Laboratório de Recursos Hídricos e Isótopos Ambientais
PESQUISAS EM ANDAMENTO
Inclusão de Técnicas Isotópicas em Programas de Monitoramento e Modelagem de Bacias Hidrográficas Urbanas (ISOTRACK)
Elevados padrões de qualidade ambiental que afetem positivamente a saúde pública, o meio ambiente e os serviços ecossistêmicos prestados, são objetivos de um crescimento sustentável das cidades. Nesse sentido os sistemas hídricos urbanos, que compreendem infraestrutura de abastecimento e os sistemas naturais de armazenamento e drenagem de água, vem sendo pressionados pelo aumento de demandas e pelas mudanças climáticas, necessitando ser mais bem compreendidos e estudados, buscando a construção de cidades mais resilientes. Apesar dessa urgência, a hidrologia urbana ainda é pouco estudada e compreendida, especialmente nas relações existentes entre o homem/clima/meio físico e o abastecimento, e nesse sentido isótopos estáveis de hidrogênio e de oxigênio constituem excelentes traçadores da movimentação da água, possibilitando uma melhor compreensão dessas relações, entretanto ainda pouco utilizadas em estudos de hidrologia urbana. O presente projeto tem por objetivo incorporar informações isotópicas a programas de monitoramento hidrológico possibilitando avaliar os caminhos percorridos pela água e o papel das áreas verdes em contraposição às intensamente urbanizadas, na compartimentação eco-hidrológica urbana, colaborando assim, para o planejamento urbano integrado a partir da proposição de soluções baseadas na natureza para cidades do interior paulista.
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Amauri A. Menegário - Integrante / Rodrigo Lilla Manzione - Integrante / DANIEL MARCOS BONOTTO - Integrante / Vladimir Eliodoro Costa - Integrante / Aroldo Geraldo Magdalena - Integrante / Juliana Cortez Barbosa - Integrante / Kleper de Oliveira Rocha - Integrante / Reginaldo Barboza da Silva - Integrante.
Financiador(es): Financiadora de Estudos e Projetos - Auxílio financeiro.
Abordagem Multi Isotópica para a Datação de Águas Subterrâneas e Reconstrução Paleoclimática dos Aquíferos das Bacias Potiguar (CE-RN Brasil)
O uso sustentável das águas subterrâneas de aquíferos confinados em regiões semiáridas requer uma compreensão integrada sobre sua movimentação e armazenamento, uma vez que demandas crescentes indicam a sua superexploração, como observado na Chapada do Apodi (CE-RN Brasil), onde o desenvolvimento econômico está associado a fruticultura irrigada, graças a disponibilidade hídrica subterrânea. Os aquíferos Jandaíra (livre e cárstico) e Açu (poroso e confinado) constituem um recurso transfronteiriço, em que evidências de super explotação já são observadas. Nesse contexto a utilização de traçadores isotópicos para a compreensão da movimentação da água nesses aquíferos pode auxiliar na melhor gestão. Isótopos estáveis de H e O são utilizados na compreensão de processos hidrológicos como a recarga dos aquíferos e sua associação com condições climáticas, enquanto isótopos radioativos de H e C determinam os tempos médios de residência da água subterrânea. Recentemente a utilização de gases nobres foi incorporada em estudos hidrológicos, fornecendo informações importantes sobre as idades e condições paleoclimáticas na recarga. Processos de interação água-rocha podem ser avaliados por meio da utilização de isótopos de Sr. O presente projeto tem como desafio científico compreender a movimentação e armazenamento das águas subterrâneas dos aquíferos Açú e Jandaíra, por meio da utilização de técnicas isotópicas, visando: (i) determinar os tempos de residência das águas subterrâneas utilizando isótopos radioativos e taxas de acumulação de 4He; (ii) determinar as paleotemperaturas de recarga dessas águas, utilizando gases nobres e isótopos estáveis, e (iii) avaliar a interação água-rocha, contribuindo para um melhor entendimento da evolução do clima no Nordeste, fornecer informações importantes sobre as taxas de renovação das águas subterrâneas nessas unidades, possibilitando uma melhor gestão do recurso.
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Veridiana Teixeira de Souza Martins - Integrante / Sibele Ezaki - Integrante / Roberto Kirchheim - Integrante / Vinicius dos Santos - Integrante / José Claudio Viégas Campos - Integrante / Zulene Almada Teixeira - Integrante / José Guilherme Filgueira - Integrante / Natália de Souza Arruda - Integrante / Nicolas Quintan Bernardo - Integrante / Idembergue Barroso Macedo de Moura - Integrante / Jürgen Sültenfu - Integrante / Leandson Roberto Fernandes de Lucena - Integrante / Milton Morais Xavier Junior - Integrante / Vladimir Eliodoro Costa - Integrante / Zayra Christine Sátyro dos Santos - Integrante / Fernando Mazo D'Affonseca - Integrante / José Gescilam Sousa Mota Uchôa - Integrante / Filipe Alem Hildebrando - Integrante / Luana Charlotte DBarsoles Frederick - Integrante.
Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro.
ISO-ATTO: Importância da Amazônia no Desenvolvimento de Sistemas Convectivos e o Transporte Regional de Vapor
As projeções climáticas para a América do Sul preveem um aumento da atividade convectiva sobre o continente, causando um número maior de eventos de chuva extremos, impactando uma população cada vez maior, especialmente aquela que vive em áreas de risco. Nesse sentido, conhecer o papel desempenhado pela região Amazônica na modulação das relações superfície-atmosfera, controle dos gases do efeito estufa (GEE) e de aerossóis é fundamental, uma vez que a região é considerada como o maior centro convectivo do planeta, e responsável pela propagação de vapor para a região centro sul do Brasil, por meio da influência dos chamados rios atmosféricos. Isótopos estáveis de Hidrogênio e Oxigênio presentes na molécula da água vêm sendo utilizados como ferramenta importante na compreensão de fenômenos hidroclimáticos, possibilitando a investigação a respeito da origem e movimentação da água, vital no contexto de estudos de interação no sistema atmosfera-hidrosfera, e os possíveis impactos ocasionados por eventos extremos em áreas tropicais. O projeto ora proposto pretende compreender a conexão existente entre a Floresta Amazônica e a atmosfera e suas relações com a formação de eventos convectivos, utilizando para tanto: dados de medições realizadas por instrumentação instalada nas torres do projeto Observatório Amazônico da Torre Alta (ATTO-Amazon Tall Tower Observatory), que oferecem oportunidade única para a análise do comportamento dos fluxos superficiais durante eventos convectivos e a transição convectiva rasa para profunda, observações de Micro Radar de Precipitação, a composição isotópica da precipitação (coleta em alta frequência intra-evento) e dados meteorológicos e isotópicos advindas de sensores orbitais. O projeto possibilitará uma compreensão do acoplamento superfície-atmosfera e os processos de evapotranspiração e reciclagem de precipitação relevantes para o papel da Amazônia como fonte de umidade para precipitação em outras regiões do Brasil.
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Ricardo Sánchez-Murilo - Integrante / Vinicius dos Santos - Integrante / ANA MARÍA DURÁN QUESADA - Integrante / Matthias Schneider - Integrante / Harald Sodemann - Integrante / Zayra Christine Sátyro dos Santos - Integrante / rafaela rodrigues gomes - Integrante.
Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro.
Influências Antrópicas em Compartimentos do Ciclo Hidrológico em Micro-Bacias da Amazônia Central Uma Análise a partir do Uso de Múltiplos Traçadores
Os efeitos decorrentes das mudanças climáticas e os processos de urbanização sobre a movimentação, armazenamento e qualidade da água em seus compartimentos continentais vem sendo observados e descritos em diversas partes do mundo, entretanto seus reflexos na Amazônia Central, onde se localiza o município de Manaus, podem ser mais intensos, devido aos processos de conversão do uso da terra e urbanização desordenados pelos quais a região vem passando. O uso sustentável dos recursos hídricos requer a compreensão dos mecanismos envolvidos na movimentação e armazenamento da água nos compartimentos do ciclo hidrológico, pois sinais de escassez hídrica e alterações de qualidade são observados, e disputas por fontes seguras de abastecimento vem ocorrendo. Dentro de um cenário ambiental complexo, como a Amazônia Central, o projeto tem como objetivo determinar as origens dos fluxos de água e alterações de qualidade relacionadas processos de urbanização, com atenção especial as relações entre as águas subterrâneas e os cursos dágua, em duas micro bacias hidrográficas: a do Igarapé Asú localizada na Reserva Biológica do Cuieiras, e a do Igarapé Educandos, localizada em área urbanizada, por meio da utilização de técnicas hidroquímicas, isotópicas e hidrológicas. Com a realização do projeto espera-se delimitar as relações de fluxo e variações sazonais nas contribuições para as descargas observadas nos cursos dágua, além de estimativas de tempos médios de trânsito das águas subterrâneas nos aquíferos, o reconhecimento das alterações promovidas pelas atividades antrópicas na qualidade e interações de fluxos, buscando o estabelecimento de bases científicas para a proposição de medidas de restauração ambiental com foco nos recursos hídricos.
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Amauri A. Menegário - Integrante / Vinícius Santos - Integrante / Ricardo Sánchez-Murilo - Integrante / Lucas Vituri Santarosa - Integrante / Graziele Beatriz Lima - Integrante / LAURA DE SIMONE BORMA - Integrante / Cléber Santos - Integrante / Carlos Daniel Meneghetti - Integrante / Sávio José Filgueiras Ferreira - Integrante / Márcio Luiz da Silva - Integrante / Rafaela Gomes - Integrante.
Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Auxílio financeiro / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado do Amazonas - Auxílio financeiro.
PROGRAMA DE MONITORAMENTO ISOTÓPICO (H, O e C) DOS AQUÍFEROS MÉDIO E INFERIOR DA BACIA DO ARARIPE E AÇU NA BACIA POTIGUAR (CEARÁ, BR)
O objetivo principal do presente trabalho é estabelecer um programa de monitoramento isotópico, com duração de três anos, das águas subterrâneas captadas através de poços profundos dos aquíferos Médio e Inferior do Cariri e do Aquífero Açu da Bacia Potiguar, porção Ceará. Os municípios que serão contemplados são: Crato, Juazeiro do Norte, Barbalha, Missão Velha e Mauriti (Aquífero Médio e Inferior, respectivamente), e Quixeré e Alto Santo (Aquífero Açu), envolvendo a realização de análises isotópicas laboratoriais e as interpretações de isótopos de Deutério, Oxigênio 18 e Carbono (14 e 13) em águas subterrâneas.
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador.
ELABORAÇÃO DE ESTUDOS HIDROGEOLÓGICOS PARA AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE EXPLORAÇÃO DOS SISTEMAS AQUÍFEROS GUARANI, BAURU E SERRA GERAL NA UGRHI 12-BPG
O objetivo principal do presente trabalho é estabelecer um programa de monitoramento isotópico, com duração de três anos, das águas subterrâneas captadas através de poços profundos dos aquíferos Médio e Inferior do Cariri e do Aquífero Açu da Bacia Potiguar, porção Ceará. Os municípios que serão contemplados são: Crato, Juazeiro do Norte, Barbalha, Missão Velha e Mauriti (Aquífero Médio e Inferior, respectivamente), e Quixeré e Alto Santo (Aquífero Açu), envolvendo a realização de análises isotópicas laboratoriais e as interpretações de isótopos de Deutério, Oxigênio 18 e Carbono (14 e 13) em águas subterrâneas.
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Edson César Wendland - Integrante / Carolina Stager Quaggio - Integrante / Ariane Penteado Constantino - Integrante / Pedro Medeiros Correa - Integrante / Hélio Correia da Silva Jhunior - Integrante.
Financiador(es): Serviço de Autônomo Água e Esgotos de Bebedouro - Auxílio financeiro.
Criação e Estabelecimento da Rede Nacional de Isótopos em Rios (GNIR) no Brasil
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Amauri Antônio Menegário - Integrante / Ricardo Sánchez-Murilo - Integrante / Roberto Kirchheim - Integrante.
Financiador(es): International Atomic Energy Agency - Auxílio financeiro.
Controles multiescala e processos de nuvens relacionados às variações na composição isotópica da precipitação na região Sudeste do Brasil
Esta proposta tem três focos principais em relação à composição isotópica no território brasileiro: a) baseada no monitoramento diário e semanal de longo prazo (2013-2019) da composição isotópica da precipitação na região central do estado de São Paulo combinada com dados meteorológicos (solo, dados de reanálise e modelo Hysplit) e dados de satélite disponíveis (ERA-INTERIM), analisam os processos regionais e os principais drivers que controlam a variabilidade sazonal observada na composição isotópica da precipitação, bem como estimam a fração do tipo de precipitação (convectiva). versus estratiforme); b) gerar um novo conjunto de dados isotópicos de chuva de alta resolução (minuto a hora) acoplado a observações de Micro Radar para avaliar processos de geração de chuva e microfísica de nuvens associados à evolução de eventos de chuva; c) comparar dados isotópicos anteriores do GNIP (1960-1980) com novos dados que serão adquiridos do programa de monitoramento recentemente lançado pelo Serviço Geológico Brasileiro em colaboração com a AIEA. Todas as informações geradas durante o projeto ajudarão pesquisadores hidrológicos e gestores hídricos a lidar com a recarga das águas subterrâneas, a resiliência hídrica nas bacias hidrográficas, bem como a contribuir na rede de monitoramento da resiliência dos sistemas de cabeceiras e da disponibilidade de água para comunidades a jusante em todas as Américas.
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Vinícius Santos - Integrante / Roberto Kirchheim - Integrante / Lucas Vituri Santarosa - Integrante / Graziele Beatriz Lima - Integrante.
Financiador(es): International Atomic Energy Agency - Auxílio financeiro.
A ciência hidrológica como chave para promover o uso e a conservação eficazes da água em sistemas produtivos complexos
Esta proposta para o CAPES PRINT visa apoiar o desenvolvimento de uma rede interdisciplinar e internacional de cientistas e estudantes de pós-graduação para avançar no intercâmbio de conhecimentos, bem como um projeto de pesquisa de longo prazo, utilizando a ciência hidrológica para promover a conservação da água em ambientes econômicos variáveis dependentes da água, como a agricultura e a agroindústria relacionada, bem como os ecossistemas associados, nos países envolvidos nesta proposta. Juntos, todos os participantes tentam compreender as influências no ciclo hidrológico devido às principais atividades económicas dependentes da água, como o milho e a soja nos EUA, a cana-de-açúcar no Brasil e o café na Costa Rica, e o papel desempenhado pelos programas de conservação ecológica, integrando conhecimentos, dados e modelos de locais de estudo comparáveis. Com base nesta integração inicial, nossa proposta levará a um programa intensivo de intercâmbio educacional entre estudantes de pós-graduação das universidades envolvidas nesta proposta, baseado na solução de problemas práticos relacionados a questões hídricas. Parte dos participantes da rede proposta desenvolveram pesquisas conjuntas, porém a inclusão de pesquisadores da Kansas State University levou a caracterizar esta rede como parcialmente consolidada (IRN-2).
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Ricardo Sánchez-Murilo - Integrante / Rodrigo Lilla Manzione - Integrante / Troy E. Gilmore - Integrante / Luiz Felippe Gozzo - Integrante / Jan Boll - Integrante / Marcellus Caldas - Integrante / Stacy L. Hutchinson - Integrante / Wagner Luiz Lourenzani - Integrante / Ana Elisa Bressan Smith Lourenzani - Integrante.
Financiador(es): CAPES - Centro Anhanguera de Promoção e Educação Social - Auxílio financeiro.
Criação e Estabelecimento da Rede Nacional de Isótopos em Rios (GNIR) no Brasil
A bacia Amazônica representa o maior reservatório de água doce do planeta, drenando uma área equivalente a 6,2 x 10⁶ km² e despejando cerca de 7,2 km³/dia no Oceano Atlântico. Devido à conexão intrínseca e à interdependência entre os sistemas de precipitação e a floresta amazônica, essa bacia tem grande relevância continental para a reciclagem da umidade na atmosfera e para a regulação dos padrões climáticos em escala global.
Da mesma forma, outras duas grandes bacias hidrográficas – as bacias do São Francisco e do Paraná, que drenam as regiões nordeste e sudeste do Brasil, respectivamente – apresentam condições hidrogeológicas distintas e são fundamentais para diversas atividades socioculturais e econômicas. Apesar do crescente interesse por essas regiões e da existência de avaliações robustas, os estudos têm sido escassos e esporádicos.
As técnicas de isótopos estáveis oferecem uma ferramenta valiosa para a gestão da água, permitindo compreender a contribuição do lençol freático como fluxo de base e os efeitos das mudanças climáticas na capacidade de armazenamento hídrico em bacias hidrográficas transfronteiriças no Brasil.
Portanto, o principal objetivo desta proposta é a análise dos padrões isotópicos espaciais e temporais em três grandes bacias hidrográficas do país. O forte envolvimento do Serviço Geológico do Brasil (CPRM) e sua rede institucional garantirá o estabelecimento do monitoramento isotópico das águas superficiais no país.
Para garantir a adesão científica e transformar essa iniciativa em uma oportunidade de capacitação não apenas para o Brasil, mas também para outros países da região, nossa proposta inclui parcerias estratégicas com dois grupos de pesquisa consolidados na América Latina: o Centro de Estudos Ambientais da Universidade Estadual Paulista (CEA-UNESP), coordenado pelo Dr. Didier Gastmans, e o Grupo de Pesquisa em Isótopos Estáveis (SIL) e o Laboratório de Gestão de Recursos Hídricos da Universidad Nacional (UNA), em Heredia, Costa Rica, coordenado pelo Dr. Ricardo Sánchez-Murillo.
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Amauri Antônio Menegário - Integrante / Ricardo Sánchez-Murilo - Integrante / Roberto Kirchheim - Integrante.
Financiador(es): International Atomic Energy Agency - Auxílio financeiro.
Estudos Isotópicos Complementares nos Compartimentos Sul, Oeste e Leste do Sistema Aquífero Guarani (Brasil) - Datação de Águas Subterrâneas ao Longo de Trajetórias de Fluxo Definidas
O objetivo principal deste projeto é fornecer subsídios para melhorar o modelo conceitual hidráulico do GAS, através da avaliação, ao longo de trajetórias de fluxo definidas, da evolução hidroquímica e isotópica das águas subterrâneas do GAS. Propõe-se a datação de águas subterrâneas utilizando Cl36 e Kr81 na porção central da Bacia do Paraná para complementar informações anteriores de 14 C. Este projeto se inscreveu para participar do Projeto de Pesquisa Coordenada (CRP): Caracterização de sistemas fósseis de águas subterrâneas utilizando radionuclídeos de vida longa.
Integrantes: Didier Gastmans - Integrante / Chang Hung Kiang - Coordenador / Maria Rita Caetano Chang - Integrante / Luis Araguás - Integrante / Roberto Kirchheim - Integrante.
Financiador(es): International Atomic Energy Agency - Auxílio financeiro.
Uma rede de pesquisa para a resiliência dos sistemas de cabeceira e a disponibilidade hídrica para comunidades a jusante nas Américas
Em todo o mundo, as comunidades humanas dependem do armazenamento de água proveniente de geleiras, cobertura de neve e aquíferos em bacias hidrográficas de cabeceira. A quantidade e a variabilidade do suprimento de água desses sistemas de armazenamento para as comunidades a jusante devem sofrer mudanças devido às alterações climáticas. A vulnerabilidade das comunidades a jusante depende da direção e magnitude dessas mudanças hidrológicas, assim como de sua capacidade de adaptação.
É fundamental compreender os impactos do aumento das temperaturas e da variabilidade da precipitação nos sistemas de armazenamento em cabeceiras, além das estratégias de adaptação necessárias para garantir a segurança hídrica a longo prazo.
A rede de colaboração proposta (RCN) criará capacidade para entender a resiliência dos sistemas dependentes das cabeceiras (HDS) frente às mudanças ambientais, combinando conhecimento sobre hidroclimatologia de bacias hidrográficas e o desenvolvimento humano a jusante em diversas bacias de teste ao longo de um transecto latitudinal das Américas.
A RCN se concentrará em três principais tipos de armazenamento de cabeceira, que se estendem do Canadá ao sul do Chile: 1) geleiras; 2) cobertura de neve sazonal; e 3) alimentação pluvial, e agregará expertise em: 1) variabilidade latitudinal das mudanças climáticas utilizando dados isotópicos e modelagem; 2) balanço hídrico de sistemas compostos por geleiras, neve e precipitação; e 3) resiliência dos sistemas de recursos hídricos e estratégias de adaptação.
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.
Isótopos Estáveis De H e O e Hidroquímica na Sub Bacia São Francisco 1, Região do Alto São Francisco, em Minas Gerais
Este trabalho analisou a composição química de elementos maiores e os isótopos estáveis (H e O) na precipitação, em águas subterrâneas e em águas superficiais na sub-bacia São Francisco 1 (aproximadamente 14.000 km²), localizada na região das cabeceiras do Rio São Francisco, uma região de sistemas aquíferos fraturados e geologia complexa. Águas subterrâneas e superficiais apresentaram baixo teor mineral, com condutividade elétrica média de 147,2 ± 99,4 μS.cm⁻¹ e 65,7 ± 78,7 μS.cm⁻¹, respectivamente. A abundância iônica (mEq.L-1) seguiu a ordem Ca²⁺ > Na⁺ > Mg²⁺ > K⁺ para cátions e HCO₃⁻ > SO₄²⁻ > Cl⁻ > NO₃⁻ > F⁻ > PO₄³⁻ para ânions, sendo a maior parte das amostras bicarbonatadas cálcicas e ou magnesianas. A composição química foi majoritariamente influenciada por interações rocha-água e pela precipitação de estação úmida nas águas superficiais. A composição isotópica da precipitação exibiu um padrão sazonal, com valores mais baixos na estação úmida (-63,87‰ para δ2H e-9,86‰ para δ18O) e mais elevados na estação seca (-5,12‰ para δ2H e -2,12‰ para δ18O). A composição das águas subterrâneas permaneceu estável entre as estações (-43,71‰ para δ2H e -6,70‰ para δ18O) enquanto a das águas superficiais variou sazonalmente (-44,95‰ para δ2H e -7,07‰ para δ18O na estação úmida, e -38,12‰ para δ2H e -6,14‰ para δ18O durante a estação seca), refletindo as entradas da precipitação.
Marcela Aragão de Carvalho Ramos
Financiamento: Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e IAEA (International Atomic Energy Agency).
Modelagem Do Fluxo Hídrico No Aquífero Superior Da Bacia Sedimentar Do Araripe: Estratégias Para A Proteção E Gestão Sustentável Das Fontes Da Região Do Cariri (Ce)
Na obra “Vidas Secas”, Graciliano Ramos retrata a árida e implacável realidade do sertão nordestino, onde a água é um bem tão escasso quanto precioso. Essa obra-prima da literatura brasileira nos faz refletir sobre a importância vital da água e sua relação intrínseca com a sobrevivência e a prosperidade das comunidades do semiárido nordestino. Nestas regiões, a disponibilidade de recursos hídricos superficiais é limitada, o que eleva a importância do uso da água subterrânea como principal fonte de abastecimento. Na região sul do Ceará, na Chapada do Araripe, tanto o abastecimento residencial quanto o industrial e rural dependem exclusivamente da água subterrânea. O aumento na urbanização e a intensificação da agricultura causam perfurações de poços de forma indiscriminada que afetam a qualidade da água, a gestão hídrica e o saneamento, fatores que caracterizam uma situação crítica no abastecimento de água. A região de estudo está inserida na Bacia Sedimentar do Araripe (BSA), a maior reserva de água subterrânea do Ceará. Nessa área, a hidrogeologia rege o sistema de aquíferos, divididos em Aquífero Superior, Aquiclude Santana, Aquífero Médio, Aquiclude Brejo Santo e Aquífero Inferior (DNPM, 1996). Devido às características geológicas da região, várias nascentes naturais se originam nas encostas da chapada, fornecendo água para abastecer comunidades em suas diversas atividades (TEIXEIRA, 2017). A partir do conhecimento das características hidrogeológicas da área, é possível avaliar a disponibilidade hídrica subterrânea futura e sua qualidade, por meio da modelagem matemática de fluxo utilizando o software Visual Modflow. A modelagem será realizada na fonte Gravatá, em Crato – CE. Os dados incluem topografia, nível d’água dos poços, análises físico-químicas e isotópicas e estimativas de recarga e balanço hídrico, fornecidos pela COGERH e o LARHIA. Esses estudos subsidiarão uma gestão eficaz dos recursos hídricos, compreendendo os sistemas de recarga e descarga das bacias hidrográficas.
Mariana Fávero Duarte
Financiamento: Fundação de Apoio à Pesquisa, Ensino e Extensão (FUNEP)
Impactos da Variação Sazonal da Disponibilidade Hídrica Subterrânea Sobre o Regime Hidrológico da Bacia do Pantanal
A bacia do Pantanal possui uma dinâmica hidrológica complexa de alto vínculo com seu controle estrutural e com as sazonalidades do regime pluviométrico. Simultaneamente, a exploração econômica dos recursos naturais e consequente mudança na cobertura vegetal, aliado às alterações climáticas, claramente influenciam a dinâmica hidrológica da região, concomitantemente a percepção da alteração da disponibilidade hídrica, a aceleração de processos erosivos/deposicionais, a consequente redução no nível de base dos rios e também a avulsão fluvial. Esse contexto torna premente a avaliação interdisciplinar dos aspectos hidrológicos da região, buscando avaliar o impacto dos fatores antrópicos no regime hidrológico como forma de se identificar tendências e padrões das mudanças ao longo do tempo. Se insere nesse cenário, o objetivo desta pesquisa, na avaliação dos impactos sazonais da disponibilidade hídrica subterrânea no regime hidrológico da bacia do Pantanal. Para essa avaliação serão utilizados sinais de gravitação obtidos pelo satélite GRACE e convertidos em coluna d'água, em adição de séries da altura de água superficial obtida por medições de nível fluvial coletadas in situ por estações ANA. Assim será possível traçar uma correlação linear entre a dinâmica de águas superficiais e subterrâneas e detectar as oscilações da coluna total de água na bacia em razão de cenários de alta e baixa vazão, considerando o papel desse contexto no ciclo hidrológico e avaliando a correlação dos processos observados com coeficientes antrópicos de alterações climáticas e/ou supressão da cobertura vegetal.
Bruno Valdambrini
Financiamento: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
Soluções Tecnológicas de Inteligência Artificial baseada em Sistemas Adaptativos Complexos na Gestão Integrada dos Recursos Hídricos
A multidisciplinariedade das variáveis que determinam a intensidade e os caminhos dos fluxos d’água entre os reservatórios atmosférico, superficial e subterrâneo ao longo no Ciclo Hidrológico, como o clima, a hidrologia e geologia, estão condicionados à adaptação mútua frente a mudanças climáticas e a conversão do uso da terra, decorrentes das ações antrópicas, e tornou complexo o uso racional da água. A Gestão Integrada dos Recursos Hídricos (GIRH) se baseia na avaliação conjunta das águas superficiais e subterrâneas, em busca de soluções sustentáveis para suprir as demandas de usos consuntivos, e constitui um Sistema Adaptativo Complexo (SAC), onde a conexão dos reservatórios promove o constante reequilíbrio das componentes. Técnicas de Inteligência Artificial (IA) são uma abordagem emergente na construção de SAC, devido a análise de grande volume de dados e de correlações entre funções não lineares, e a representação de fenômenos em escala temporal e espacial. Este projeto tem como objetivo simular a adaptação de uma Unidade de Gestão de Recursos Hídricos (UGRHI) do estado de São Paulo frente a cenários de aumento de demanda de água, associados ao desenvolvimento econômico e mudanças climáticas, por meio de técnicas de IA. O equilíbrio entre os reservatórios será estimado por equações simples de balanço hídrico, na quais estarão embasadas as projeções de cenários e reequilíbrios frente a adaptações do SAC. Pretende-se investigar modelos de aprendizado supervisionado de máquina de classificação e regressão. Espera-se criar uma ferramenta que auxiliará a GIRH, melhorando o conhecimento do panorama dos recursos hídricos na bacia e contribuindo na otimização da gestão dos usos consuntivos e das funções e serviços ecossistêmicos d’água.
Carolina Stager Quaggio
Financiamento: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e
Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
Conservação e monitoramento das águas subterrâneas na região do Cariri
Com medições mensais de 10 amostras de água de poços (cada um contendo água de uma formação ou localização diferente), os parâmetros físico-químicos são utilizados para determinar a qualidade e conservação da água subterrânea.
Gabriela Vitória Firmino
Financiamento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
Isótopos ambientais associados aos mecanismos de recarga e circulação nos aquíferos, Bacia do Araripe, Ceará, Brasil
A região da Bacia do Araripe (Cariri Cearense) é fundamentalmente importante no que diz respeito ao contexto hidrogeológico do estado do Ceará. O abastecimento humano é 100% realizado através de águas subterrâneas. Dessa forma, se faz importante a continuidade do monitoramento quantitativo dos sistemas aquíferos, além de um estudo isotópico, de forma a observar a recarga dos sistemas aquíferos em diversas zonas da Bacia, principalmente em zonas já identificadas com déficit na oferta versus demanda, considerando o crescimento urbano e a expansão agrícola, que são os maiores usuários.
Como marcadores naturais, os isótopos estáveis à água têm sido rotineiramente utilizados em estudos hidrológicos e têm contribuído significativamente para a nossa compreensão do clima e dos processos hidrológicos, especialmente relacionados aos processos de recarga atuais e passados em aquíferos em regiões semiáridas, como o caso aqui exposto, onde os recursos hídricos são limitados e as águas subterrâneas representa em muitos casos a única fonte, ou fonte prioritária.
Para aprimorar a gestão do "Sistema Aquífero Médio" (SAM) da Bacia do Araripe, a Companhia de Gerenciamento de Recursos Hídricos do Ceará (COGERH), implantou uma rede de monitoramento isotópico no programa de monitoramento sistemático e de longo prazo da Companhia. Neste âmbito, foram incluídas as análises dos isótopos hidroestáveis. A previsão para realização das amostragens que subsidiarão o projeto aqui resumido é de 36 (trinta e seis) meses, entre os meses de novembro de 2022 e outubro de 2025. Ao final do período de monitoramento serão compilados os dados com os resultados laboratoriais, de forma a se obter a assinatura desse ambiente hidrogeológico, onde será possível fazer inferições sobre a circulação de água no aquífero, juntamente com a indicação/interpretação dos mecanismos de recarga, além de fazer o cruzamento desses dados com o balanço da relação oferta versus demanda para os diversos usos atribuídos a captações no SAM.
Guilherme Filgueira
Financiamento: Companhia de Gestão dos Recursos Hídricos (COGERH).
Abordagem Multi Isotópica e de Gases Nobres para a Compreensão das Condições de Circulação e Recarga das Águas Subterrâneas do Aquífero Açu da Bacia Potiguar
No Nordeste brasileiro a água subterrânea representa uma importante fonte de água. No cenário de mudanças climáticas e crescimento demográfico das regiões semiáridas, o conhecimento a respeito das condições de fluxo, armazenamento e evolução hidrogeoquímica das águas subterrâneas colabora para a melhor gestão dos recursos hídricos nessas regiões. O registro de superexploração e salinização no Aquífero Açu, localizado na Bacia Sedimentar Potiguar (BSP), nos estados do Ceará e Rio Grande do Norte, cria o alerta necessário para que novos estudos sejam realizados na região. O presente estudo ambiciona compreender a partir da integração de dados hidrogeoquímicos, de isótopos ambientais (δ2H, δ18O, δ13C e 14C) e gases nobres (He, Ne, Ar, Kr, Xe) as condições de fluxo, armazenamento e tempo de residência das águas subterrâneas do Aquífero Açu, bem como compreender as condições climáticas pretéritas no momento de sua recarga. Os sistemas de fluxo e confinamento do Aquífero Açu apresentam um padrão consistente representado pelo aumento dos tempos de residência a partir da zona de recarga localizada na borda da Chapada do Apodi. Os padrões climáticos atuais na região diferem das condições pretéritas durante a transição Holoceno/Pleistoceno, entre 4 e 7°C mais frias, identificadas em estudos anteriores. Sendo assim com a utilização de traçadores climáticos, como isótopos estáveis e gases nobres, espera-se entender as condições climáticas durante a recarga das águas subterrâneas, possibilitando uma melhor compreensão do quadro paleoclimático da região. Além disso, interpretações quanto ao tempo de residência dessas águas, mistura com águas salinas subjacentes colaboram para o entendimento dos sistemas de fluxo e gestão desse aquífero.
Natália S. Arruda
Financiamento: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).
Avaliação Hidrogeoquímica das Águas Subterrâneas na Chapada do Araripe
A Chapada do Araripe, localizada na região sul do estado do Ceará, é uma área de grande relevância arqueológica, ecológica, geológica e paleontológica, despertando interesse acadêmico e científico devido às suas características únicas. A região abriga uma alta densidade populacional e enfrenta demandas significativas para sustentar o desenvolvimento regional. Nesse contexto, a captação de águas subterrâneas surge como uma opção viável para suprir as necessidades hídricas locais. No entanto, é fundamental conduzir estudos abrangentes para determinar a idade e a qualidade das águas subterrâneas, garantindo sua extração sustentável e consciente, além de assegurar a segurança hídrica da região e evitar contaminações que comprometam sua utilização. Um projeto de Iniciação Científica, realizado em parceria entre a UNESP e COGERH (CE), busca coletar e analisar amostras de águas subterrâneas em poços tubulares, visando determinar a idade desses aquíferos e obter informações relevantes para gestores locais e pesquisadores interessados na região. Os estudos hidrogeoquímicos desempenham um papel crucial nesse contexto, permitindo a compreensão dos processos de interação entre águas subterrâneas e as rochas do aquífero, e desempenhando um papel fundamental na gestão adequada dos recursos hídricos.
Nicolas Quintan Bernardo
Financiamento: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).
Controles climáticos sobre a variabilidade isotópica da chuva na Amazônia Central
Os isótopos estáveis de hidrogênio (¹H/²H) e oxigênio (¹⁶O/¹⁷O/¹⁸O) na precipitação são ferramentas eficazes na investigação dos parâmetros meteorológicos dominantes em eventos de chuva. A distribuição da precipitação e a organização dos eventos convectivos na Amazônia Central resultam de dinâmicas climáticas complexas, como o movimento da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) e processos locais de recirculação de vapor. Com o objetivo de retomar os estudos sobre essa temática na região, interrompidos na década de 90, o projeto de mestrado visa avaliar os fatores climáticos (locais e regionais) responsáveis pela variabilidade isotópica da precipitação na Amazônia Central. Para isso, será realizada uma análise conjunta da composição isotópica da precipitação, dados meteorológicos, informações do projeto Reanalysis e do modelo de trajetórias retroativas HYSPLIT. Essas ferramentas permitirão avaliar os sistemas atmosféricos e processos locais que geram chuva na região e seu impacto sobre a origem e a trajetória do vapor. Os resultados têm como objetivo destacar a importância da observação de isótopos estáveis de água para a compreensão dos processos atmosféricos e contribuir para a construção de modelos climáticos para a Amazônia, especialmente no contexto das mudanças climáticas.
Rafaela Rodrigues Gomes
Financiamento: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).
Rastreando os caminhos da água em área urbana: perspectiva isotópica do ciclo hidrológico em Araraquara (SP)
O projeto tem como objetivo principal utilizar os isótopos estáveis da água para entender o ciclo hidrológico urbano da cidade de Araraquara, São Paulo, sendo pioneiro no Brasil. Este projeto está inserido em uma pesquisa financiada pela FINEP, intitulada “Inclusão de Técnicas Isotópicas em Programas de Monitoramento e Modelagem de Bacias Hidrográficas Urbanas (ISOTRACK)” e o pós-doutor conta com uma bolsa de PD-AF.
Vinicius dos Santos
Financiamento: Bolsa de PD-AF UNESP/PROPG.
Efeitos de eventos ENSO na Amazônia: Análise micrometeorológica e Implicações para Eventos Convectivos de Mesoescala e Transporte de Umidade para a região S/SE do Brasil
A Amazônia é o maior centro convectivo do planeta, e estabelece conexão com várias outras
regiões, além de entregar diversos serviços ecossistêmicos local e regionalmente. Contudo a região vem sendo ameaçada por intervenções antrópicas, como o desmatamento e ocupação desordenada, além de ser altamente vulnerável às perturbações naturais associadas às anomalias climáticas. Seguindo essa preocupação, o objetivo o dprojeto é investigar como fenômenos El Niño agem sobre o balanço de umidade atmosférico na Amazônia, e como esse efeito influencia o comportamento de variáveis meteorológicas dentro da camada limite atmosférica; o desenvolvimento e produção de chuva de sistemas convectivos de mesoescala dentro da Bacia Amazônica e o transporte de umidade para a região sul/sudeste do Brasil. Com o embasamento teórico e dados mais robustos, nesse projeto também busca-se compreender a relação entre essas alterações e a distribuição de umidade. Este estudo contribui para a compreensão dos fenômenos climáticos e ecossistemas regionais e traz implicações práticas importantes. Os resultados podem auxiliar na definição de políticas de gestão ambiental, estratégias de adaptação às mudanças climáticas e fornecer conhecimentos cruciais para a sustentabilidade da Amazônia e regiões circunvizinhas, destacando a importância de preservar este bioma crucial para o equilíbrio climático global.
Zayra Christine Sátyro dos Santos
Financiamento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
Observações de longo prazo da composição isotópica da chuva na Região Central do Estado de São Paulo
Avaliações de séries temporais de informações sobre a variabilidade da composição isotópica da chuva, ao longo de observações contínuas, tem sido utilizada na compreensão dos efeitos das mudanças climáticas, especialmente em regiões de clima temperado, existe uma lacuna desse tipo de análise em regiões tropicais, devido especialmente a falta de continuidade nessas observações. Dessa maneira, estudos em regiões tropicais são de extrema importância para avaliar a influência de parâmetros meteorológicos na composição isotópica da chuva, uma vez que essas regiões possuem um clima muito singular e com grande influência na distribuição dos regimes de chuva. Assim, no presente projeto, se pretende avaliar a série histórica de dados isotópicos da estação GNIP do Centro de Estudos Ambientais da Unesp/Rio Claro, uma vez que o clima da região central do estado de São Paulo é diretamente afetado por diferentes sistemas atmosféricos que refletem na variação da composição isotópica. A pesquisa busca compreender as dinâmicas climáticas locais e regionais que interferem na composição isotópica da precipitação no município de Rio Claro e suas variabilidades a partir da análise de uma série histórica. A coleta de chuva em Rio Claro ocorre desde 2014, refletindo em 10 anos de coleta que serão analisadas nessa pesquisa, relacionando-as a parâmetros climáticos locais e regionais. Para a análise sinótica, serão obtidos dados do Projeto Reanalysis, a partir das plataformas ERA5/Copernicus e GIOVANNI/NASA, enquanto os dados meteorológicos locais serão adquiridos das estações de medição do Centro de Estudos Ambientais e do Centro de Análise e Planejamento Ambiental, situadas no mesmo local da coleta dos eventos isotópicos).
Amanda Rodrigues Soares
Financiamento: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e
Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
Avaliação da vulnerabilidade intrínseca e risco de contaminação do Sistema Aquífero Guarani em áreas de recarga no Uruguai
O objetivo do projeto é avaliar a vulnerabilidade intrínseca e o risco de contaminação das áreas de recarga do Sistema Aquífero Guaraní (SAG) a partir da caracterização do ambiente físico em suas áreas aflorantes.
Integrantes: Didier Gastmans - Integrante / Gerardo Veroslavsky - Coordenador / Lucas Vituri Santarosa - Integrante / Alberto Maganelli - Integrante / Natalie Aubet - Integrante / Lucia Samaniego - Integrante / Roberto Carrion - Integrante.
Aplicação de Isótopos Estáveis na Compreensão de Processos no Ciclo Hidrológico Precipitação e Pequenas Bacias Hidrográficas no Estado de São Paulo -BR
Isótopos estáveis (δ2H e δ18O) 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 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. Com base nos processos envolvidos nas transformações isotópicas sofridas pela água ao longo do seu trajeto no ciclo hidrológico em áreas continentais, o presente projeto tem por objetivos avaliar as variações isotópicas da precipitação em algumas localidades do estado de São Paulo, buscando compreender os fatores climáticos governantes (locais ou regionais) e avaliar a variabilidade sazonal da composição isotópica nos componentes subterrâneos e superficial em pequenas bacias hidrográficas na sub-bacia do Rio Jacaré Pepira, com vistas a determinação dos Tempos Médios de Transito nessas bacias, contribuindo dessa forma para a quantificação do balanço hídrico.
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Amauri A. Menegário - Integrante / Ludmila Vianna Batista - Integrante / Vinícius Santos - Integrante / Ricardo Sánchez-Murilo - Integrante / Rodrigo Lilla Manzione - Integrante / José Silvio Govone - Integrante / Barbara Saeta Farinha - Integrante / Lucas Vituri Santarosa - Integrante.
Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Auxílio financeiro.
Variação em Isótopos Estáveis na Precipitação Moderna na Região Tropical do Brasil: Chave para Compreender as Variações na Composição de Isótopos Estáveis em Aquíferos Não Confinados no Estado de São Paulo
O monitoramento contínuo da composição isotópica da precipitação, na estação GNIP instalada no CEA em Rio Claro (GNIP Code: 8374701), associada ao monitoramento da composição isotópica de aquíferos livres e rasos situados na mesma região geográfica do estado de São Paulo, pode contribuir na compreensão de modelos de circulação atmosférica, além de permitir a avaliação da recarga desses aquíferos.
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Chang Hung Kiang - Integrante / Ludmila Vianna Batista - Integrante / Roberto Naves Domingos - Integrante / Vinicius dos Santos - Integrante / Sarah Maria Rodrigues dos Santos - Integrante.
Financiador(es): Agência Internacional de Energia Atômica - Auxílio financeiro.
Avaliação da Evolução Temporal da Superfície Piezométrica, sob Influência de Bombeamento, do Sistema Aquífero Guarani, na cidade de Araraquara
O monitoramento contínuo de nível d'água em poço abandonado, perfurado no Sistema Aquífero Guarani, na região central do município de Araraquara, possibilitará a avaliação das condições de bombeamento existentes na cidade, por meio da construção de modelo numérico, auxiliando na gestão dos recursos hídricos subterrâneos.
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Bruno Scalvi - Integrante.
Hidrogeoquímica e Qualidade das Águas Superficiais na Bacia do Alto Jacaré-Pepira (SP)
A ampliação da rede de monitoramento na Bacia Hidrográfica do Alto Rio Jacaré Pepira (SP), por meio da determinação do IQA, possibilitará a compreensão de variações locais na qualidade das águas da bacia, devido a ação antrópica. O IQA constitui um importante índice de avaliação de qualidade de água, subsidiando ações de gestão integrada de recursos hídricos.
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Ludmila Vianna Batista - Integrante.
Hidrogeoquímica e Hidrologia Isotópica das Águas Subterrâneas do Aquífero Serra Geral no Estado de São Paulo
Aquíferos associados a rochas basálticas representam importante fonte de suprimento de água subterrânea em diversas regiões do globo, em razão da baixa salinidade de suas águas além do grande volume de água armazenada nessas unidades, relacionado a grande extensão territorial que os derrames de lavas vulcânicas normalmente ocupam e as espessuras que esses pacotes possuem. Em território brasileiro extenso evento magmático, ocorrido no início do Mesozoico na Bacia Sedimentar do Paraná, representado pelos basaltos da Formação Serra Geral, constitui importante aquífero em sua área de ocorrência. Na região oeste do estado de São Paulo as águas subterrâneas provenientes do Aquifero Serra Geral (ASG) são responsáveis pelo abastecimento de inúmeras cidades assentadas sobre essa unidade. O presente projeto tem por objetivo principal o estudo hidroquímico e isotópico das águas subterrâneas do ASG no Estado de São Paulo, buscando estabelecer as reações químicas que ocorrem no interior do aquífero associadas à interação água-rocha, e que imprimem as características hidroquímicas observadas nas águas subterrâneas da unidade, bem como avaliar condições climáticas pretéritas da época da recarga dessas águas, em função das variações dos conteúdos em isótopos estáveis observados. Esse estudo envolve a realização de análises químicas e isotópicas das águas subterrâneas, além de estudos petrográficos e mineralógicos das rochas basálticas que constituem a unidade, e para o tratamento dessas informações é proposta a aplicação de métodos gráficos e estatísticos (uni e multivariados), bem como cálculos de especiação e modelagem geoquímica, com a utilização de softwares específicos.
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Chang Hung Kiang - Integrante / Amauri Antônio Menegário - Integrante.
Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Auxílio financeiro.
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 acompreensão dos mecanismos envolvidos na movimentação e armazenamento da água noscompartimentos do ciclo hidrológico, uma vez que sinais de escassez hídrica são observados edisputas por fontes seguras de abastecimento vem ocorrendo. Soluções futuras de gestãodevem considerar os fatores climáticos envolvidos na formação da chuva, a capacidade deresiliência das bacias hidrográficas e sua conexão com as águas subterrâneas, possibilitando aadoção 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 movimentaçãoda 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 debacias hidrográficas e dos controles climáticos sobre a precipitação, o que possibilita a suautilização em estudos de reconstituição paleoclimática. Em áreas tropicais, os fatores climáticos,que governam a composição isotópica da precipitação, permanecem como uma questãocontroversa na comunidade científica, enquanto alguns autores propõem que a composiçãoisotópica da precipitação é influenciada por aspectos de dinâmica climática local, outrosadvogam a importância de processos de escala global, do tipo destilação Rayleigh. Isótoposambientais também vêm sendo utilizados como ferramenta complementar na compreensão deprocessos hidrológicos em bacias hidrográficas, auxiliando na compreensão dos mecanismos eprocessos envolvidos na infiltração e recarga de aquíferos, formação da descarga de cursosdágua, na estimativa dos tempos médio de residência da água, na identificação da origem doscomponentes do fluxo, bem como na calibração e/ou validação de modelos hidrológicos por meioda estimativa de parâmetros hidrológicos. Nesse sentido o presente projeto de pesquisa possuidois eixos temáticos principais, que tem como desafio científico elucidar a movimentação daágua em bacias hidrográficas do estado de São Paulo, por meio da utilização de uma série detraçadores isotópicos, buscando compreender a variabilidade da composição isotópica daprecipitação e sua relação com processos atmosféricos em diversas escalas temporais eespaciais e avaliar a variabilidade espacial e temporal da composição isotópica das águassuperficiais em grandes bacias hidrográficas.
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.
Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Auxílio financeiro.
Aplicação de traçadores isotópicos para determinar tempos de residência de água na gestão hídrica multiescala
O uso sustentável e o gerenciamento das águas subterrâneas e suas interações com rios e lagos, requer o conhecimento qualitativo e quantitativo das características hidrogeológicas do aquífero, bem como a dinâmica da movimentação da água, e o uso de modelos hidrogeológicos conceituais. Observações hidrológicas somadas a estimativas das propriedades dos aquíferos são necessários para modelos numéricos. Recentemente técnicas isotópicas, como a datação das águas subterrâneas (que envolvem o tempo entre a recarga da água e sua amostragem) vem sendo utilizados para a elaboração de modelos conceituais, bem como na calibração de modelos numéricos. Um grande número de isótopos podem ser utilizados para a estimativa de idades variando de décadas a milhares de anos, e cada traçador apresenta suas vantagens e desvantagens. Procedimentos de coleta são distintos para cada traçador, assim como os modelos necessários para as correções das idades, e que podem ser complexos em relação à diferentes ambientes hidrogeológicos. O objetivo do presente projeto é combinar as experiências dos cientistas da University of Nebraska-Lincoln Water Cluster Research Group na datação de "águas novas". com a experiência dos pesquisadores da UNESP na determinação de idades de "águas velhas", incrementando projetos em andamento (incluindo o projeto FAPESP). Está prevista a realização de workshops, assim como novos projetos colaborativos no Aquífero Guarani (BR) e no High Plain Aquifer (USA).
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Rodrigo Lilla Manzione - Integrante / Troy E. Gilmore - Integrante / Aaron Mittelstet - Integrante / Jesse Korus - Integrante.
Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Cooperação.
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..
Integrantes: Didier Gastmans - Coordenador / Vinícius Santos - Integrante / Ricardo Sánchez-Murilo - Integrante / Troy E. Gilmore - Integrante / Lucas Vituri Santarosa - Integrante / Camila de Lima - Integrante.
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..
Integrantes: Didier Gastmans - Integrante / Rodrigo Esteves Rocha - Integrante / Gustavo Barbosa Athayde - Coordenador / Lia Nogueira Grapelli - Integrante / Graziele Beatriz de Lima - Integrante.