilidade de modesto aumentona precipitaccedilatildeo anual o escoamento superficial deve sofrerdurante a maior parte da estaccedilatildeo de cultivo decreacutescimo umavez que mais precipitaccedilatildeo se daraacute na forma de chuva que deneve O derretimento da neve ocorreraacute mais cedo e acarretaraacutereduccedilatildeo na disponibilidade de aacutegua quando esta eacute maisnecessaacuteria elevando a demanda para irrigaccedilatildeo pressionandomais os rios e os sistemas de aacutegua subterracircnea

Pode-se assumir que a extensatildeo do periacuteodo de cultivo (ciclo)em consequecircncia das mudanccedilas climaacuteticas teraacute pequenasalteraccedilotildees nos troacutepicos e mudanccedilas na precipitaccedilatildeocombinadas com a elevaccedilatildeo na demanda paraevapotranspiraccedilatildeo aumentam as necessidades de aacutegua parairrigaccedilatildeo (Fischer et al 2007)

Doumlll amp Hauschild (2002) analisaram os impactos potenciaisde mudanccedilas climaacuteticas nas necessidades hiacutedricas da irrigaccedilatildeopara os Estados do Cearaacute e Piauiacute e compararam as necessidadeshiacutedricas das culturas de 1996ndash1998 com o clima de 1951-1980 ede cenaacuterios de 2011-2040 (derivados da reduccedilatildeo de escala dosmodelos climaacuteticos ECHAM4 e HadCM2) Apesar daprecipitaccedilatildeo meacutedia ter projeccedilatildeo de pequena reduccedilatildeo caso doECHAM4 cenaacuterios futuros resultaratildeo em significativa reduccedilatildeode demanda em 48 para a maioria dos municiacutepios comirrigaccedilatildeo (ateacute menos 65 mm ano-1) e aumento em apenas 4(menos que 03 mm ano-1) Os autores atribuiacuteram os resultadosagrave distr ibuiccedilatildeo espacial e estacional da precipitaccedilatildeo equestionaacutevel reduccedilatildeo da evapotranspiraccedilatildeo Com o HadCM2

as reduccedilotildees das necessidades para irrigaccedilatildeo foram aindamaiores Os autores alertaram natildeo terem modelado a variedadede culturas e consideraram uma taxa fixa de eficiecircncia de usoda aacutegua (06) concluindo que possivelmente o modelosubestimou o uso da aacutegua de irrigaccedilatildeo devido a uma estimativaconservadora de aacutereas irrigadas

Krol et al (2006) e Krol amp Bronstert (2007) aplicaram o ModeloRegional Integrado para o semiaacuterido nordestino usandoobservaccedilotildees diaacuterias de longo prazo com um cenaacuterio constante(sem mudanccedila climaacutetica) e tendecircncias climaacuteticas de doisModelos de Circulaccedilatildeo Global ECHAM4 (Roeckner et al 1996)e HadCM2 (Johns et al 1997) Os autores verificaram queprojeccedilotildees de alteraccedilotildees na precipitaccedilatildeo sobre a regiatildeo (2070 ndash2090 comparada a 1961 ndash 1990) divergiram sendo menos 50para ECHAM4 e mais 21 para HadCM2

Das diversas fruteiras tropicais irrigadas as bananeiras satildeoplantas muito sensiacuteveis ao estresse hiacutedrico e suas folhaspossuem elevado iacutendice de aacuterea foliar o que resulta em altatranspiraccedilatildeo o sistema radicular eacute superficial razatildeo pela qual abananeira eacute uma espeacutecie que apresenta consideraacutevel respostafisioloacutegica agrave escassez de aacutegua (Vosselen et al 2005) aleacutem domais demandam aacutegua ao longo de todo o ano por se tratar decultivo perene com produccedilatildeo constante

No presente trabalho analisou-se os impactos das mudanccedilasclimaacuteticas na necessidade hiacutedrica da cultura da bananeiraconsiderando-se cenaacuterios de mudanccedilas climaacuteticas em escalalocal (rio Jaguaribe no trecho compreendido entre as barragensdo Castanhatildeo e de Itaiccedilaba)

MATERIAL E MEacuteTODOS

A aacuterea de domiacutenio foi delimitada entre 4ordm 39rsquo 30 e 5ordm 40rsquo 00de latitude sul e 37ordm 35rsquo 30 e 38ordm 27rsquo 00 de longitude oesteocupando uma aacuterea de 641510 km2 (Figura 1) e altitude maacuteximade aproximadamente 340 m acima do niacutevel do mar

Utilizou-se neste estudo o sistema integrado de modelagemregional PRECIS (Provendo Clima Regional para Estudos deImpactos) versatildeo 12 utilizando-se as condiccedilotildees de contornodo Modelo Climaacutetico Regional HadRM3P O modelo HadRM3P(Modelo Regional Hadley 3) foi implementado no Brasil peloCPTEC ndash Centro de Previsatildeo de Tempo e Estudos Climaacuteticosdo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais ndash INPE suadinacircmica eacute baseada no HadRM3 uma versatildeo mais recente dacomponente atmosfeacuterica do Modelo de Circulaccedilatildeo GlobalHadCM3 (Johns et al 2003) do Hadley Centre Inglaterra

O modelo regional HadRM3 possui resoluccedilatildeo horizontal de50 km com 19 niacuteveis na vertical (da superfiacutecie ateacute 30 km naestratosfera) e 4 niacuteveis no solo A resoluccedilatildeo espacial eacute de 044x 044deg latitudelongitude o que corresponde a uma grade deaproximadamente 50 km Para fins de mudanccedila climaacutetica omodelo usa uma representaccedilatildeo do ciclo de sulfato e de algunsoutros aerossoacuteis maiores detalhes das principaiscaracteriacutesticas do HadRM3P e do sistema PRECIS satildeo descritospor Alves (2007)

O Relatoacuterio Especial Sobre Cenaacuterios de Emissotildees ndash SREs(Nakicenovic et al 2000) definia uma famiacutelia de cenaacuterios sendoos baacutesicos



Uma metodologia similar agrave aplicada por Knox et al (1997)para a Inglaterra e Paiacutes de Gales Tsanis amp Naoum (2003) paraa ilha de Creta na Greacutecia por Victoria et al (2005) para SantaCatarina no Brasil foi utilizada para estimar as necessidadesde aacutegua da bananicultura irrigada em niacutevel de bacia hidrograacutefica

Empregou-se um Sistema de Informaccedilatildeo Geograacutefica ndash SIGvisando agrave utilizaccedilatildeo de informaccedilatildeo espacial de dadosmeteoroloacutegicos e distribuiccedilatildeo dos irrigantes incorporando-sea variabilidade espacial e temporal das variaacuteveis de demandade aacutegua de irrigaccedilatildeo conforme realizado por Biju et al (2004)no Uzbekistatildeo e por Fortes et al (2005) na Iacutendia

Os dados de saiacuteda do modelo foram entatildeo interpoladosconsiderando-se a latitudelongitude atraveacutes de geoestatiacutestica(krigagem) associada a um Sistema de Informaccedilatildeo GeograacuteficaA mesma metodologia foi empregada no Sri Lanka por Silva etal (2007) e na bacia do Guadalquivir Espanha por Diacuteaz et al(2007) para estimativa de impactos de mudanccedilas climaacuteticas nasnecessidades hiacutedricas das culturas irrigadas

A partir do cadastro de outorga da COGERH (2008) atipologia da bananicultura irrigada praticada na regiatildeo(tecnologia empregada e aacuterea) foi identificada envolvendotodas as aacutereas de irrigaccedilatildeo difusa (projetos de irrigaccedilatildeo forados periacutemetros irrigados) que captam aacutegua diretamente no rioe o Distrito de Irrigaccedilatildeo Jaguaribe-Apodi O trabalho abrangeuum trecho de 160 km do rio Jaguaribe envolvendo os seguintesmuniciacutepios Alto Santo Jaguaruana Limoeiro do Norte MoradaNova Satildeo Joatildeo do Jaguaribe Tabuleiro do Norte ItaiccedilabaQuixereacute e Russas no estado do Cearaacute

Aplicou-se um modelo simples de balanccedilo hiacutedrico comprecipitaccedilatildeo e evapotranspiraccedilatildeo mensal enquanto a estimativada demanda de aacutegua para irrigaccedilatildeo foi calculada considerando-se as diferenccedilas entre evapotranspiraccedilatildeo das culturas eprecipitaccedilatildeo meacutedia A frequecircncia de irrigaccedilatildeo requerida parauma cultura em determinado clima depende sobremaneira daquantidade de aacutegua que pode ser armazenada no solo Assume-se que no iniacutecio das irrigaccedilotildees natildeo haja deacuteficit de umidade nosolo (Diacuteaz et al 2007) A necessidade hiacutedrica liacutequida das culturas(NHL) pode ser definida como a quantidade de aacutegua adicionalagrave umidade no solo proveniente da precipitaccedilatildeo que as plantascultivadas devem receber para se desenvolverem sem estressehiacutedrico (Fischer et al 2007) modelada pela Eq 1

iii pptKcfcEToNHL

dondeNHLi - necessidade hiacutedrica liacutequida (mm) no mecircs iEToi - evapotranspiraccedilatildeo de referecircncia (mm) no mecircs iKc - coeficiente de cultivo (adimensional)fc - fator de cobertura da cultura (adimensional)ppti - precipitaccedilatildeo meacutedia (mm) no mecircs i

O painel de especialistas da FAO recomendou a adoccedilatildeo domeacutetodo combinado de Penman-Monteith e ficou conhecidocomo o meacutetodo FAO Penman-Monteith vaacutelido globalmentecomo padratildeo para caacutelculo das necessidades hiacutedricas dasculturas (Allen et al 1998) Em situaccedilotildees nas quais se disponhaapenas de temperatura do ar a evapotranspiraccedilatildeo de referecircncia

Figura 1 Municiacutepios e coordenadas geograacuteficas da aacutereade estudo

A1 baixo crescimento populacional crescimento do PIBmuito elevado elevado consumo de energia baixa mudanccedilano uso da terra disponibilidade de recursos alta a meacutedia raacutepidodesenvolvimento tecnoloacutegico energia foacutessil e balanceada

A2 alto crescimento populacional crescimento do PIBmeacutedio elevado consumo de energia meacutedia a alta mudanccedila nouso da terra disponibilidade de recursos baixa lentodesenvolvimento tecnoloacutegico energia regional

B1 baixo crescimento populacional crescimento do PIBelevado baixo consumo de energia alta mudanccedila no uso daterra baixa disponibilidade de recursos meacutediodesenvolvimento tecnoloacutegico eficiecircncia e introduccedilatildeo detecnologias limpas

B2 meacutedio crescimento populacional crescimento do PIBmeacutedio meacutedio consumo de energia meacutedia mudanccedila no uso daterra disponibilidade de recursos meacutedia meacutediodesenvolvimento tecnoloacutegico dinacircmica energeacutetica como ausual

Um conjunto de dados composto de uma baseline(climatologia de base) do modelo de 1961-1990 e de projeccedilotildeesclimaacuteticas futuras foi gerado no Instituto Nacional de PesquisasEspaciais - INPE-CPTEC (Alves 2007) Extraiacuteram-se os dadosconsiderando-se as coordenadas geograacuteficas da regiatildeo emestudo gerando-se entatildeo as quadriacuteculas para cada variaacutevel afim de abranger toda a regiatildeo estudada

Tendo em vista que para o setor de irrigaccedilatildeo na aacuterea doestudo a expansatildeo da aacuterea irrigada estaacute sendo visualizada ohorizonte temporal para avaliaccedilatildeo dos impactos das mudanccedilasclimaacuteticas considerado foi o ano de 2040

(1)



(ETo) pode ser estimada pela equaccedilatildeo de Blaney-Criddle(Doorenbos amp Pruit 1977)

O fator de cobertura das culturas (fc) considera a superfiacuteciefoliar que evapotranspira como uma fraccedilatildeo da aacuterea cultivadatornando-se funccedilatildeo da espeacutecie irrigada e espaccedilamento adotadovariando com o seu desenvolvimento (Allen et al 1998) nestetrabalho o fc foi considerado igual a 1 para bananeirascorrespondente a 100 de aacuterea sombreada (Freitas et al 2008)

De vez que a Necessidade Hiacutedrica Liacutequida (NHL) eacute igual agraveevapotranspiraccedilatildeo da cultura (ETc) a Necessidade Hiacutedrica Bruta(NHB) foi calculada conforme a Eq 2 sendo igual agrave NHLdividida pela eficiecircncia de irrigaccedilatildeo para que sejam consideradasas perdas por evaporaccedilatildeo escoamento superficial e percolaccedilatildeoprofunda A estimativa de demanda de aacutegua para irrigaccedilatildeo foiempregada neste estudo em escala de sub-bacia podendo seraplicada em diferentes escalas de bacia (Dantas Neto et al2005 Freitas et al 2008) de periacutemetro irrigado (Ferreira et al2006 Carvalho et al 2009) ou ainda de parcela irrigada(Figueiredo et al 2006 Montenegro et al 2008) A partir dasnecessidades de irrigaccedilatildeo liacutequidas e da eficiecircncia final deirrigaccedilatildeo foram estimadas entatildeo as necessidades hiacutedricasbrutas (NHB)

pond

ii Ea

NHLNHB

NHBi - necessidade hiacutedrica bruta (mm) no mecircs iEapond - eficiecircncia de aplicaccedilatildeo poderada pela aacuterea

Tambeacutem se consideraram os valores de eficiecircncia deaplicaccedilatildeo (Ea) alcanccedilados pelos irrigantes da regiatildeo (Nunes2006)

Allen et al (1998) recomendam para a bananeira o uso devalores de Kc de 050 e 110 para as fases inicial e intermediaacuteriadurante o primeiro ano de cultivo e 100 e 120 para as mesmasfases durante o segundo ano de cultivo Bassoi et al (2001)trabalhando com a cultivar Pacovan e utilizando o meacutetodo dobalanccedilo hiacutedrico do solo na regiatildeo de Petrolina PE encontraramvalores meacutedios de 070 para a fase vegetativa e 110 para a fasede floraccedilatildeofrutificaccedilatildeo

Montenegro et al (2008) definiram o Kc em Paraipaba CEe obtiveram 060 do transplantio ateacute 170 dias apoacutes o plantio(DAP) em seguida devido ao crescimento vegetativo dasplantas no 1ordm ciclo houve um raacutepido aumento do Kc ateacute atingirum valor maacuteximo de 105 durante o estaacutedio de florescimento edesenvolvimento dos frutos do 1ordm ciclo (240-360 DAP) apoacutes acolheita dos cachos e a eliminaccedilatildeo das plantas do 1ordm ciclo osvalores de Kc decresceram e atingiram um valor meacutedio de 086no estaacutedio de crescimento vegetativo do 2ordm ciclo (415-560 DAP)a seguir o Kc voltou a subir para 105 durante o florescimentoe desenvolvimento dos frutos do 2ordm ciclo (580-680 DAP)

Considerou-se neste trabalho um Kc de 11 para cultivosestabilizados apoacutes o 2ordm ano (Allen et al 1998) o qual seaproxima dos resultados dos citados autores para a fase deflorescimento e desenvolvimento dos frutos

O modelo climaacutetico permitiu que incrementos fossemprojetados na temperatura e consequentemente elevaccedilatildeo na

evapotranspiraccedilatildeo de referecircncia (ETo) de 3 e de 22 e reduccedilatildeona precipitaccedilatildeo de 31 e de 37 em 2040 para os cenaacuterios A2 eB2 respectivamente

RESULTADOS E DISCUSSAtildeO

O levantamento das aacutereas irrigadas da bacia permitiuconhecer a tipologia da irrigaccedilatildeo da cultura da bananarepresentada pela aacuterea e sistema de irrigaccedilatildeo adotado Verifica-se que a maior parte da aacuterea irrigada para banana adota airrigaccedilatildeo localizada Para utilizaccedilatildeo de uma eficiecircncia de irrigaccedilatildeopara toda a aacuterea do estudo calculou-se um iacutendice uacutenicoponderado pela aacuterea de cada meacutetodo de irrigaccedilatildeo adotado(Tabela 1)

Tabela 1 Determinaccedilatildeo da eficiecircncia meacutedia ponderadapela aacuterea de cada meacutetodo de irrigaccedilatildeo

A Tabela 2 apresenta os valores das projeccedilotildees dasnecessidades hiacutedricas brutas (NHB) mensais (mm) para a culturada banana irrigada considerando-se a climatologia de base domodelo (1961-1990) e para o ano de 2040 cenaacuterios A2 e B2 bemcomo miacutenimos maacuteximos meacutedia e desvio padratildeo observadosespacialmente para a aacuterea do estudo Os valores negativosindicam que natildeo haacute necessidade de irrigaccedilatildeo sendo a demandade evapotranpiraccedilatildeo totalmente atendida pela precipitaccedilatildeoProjetou-se uma elevaccedilatildeo da necessidade hiacutedrica bruta meacutediaanual em 2040 com relaccedilatildeo agraves condiccedilotildees iniciais (climatologiade base) de 1989 mm para 2536 e 2491 mm (2750 e 2524)para os cenaacuterios A2 e B2 respectivamente

Isto ocorreu devido a um efeito combinado da elevaccedilatildeo daevapotranspiraccedilatildeo resultante do aumento da temperaturaagravado pela reduccedilatildeo da precipitaccedilatildeo notadamente nos meseschuvosos de marccedilo e abril (quando a cultura passaria a ternecessidade de ser irrigada) resultando em aumento dasnecessidades de irrigaccedilatildeo ao longo de todo o ano

Por outro lado Medeiros (2003) ao avaliar os impactos dasmudanccedilas climaacuteticas utilizando modelo estocaacutestico deprecipitaccedilatildeo para transferir as alteraccedilotildees na precipitaccedilatildeo geradapor um modelo de circulaccedilatildeo global da atmosfera na bacia dorio Paraguaccedilu Bahia concluiu que os impactos hidroloacutegicosna bacia do estudo eram mais fortemente controlados pelasreduccedilotildees na precipitaccedilatildeo que pelos acreacutescimos da temperatura

A avaliaccedilatildeo entretanto merece ser continuada utilizando-seoutros modelos climaacuteticos a fim de confirmar especialmentecomo a precipitaccedilatildeo se comportaraacute na regiatildeo Nordeste tal comoa capacidade de armazenamento de aacutegua em accediludes resultantedos impactos das mudanccedilas climaacuteticas no volume afluente anual

(2)

Sistema de irrigaccedilatildeo

Aacuterea (ha) (a)

Eficiecircncia mensurada (b)

axb

Inundaccedilatildeo 982 052 4826 Sulco 6145 054 3318 Aspersatildeo 530 064 339 Pivot central 1575 065 1023 Localizada 74805 074 55356 Total 92335 64863 Meacutedia ponderada 070



As Figuras 2A B e C agrupam mapas temaacuteticos danecessidade de irrigaccedilatildeo bruta total anual estimada para aclimatologia de base do modelo e o ano de 2040 cenaacuterios A2 eB2 respectivamente Os mapas foram resultantes dainterpolaccedilatildeo dos dados georreferenciados empregando-se akrigagem Observa-se que a demanda de aacutegua para irrigaccedilatildeoaumenta no sentido proximidade do Oceano para o interior dosemiaacuterido apresentando-se maior em 2040 no cenaacuterio A2

Freitas et al (2008) aplicaram a ferramenta de Sistemas deInformaccedilatildeo Geograacutefica utilizando o inverso do quadrado dadistacircncia como interpolador para elaborar mapas temaacuteticos deevapotranspiraccedilatildeo da cultura na bacia do Satildeo Francisco eencontraram valores de 1449 a 2356 mm anuais aproximando-se dos resultados estimados pelas variaacuteveis da climatologia debase do modelo (meacutedia de 1989 mm)

Neste trabalho a metodologia foi empregada para elaboraccedilatildeode mapas temaacuteticos de necessidade de irrigaccedilatildeo considerando-se mudanccedilas climaacuteticas A aplicaccedilatildeo de um modelo climaacutetico

regional associado a um Sistema de Informaccedilatildeo Geograacuteficapermitiu a avaliaccedilatildeo de impactos em aacutereas menores emcomparaccedilatildeo com os modelos globais que atuam em niacutevel globale continental sendo que esta melhoria na resoluccedilatildeo espacialpossibilitou uma anaacutelise mais detalhada dos impactos em niacutevellocal jaacute a krigagem tornou possiacutevel a representaccedilatildeo dadistribuiccedilatildeo espacial da variabilidade e o Sistema de InformaccedilatildeoGeograacutefica sua visualizaccedilatildeo em mapas temaacuteticos

Silva et al (2007) aplicaram o modelo do Hadley Centre forClimate Prediction (HadCM3) (resoluccedilatildeo de 300 km x 300 km)no Sri Lanka em uma resoluccedilatildeo local de 16 km x 16 km Ademanda de aacutegua para irrigaccedilatildeo de arroz em 2050 foi previstaaumentar em meacutedia no Paiacutes 23 e 13 para os cenaacuterios A2 eB2 respectivamente isto ocorreu devido mais agrave reduccedilatildeo daprecipitaccedilatildeo durante a eacutepoca de irrigaccedilatildeo (embora a precipitaccedilatildeototal anual tenha sido prevista pelo modelo de aumentar)combinada com aumento da evapotranspiraccedilatildeo (2 e 1 paraos cenaacuterios A2 e B2 respectivamente) decorrente do aumento

Tabela 2 Estimativa da necessidade de irrigaccedilatildeo bruta (NHB) mensal (mm) para a cultura da banana irrigada

Figura 2 Mapas da distribuiccedilatildeo espacial da necessidade de irrigaccedilatildeo bruta total anual (mm) estimada (A) para a climatologiade base (1961-90) (B) para o ano de 2040 cenaacuterio A2 e (C) para o ano de 2040 cenaacuterio B2

A B C

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Anual 1961-1990 Miacutenimo -77 -35 -46 -279 -302 -170 -16 120 189 214 199 145 Maacuteximo 138 143 36 55 165 226 258 282 277 294 280 270 Meacutedia 90 93 4 -12 83 180 234 266 264 280 263 244 1989 Desvio Padratildeo 41 36 15 64 79 56 37 019 014 012 013 023 2040 A2 Miacutenimo 73 43 -7 -85 22 13 91 198 208 239 240 223 Maacuteximo 215 178 131 157 220 257 276 287 286 299 290 289 Meacutedia 166 132 84 93 185 233 262 276 270 284 277 274 2536 84 42 2000 875 123 29 12 004 002 001 005 012 2750 Desvio Padratildeo 31 31 29 50 37 31 20 011 015 011 011 013 2040 B2 Miacutenimo 79 58 -26 -169 -49 48 75 131 141 246 239 212 Maacuteximo 177 197 84 149 216 254 273 200 196 297 284 285 Meacutedia 157 164 41 92 178 234 260 272 268 282 273 270 2491 74 76 925 867 114 30 11 002 002 001 004 011 2524 Desvio Padratildeo 20 31 26 53 44 27 22 009 010 011 010 014



da temperatura (14 e 1 degC para os cenaacuterios A2 e B2respectivamente)

Diacuteaz et al (2007) estimaram para 2050 na bacia deGualdalquivir Espanha uma elevaccedilatildeo na meacutedia dasnecessidades hiacutedricas de aproximadamente 193 e 163cenaacuterios A2 e B2 respectivamente causada sobretudo pelareduccedilatildeo da precipitaccedilatildeo na eacutepoca de plantio e elastecimentoda estaccedilatildeo de irrigaccedilatildeo

Mesmo sendo a cultura da banana perene e por se tratar deregiatildeo semiaacuterida os resultados apresentados acima seaproximam dos estimados neste trabalho para a regiatildeo doJaguaribe (2750 e 2524 para os cenaacuterios A2 e B2respectivamente)

Enquanto a elevaccedilatildeo de CO2 tende sozinha a acelerar ocrescimento das plantas e a produtividade das culturastemperaturas mais elevadas e mudanccedilas no regimepluviomeacutetrico podem natildeo soacute beneficiar mas tambeacutem prejudicaros sistemas agriacutecolas Aumento na concentraccedilatildeo de CO2 podeinduzir o fechamento dos estocircmatos das plantas e assimreduzir perdas de aacutegua por transpiraccedilatildeo (Tubiello amp Ewert2002)

Quando a transpiraccedilatildeo eacute reduzida a perda de calor pelasfolhas desacelera e sua temperatura se eleva Estresse hiacutedriconas plantas eacute aumentado por baixa umidade altas temperaturasventos fortes e alta intensidade luminosa na realidadeincertezas permanecem em virtude da falta de conhecimentoem modelos de simulaccedilatildeo de plantas (Eitzinger et al 2003) Poroutro lado uma das restriccedilotildees do modelo HadRM3Pimplementado pelo CPTEC utilizado eacute a impossibilidade deestimativa futura da evapotranspiraccedilatildeo de referecircncia pelomeacutetodo combinado FAO Penman-Monteith recomendado pelopainel de experts da FAO vaacutelido globalmente como padratildeopara caacutelculo das necessidades hiacutedricas das culturas uma vezque o mesmo soacute possibilita a estimativa de temperatura eprecipitaccedilatildeo entretanto torna-se importante a confirmaccedilatildeo datendecircncia de como a temperatura e a precipitaccedilatildeo deveratildeo secomportar diante das mudanccedilas climaacuteticas na regiatildeo econsequentemente das necessidades hiacutedricas dos cultivosirrigados a fim de se planejar medidas adaptativas para osirrigantes tais como melhorias de eficiecircncia na aplicaccedilatildeo daaacutegua e escolha de meacutetodos de irrigaccedilatildeo e adaptaccedilatildeo no padratildeode cultivo selecionando-se culturas que consumam menosaacutegua

Outro aspecto a considerar eacute a necessidade de melhorias naresoluccedilatildeo dos modelos climaacuteticos regionais que permitiratildeo umaavaliaccedilatildeo ainda mais precisa dos impactos locais

CONCLUSOtildeES

1 As mudanccedilas climaacuteticas conforme o modelo e cenaacuteriosprocessados impactam na demanda de aacutegua para irrigaccedilatildeo dacultura da bananeira como consequecircncia do balanccedilo hiacutedricodeterminado pela evapotranspiraccedilatildeo e precipitaccedilatildeo

2 Temperaturas mais elevadas causam maior demanda paraevapotranspiraccedilatildeo das plantas e a tendecircncia flui em direccedilatildeo aum incremento na demanda de aacutegua para irrigaccedilatildeo agravadapela reduccedilatildeo na precipitaccedilatildeo desta forma prevecirc-se que

mudanccedila climaacutetica funciona como outra fonte de incrementona demanda de aacutegua para a agricultura juntamente com aexpansatildeo da aacuterea irrigada

LITERATURA CITADA

Allen R G Pereira L S Raes D Smith M Cropevapotranspiration Guidelines for computing crop waterrequirements Rome FAO 1998 300p FAO Irrigation andDrainage Paper 56

Alves L M Simulaccedilotildees da variabilidade do clima presentesobre a Ameacuterica do Sul utilizando um modelo climaacuteticoregional Satildeo Joseacute dos Campos INPE 2007 92p DissertaccedilatildeoMestrado

Bassoi L H Silva J A M Silva E E da Ramos C M CTargino E de L Maia J L T Ferreira M de N Consumode aacutegua e coeficiente de cultura em bananeira irrigada pormicroaspersatildeo Petrolina Embrapa Semi-Aacuterido 2001 4pComunicado Teacutecnico 108

Biju A George N S Raghuwanshi R Singh Developmentand testing of a GIS integrated irrigation scheduling modelAgricultural Water Management v66 p221-237 2004

Binder L C W Climate change and watershed planning inWashington State Journal of the American Water ResourcesAssociation v42 p915-926 2006

Carvalho M A de Meacutello Juacutenior A V M Schardong APorto R L L Sistema de suporte agrave decisatildeo para alocaccedilatildeode aacutegua em projetos de irrigaccedilatildeo Revista Brasileira deEngenharia Agriacutecola e Ambiental v13 p10-17 2009

COGERH ndash Companhia de Gestatildeo dos Recursos Hiacutedricos doCearaacute Cadastro de Outorga Fortaleza 2008

Dantas Neto F S Costa J N M da Soares A A SediyamaG C Costa L C Sistema computacional aplicado ao caacutelculoda demanda hiacutedrica georeferenciada para a cultura o feijatildeoRevista Brasileira de Engenharia Agriacutecola e Ambiental v9p215-221 2005

Diacuteaz J A R Weatherhead E K Knox J W Camacho EClimate change impacts on irrigation water requirements inthe Guadalquivir r iver basin in Spain RegionalEnvironmental Change v7 p149-159 2007

Dibike Y B Coulibaly P Hydrologic impact of climate changein the Saguenay watershed comparison of downscalingmethods and hydrologic models Journal of Hydrologyv307 p145-163 2005

Doumlll P Hauschild M Model-based regional assessment ofwater use ndash an example for semi-arid Northeastern BrazilWater International v27 p310-320 2002

Doorenbos J Pruitt W O Guidelines for predicting crop waterrequirements Rome FAO 1977 179p FAO Irrigation andDrainage Paper 24

Eitzinger J Stastnaacute M Zalud Z Dubrovsky M A simulationstudy of the effect of soil water balance and water stress onwinter wheat production under different climate changescenarios Agricultural Water Management v61 p195-2172003



Ferreira P A Borges Juacutenior J C F Hedden-Dunkhorst BAndrade C de L T da S Modelo computacional parasuporte agrave decisatildeo em aacutereas irrigadas Parte II Testes eaplicaccedilatildeo Revista Brasileira de Engenharia Agriacutecola eAmbiental v10 p783-791 2006

Figueiredo F P de Mantovani E C Soares A A Costa LC Ramos M M Oliveira F G Produtividade e qualidadeda banana prata anatilde influenciada por lacircminas de aacuteguacultivada no Norte de Minas Gerais Revista Brasileira deEngenharia Agriacutecola e Ambiental v10 p798-803 2006

Fischer G Tubiello F N Velthuizen H V Wiberg D AClimate change impacts on irrigation water requirementseffects of mitigation 1990-2008 Technological Forecastingamp Social Change v74 p1083-1107 2007

Fortes P S Platonov A E Pereira L S GISAREG ndash A GISbased irrigation scheduling simulation model to supportimproved water use Agricultural Water Management v77p159-179 2005

Freitas W da S Ramos M M Costa S L da Demanda deirrigaccedilatildeo da cultura da banana na bacia do Rio Satildeo FranciscoRevista Brasileira de Engenharia Agriacutecola e Ambiental v12p343-349 2008

Hegerl G C Zwiers F W Braconnot P Gillett N P Luo YMarengo O J A Nicholls N Penner J E Stott P A2007 Understanding and attributing climate change InClimate change 2007 The physical science basisContribution of working group I to the fourth assessmentreport of the intergovernmental panel on climate change InSolomon S Qin D Manning M Chen Z Marquis MAveryt K B Tignor M Miller H L (ed) IntergovernmentalPanel on Climate Change 2007 lthttpwwwipccchpdfassessment-reportar4wg1ar4-wg1-chapter9pdfgt 31 Out2009

Johns T C Carnell R E Crossley F F Mitchell J F B SeniorC A Tett S F B Wood R A The second Hadley Centrecoupled ocean-atmosphere GCM Model description spinupand validation Climate Dynamics v13 p103-134 1997

Johns T C Gregory J M Igram W J Johnson C E JonesA Lowe A Mitchell J F B Roberts D L Sexton D MH Steveson D S Tett S F B Woodage M JAnthropogenic climate change for 1860 to 2100 simulatedwith the HadCM3 model under updated emissions scenariosClimate Dynamics v20 p583-612 2003

Knox J W Weatherhead E K Bradley R I Mapping the totalvolumetric irrigation water requirements in England andWales Agricultural Water Management v33 p1-18 1997

Krol M S Bronstert A Regional integrated modeling ofclimate change impacts on natural resources and resourcesusage in semi-arid Northeast Brazil EnvironmentalModelling amp Software v22 p259-268 2007

Krol M S Jaeger A Bronstert A Guumlntner A Integratedmodeling of climate change water soil agricultural and social-economic processes A general introduction of themethodology and some exemplary results from the semi-aridNortheast of Brazil Journal of Hydrology v328 p417-431 2006

Medeiros Y D P Anaacutelise dos impactos das mudanccedilasclimaacuteticas em regiatildeo semi-aacuterida Revista Brasileira deRecursos Hiacutedricos v8 p127-136 2003

Montenegro A A T Gomes A R M Miranda F R deCrisoacutestomo L A Evapotranspiraccedilatildeo e coeficiente de cultivoda banana para a regiatildeo litoracircnea do Cearaacute Revista CiecircnciaAgronocircmica v39 p203-208 2008

Nakicenovic N Alcamo J Davis G Vries B de FenhannJ Gaffin S Gregory K Gruumlbler A Jung T Y Kram TLa Rovere E L Michaelis L Mori S Morita T PepperW Pitcher H Price L Riahi K Roehrl A Rogner H HSankovski A Schlesinger M Shukla P Smith S SwartR van Rooijen S Victor N Dadi Z Special Report onEmission Scenarios In Nakicenovic N Swart R (ed)Intergovernmental Panel on Climate Change 2000 lt httpwwwipccchipccreportssresemissionindexhtmgt 31 Jan2007

Nunes A B de A Avaliaccedilatildeo ex-post da sustentabilidadehiacutedrica e da conservaccedilatildeo ambiental de periacutemetros irrigadosimplantados ndash O caso do Periacutemetro Irrigado Jaguaribe-Apodi(DIJA) Fortaleza UFC 2006 176p Tese Doutorado

Roeckner E Arpe K Bengtsson L Christoph M ClaussenM Duumlmenil L Esch M Giorgetta M Schlese USchulzweida U The atmospheric general circulation modelECHAM4 Model description and simulation of present-day climate Hamburgo Max Planck Institut fuumlrMeteorologie 1996 90p Report n218

Schlenker W Hanemann W M Fisher A C Water availabilitydegree days and the potential impact of climate change onirrigated agriculture in California Climatic Change v81 p19-38 2007

Silva C S de Weatherhead E K Knox J W Diacuteaz J A RPredicting the impacts of climate change ndash A case study ofpaddy irrigation water requirements in Sri LankaAgricultural Water Management v93 p19-29 2007

Tsanis I K Naoum S The effect of spatially distributedmeteorological parameters on irrigation water demandassessment Advances in Water Resources v26 p311-3242003

Tubiello F N Ewert F Stimulating the effects of elevatedCO2 on crops approaches and applications for climatechange European Journal of Agronomy v18 p57-742002

Victoria F B Viegas Filho J S Pereira L S Teixeira J LLana A E Multi-scale modeling for water resourcesplanning and management in rural basins Agricultural WaterManagement v77 p4-20 2005

Vosselen V A Verplancke H Ranst V E Assessing waterconsumption of banana Traditional versus modellingapproach Agricultural Water Management v74 p201-2182005

Wilby R L Dawson C W Barrow E M SDSM ndash A decisionsupport tool for the assessment of regional climate changeimpacts Environmental Modelling amp Software v17 p147-159 2002



INTRODUCcedilAtildeO

Hegerl et al (2007) chamam a atenccedilatildeo natildeo apenas para oentendimento de mudanccedilas climaacuteticas que resultam de forccedilantesexternas antropogecircnicas e se diferenciam das naturais mastambeacutem para o fato de poderem ser distinguidas das mudanccedilase variabilidades que resultam de processos internos do sistemaclimaacutetico

Em geral na sua maioria os Modelos de Circulaccedilatildeo Globalsimulam processos na escala global ou continental em detalhee provecircm uma representaccedilatildeo de precisatildeo razoaacutevel da meacutediaclimaacutetica planetaacuteria (Dibike amp Coulibaly 2005) emboraincapazes de representar caracteriacutesticas locais

Reduccedilatildeo de escala dinacircmica envolve o aninhamento de umModelo de Circulaccedilatildeo Regional (RCM) a uma resoluccedilatildeo maisgrosseira de um Modelo de Circulaccedilatildeo Global (GCM) Um RCMutiliza o GCM para definir as condiccedilotildees de contornoatmosfeacutericas variaacuteveis com o tempo em torno de um domiacuteniofinito no qual a dinacircmica fiacutesica da atmosfera eacute modeladautilizando-se uma malha horizontal espaccedilada 20 ndash 50 km Aprincipal vantagem de RCMs eacute sua capacidade de soluccedilatildeo decaracteriacutesticas atmosfeacutericas de escala mais detalhada (Wilbyet al 2002)

Binder (2006) recomendou detalhar mais os cenaacuteriosdisponiacuteveis de mudanccedilas climaacuteticas para a escala de baciahidrograacutefica utilizando-se ainda modelos hidroloacutegicos a fimde se estudar impactos das mudanccedilas climaacuteticas nos recursoshiacutedricos

Schlenker et al (2007) analisando o impacto da mudanccedilaclimaacutetica na agricultura irrigada na Califoacuternia concluiacuteram quepara climas moderados e se aplicando uma escala geograacuteficamais detalhada apesar da possibilidade de modesto aumentona precipitaccedilatildeo anual o escoamento superficial deve sofrerdurante a maior parte da estaccedilatildeo de cultivo decreacutescimo umavez que mais precipitaccedilatildeo se daraacute na forma de chuva que deneve O derretimento da neve ocorreraacute mais cedo e acarretaraacutereduccedilatildeo na disponibilidade de aacutegua quando esta eacute maisnecessaacuteria elevando a demanda para irrigaccedilatildeo pressionandomais os rios e os sistemas de aacutegua subterracircnea

Pode-se assumir que a extensatildeo do periacuteodo de cultivo (ciclo)em consequecircncia das mudanccedilas climaacuteticas teraacute pequenasalteraccedilotildees nos troacutepicos e mudanccedilas na precipitaccedilatildeocombinadas com a elevaccedilatildeo na demanda paraevapotranspiraccedilatildeo aumentam as necessidades de aacutegua parairrigaccedilatildeo (Fischer et al 2007)

Doumlll amp Hauschild (2002) analisaram os impactos potenciaisde mudanccedilas climaacuteticas nas necessidades hiacutedricas da irrigaccedilatildeopara os Estados do Cearaacute e Piauiacute e compararam as necessidadeshiacutedricas das culturas de 1996ndash1998 com o clima de 1951-1980 ede cenaacuterios de 2011-2040 (derivados da reduccedilatildeo de escala dosmodelos climaacuteticos ECHAM4 e HadCM2) Apesar daprecipitaccedilatildeo meacutedia ter projeccedilatildeo de pequena reduccedilatildeo caso doECHAM4 cenaacuterios futuros resultaratildeo em significativa reduccedilatildeode demanda em 48 para a maioria dos municiacutepios comirrigaccedilatildeo (ateacute menos 65 mm ano-1) e aumento em apenas 4(menos que 03 mm ano-1) Os autores atribuiacuteram os resultadosagrave distr ibuiccedilatildeo espacial e estacional da precipitaccedilatildeo equestionaacutevel reduccedilatildeo da evapotranspiraccedilatildeo Com o HadCM2

as reduccedilotildees das necessidades para irrigaccedilatildeo foram aindamaiores Os autores alertaram natildeo terem modelado a variedadede culturas e consideraram uma taxa fixa de eficiecircncia de usoda aacutegua (06) concluindo que possivelmente o modelosubestimou o uso da aacutegua de irrigaccedilatildeo devido a uma estimativaconservadora de aacutereas irrigadas

Krol et al (2006) e Krol amp Bronstert (2007) aplicaram o ModeloRegional Integrado para o semiaacuterido nordestino usandoobservaccedilotildees diaacuterias de longo prazo com um cenaacuterio constante(sem mudanccedila climaacutetica) e tendecircncias climaacuteticas de doisModelos de Circulaccedilatildeo Global ECHAM4 (Roeckner et al 1996)e HadCM2 (Johns et al 1997) Os autores verificaram queprojeccedilotildees de alteraccedilotildees na precipitaccedilatildeo sobre a regiatildeo (2070 ndash2090 comparada a 1961 ndash 1990) divergiram sendo menos 50para ECHAM4 e mais 21 para HadCM2

Das diversas fruteiras tropicais irrigadas as bananeiras satildeoplantas muito sensiacuteveis ao estresse hiacutedrico e suas folhaspossuem elevado iacutendice de aacuterea foliar o que resulta em altatranspiraccedilatildeo o sistema radicular eacute superficial razatildeo pela qual abananeira eacute uma espeacutecie que apresenta consideraacutevel respostafisioloacutegica agrave escassez de aacutegua (Vosselen et al 2005) aleacutem domais demandam aacutegua ao longo de todo o ano por se tratar decultivo perene com produccedilatildeo constante

No presente trabalho analisou-se os impactos das mudanccedilasclimaacuteticas na necessidade hiacutedrica da cultura da bananeiraconsiderando-se cenaacuterios de mudanccedilas climaacuteticas em escalalocal (rio Jaguaribe no trecho compreendido entre as barragensdo Castanhatildeo e de Itaiccedilaba)

MATERIAL E MEacuteTODOS

A aacuterea de domiacutenio foi delimitada entre 4ordm 39rsquo 30 e 5ordm 40rsquo 00de latitude sul e 37ordm 35rsquo 30 e 38ordm 27rsquo 00 de longitude oesteocupando uma aacuterea de 641510 km2 (Figura 1) e altitude maacuteximade aproximadamente 340 m acima do niacutevel do mar

Utilizou-se neste estudo o sistema integrado de modelagemregional PRECIS (Provendo Clima Regional para Estudos deImpactos) versatildeo 12 utilizando-se as condiccedilotildees de contornodo Modelo Climaacutetico Regional HadRM3P O modelo HadRM3P(Modelo Regional Hadley 3) foi implementado no Brasil peloCPTEC ndash Centro de Previsatildeo de Tempo e Estudos Climaacuteticosdo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais ndash INPE suadinacircmica eacute baseada no HadRM3 uma versatildeo mais recente dacomponente atmosfeacuterica do Modelo de Circulaccedilatildeo GlobalHadCM3 (Johns et al 2003) do Hadley Centre Inglaterra

O modelo regional HadRM3 possui resoluccedilatildeo horizontal de50 km com 19 niacuteveis na vertical (da superfiacutecie ateacute 30 km naestratosfera) e 4 niacuteveis no solo A resoluccedilatildeo espacial eacute de 044x 044deg latitudelongitude o que corresponde a uma grade deaproximadamente 50 km Para fins de mudanccedila climaacutetica omodelo usa uma representaccedilatildeo do ciclo de sulfato e de algunsoutros aerossoacuteis maiores detalhes das principaiscaracteriacutesticas do HadRM3P e do sistema PRECIS satildeo descritospor Alves (2007)

O Relatoacuterio Especial Sobre Cenaacuterios de Emissotildees ndash SREs(Nakicenovic et al 2000) definia uma famiacutelia de cenaacuterios sendoos baacutesicos








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(1)






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ii Ea

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(2)


Aacuterea (ha) (a)


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A B C










CONCLUSOtildeES




LITERATURA CITADA














































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(1)






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CONCLUSOtildeES




LITERATURA CITADA












































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A B C










CONCLUSOtildeES




LITERATURA CITADA
















































A B C










CONCLUSOtildeES




LITERATURA CITADA















































CONCLUSOtildeES




LITERATURA CITADA







































impactos das mudanças climáticas na demanda de irrigação da

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