Abstract The use of climate models with emphasis on precipitation simulation is strategic for climate and water resources studies. The objective of this work was to evaluate the precipitation simulated by the RegCM regional climate model in the São Francisco River basin, according to the cumulus parameterization and the domain. Our evaluation, using several statistical indices and their combination, show that RegCM showed greater performance in simulating precipitation patterns when Emanuel or Tiedke parameterization was prescribed (activated). The other parameterizations evaluated, Kain-Fritsch and Grell, underestimated precipitation considerably. Emanuel stood out for the better representation of the temporal variability of precipitation, while Tiedke presented a higher correlation and lower mean errors. The Low São Francisco was the region in which RegCM showed the lower skill in simulating precipitation from May to July (rainy season), indicating the difficulty of the model in representing the moisture transport from the ocean to the continent and the occurrence of Easterly Waves disturbances. Finally, the model prescribed with a larger domain simulated better the precipitation patterns probably because it contemplates the region where the meteorological systems of larger scales act in the basin.

Resumo O uso de modelos climáticos com ênfase na simulação de precipitação é estratégico para estudos climáticos e de recursos hídricos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a precipitação simulada pelo modelo regional climático RegCM na bacia hidrográfica do Rio São Francisco, conforme a parametrização de cúmulos e o domínio. Nossa avaliação, com uso de diversos índices estatísticos e a combinação desses, mostram que o RegCM apresentou maior destreza em simular os padrões de precipitação quando neste foi prescrito (acionado) nele a parametrização de Emanuel ou de Tiedke. As outras parametrizações avaliadas, Kain-Fritsch e a de Grell, subestimaram consideravelmente a precipitação. Emanuel se destacou pela melhor representação da variabilidade temporal da precipitação, enquanto Tiedke apresentou maior correlação e menores erros médios. O baixo São Francisco foi a região em que o RegCM apresentou a menor destreza em simular a precipitação durante maio a julho (período chuvoso), indicando a dificuldade do modelo em representar o transporte de umidade do oceano para o continente e a ocorrência dos distúrbios ondulatórios de leste. Por fim, o modelo prescrito com um domínio maior simulou melhor os padrões de precipitação provavelmente por contemplar a região de atuação dos sistemas meteorológicos de escalas maiores atuantes na bacia.

Abstract The use of climate models with emphasis on precipitation simulation is strategic for climate and water resources studies. The objective of this work was to evaluate the precipitation simulated by the RegCM regional climate model in the São Francisco River basin, according to the cumulus parameterization and the domain. Our evaluation, using several statistical indices and their combination, show that RegCM showed greater performance in simulating precipitation patterns when Emanuel or Tiedke parameterization was prescribed (activated). The other parameterizations evaluated, Kain-Fritsch and Grell, underestimated precipitation considerably. Emanuel stood out for the better representation of the temporal variability of precipitation, while Tiedke presented a higher correlation and lower mean errors. The Low São Francisco was the region in which RegCM showed the lower skill in simulating precipitation from May to July (rainy season), indicating the difficulty of the model in representing the moisture transport from the ocean to the continent and the occurrence of Easterly Waves disturbances. Finally, the model prescribed with a larger domain simulated better the precipitation patterns probably because it contemplates the region where the meteorological systems of larger scales act in the basin.

Resumo O uso de modelos climáticos com ênfase na simulação de precipitação é estratégico para estudos climáticos e de recursos hídricos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a precipitação simulada pelo modelo regional climático RegCM na bacia hidrográfica do Rio São Francisco, conforme a parametrização de cúmulos e o domínio. Nossa avaliação, com uso de diversos índices estatísticos e a combinação desses, mostram que o RegCM apresentou maior destreza em simular os padrões de precipitação quando neste foi prescrito (acionado) nele a parametrização de Emanuel ou de Tiedke. As outras parametrizações avaliadas, Kain-Fritsch e a de Grell, subestimaram consideravelmente a precipitação. Emanuel se destacou pela melhor representação da variabilidade temporal da precipitação, enquanto Tiedke apresentou maior correlação e menores erros médios. O baixo São Francisco foi a região em que o RegCM apresentou a menor destreza em simular a precipitação durante maio a julho (período chuvoso), indicando a dificuldade do modelo em representar o transporte de umidade do oceano para o continente e a ocorrência dos distúrbios ondulatórios de leste. Por fim, o modelo prescrito com um domínio maior simulou melhor os padrões de precipitação provavelmente por contemplar a região de atuação dos sistemas meteorológicos de escalas maiores atuantes na bacia.

RESUMO A eutrofização é um problema global e uma importante causa da degradação da saúde ecológica dos ecossistemas aquáticos. O objetivo foi avaliar o efeito do período prolongado de seca sobre o estado trófico de dois reservatórios semiáridos brasileiros, Boqueirão de Parelhas (BOQ) e Passagem das Traíras (TRA). O trabalho foi realizado de acordo com um sistema de classificação de secas, com base no Índice Padronizado de Precipitação (SPI), com uma escala de tempo agregada de 36 mese definindo três períodos. No Período I, maiores valores de Secchi e menores valores de turbidez, sólidos suspensos totais, fósforo total e clorofila-a foram registrados quando comparados aos demais períodos, principalmente em BOQ. As análises de componentes principais de ambos os reservatórios revelaram uma tendência temporal das unidades amostrais de acordo com as consequências da seca prolongada. Os resultados indicaram mudanças nas variáveis limnológicas devido à redução do volume de água, e demonstraram que secas prolongadas impactam na intensificação da eutrofização em ambos sistemas. O estado trófico do BOQ foi alterado de mesotrófico para eutrófico como uma consequência da seca, enquanto que em TRA o estado eutrófico permaneceu, mas com os sintomas intensificados, com altas concentrações de nutrientes, sólidos e biomassa algal.

ABSTRACT Eutrophication is a global problem and an important cause of the ecological health degradation of aquatic ecosystems. The aim was to evaluate the effect of prolonged drought period (2012 to 2019) on the trophic state of two Brazilian semi-arid reservoirs, Boqueirão de Parelhas (BOQ) and Passagem das Traíras (TRA). The work was carried out according to a drought classification system, based on the Standardized Precipitation Index (SPI), with an aggregated timescale of 36 months, defining three periods. In the Period I, higher values of Secchi and lower values of turbidity, solids, nutrients and chlorophyll-a were registered, when compared to the other periods, mainly in BOQ. The principal component analyses of both reservoirs reveled a showed a temporal trend of the sample units according to the consequences of the prolonged drought. The results indicated changes in limnological variables due to the reduction of accumulated water volume, and they demonstrated that prolonged droughts impact the intensification of eutrophication in both systems. The trophic state of the BOQ reservoir was changed from mesotrophic to eutrophic as a consequence of the drought, while in TRA the eutrophic state remained, but with more intensified symptoms, with higher concentration values of nutrients, solids and algal biomass.

Resumo A recente estiagem no Sudeste do Brasil tem impactado a conservação de bacias hidrográficas e a gestão da qualidade e quantidade da água para as demandas agrícolas e urbanas. A Bacia do Ribeirão das Posses está sendo monitorada por ser uma bacia de cabeceira da Bacia do Rio Jaguari, importante contribuinte do Sistema Cantareira no estado de São Paulo. A paisagem foi alterada no século passado, a partir de florestas nativas para uma vegetação mais homogênea como pastos, campos agrícolas e florestas de eucalipto, que geram impactos cumulativos sobre a quantidade e qualidade da água. Atualmente, o Projeto Conservador das Águas tem restaurado pequenas áreas com vegetação nativa para a recuperação de áreas degradadas. O objetivo dessa pesquisa foi avaliar a quantidade da água na Bacia do Ribeirão das Posses usando dados observados e dados da simulação de respostas hidrológicas. O modelo de bacia “Serviço Agroecossistêmico” (AgES) é aplicado para simular a variação no armazenamento e movimento da água nas áreas terrestres. O período de simulação (2009-2014) foi definido em função da disponibilidade dos dados de vazão e meteorológicos para calibrar e testar o modelo. Dados de entrada requisitados, calibração do modelo para ajuste à vazão medida e a sensibilidade do modelo aos dados de chuva são discutidos neste artigo. O modelo calibrado pode ser utilizado para estimar vazões durante períodos com dados ausentes e, no futuro, para analisar os impactos de mudança de uso da terra sobre a quantidade e qualidade da água. Essas informações podem ser usadas em programas de pagamentos por serviços ambientais.

Abstract Southeastern Brazil has recently experienced drought conditions that have impacted watershed conservation and the management of water quality and quantity for agricultural and urban demands. The Ribeirão das Posses watershed is being monitored as a headwater of the Jaguarí River, which is one of the contributing rivers of the Cantareira Reservoir Complex in the state of São Paulo. The landscape has changed over the last century from native forests to more homogeneous vegetation for pastures, crops and some forest plantations of eucalyptus, which have cumulative impacts on water yield and quality. Currently, the Projeto Conservador das Águas (Water Conservationist Project) has planted small areas with native species vegetation in order to recover degraded areas. The objective of this study was to evaluate the quantity of water in the Ribeirão das Posses Basin by both measurements and by simulating hydrological responses. The Agricultural Ecosystem Services (AgES) watershed model was applied to simulate water movement and storage among land areas. The simulation period was from 2009 to 2014, because the daily streamflow and meteorological data were available for model calibration and testing. We discuss data input requirements, model calibration to fit measured streamflow, and sensitivity to spatially variable rainfall inputs. The calibrated model may be used to estimate streamflow during periods of missing data, and in the future to estimate impacts of land use changes on stream water quantity and quality. Such information can be used in programs of payments for ecosystem services.