ABSTRACT Traditional hydrological models have been widely used in hydrologic studies, providing credible representations of reality. This paper introduces a hybrid model that combines the traditional hydrological model Soil Moisture Accounting Procedure (SMAP) with the machine learning algorithm XGBoost. Applied to the Sobradinho watershed in Brazil, the hybrid model aims to produce more precise streamflow forecasts within a three-month horizon. This study employs rainfall forecasts from the North America Multi Model Ensemble (NMME) as inputs of the SMAP to produce streamflow forecasts. The study evaluates NMME forecasts, corrects bias using quantile mapping, and calibrates the SMAP model for the study region from 1984 to 2010 using Particle Swarm Optimization (PSO). Model evaluation covers the period from 2011 to 2022. An XGBoost model predicts SMAP residuals based on the past 12 months, and the hybrid model combines SMAP's streamflow forecast with XGBoost residuals. Notably, the hybrid model outperforms SMAP alone, showing improved correlation and Nash-Sutcliffe index values, especially during periods of lower streamflow. This research highlights the potential of integrating traditional hydrological models with machine learning for more accurate streamflow predictions. studies reality (SMAP Brazil threemonth three month horizon (NMME mapping 198 201 PSO. PSO . (PSO) 2022 1 months SMAPs s Notably alone NashSutcliffe Nash Sutcliffe values predictions 19 20 (PSO 202 2

RESUMO Os modelos hidrológicos tradicionais têm sido amplamente utilizados em estudos hidrológicos, fornecendo representações credíveis da realidade. Este artigo introduz um modelo híbrido que combina o modelo hidrológico tradicional Soil Moisture Accounting Procedure (SMAP) com o algoritmo de aprendizado de máquina XGBoost. Aplicado à bacia de Sobradinho no Brasil, o modelo híbrido tem como objetivo produzir previsões de vazão mais precisas em um horizonte de três meses. Este estudo utiliza previsões de chuvas do North America Multi Model Ensemble (NMME) como entradas do SMAP para produzir previsões de vazão. O estudo avalia as previsões do NMME, corrige viés usando mapeamento de quantis e calibra o modelo SMAP para a região de estudo de 1984 a 2010 usando a Otimização por Enxame de Partículas (PSO). A avaliação do modelo abrange o período de 2011 a 2022. Um modelo XGBoost prevê os resíduos do SMAP com base nos últimos 12 meses, e o modelo híbrido combina a previsão de vazão do SMAP com os resíduos do XGBoost. Notavelmente, o modelo híbrido supera o SMAP sozinho, mostrando melhor correlação e valores do índice Nash-Sutcliffe, especialmente durante períodos de menor vazão. Esta pesquisa destaca o potencial da integração de modelos hidrológicos tradicionais com aprendizado de máquina para previsões de vazão mais precisas. realidade (SMAP Brasil meses NMME (NMME 198 201 PSO. PSO . (PSO) 2022 1 Notavelmente sozinho NashSutcliffe, NashSutcliffe Nash Sutcliffe, Sutcliffe Nash-Sutcliffe 19 20 (PSO 202 2

Abstract The aim of this article is to analyze the Regional Climate Model Eta precipitation projections for the São Francisco (SF) and Paraíba do Sul (PS) River basins, Brazi. For that, the dynamic downscaling response was discussed in comparison with the CMIP5 models and, in particular, with the models HadGEM2-ES and MIROC5 to future climate horizon 2011 to 2040 in two scenarios of the fifth report from Intergovernmental Panel on Climate Change: RCP4.5 and RCP8.5. The results indicate that the Eta model nested in the global models adequately represented the precipitation simulations for the present climate. As for the evaluation of the representation of climate projections, the Eta projections disagreed on the sign of change with their forcing GCMs and other CMIP5 models in the analyzed basins, amplifying the drier signal. Precipitation reductions were pointed out for the two basins and with greater intensity in the RCP8.5 scenario, ranging up to -20% (SF) and 15% (PS) by the CMIP5 models and up to almost -40% for the Eta-HadGEM2-ES and Eta MIROC5 (SF and PS). SF PS (PS Brazi CMIP particular HadGEM2ES HadGEMES HadGEM2 ES HadGEM MIROC 201 204 Change RCP45 RCP RCP4 5 RCP4. RCP85 RCP8 signal RCP8. scenario 20% 20 -20 15 40% 40 -40 EtaHadGEM2ES EtaHadGEMES PS. . PS) 2 -2 1 4 -4 EtaHadGEM -

Resumo O objetivo deste artigo é analisar as projeções de precipitação do modelo climático regional Eta para as bacias dos rios São Francisco (SF) e Paraíba do Sul (PS), Brasil. Para tanto, a resposta dinâmica da redução de escala foi discutida em comparação com os modelos CMIP5 e, em particular, com os modelos HadGEM2-ES e MIROC5 para o horizonte climático futuro de 2011 a 2040 em dois cenários do quinto relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas: RCP4.5 e RCP8.5. Os resultados indicam que o modelo Eta aninhado aos modelos globais representou adequadamente as simulações de precipitação para o clima presente. Quanto a avaliação da representação das projeções climáticas, as projeções Eta discordaram no sinal de mudança com seus forçantes GCMs e outros modelos CMIP5 nas bacias analisadas, amplificando o sinal mais seco. Reduções na precipitação foram apontadas para as duas bacias e com maior intensidade no cenário RCP8.5, variando em até -20% (SF) e 15% (PS) pelos modelos CMIP5 e em até quase -40% para os modelos Eta-HadGEM2-ES e Eta MIROC5 (SF e PS). SF PS, PS , Brasil tanto CMIP particular HadGEM2ES HadGEMES HadGEM2 ES HadGEM MIROC 201 204 Climáticas RCP45 RCP RCP4 5 RCP4. RCP85 RCP8 RCP8.5 presente climáticas analisadas seco 20% 20 -20 15 (PS 40% 40 -40 EtaHadGEM2ES EtaHadGEMES PS. . PS) RCP8. 2 -2 1 4 -4 EtaHadGEM -

Abstract The present study aims to evaluate the applicability of the Surface Water Supply Index (SWSI) and the Drought Recovery Index (RDI) as monitoring instruments, to identify the frequency, intensity and duration of hydrological drought in the basins of the Banabuiú reservoirs., Castanhão and Orós, located in Ceará, Brazil. The period of analysis was from 2002 to 2020 and for both indices the annual scale was used. The evaluation of the results showed that the SWSI and the RDI behave similarly and present a good modeling of drought or water abundance events. The correlation between them was above 70% for the three studied reservoirs. However, the RDI is lagged in identifying drought, with a tendency to point to more extreme droughts. Thus, the use of indices can be considered a proactive strategy for the management of water resources, as they provide important information for decision-making by managers. In addition, the application of the SWSI in drought monitoring and early warning systems is more advantageous compared to the RDI, as it presents a simpler calculation methodology, requiring less computational effort and fewer input variables. (SWSI (RDI instruments frequency reservoirs Orós Ceará Brazil 200 202 used events 70 However droughts Thus resources decisionmaking decision making managers addition methodology variables 20 7 2

Resumo O presente trabalho tem como objetivo avaliar a aplicabilidade do índice de Abastecimento de água Superficial (SWSI) e do índice de Recuperação de Seca (RDI) como instrumentos de monitoramento, para identificar a frequência, intensidade e duração da seca hidrológica nas bacias dos reservatórios Banabuiú, Castanhão e Orós, localizados no Ceará, Brasil. O período de análise foi de 2002 a 2020 e para ambos os índices se utilizou a escala anual. A avaliação dos resultados mostrou que o SWSI e o RDI comportam-se semelhantemente e apresentam uma boa modelagem dos eventos de seca ou de abundância hídrica. A correlação entre eles ficou acima de 70% para os três reservatórios estudados. Entretanto, o RDI mostra-se defasado na identificação da seca, com tendência a apontar secas mais extremas. Desse modo, a utilização dos índices pode ser considerada uma estratégia proativa para a gestão dos recursos hídricos, pois eles fornecem informações importantes para a tomada de decisão por parte dos gestores. Além disso, a aplicação do SWSI em sistemas de monitoramento e alerta precoce das secas é mais vantajosa se comparada ao RDI, pois ele apresenta uma metodologia de cálculo mais simples, requerendo um menor esforço computacional e menos variáveis de entrada. (SWSI (RDI frequência Banabuiú Orós Ceará Brasil 200 202 anual comportamse comportam hídrica 70 estudados Entretanto mostrase mostra extremas modo hídricos gestores disso simples entrada 20 7 2

Resumo As projeções futuras divulgadas pelos relatórios do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, atentam para a ocorrência de variações e mudanças no clima. Tais alterações, tendem a impactar especialmente o ciclo hidrológico global, uma vez que são projetadas modificações nos padrões de precipitação em larga escala e elevação na temperatura média da atmosfera. A Bacia Hidrográfica Estendida do Rio São Francisco (BESF) está localizada entre as regiões Sudeste e Nordeste do Brasil. O índice de Aridez (IA) pode contribuir no planejamento da segurança hídrica de um território. O objetivo deste estudo é analisar a aridez para a BESF através das precipitações e de temperaturas mínimas e máximas, obtidas por intermédio dos modelos climáticos do CMIP6 e do CORDEX. Calculou-se o índice de Aridez (IA) e realizou-se a comparação dos resultados do IA obtidas dos modelos climáticos com os dados de referência da Unidade de Pesquisa Climática (CRU). Ambos modelos, CMIP6 e CORDEX, apresentaram boa performance em representar o IA, quando comparados com o CRU. Os modelos do CMIP6 e CORDEX indicam indicam uma alteração na condição de aridez de na BESF, embora que os dados do CORDEX sejam mais recomendáveis para a BESF, em função de sua resolução espacial.

Abstract The future projections disclosed by the Intergovernmental Panel on Climate Change report on the occurrence of variations and changes in the climate. Such changes tend to have a notable impact on the global hydrological cycle, once modifications are made in large-scale precipitation patterns and an increase in the atmosphere's average temperature. The São Francisco River Extended Hydrographic Basin (BESF) located between the Southeast and Northeast regions of Brazil. The Aridity Index (AI) is a supporting instrument for risk and uncertainty management, which can contribute to the water security planning of a territory. Given the above, the objective of this study is to analyze the dryness of the BESF through rainfall and the change of extreme temperatures obtained through the climate models of CMIP6 and CORDEX. For this analysis, the Aridity Index (AI) was calculated and the AI results obtained from the climate models were compared with the reference data from the Climatic Research Unit (CRU). The CMIP6 and CORDEX models indicate an increase in Potential Evapotranspiration for all scenarios, with divergence in relation to precipitation. Both models, CMIP6 and CORDEX, presented good performance in representing the IA when compared with the CRU. When comparing the results obtained by both models, it is possible to observe that the CORDEX data are more recommendable for BESF, due to the spatial resolution of the indices obtained by their models.

Resumo Este trabalho teve como objetivo avaliar a variabilidade espaço-temporal do índice Padronizado de Precipitação (SPI), de forma a identificar períodos de escassez/excesso hídrica (o) na Sub-Bacia Choró no Estado do Ceará. Para tanto, trabalhou-se com uma série histórica de dados pluviométricos para o período de 1974 a 2018 e com o SPI nas escalas de 3, 6, 12 e 24 meses. Uma acentuada variabilidade interanual foi observada, apontando de 2012-2018 a maior ocorrência de eventos secos, sendo estes melhor representados, nas escalas interanuais, em intensidade e duração quando comparado com as escalas (intras)sazonais. Também constatou-se que os períodos contendo os eventos secos (chuvosos) de maior intensidade, apresentados nas escalas 3, 6 e 12 meses do SPI, coincidiram, na maioria dos casos, com períodos de El Niño Oscilação Sul e La Niña. Em suma, o SPI se mostrou uma ferramenta poderosa ao quantificar os eventos secos e chuvosos na Sub-Bacia Choró, podendo ser útil no monitoramento do déficit hídrico em escalas temporais de curto, médio e longo prazo.

Abstract This work has as objective to evaluate the spatiotemporal variability of the Standardized Index of Precipitation (SPI), in order to identify periods of water scarcity/excess in the Choró Sub-Basin in the State of Ceará. For this purpose, we worked with the historical series of rainfall data for the period from 1974 to 2018 and with the SPI on scales of 3, 6, 12, and 24 months. A pronounced inter-annual variability was observed, pointing out from 2012-2018 the highest occurrence of dry events, being these better represented, in the inter-annual scales, in intensity and duration when compared to the intras-seasonal scales. It was also found that the periods containing the most intense dry (rainy) events, presented on the scales 3, 6, and 12 months of SPI, coincided in most cases with periods of El Niño Oscilação Sul and La Niña. In short, SPI proved to be a powerful tool when quantifying dry and rainy events in the Choró Sub-Basin and can be useful in monitoring the water deficit, in short, medium, and long term time scales.

Resumo A pesquisa consiste em um estudo de caso que possui como cenário o canteiro de obras de um edifício residencial multifamiliar localizado na cidade de Fortaleza- Ceará. Para este fim, foram levados em consideração parâmetros da Portaria de Consolidação N° 5 (para o caso de água potável), requisitos da norma ABNT NBR 15900-1/2009, no caso de água com interação com cimento, além de critérios estabelecidos na Resolução CONAMA No 375, para o caso de água para irrigação de jardins. Para o uso em atividades que exigem potabilidade, a água do sistema de rebaixamento não se mostrou viável tecnicamente. Já para o seu reuso em outras atividades do canteiro de obras, como fabricação de concretos e argamassas e outras que não exigem requisitos mínimos, o reuso da água gerou uma economia de R$ 225.869,04, representando 0,21% no orçamento da obra. Além disso, para o reuso no sistema de irrigação dos jardins do condomínio, gerou uma economia mensal estimada de 294 metros cúbicos de água e R$ 8.437,92. Além de gerar economia ao empreendimento durante sua construção e durante sua vida útil pós-entrega, o reuso dessa água de drenagem possibilita a não utilização de água potável em atividades não nobres.

Abstract The research consists of a case study with the construction site of a multifamily residential building located in the city of Fortaleza-Ceará. For this purpose, parameters of Consolidation Ordinance N° 5 (for drinking water), requirements of ABNT NBR 15900-1 / 2009, in the case of water interacting with cement, in addition to criteria established in Resolution CONAMA No 375, in the case of water for garden irrigation. For use in activities that require potability, the water from the lowering system was not technically feasible. As for its reuse in other activities of the construction site, such as concrete and mortar manufacturing and others that do not require minimum requirements, the reuse of water generated savings of R$ 225,869.04, representing 0.21% in the construction budget. In addition, for the reuse of the irrigation system in the condominium gardens, it generated an estimated monthly savings of 294 cubic meters of water and R$ 8,437.92. In addition to generating savings for the project during its construction and during its post-delivery life, the reuse of this drainage water makes it possible to not use drinking water for non-noble activities.

Resumo O presente artigo faz uma revisão bibliográfica e aborda os principais índices utilizados no monitoramento e análise de secas. Além disso, o texto ainda discorre sobre as metodologias empregadas mundialmente no monitoramento e previsão desses eventos. As secas ocorrem quando existe um déficit de precipitação comparado à média histórica da região. Elas podem ser diagnosticadas por meio de índices que identificam os períodos de escassez ou de disponibilidade hídrica através de equações. Dessa forma, é possível determinar a intensidade, frequência e duração dos eventos de seca. Nesse âmbito, alguns países implementaram seus próprios sistemas de monitoramento e alerta precoce das secas como o Monitor de Secas dos Estados Unidos, o Monitor de Secas da Europa e o Monitor de Secas do Brasil. Onde estes, utilizam de forma conjunta ou isolada as informações provenientes dos índices, a fim de identificar e caracterizar os eventos de seca. Desse modo, pode haver um melhor planejamento das instituições responsáveis, adoção de planos emergenciais e mitigação de impactos.

Abstract The present work is a bibliographic review and addresses the main indexes used in the monitoring and analysis of droughts. In addition, the text also discusses the methodologies utilized worldwide in monitoring and forecasting these events. Droughts occur when there is a rainfall deficit compared to the region's historical average. They can be diagnosed by means of indices that identify periods of scarcity or availability hydric through equations. In this way, it is possible to determine the intensity, frequency, and duration of drought events. In this context, some countries have implemented their own drought monitoring and early warning systems such as the United States Drought Monitor, Europe's Drought Monitor and Brazil's Drought Monitor. Where they use information from indexes together or in isolation, in order to identify and characterize drought events. Thus, there can be better planning by the responsible institutions, adoption of emergency plans and mitigation of impacts.

Resumo O Nordeste do Brasil apresenta acentuada variabilidade interanual da precipitação com alguns anos secos e outros chuvosos. Nessa região, ocorrem os veranicos, que são dias consecutivos com ausência de precipitação durante o período da estação chuvosa, que ocasionam perdas nas safras agrícolas. O presente artigo tem como objetivo utilizar um indicador de veranicos já estabelecido por outros autores e identificar sua relação com o índice de Distribuição de Chuva e regionalizar de acordo com as macrorregiões do estado, bem como, compreender as possíveis consequências, de forma qualitativa e quantitativa, sobre as perdas de safra no Ceará. A área de estudo compreendeu o estado do Ceará e as análises foram realizadas para o período de 1980 a 2018.A partir dos dados de rendimento do IBGE, foram calculadas as perdas das culturas do milho e feijão, e através dos resultados pode-se inferir que: as correlações realizadas com os dados de perdas de safra, veranicos e o IDC evidenciaram que para a maior parte do estado existe correlação direta, ou seja, quanto maior a frequência de eventos de veranicos maior a perda de safra. Além disso, verificou-se que, quando há uma melhor distribuição da precipitação ao longo das regiões do estado ocorre menor perda de safra.

Abstract Northeastern Brazil has marked interannual rainfall variability with some dry and other rainy years. In this region, there are dry spells, which are consecutive days with no rainfall during the rainy season, causing losses in agricultural crops. This article aims to use an indicator of Indian summers already established by other authors 2020 and identify its relationship with the Rain Distribution Index and regionalize according to the state's macro-regions, as well as understand the possible consequences, in a qualitative and quantitative way. on crop losses in Ceará. The study area comprised the state of Ceará and the analyzes were carried out for the period from 1980 to 2018. From the IBGE yield data, the losses of corn and beans crops were calculated, and through the results it can be inferred that: the correlations made with data on crop losses, summer and the IDC showed that for the largest part of the state there is a direct correlation, that is, the higher the frequency of summer events, the greater the crop loss. In addition, it was found that when there is a better distribution of precipitation over the regions of the state, less crop loss occurs.

Resumo A viabilidade hídrica do Complexo Industrial de exploração e beneficiamento de urânio e fosfato em Santa Quitéria - Ceará foi analisada a partir da relação nexo água, energia e clima. Para tanto, foram usadas projeções de precipitação, evapotranspiração e vazão adotanto os modelos globais do Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5, utilizados no quinto relatório do Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC-AR5). Dados da matriz energética do Ceará também foram considerados com o intuito de verificar o aumento da demanda energética do estado e a analisar o impacto da sua produção frente aos recursos hídircos. Os modelos divergem quanto ao futuro das precipitações, mas a maioria assinala um aumento da evapotranspiração nos três períodos projetados (2015 - 2044, 2045 - 2074 e 2075 a 2099) nos dois cenários escolhidos (RCP4.5 e RCP8.5) indicando um possível aumento da demanda hídrica para a região.

Abstract The water viability of the Uranium and Phosphate Exploration and Processing Complex in Santa Quitéria - Ceará was analyzed from the relation of the water, energy and climate nexus. In order to do so, rainfall, evapotranspiration and flow projections were carried out using the global models of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5, used in the fifth Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC-AR5). Data from Ceará's energy matrix were also considered in order to verify the state's increased energy demand and to analyze the impact of its production on water resources. The models differ in the future of precipitation, but most indicate an increase in evapotranspiration over the three projected periods (2015-2044, 2045-2074 and 2075-2099) in the two scenarios chosen (RCP4.5 and RCP8.5) indicating a possible increase in water demand for the region.

Resumo O presente estudo buscou mensurar a qualidade de vida da população antes e depois da instalação do novo poço na localidade de Riacho das Flores, zona rural do município de Reriutaba, região norte do estado do Ceará. O poço objetiva fornecer água encanada às residências. Um questionário foi aplicado em uma pesquisa de campo, cujo serão apresentados alguns resultados. Depois da chegada da água encanada nas residências, 11,11% dos moradores puderam desenvolver atividades de agricultura e pecuária, representando 27,78% dos entrevistados. ¾ dos entrevistados afirmaram haver melhora na qualidade de vida.

Abstract The present study sought to measure the quality of life of the population before and after the installation of the new well in the town of Riacho das Flores, a rural area in the municipality of Reriutaba, in the northern region of the state of Ceará. The well aims to provide piped water to homes. A questionnaire was applied in a field research, whose results will be presented. After the arrival of piped water in the homes, 11.11% of the residents were able to develop agricultural and livestock activities, representing 27.78% of the interviewees. ¾ of the interviewees stated that there was an improvement in the quality of life.

Resumo O método de avaliação aplicado foi o proposto por Silveira et al. (2019). A pesquisa buscou avaliar simulações dos modelos do Projeto Cordex para o domínio da América do Sul que fornecessem dados de precipitação em frequência mensal da família do experimento Historical para município de Fortaleza, Ceará. Foram encontrados quatro RCMs aninhados com dez GCMs totalizando dezesseis combinações denominadas aqui simplesmente por “modelos”. Para realizar a comparação foram utilizados dados observados da Estação Pici (338001) obtidos no Portal HidroWeb durante período de 1970 a 2005. O modelo regional ETA apresentou o melhor desempenho na representatividade do clima presente. A condução pelo modelo global CanESM2, segundo o índice AVALs, se apresentou como melhor simulação para o período avaliado com um CORREL de 0,96 e RMSE_PC de 3,01%. Ficou evidenciado a relação direta da ordem de classificação com espaçamento das grades, ou seja, quanto maior a resolução do modelo mais bem posicionado na classificação. Após a avaliação desses modelos, pesquisadores interessados em aplicar dados de modelagem em Fortaleza terão arcabouço científico para adotar modelos adequados em suas pesquisas. Em tese, os modelos que conseguem representar de forma adequada o clima presente, possivelmente também conseguirão representar o clima futuro.

Abstract The evaluation method applied was the one proposed by Silveira et al. (2019). The research sought to evaluate simulations of the Cordex Project models for the South America domain that provide monthly frequency rainfall data from the Historical experiment family for the city of Fortaleza, Ceará. Four RCMs were found nested with ten GCMs totaling sixteen combinations named here simply by “models”. To perform the comparison, data from the Pici Station (338001) obtained from the HidroWeb Portal during the period from 1970 to 2005 were used. The regional ETA model presented the best performance in the representativeness of the present climate. Driving by the global CanESM2 model, according to the AVALs index, was the best simulation for the period evaluated with a CORREL of 0.96 and RMSE_PC of 3.01%. The direct relationship between the classification order and grid spacing was evident, that is, the higher the resolution of the model, the better positioned in the classification. After evaluating these models, researchers interested in applying modeling data in Fortaleza will have a scientific framework to adopt appropriate models in their research. In theory, models that can adequately represent the present climate, possibly also will be able to represent the future climate.

Resumo Os veranicos são caracterizados como a ocorrência de dias consecutivos com ausência de precipitação na estação chuvosa, que ocasionam perdas nas safras agrícolas. O presente artigo tem como objetivo classificar e regionalizar os veranicos que ocorrem durante a estação chuvosa, bem como, compreender as possíveis consequências sobre as perdas de safra. A área de estudo foi o estado Ceará, no qual os veranicos foram definidos como três ou mais dias consecutivos com precipitação diária igual ou inferior a 2 mm. A partir dos dados de rendimento do IBGE, foram calculadas as perdas do cultivo do milho e feijão, e através dos resultados pode-se inferir que: no ano considerado chuvoso (2009), foi verificada uma menor quantidade de ocorrências de veranicos, porém com perdas de safra significativas pelo excesso de chuvas, principalmente nas porções do Litoral de Fortaleza e Litoral do Pecém. Na análise dos anos secos (1998 e 2012), verificou-se maior ocorrência de veranicos e as perdas de safras ainda mais intensas, o indicador de veranicos apresentou menores ocorrências de eventos no noroeste do estado. Os resultados indicam um provável indicador para classificar as consequências de uma estiagem na produção agrícola de sequeiro.

Abstract The dry spells are characterized as the occurrence of consecutive days with no precipitation in the rainy season, which causes losses in agricultural crops. The present article aims to classify and regionalize the dry spells that occur during the rainy season, as well as to understand the possible consequences on crop losses. The study area was the state of Ceará, in which dry spells was defined as three or more consecutive days with daily precipitation equal to or less than 2 mm. From the IBGE yield data, it was calculated how the cultivation of corn and beans and the results can be inferred that: in the year considered rainy (2009), there was a smaller number of dry spells occurrences, but with losses significant crop losses due to excessive rainfall, mainly in the portions of the Litoral de Fortaleza and Litoral do Pecém. In the analysis of the dry years (1998 and 2012), there was a higher occurrence of dry spells and the losses of harvests even more intense, the dry spells indicator showed lower occurrences of events in the northwest of the state. The results indicate a probable indicator for classifying the consequences of a drought on rainfed agricultural production.

Resumo Este trabalho tem por objetivo realizar um comparativo de previsão de vazões para a bacia do Orós (Ceará, Brasil) utilizando redes neurais artificiais (RNA) e a técnica de reamostragem dos k-vizinhos. Os modelos foram desenvolvidos a partir da série histórica de 100 anos de dados hidrometeorológicos (temperatura da superfície do mar e vazões). Ambos utilizam como preditores climáticos as temperaturas dos oceanos Atlântico Norte, Atlântico Sul e Pacífico Equatorial e realizam a previsão em julho do regime de vazões do período chuvoso do ano seguinte (janeiro a junho). O modelo k-vizinhos foi elaborado a partir da identificação dos anos vizinhos mais próximos para reamostragem da aproximação, já o modelo de RNA foi formulado a partir dos pesos sinápticos e bias obtidos na etapa de treinamento da rede. Os modelos foram comparados considerando as previsões de vazões para a etapa de teste, utilizou-se como parâmetros comparativos: o coeficiente de eficiência Nash-Suttcliffe (E), o coeficiente de determinação (R²), o diagrama de Taylor (2001) e a razão de máxima verossimilhança. Para todas as variáveis comparativas o modelo neuronal apresentou melhores valores, indicando que este representa de forma mais eficiente o comportamento das vazões para o reservatório.

Abstract The objective of this work is to perform a comparative flow forecast for the Orós basin (Ceará, Brazil) using artificial neural networks (RNA) and k-neighbors re-sampling technique. The models were developed from the historical series of 100 years of hydrometeorological data (sea surface temperature and flows). Both use as predictors the temperatures of the North Atlantic, South Atlantic and Equatorial Pacific oceans, and forecast July in the next year’s rainy season (January to June). The k-neighbors model was elaborated from the identification of the closest neighbor years for the resampling of the approximation, since the RNA model was formulated from the synaptic and bias weights obtained in the training phase of the network. The Nash-Suttcliffe (E) efficiency coefficient, the coefficient of determination (R²), the Taylor diagram (2001) and the coefficient of determination (R²) were used for the validation step. maximum likelihood ratio. For all comparative variables, the neural model presented better values, indicating that this represents more efficiently the behavior of the flows to the reservoir.

Resumo A matriz energética brasileira é predominantemente baseada em hidrelétricas e seu planejamento é muito sensível à variabilidade climática em diferentes escalas de tempo. A Energia Afluente Natural (ENA) é uma ferramenta de planejamento estabelecida para projetar diferentes cenários de possível produção de energia, especialmente em um sistema integrado. Este trabalho visa preencher uma lacuna entre as escalas de planejamento de curto prazo (sazonal/ interanual) e longo prazo (mudanças climáticas), realizando projeções de médio prazo da ENA para as bacias do Sistema Interligado Nacional Brasileiro. As séries históricas de ENA fornecidas pelo Operador Nacional do Sistema foram utilizadas para os anos de 1931 a 2014. As séries foram divididas em dois períodos: de 1931 a 2003 para verificação e de 2004 a 2014 para calibração. O modelo Wavelets Auto-Regressivo (WAR) foi aplicado a partir de bandas de baixa e média frequência. O sinal das bandas foi analisado e a ENA foi projetada para os anos de 2014 a 2024. Foi verificada a relação da variabilidade da ENA com o índice climático da Oscilação Decadal do Pacífico (ODP) e a Oscilação Multidecadal do Atlântico (OMA).

Abstract The Brazilian energetic matrix is predominantly based on hydroelectric plants and its planning is very sensitive to climate variability in different time scales. Natural Affluent Energy (NAE) is an established planning tool to project different scenarios of possible energy production, especially in an integrated system. This work aims to fill a gap between short-term (seasonal/ interannual) and long-term (climate change) planning scales by realizing NAE medium-term projections for the Brazilian National Interconnected System basins. The historical NAE series provided by the National System Operator was used for the years 1931 to 2014. The series was divided into two periods: from 1931 to 2003 for verification, and from 2004 to 2014 for calibration. The Wavelets Auto-Regressive (WAR) model was applied from low- and medium-frequency bands. The band signal was analyzed and the NAE was projected for the years 2014 to 2024. A relationship of the NAE variability with the Pacific Decadal Oscillation (PDO) climate index and the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) was verified.

RESUMO O planejamento hídrico e energético a longo prazo possibilita reduzir impactos sociais e econômicos, pois evitam episódios de interrupção do fornecimento de água e energia elétrica, serviços essenciais para diversos setores. Desse modo, as análises propostas pelo presente estudo visaram identificar o impacto das mudanças climáticas nas projeções das vazões naturalizadas e Energia Natural Afluente (NEA) para o setor elétrico brasileiro utilizando seis modelos do projeto Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment (CORDEX), baseados nos cenários do RCP 4.5 e RCP 8.5 para o século XXI. As vazões para os 24 postos representativos do Sistema Interligado Nacional (NIS) foram estimadas através do modelo hidrológico concentrado SMAP (Soil Moisture Accounting Procedure), enquanto as vazões para os demais postos que compõem o NIS foram obtidas por regressão linear. As vazões, em conjunto com a produtividade dos reservatórios, foram utilizadas para o cálculo da NEA. Os resultados mostraram que a maioria dos modelos projetam possíveis reduções das vazões naturalizadas e NEA anuais para os três períodos analisados e para os setores Norte, Nordeste e Sudeste/Centro-Oeste. Enquanto que, no setor Sul, para o período de 2010-2039, a maioria dos modelos indicaram aumento das vazões naturalizadas e da NEA anuais.

ABSTRACT Long-term water and energy planning makes it possible to reduce social and economic impacts by avoiding episodes of interruption in water and electricity supply, essential services for several sectors. Thus, the analyses proposed by this study aimed at identifying the impact of climate change on naturalised streamflows and Affluent Natural Energy (NEA) projections for the Brazilian electricity sector using six models of the Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment (CORDEX) project, based on the RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios for the 21st century. The streamflows for the 24 stations representing the National Interconnected System (NIS) were estimated through the concentrated hydrological model SMAP (Soil Moisture Accounting Procedure), while the streamflows for the other stations that comprise the NIS were obtained by linear regression. The streamflows, as well as the productivity of the reservoirs, were used to calculate the NEA. The results showed that most of the models project possible reductions in annual naturalized streamflows and NEA for the three periods analyzed and for the North, Northeast and Southeast/Midwest sectors. Meanwhile, in the Southern sector, for the period 2010-2039, most of the models indicated an increase in the annual naturalized streamflows and NEA.