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# Biologia# Ecologia

Enfrentando os desafios da gestão dos recursos hídricos

Modelos simples ajudam na avaliação de controle de enchentes e retenção de água.

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A gestão de recursos hídricos tá se tornando super importante por causa das mudanças climáticas e do crescimento urbano, que geram mais superfícies duras que não absorvem água. Isso pode fazer com que tanto secas quanto enchentes se tornem mais comuns e severas. Tempestades fortes também são mais prováveis, e isso pode causar grandes problemas para as pessoas e o meio ambiente. Recentes enchentes resultaram em um monte de desastres, afetando bilhões de pessoas ao redor do mundo.

As enchentes podem acontecer rápido e têm efeitos sérios sobre saúde, prédios e a vida selvagem. Reduzir as chances de enchentes é muito útil e geralmente chamado de controle de enchentes ou retenção de água. Com as mudanças climáticas tornando esse problema ainda mais urgente, é crucial que decisões de planejamento considerem como mudanças no uso da terra podem afetar esse serviço importante.

Desafios na Mapeamento dos Serviços Hídricos

Mapear os serviços relacionados ao fluxo de água é um desafio. Muitas vezes, isso requer dados detalhados e modelos complexos que precisam de bastante poder computacional, tempo e expertise. Esses modelos podem fornecer resultados precisos, mas podem ser caros demais para decisões sobre gestão de terras. Portanto, abordagens mais simples, baseadas em ciência hídrica sólida e que requerem menos recursos, são necessárias, especialmente em áreas com dados limitados.

Modelos mais simples foram desenvolvidos para lidar com essas restrições. Alguns desses modelos foram usados com sucesso em todo o mundo, até em lugares onde modelos avançados não podem ser utilizados. Nesses locais, usar modelos mais simples pode ser muito benéfico. Eles são rápidos e dão estimativas que são fáceis de entender.

Avaliando os Serviços Hídricos

Modelos que fornecem valores consistentes para cada área podem ser muito úteis para comparar diferentes serviços, sejam eles relacionados à água ou não. Essa comparação é importante porque muitas políticas visam melhorar múltiplos serviços e criar paisagens que sirvam a diferentes propósitos. Nesses cenários de múltiplo uso, a retenção de água pode não ser o principal objetivo, mas ainda será influenciada por decisões de gestão da terra.

Diferentes parcelas de terra, sejam grandes campos ou pequenos jardins, retêm água de diferentes maneiras com base em suas características. Essa capacidade, chamada de "esponjosidade," impacta quanto da água da chuva escoa para outras áreas. A esponjosidade pode ser influenciada por como a terra é usada e gerida. Quando áreas retêm mais água, menos água escoa, o que pode ajudar com os níveis de água subterrânea e reduzir enchentes.

O Papel da Infraestrutura

A infraestrutura também tem um papel na retenção de água. A infraestrutura pode ser categorizada como “verde” (como parques e árvores), “azul” (como lagos e rios) e “cinza” (como estradas e prédios). Cada tipo contribui de maneira diferente para a gestão da água.

Para entender a esponjosidade na Grã-Bretanha, foi usado um método que estima quanto de água diferentes áreas podem reter. Esse método considera vários fatores e é eficaz para avaliar a retenção de água em todo o país. Essa abordagem é útil para identificar onde a água pode ser retida melhor e onde o escoamento pode ser reduzido, tudo isso de maneira eficiente.

O Método do Número de Curva

O método do Número de Curva é uma maneira de estimar a retenção de água. Ele usa uma equação de balanço hídrico, que afirma que a água que entra em uma área é igual à água que sai mais o que é armazenado no solo. Em termos mais simples, ele observa quanto de água cai como chuva e quanto é retido em comparação ao que escoa.

Esse método requer algumas informações-chave sobre a terra, incluindo seu tipo e condição. Considerando esses fatores, o modelo consegue estimar quanto de água pode ser retido por uma área específica. Inicialmente criado para áreas pequenas, esse método foi aprimorado para uso em regiões maiores.

Ajustando para a Inclinação

Enquanto o método original não considerava a inclinação, é claro que a inclinação pode impactar bastante como a água escoa. Portanto, uma versão modificada do método foi usada que leva em conta a inclinação do terreno. Esse ajuste ajuda a fornecer estimativas mais precisas de como a água se comporta em diferentes terrenos.

Valores de Abstração Inicial

Antes da água escoar, ela pode ser perdida de outras maneiras, como sendo absorvida por plantas ou evaporando. Essa perda inicial é uma parte importante do cálculo. Diferentes tipos de terra perdem quantidades variadas de água, e entender isso ajuda a estimar quanto de água cada área pode realmente reter.

Os valores para a perda inicial podem variar com base nos tipos de uso da terra, e pesquisas indicam que áreas como florestas retêm mais água do que áreas urbanas. Essa diferença destaca a importância da vegetação na gestão da água.

Simulando Eventos de Tempestade

Para entender como diferentes intensidades de tempestade afetam a retenção de água, foram feitas simulações usando várias quantidades de chuva. O foco estava em tempestades onde a chuva ultrapassava um certo limite. O modelo assumiu que a chuva caía de forma uniforme em toda a área durante esses eventos.

Ao simular essas tempestades, o modelo conseguiu identificar quanto de água escoaria de diferentes áreas com base na sua esponjosidade. Os resultados mostraram que áreas urbanas, que têm superfícies mais duras, facilitam muito mais o escoamento em comparação a áreas mais verdes, onde a água pode ser absorvida.

Resultados e Padrões

Os resultados mostraram padrões claros. Áreas urbanas, como grandes cidades, tiveram os níveis mais altos de escoamento, com quase toda a água da chuva deixando aquelas áreas. Em contraste, regiões com características naturais, como charcos ou florestas, mostraram muito menos escoamento devido à sua capacidade de reter água.

Algumas regiões, como partes da Escócia, tiveram alto escoamento devido a inclinações acentuadas, demonstrando que tanto a cobertura do solo quanto a topografia influenciam bastante as capacidades de retenção de água.

Aplicações Práticas

O principal objetivo desse modelo é destacar áreas que podem reter água melhor e aquelas em risco de enchentes. Ele pode servir como uma ferramenta valiosa para a gestão de terras, ajudando a identificar locais onde estratégias poderiam ser implementadas para mitigar os riscos relacionados a enchentes e melhorar o uso da terra.

Embora não substitua modelos complexos de gestão da água, ele pode complementá-los ao fornecer uma compreensão básica das condições locais. Ao dividir áreas maiores em quadrados menores, permite que decisões de gestão sejam mais ajustadas.

Limitações e Direções Futuras

Esse modelo tem algumas limitações. Ele não leva em conta padrões climáticos em mudança ou condições dinâmicas, que poderiam afetar a retenção de água ao longo do tempo. Além disso, não incorpora características feitas pelo homem, como sistemas de gestão de enchentes que também poderiam impactar como a água se comporta em uma paisagem.

Para desenvolvimentos futuros, iterações futuras do modelo poderiam incluir entradas mais ajustadas com base em diferentes épocas do ano, já que a cobertura do solo pode mudar com as estações. A consideração de fatores externos, como intervenções humanas, também poderia melhorar a precisão do modelo.

Apesar dessas limitações, o modelo oferece uma maneira flexível e simples para aqueles sem muitos recursos ou expertise avaliarem a retenção de água em suas práticas de gestão de terras. Essa acessibilidade é crucial para regiões que podem não ter capacidade para rodar modelos mais complicados.

Conclusão

Em resumo, a gestão eficaz de recursos hídricos é essencial diante das mudanças climáticas e do desenvolvimento urbano. Modelos simples, como o que foi discutido, podem fornecer insights valiosos sobre como decisões de gestão de terras influenciam a retenção de água e o risco de enchentes. Ao entender os padrões de esponjosidade, os interessados podem fazer escolhas informadas que equilibram saúde ecológica com necessidades econômicas, tudo enquanto trabalham em direção a práticas de uso da terra mais sustentáveis.

Fonte original

Título: Quantifying relative sponginess: a high-resolution model of landscape water retention as an ecosystem service

Resumo: Unprecedented climate and land use changes are having major impacts on water-based ecosystem services (ES). It is crucial, therefore, to get an in-depth understanding of current levels of such ES provision, and how they could be impacted by changed environments or management. However, applying existing models for water-related ES pose substantial challenges, which include the need for in-depth specialist hydrological knowledge, the requirement for numerous datasets and parameters that may not be consistently available, and high computational costs. Additionally, there is often a mismatch between the resolution of the model output and parcel-level land management, at which ES information is often most valuable for supporting decision-making. Here we detail a rapid method for assessing water retention potential by estimating an areas sponginess - its capacity to absorb and retain precipitation. Our approach builds upon a topography-adjusted Curve Number methodology, a widely recognised and straightforward tool for estimating water run-off. We calculated run-off across 1 km grid cells (representing field- to farm-scale land parcels) in Great Britain based on the lands sponginess under storm conditions. The primary objective was to investigate the applicability of the method in estimating point-values -- i.e., the independent contribution of each grid square -- within the context of known limitations. The results enable the identification of areas with higher potential for the ES of water retention. Our model output illustrates the spectrum of sponginess across Great Britain, ranging from less than 30% of precipitation retained in city regions to as high as 99% in some rural, agricultural areas. Importantly, we demonstrate that the model is easy to run, can be used with freely-available data, and produces outputs compatible with grid-based models for other ES. Overall, the model provides an accessible approach to estimating the ES of water retention to researchers worldwide, even in data-scarce areas. Highlights- To inform land management decisions it is important to determine parcel-level ecosystem services, but there is a gap for services related to water. - Parcel-level assessments of a lands sponginess - the capacity to retain precipitation - are described. - Values are calculated using a topography-adjusted Curve Number methodology, which requires little data input or hydrological expertise. - Sponginess and run-off estimates are provided for Great Britain at 1 km resolution.

Autores: Paul M Evans, A. Dussaillant, V. M. Varma, J. W. Redhead, R. F. Pywell, J. Storkey, A. Mead, J. M. Bullock

Última atualização: 2024-10-13 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.11.617771

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.11.617771.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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