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PESQUISAS EM ANDAMENTO

Multiscale controls and cloud processes related to variations on precipitation isotopic composition of precipitation in Southeastern region of Brazil

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  • This proposal has three main focus regardin isotopic composition in Brazilian teritory: a) based on daily and weekly long term monitoring (2013-2019) on isotopic composition of precipitation in Central region of São Paulo state combined with meteorological data (ground, Reanalysis data and Hysplit model) and avaliable satellite data (ERA-INTERIM) analyse the regional processes, and key drivers that control the observed seasonal variability on precipitation isotopic composition, as well as estimate rainfall type fraction (convective versus stratiform); b) generate a new high resolution (minute to hour) rainfal isotopic data set coupled to Micro Radar observations to evaluate rain generation processes and cloud microphysics associated to rainfall event evolution; c) compare previous isotopic data from GNIP (1960-1980) with new data that will be adquired from recently launched monitoring program by Brazilian Geological Survey in colaboration with IAEA. All the information generated during the project will help hydrological researchers and water managers to deal with groundwater recharge, water resilence in watershed, as well as to contribute on the monitoring network for the Resilience of Headwater Systems and Water Availability for Downstream Communities Across the Americas..

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  • Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Vinícius Santos - Integrante / Roberto Kirchheim - Integrante / Lucas Vituri Santarosa - Integrante / Graziele Beatriz Lima - Integrante.

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  • Financiador(es): International Atomic Energy Agency - Auxílio financeiro.

Creation and Establishment of the National Network of Isotopes in Rivers (GNIR) in Brazil

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  • The Amazon basin represents the largest freshwater reservoir in the planet, draining an area equivalent to 6,2x106Km2 and discharges about 7,2 Km3/day to Atlantic Ocean. Due to the intrinsic connection and interdependence between precipitation systems and the Amazon forest, this basin is of high continental relevance for recycled moisture to the atmosphere and regulating climate patterns on the global scale. Similarity, two other large watersheds: São Francisco and Paraná basins, draining the northeastern and southeastern region of Brazil, respectively, denote different hydrogeological conditions and are also important for multiple social-cultural and economic activities. Despite the increasing interest in these regions and the existence of a robust assessments have been scarce and sporadic. Stable isotopes techniques provide a valuable management tool to understand groundwater contribution as baseflow and climate change effects in the water storage capacity in transboundary river basins in Brazil. Therefore, the main goal of this proposal focuses on the analysis of spatial and temporal isotopic patterns from three large river basins in Brazil. The strong involvement of the Geological Survey of Brazil (called here as CPRM) represents along with its institutional networking will ensure the establishment of the surface water isotope monitoring of the country. To guarantee scientific adherence and to turn this initiative into a capacity building opportunity not only for Brazil but for other countries in the region, our proposal includes strong partnerships with two consolidated research groups in Latin America: The Center for Environmental Studies of the São Paulo State University (CEA-UNESP), coordinated by Dr. Didier Gastmans and the Stable Isotopes Research Group (SIL) and Water Resources Management Laboratory from the Universidad Nacional (UNA), Heredia Costa Rica, coordinated by Dr. Ricardo Sánchez-Murillo

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  • Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Amauri Antônio Menegário - Integrante / Ricardo Sánchez-Murilo - Integrante / Roberto Kirchheim - Integrante.

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  • Financiador(es): International Atomic Energy Agency - Auxílio financeiro.

A research network for the resilience of headwater systems and water availability for downstream communities across the Americas

  • Worldwide, human communities rely on water storage from glaciers, snowpack, and groundwater in headwater watersheds. Water supply amount and variability from headwater storage systems to downstream communities are predicted to shift with climate change. Vulnerability of downstream communities depends upon the direction and magnitude of hydrologic change, as well as their ability to adapt. It is critical to understand impacts of warming trends and precipitation variability on headwater storage systems, and the adaptation strategies necessary for long-term water security. The proposed RCN will create capacity to understand the resilience of headwater dependent systems (HDS) to environmental change by coupling knowledge of watershed hydro-climatology and downstream human development in multiple test-bed watersheds across a latitudinal Transect of the Americas. The RCN will focus on three dominant headwater storage types from Canada to southern Chile: 1) glaciers; 2) seasonal snowpack; and 3) rain-fed, and will aggregate expertise in: 1) latitudinal climate change variability using isotope data and modeling; 2) water mass balance of glacier/snow/rainfall systems; and 3) water resource system resilience and adaptation..

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  • Integrantes: Didier Gastmans - Integrante / Ricardo Sánchez-Murilo - Integrante / Jan Boll - Coordenador / Jose Luis Arumí - Integrante / Mick Stone - Integrante / Alex Fermier - Integrante / Julie Padowski - Integrante / Scott Jasechko - Integrante.

Traçadores Isotópicos Revelando a Movimentação da Água em Bacias Hidrográficas do Estado de São Paulo

  • Em um cenário global de mudanças climáticas, o uso sustentável dos recursos hídricos requer a compreensão dos mecanismos envolvidos na movimentação e armazenamento da água nos compartimentos do ciclo hidrológico, uma vez que sinais de escassez hídrica são observados e disputas por fontes seguras de abastecimento vem ocorrendo. Soluções futuras de gestão devem considerar os fatores climáticos envolvidos na formação da chuva, a capacidade de resiliência das bacias hidrográficas e sua conexão com as águas subterrâneas, possibilitando a adoção de ações de proteção com o objetivo de se aumentar a oferta de água de boa qualidade. Nesse contexto diversos traçadores vêm sendo utilizados para a compreensão da movimentação da água e a determinação dos seus tempos de residência em subsuperfície. Isótopos estáveis (2H/1H e 18O/16O) são excelentes traçadores da movimentação da água no ciclo hidrológico, sendo utilizados como ferramentas auxiliares na interpretação das origens dos fluxos dentro de bacias hidrográficas e dos controles climáticos sobre a precipitação, o que possibilita a sua utilização em estudos de reconstituição paleoclimática. Em áreas tropicais, os fatores climáticos, que governam a composição isotópica da precipitação, permanecem como uma questão controversa na comunidade científica, enquanto alguns autores propõem que a composição isotópica da precipitação é influenciada por aspectos de dinâmica climática local, outros advogam a importância de processos de escala global, do tipo destilação Rayleigh. Isótopos ambientais também vêm sendo utilizados como ferramenta complementar na compreensão de processos hidrológicos em bacias hidrográficas, auxiliando na compreensão dos mecanismos e processos envolvidos na infiltração e recarga de aquíferos, formação da descarga de cursos d?água, na estimativa dos tempos médio de residência da água, na identificação da origem dos componentes do fluxo, bem como na calibração e/ou validação de modelos hidrológicos por meio da estimativa de parâmetros hidrológicos. Nesse sentido o presente projeto de pesquisa possui dois eixos temáticos principais, que tem como desafio científico elucidar a movimentação da água em bacias hidrográficas do estado de São Paulo, por meio da utilização de uma série de traçadores isotópicos, buscando compreender a variabilidade da composição isotópica da precipitação e sua relação com processos atmosféricos em diversas escalas temporais e espaciais e avaliar a variabilidade espacial e temporal da composição isotópica das águas superficiais em grandes bacias hidrográficas..

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  • Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Amauri A. Menegário - Integrante / Vinícius Santos - Integrante / Ricardo Sánchez-Murilo - Integrante / Troy E. Gilmore - Integrante / Carolina Stager Quaggio - Integrante / Lucas Vituri Santarosa - Integrante.

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  • Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Auxílio financeiro.

Origem dos Fluxos, Nitrato e Tempos de Residência da Água em Bacias Hidrográficas do Estado de São Paulo

  • Em um cenário global de mudanças climáticas, o uso sustentável dos recursos hídricos requer a compreensão dos mecanismos envolvidos na movimentação e armazenamento da água nos compartimentos do ciclo hidrológico, uma vez que sinais de escassez hídrica são observados e disputas por fontes seguras de abastecimento vem ocorrendo. Soluções futuras de gestão devem considerar a capacidade de resiliência das bacias hidrográficas e sua conexão com as águas subterrâneas, possibilitando a adoção de ações de proteção e preservação dos recursos hídricos, com o objetivo de se aumentar a oferta de água de boa qualidade. Nesse contexto diversos traçadores vêm sendo utilizados para a compreensão da movimentação da água e a determinação dos seus tempos de residência em subsuperfície. Isótopos estáveis (2H/1H e 18O/16O) são excelentes traçadores da movimentação da água no ciclo hidrológico, sendo utilizados como ferramentas auxiliares na compreensão de processos hidrológicos em bacias hidrográficas, auxiliando na definição dos mecanismos e processos envolvidos na infiltração e recarga de aquíferos, formação da descarga de cursos d?água, na estimativa dos tempos médio de residência da água, na identificação da origem dos componentes do fluxo, bem como na calibração e/ou validação de modelos hidrológicos por meio da estimativa de parâmetros hidrológicos. Vários isótopos podem ser usados nas estimativas de idades das águas subterrâneas, cada qual com seu intervalo temporal de aplicação, função do tempo de meia-vida. Dois exemplos em que os isótopos podem ser uteis para a gestão das águas subterrâneas são: (i) determinação das taxas de recarga, e (ii) estimativa dos tempos médios de trânsito (TMT) das águas subterrâneas em bacias hidrográficas, entendendo-se por TMT, o tempo transcorrido entre a recarga (infiltração) da água e sua descarga do aquífero no rio. Em ambos os casos, esses traçadores podem ser utilizados na formulação de hipóteses sobre a interação de águas superficiais e subterrâneas, possibilitando a formulação de propostas de gestão de recursos hídricos e/ou como mudanças no clima podem afetar esses sistemas hídricos. Atualmente, no estado de São Paulo, a preocupação maior em relação a contaminação das águas subterrâneas por nitrato está associada a fontes pontuais urbanas. Pouca atenção é dada para as grandes fontes difusas existentes em regiões agrícolas, que em função do aumento da utilização de fertilizantes nitrogenados pode levar ao aumento do armazenamento de nitrogênio no solo e em aquíferos rasos, que podem aumentar rapidamente em função do espaço temporal transcorrido entre a introdução do nitrogênio durante recarga até a sua descarga nos corpos d?água conectados a esses aquíferos. A determinação das contribuições da descarga das águas subterrâneas nos rios é fundamental para a compreensão da dinâmica do ciclo do nitrogênio em áreas agrícolas, especialmente quando se trata de identificar e se antecipar a problemas relacionados à qualidade dos recursos hídricos. Nesse sentido o presente projeto de pesquisa possui dois eixos temáticos principais, tendo como desafios científicos elucidar a movimentação da água em bacias hidrográficas do estado de São Paulo, por meio da utilização de uma série de traçadores isotópicos, buscando compreender a variabilidade espacial e temporal da composição isotópica das águas superficiais em grandes bacias hidrográficas e avaliar as concentrações de nitrato nas águas superficiais e as contribuições provenientes da descarga das águas subterrâneas, em uma bacia hidrográfica de característica agrícola em área de recarga do Sistema Aquífero Guarani, bem como estimar os tempos médios de transito..

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  • Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Vinícius Santos - Integrante / Ricardo Sánchez-Murilo - Integrante / Troy E. Gilmore - Integrante / Lucas Vituri Santarosa - Integrante / Camila de Lima - Integrante.

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  • Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro.

Hidrosfera

  • O Plano de Trabalho apresentado neste documento constitui o resultado de negociações realizadas entre ITAIPU, o Laboratório de Pesquisas Hidrogeológicas do Departamento de Geologia da Universidade Federal do Paraná (UFPR) e Fundação Parque Tecnológico Itaipu (FPTI), as quais tiveram início no segundo semestre de 2016 em numa reunião de trabalho entre as equipes técnicas das instituições, com o objetivo de estudar a interação dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos na Bacia Hidrográfica do Paraná 3. Dessa forma, foi elaborado o projeto denominado Hidrosfera com o objetivo principal de estudar as águas subterrâneas e sua relação com as águas superficiais, tanto no que se refere à quantidade como a qualidade, conhecendo assim os fenômenos e processos envolvidos que permitem estimar a disponibilidade hídrica da Bacia Paraná 3. O contexto da parceria FPTI, UFPR e ITAIPU nesse convênio é caracterizado pelo gerar bases de conhecimento e informações científicas relevantes aos sistemas gestão de recursos hídricos da nossa região de maneira sustentável..

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  • Integrantes: Didier Gastmans - Integrante / Rodrigo Esteves Rocha - Integrante / Gustavo Barbosa Athayde - Coordenador / Lia Nogueira Grapelli - Integrante / Graziele Beatriz de Lima - Integrante.

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