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Projections of climate and land use changes on water erosion in the Tocantins-Araguaia Basin
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Ciência do Solo
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Os cenários de mudanças climáticas, relatados em estudos recentes, aliados ao uso e manejo inadequado do solo, constituem em um agravante fator para sustentabilidade dos agroecossistemas. Esses fatos tendem a acarretar a degradação de recursos naturais como solo, água e florestas, limitando o desenvolvimento sustentável dos sistemas produtivos. Dentre os agravantes, a erosão hídrica decorrente da possibilidade de elevação do potencial erosivo das chuvas e alteração do uso do solo é um fator de relevância em estudos que envolvem mudanças de cenários futuros. Assim, é essencial a modelagem de fatores relacionados à erosão hídrica do solo, principalmente em regiões do Brasil com grande potencial agrícola e hidrelétrico. Objetivou-se então com esse trabalho, avaliar o risco potencial de erosão hídrica sob mudança climática na bacia Tocantins-Araguaia, maior bacia hidrográfica inteiramente brasileira, baseando-se no fator erosividade da chuva –fator R da Equação Universal das Perdas de Solo (USLE – acrônimo em inglês)– simulado para a condição de controle do clima presente próximo e para condições futuras a partir de dados diários de precipitação pluviométrica obtidos de um conjunto de modelos climáticos em dois cenários de mudanças climáticas - RCP4.5 e RCP8.5. Esses cenários são oriundos do quinto Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC – sigla em inglês) e se baseiam em forçantes radiativas para simulação de variáveis climáticas ao longo do século XXI. Além do fator relacionado ao clima, o mapeamento de variáveis relacionadas ao uso e cobertura do solo é de grande importância para a análise das mudanças advindas da expansão da atividade agrícola dentro da bacia Tocantins-Araguaia e o seu impacto sobre as mudanças climáticas. Nesse contexto, cenários futuros de uso e cobertura do solo foram preditos utilizando autômatos celulares e cadeias de Markov (CA-Markov) em duas sub-bacias com grande destaque para a atividade agropecuária dentro da bacia Tocantins-Araguaia. Partindo-se de uma menor escala de planejamento (sub-bacia) para a larga escala, foi avaliado o relacionamento entre o risco potencial de erosão hídrica e o comportamento do NDVI em uma série histórica na bacia Tocantins-Araguaia. Os resultados mostraram como a expansão de áreas de pastagem e agricultura com base em padrões próprios de mudança distribuiu-se na escala de sub-bacia. Esse estudo deixou evidente como as mudanças futuras do uso e cobertura da terra e as predições de erosão hídrica com base em simulações do fator R se interagem em bacias hidrográficas. Os resultados aqui relatados ajudam instituições de pesquisa, governo e agricultores a atuarem juntos frente às mudanças climáticas.
Abstract
The climate change scenarios, reported in recent studies, combined with the improper use and management of the soil, are an aggravating factor for the sustainability of agroecosystems. These facts tend to lead to the degradation of natural resources such as soil, water and forests, limiting the sustainable development of production systems. Among the aggravating factors, water erosion resulting from the possibility of increasing the erosive potential of rainfall and land use change is a relevant factor in studies involving future scenario changes. Therefore, modeling factors related to soil water erosion is essential, mainly in regions of Brazil with great agricultural and hydroelectric potential. The objective of this study was to evaluate the potential risk of water erosion under climate change in the Tocantins-Araguaia basin, the largest entirely Brazilian watershed, based on the rainfall erosivity factor - R factor of the Universal Soil Loss Equation (USLE). The R-factor was simulated for the condition of control of the near present climate and for future conditions from daily rainfall data obtained from a climate model ensemble in two climate change scenarios - RCP 4.5 and RCP 8.5. These scenarios originate from the fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) and are based on radiative forcing to simulate climate variables throughout the 21st century. In addition to the climate-related factor, the mapping of variables related to land use and land cover is of great importance for the analysis of changes arising from the expansion of agricultural activity within the Tocantins-Araguaia basin and its impact on climate change. In this context, future land use and land cover scenarios were predicted using cellular automata and Markov chain (CA-Markov) in two sub-basins, with the large industries for agriculture and cattle-raising prevailing in Tocantins-Araguaia basin. Working from a smaller scale of planning (sub-basin) to a large scale, the relationship between the potential risk of water erosion and the behavior of the NDVI was evaluated in a historical series in the Tocantins-Araguaia basin. The results showed how the expansion of pasture and agriculture areas based on their own patterns of change has been distributed in the sub-basin scale. This study revealed how future land use and land cover changes and water erosion predictions based on R-factor simulations interact in watersheds. The results reported here help research institutions, government, and farmers to act together facing climate change.
Descrição
Arquivo retido, a pedido da autoria, até março de 2026.
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
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Resumen
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Citação
SANTOS, W. P. dos. Projections of climate and land use changes on water erosion in the Tocantins-Araguaia Basin. 2022. 123 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.