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Tipo: Tese
Título: Dinâmica dos processos evaporativos: variabilidade climática e mitigação de impactos
Título em inglês: Dynamics of evaporative processes: climate variability and impact mitigation
Autor(es): Lima, José Brenno Carneiro de
Orientador: Araújo, José Carlos de
Palavras-chave em português: Mudanças climáticas;Clarificação global;Recursos hídricos;Disponibilidade de água;Região semiárida
Palavras-chave em inglês: Climate change;Global brightening;Water resources;Water availability;Semi-arid region
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
Data do documento: 2026
Citação: LIMA, José Brenno Carneiro de. Dinâmica dos processos evaporativos: variabilidade climática e mitigação de impactos. 2026. 84 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumo: As perdas de água por evaporação e evapotranspiração são consideradas as principais fontes naturais de perda de água nos reservatórios superficiais. No semiárido brasileiro, a evaporação pode consumir até 50% do aporte hídrico dos reservatórios. Consequentemente, o estudo dos processos evaporativos, apresenta grande relevância para a gestão dos recursos hídricos, seja em condições climáticas semiáridas, como é o caso da maior parte do Estado do Ceará, como no clima temperado. Sob essa perspectiva, a presente tese foi estruturada em três capítulos, dois deles desenvolvidos no Estado do Ceará (Brasil) e um deles na Alemanha. No primeiro capítulo, avaliou-se a tendência de longo prazo sobre a evaporação potencial estimada pelo método de Penman, com base em dados meteorológicos medidos de oito estações especializadas na Bacia Hidrográfica do Rio Jaguaribe. Para isso, aplicaram-se os testes de Mann-Kendall e a regressão de Sen para estimar a significância estatística e a magnitude da variação temporal dos dados de evaporação potencial, bem como das variáveis meteorológicas, com objetivo de compreender os fatores responsáveis pelas mudanças observadas. No segundo capítulo, avaliouse o impacto da fração de cobertura e dos tipos de nuvens sobre a radiação solar incidente. Utilizaram-se séries históricas de cobertura, tipos de nuvens e radiação solar ao meio-dia, provenientes de seis estações meteorológicas espacializadas na Alemanha. Comparou-se a radiação incidente em dias de céu claro e sob condições de cobertura de nuvens, a fim de compreender o efeito da cobertura e dos tipos de nuvens sobre a radiação. No terceiro capítulo, avaliou-se o efeito da instalação de um sistema fotovoltaico flutuante (SFF) sobre as principais variáveis meteorológicas que controlam o processo de evaporação, bem como seu impacto no balanço hídrico de um grande reservatório. A influência da instalação do SFF sobre o processo evaporativo foi investigada por meio da análise de sensibilidade do modelo de Penman, que foi parametrizado para estimar a evaporação considerando a cobertura do SFF. O impacto do SFF no balanço hídrico foi estimado a partir da extrapolação de dados experimentais para a escala do reservatório, possibilitando estimar a vazão evaporada e os efeitos sobre a disponibilidade hídrica sob condições hidrológicas dinâmicas. A partir dos resultados desta tese, as principais conclusões são: (i) Há evidência estatisticamente significativa de mudança no padrão de evaporação potencial na Bacia Hidrográfica do Rio Jaguaribe, mas com ocorrência não homogênea (aumento e queda), sendo o aumento da temperatura do ar e da insolação os responsáveis pelo aumento da evaporação, e a redução na velocidade do vento e aumento na umidade relativa do ar como causadores da redução da evaporação. (ii) À medida que a fração de cobertura de nuvens aumenta, observa-se uma tendência de redução na radiação incidente sobre a superfície terrestre. No entanto, para nuvens médias e altas, verifica-se que, em condições de cobertura entre 1 e 2 octas, há um leve aumento na incidência de radiação quando comparada à radiação registrada em dias de céu claro. (iii) Verificou-se que a radiação global é a variável meteorológica à qual o modelo apresenta maior sensibilidade. A presença do SFF tende a conduzir o reservatório a um novo nível de equilíbrio, com aumento da área inundada, compensando parcialmente a redução na taxa evaporativa. A instalação do SFF apresenta elevado potencial como estratégia para ampliar a disponibilidade hídrica dos reservatórios.
Abstract: Water losses from evaporation and evapotranspiration are considered the main natural sources of water loss in surface reservoirs. In the Brazilian semi-arid region, evaporation could consume up to 50% of the water inflow into reservoirs. Therefore, the study of evaporative processes is of great relevance to water resource management, whether in semi-arid climatic conditions, as is the case in most of the state of Ceará, or in temperate climates. In light of this, this thesis is divided into three chapters, two of which were conducted in the state of Ceará (Brazil) and one in Germany. The first chapter assessed the long-term trend in potential evaporation, as estimated using the Penman method, based on meteorological data measured at eight specialised weather stations in the Jaguaribe River Watershed. The Mann-Kendall test and Sen’s slope were applied to the potential evaporation data and the meteorological variables to determine the statistical significance and magnitude of the temporal variation, with the aim of identifying the factors responsible for the observed changes. In the second chapter, the impact of cloud cover and cloud types on incident solar radiation was assessed. Historical time series of cloud cover, cloud types and midday solar radiation were used, obtained from six meteorological stations across Germany. Incident radiation on clear days and under cloud cover conditions was compared in order to understand the effect of cloud cover and cloud types on radiation. In the third chapter, the effect of installing a floating photovoltaic system (FPS) on the main meteorological variables that govern the evaporation process was assessed, as well as its impact on the water balance of a large reservoir. The influence of the FPS installation on the evaporation process was investigated using a sensitivity analysis of the Penman model, which was parameterised to estimate evaporation taking into account the PFS coverage. The impact of the FPS on the water balance was estimated by extrapolating experimental data to the reservoir scale, enabling the estimation of evaporated flow and the effects on water availability under dynamic hydrological conditions. Based on the findings of this thesis, the main conclusions are: (i) There is statistically significant evidence of a change in the pattern of potential evaporation in the Jaguaribe River catchment, but with non-uniform occurrence (increases and decreases), with increases in air temperature and insolation being responsible for the increase in evaporation, and reductions in wind speed and increases in relative humidity being the causes of the decrease in evaporation. (ii) As the cloud cover fraction increases, a trend towards a reduction in radiation incident on the Earth’s surface is observed. However, for medium and high clouds, it is found that, under conditions of cloud cover between 1 and 2 octas, there is a slight increase in radiation incidencewhen compared to the radiation recorded on clear days. (iii) It was found that global radiation is the meteorological variable to which the model is most sensitive. The presence of the FPS tends to bring the reservoir to a new equilibrium level, with an increase in the flooded area, partially offsetting the reduction in the evaporation rate. The installation of the FPS shows high potential as a strategy for increasing the water availability of reservoirs.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86433
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0001-5895-7356
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/0968246202104312
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-2649-151X
Currículo Lattes do Orientador: https://orcid.org/0000-0001-5895-7356
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:PPGENA - Teses defendidas na UFC

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