Impacto da mudança climática na segurança hidrológica de barragens no Brasil

Abstract

Tradicionalmente, barragens são dimensionadas a partir de dados históricos, assumindo estacionariedade de variáveis do ciclo hidrológico. O aumento projetado para a temperatura atmosférica e superfície terrestre para as próximas décadas altera padrões de precipitação e demanda d’água atmosférica. Tais alterações hidrológicas, a partir da mudança climática, podem afetar a segurança de reservatórios, resultando no aumento de risco de danos ou falhas pela intensificação de eventos extremos. A potencial redução na segurança de barragens a cheias extremas gera a necessidade de melhor avaliação do comportamento das estruturas à mudança. Assim, foram analisadas alterações projetadas de precipitação e vazão máximas diárias anuais em bacias brasileiras frente à mudança climática, associando-as à potencial mudança na segurança hidrológica de barragens cadastradas no Sistema Nacional de Informações sobre Segurança de Barragens (SNISB). Foi considerado o estado futuro dessas variáveis entre o período 2018 a 2100 em relação a 1953 a 2014, a partir de projeções de 28 modelos climáticos globais para o cenário intermediário SSP 4.5 (CMIP6), simuladas pelo modelo hidrológico MGB. Os resultados indicam que não há projeção de redução de precipitação máxima até 2100, sendo observada projeção de aumento acima de 5% para 90,67% das barragens em pequenas bacias. Em relação à vazão máxima, há projeção de aumento acima de 5% da variável para 49,2% das grandes barragens analisadas em grandes bacias no Brasil até 2100. Foi identificada maior parcela de estruturas com projeção de aumento acima de 5% de vazão máxima no futuro próximo (36%) - até 2065, frente ao período de futuro distante (19,4%) - entre 2053 e 2100. Para 51% das grandes barragens classificadas com alto DPA, observa-se projeção de aumento acima de 5% de vazão máxima. As alterações projetadas para precipitação e vazão máximas indicam redução da segurança hidrológica de barragens no Brasil. Assim, propõe-se maiores investigações para analisar o efeito do aumento da magnitude de cheias sobre as barragens do território, em menor escala, com simulação do trânsito no reservatório, e considerando cheias de duração variada. Para isso, deve haver o desenvolvimento e consolidação de metodologia prática e padronizada para análises do efeito da mudança climática em estudos de segurança de barragens a cheias extremas no Brasil. Complementarmente, o cadastro de barragens no SNISB deve ser ampliado e atualizado, com mapeamento de estruturas não cadastradas, e coleta de informações que atualmente são escassas, permitindo assim melhor acompanhamento quanto à segurança das estruturas implantadas no território nacional.

Traditionally, dams are designed based on historical data, assuming stationary variables in the hydrological cycle. The projected increase in atmospheric and land surface temperatures over the next few decades alters precipitation patterns and atmospheric water demand. Such hydrological changes, resulting from climate change, can affect the level of safety of reservoirs, resulting in an increased risk of damage or failure due to the intensification of extreme events. The potential reduction in the safety of dams to extreme floods sheds light to the need for better assessment of the structures' behavior to such changes. Thus, projected changes in annual maximum daily precipitation and flow in Brazilian watersheds were analysed in the context of climate change, associating them with the potential change in the hydrological safety of dams registered in the National System of Information on Dam Safety (SNISB). The future state projected for these variables from 2018 to 2100 was compared to 1953 to 2014, based on projections from 28 global climate models for the intermediate scenario SSP 4.5 (CMIP6), simulated by the MGB hydrological model. The results indicate no projection of maximum precipitation reduction up to 2100, with a projection of > 5% increase for 90.67% of the dams in small watersheds. In relation to maximum flow, it is projected an increase > 5% for 49.2% of the large dams analysed in major watersheds in Brazil by 2100. The largest proportion of structures with a projection increase > 5% in maximum flow was identified in the near future (36%) – up to 2065, compared to the distant future (19.4%) – between 2053 and 2100. For 51% of large dams classified as with High Associated Potential Damage (DPA), a projection to increase > 5% of maximum flow is observed. The projected changes for precipitation and maximum flow indicate a reduction in hydrological safety for dams in Brazil. Therefore, it is proposed that further investigations be conducted to analyse the effect of increased flood magnitude on dams on a smaller scale, with simulations of reservoir flood routing, and considering floods of varying durations. To this end, the development and consolidation of a practical and standardized methodology for analysing the effect of climate change in extreme flood safety studies of dams in Brazil is necessary. Additionally, the registration of dams in the SNISB should be expanded and updated, with mapping of unregistered structures and collection of currently scarce information, thus enabling better monitoring of the safety of structures in the national territory.