Contextualização
Questões ligadas a mudanças climáticas e impactos antrópicos sobre os recursos hídricos são atualmente uma preocupação global. Mesmo na América do Sul, que corresponde por ~30% de todo o escoamento que chega aos oceanos e é considerada como o “continente das águas” (Stevaux et al., 2009), a distribuição dos recursos hídricos disponíveis é bastante heterogênea e inevitavelmente gera conflitos pelo seu uso. Se olharmos na grande escala, em bacias hidrográficas como o Amazonas, Prata e Orinoco (> 50% de todo o território) há inúmeros desafios que surgem pela sua complexidade e natureza transfronteiriça, ou seja, por relações montante-jusante entre países com diferentes políticas e recursos e que envolvem, por exemplo, problemas relacionados ao uso e qualidade de água e implementação de barragens para produção de energia. Eventos extremos como secas e cheias, por sua vez, nem sempre respeitam divisores de águas por estarem conectados a sistemas meteorológicos que podem ter menor ou maior abrangência, exigindo que se tenha também uma visão mais ampla do que simples fronteiras topográficas entre bacias (p.ex., cabeceiras do Paraná e São Francisco). Entender e quantificar os recursos hídricos no espaço e no tempo, de forma consistente, é fundamental para que se possa planejar e desenvolver estratégias de adaptação às modificações existentes (e iminentes) sobre o sistema hidrológico, especialmente para um desafio tão grande como o gerenciamento integrado de bacias.
Descrição do produto
Aqui, nós disponibilizamos uma base de dados de vazões simuladas no período entre 01/01/1990 até 31/12/2009, com abrangência continental para a América do Sul. As estimativas de vazão são produzidas a partir do modelo MGB com propagação hidrodinâmica, rodado com passo de tempo diário e alimentado com dados de precipitação baseados em produtos de satélite. Foi utilizada uma abordagem multi-bacias em que o território da América do Sul é discretizado em 33749 elementos computacionais irregulares (minibacias baseadas em fatores topográficos e comprimento do trecho de rio). O modelo calcula uma série temporal de vazões para o exutório de cada uma destas minibacias, que são conectadas a um único trecho de rio. Os dados são de acesso livre e devem ser utilizados apenas para atividades de pesquisa e outras finalidades educacionais. Os autores não se responsabilizam pelo uso comercial destas informações. É importante lembrar que estas estimativas fazem parte de uma rodada de modelo hidrológico, assumindo várias hipóteses que devem ser entendidas antes de seu uso.
O modelo MGB continental foi calibrado manualmente e validado usando diferentes bases de dados incluindo sensoriamento remoto. Abaixo você encontra um artigo com a descrição detalhada sobre os métodos utilizados, resultados e limitações da versão inicial do modelo:
https://www.hydrol-earth-syst-sci.net/22/4815/2018/hess-22-4815-2018.html
Bases de dados utilizadas:
Pré processamento/Forçantes meteorológicas
- Bare-Earth SRTM, 500 m (Modelo digital de elevação com remoção de vegetação, O’Loughlin et al., 2016)
- HydroSHEDS flow direction maps, 500m (Lehner et al., 2008)
- Mapa de blocos da América do Sul (Fan et al., 2015)
- Multi-Source Weighted Ensemble Precipitation (Beck et al., 2017)
- Climate Research Unit (CRU) 2.0 dataset (New et al., 2002)
Calibração/Validação
- Estações de vazão: ANA (Brasil), ONS (Reservatórios, Brasil), SENAMHI (Peru e Bolívia), IDEAM (Colômbia), INA (Argentina), DGA (Chile), ORE-HyBam (Bacia Amazônica/Orinoco), GRDC (Global).
- Estações de nível: ANA (in situ) e THEIA/HydroWEB (altimetria por satélite);
- Armazenamento terrestre de água: GRACE JPL Mascon Solutions (Scanlon et al., 2016)
- Evapotranspiração: Climate Data Record (Zhang et al., 2018)
Acesso aos dados
No link abaixo, você encontra um arquivo em formato NetCDF com as séries de vazão calculada pelo modelo MGB, além de uma rotina exemplo em Matlab para realizar a leitura (recomendamos verificar esta rotina mesmo que você use outro software). O formato NetCDF é utilizado amplamente para compartilhamento de dados científicos na área de meteorologia e hidrologia de grande escala. Estes dados estão arranjados em 33749 colunas, representando cada minibacia e trecho de rio associado, e 7305 linhas representando cada dia de simulação (01/01/1990 até 31/12/2009). Adicionalmente, o arquivo fornece a área de drenagem a montante e as coordenadas do centróide de cada minibacia.
Download South American Discharge Dataset v1.0
Existem outros programas de livre acesso que permitem a leitura em NetCDF, que podem ser encontrados neste site: https://www.unidata.ucar.edu/software/netcdf/software.html
No próximo link você pode encontrar um shapefile com a rede drenagem e as minibacias utilizadas pelo modelo MGB continental. Na tabela de atributos, a coluna “UC” indica o índice da minibacia que é relacionada à coluna das vazões do arquivo NetCDF acima, enquanto que a área de drenagem até o exutório da minibacia é indicado pela coluna “_Upstr_area”.
Download shapefiles of river networks and unit-catchments for MGB South America
Citação
Por favor, ao utilizar esta base de dados citar o seguinte artigo:
Siqueira, V. A., Paiva, R. C. D., Fleischmann, A. S., Fan, F. M., Ruhoff, A. L., Pontes, P. R. M., Paris, A., Calmant, S., and Collischonn, W.: Toward continental hydrologic–hydrodynamic modeling in South America, Hydrol. Earth Syst. Sci., 22, 4815-4842, https://doi.org/10.5194/hess-22-4815-2018, 2018.
Outras referências
Beck, H. E., van Dijk, A. I. J. M., Levizzani, V., Schellekens, J., Miralles, D. G., Martens, B., and de Roo, A.: MSWEP: 3-hourly 0.25º global gridded precipitation (1979–2015) by merging gauge, satellite, and reanalysis data, Hydrology and Earth System Sciences, 21, 589-615, 10.5194/hess-21-589-2017, 2017.
Fan, F. M., Buarque, D. C., Pontes, P. R. M., and Collischonn, W.: Um mapa de unidades de resposta hidrológica para a América do Sul, XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, Brasilia, 2015, PAP019919,
Lehner, B., Verdin, K., and Jarvis, A.: New global hydrography derived from spaceborne elevation data, Eos, 89, 93-94, 10.1029/2008EO100001, 2008.
O’Loughlin, F. E., Paiva, R. C. D., Durand, M., Alsdorf, D. E., and Bates, P. D.: A multi-sensor approach towards a global vegetation corrected SRTM DEM product, Remote Sensing of Environment, 182, 49-59, 10.1016/j.rse.2016.04.018, 2016.
New, M., Lister, D., Hulme, M., and Makin, I.: A high-resolution data set of surface climate over global land areas, Climate Research, 21, 1-25, 2002.
Scanlon, B. R., Zhang, Z., Save, H., Wiese, D. N., Landerer, F. W., Long, D., Longuevergne, L., and Chen, J.: Global evaluation of new GRACE mascon products for hydrologic applications, Water Resources Research, 52, 9412-9429, 10.1002/2016wr019494, 2016.
Stevaux J.C., Latrubesse, E.M. Hermann, M.L.P., Aquino, S. Floods in urban Areas of Brazil. In Latrubesse, E. M.: Natural Hazards and Human-Exacerbated Disasters in Latin America, Special volumes of geomorphology. 2009. 550 p.
Zhang, Y., Pan, M., Sheffield, J., Siemann, A. L., Fisher, C. K., Liang, M., Beck, H. E., Wanders, N., MacCracken, R. F., Houser, P. R., Zhou, T., Lettenmaier, D. P., Pinker, R. T., Bytheway, J., Kummerow, C. D., and Wood, E. F.: A Climate Data Record (CDR) for the global terrestrial water budget: 1984–2010, Hydrology and Earth System Sciences, 22, 241-263, 10.5194/hess-22-241-2018, 2018.