RESUMO Este estudo explora a questão crítica das mudanças climáticas e suas implicações para o Sistema Produtor de Água Cantareira (CWPS), uma fonte vital de abastecimento de água para a Região Metropolitana de São Paulo (MRSP). Usando dados do modelo CMIP6 GFDL-CM4, a pesquisa avalia como a mudança climática afeta significativamente o ciclo hidrológico, influenciando assim a disponibilidade de água e aumentando a vulnerabilidade da CWPS a períodos de escassez e instabilidade hídrica. A demanda de água e a operação do Elevatória Santa Inês (ESP)SIPS indicam que a transição do cenário observado para os cenários SSP2-4.5 e SSP5-8.5 resulta em uma redução acentuada na porcentagem do abastecimento de água considerado normal, caindo significativamente de 82.3% para 25.2% e 14.1%, respectivamente. As descobertas lançam luz sobre os desafios enfrentados pelo CWPS no contexto das mudanças climáticas, oferecendo alternativas valiosas para o desenvolvimento de estratégias e medidas adaptativas visando garantir a segurança hídrica da MRSP. Este estudo enfatiza a urgência de abordar as potenciais consequências das mudanças climáticas nos sistemas de recursos hídricos para proteger o futuro de uma das regiões mais populosas do Brasil. CWPS, , (CWPS) MRSP . (MRSP) CMIP GFDLCM4, GFDLCM4 GFDLCM GFDL CM4, CM4 CM GFDL-CM4 hidrológico ESPSIPS ESP SIPS SSP24.5 SSP245 SSP SSP2 4.5 4 5 SSP2-4. SSP58.5 SSP585 SSP5 8.5 8 SSP5-8. normal 823 82 3 82.3 252 25 2 25.2 141 14 1 14.1% respectivamente Brasil (CWPS (MRSP GFDL-CM SSP24 SSP24. 45 4. SSP2-4 SSP58 SSP58. 85 8. SSP5-8 82. 25. 14.1 SSP2- SSP5- 14.

ABSTRACT This study explores the critical issue of climate change and its implications for the Cantareira Water Production System (CWPS), a vital water supply source for the Metropolitan Region of São Paulo (MRSP). Using data from the CMIP6 GFDL-CM4 model, the research assesses how climate change significantly affects the hydrological cycle, thereby influencing water availability and increasing the vulnerability of the CWPS to periods of water scarcity and instability. Water demand and the operation of the Santa Inês Pumping Station (SIPS) indicate that the transition from the observed scenario to the SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios results in a marked reduction in the percentage of the water supply considered normal, dropping significantly from 82.3% to 25.2% and 14.1%, respectively. The findings shed light on the challenges faced by CWPS in the context of climate change, offering valuable insights for the development of strategies and adaptive measures to ensure water security for MRSP. This study underscores the urgency of addressing climate change's potential consequences on water resources systems to safeguard the future of one of Brazil's most populous regions. CWPS, , (CWPS) MRSP . (MRSP) CMIP GFDLCM4 GFDLCM GFDL CM4 CM GFDL-CM model cycle instability SIPS (SIPS SSP24.5 SSP245 SSP SSP2 4.5 4 5 SSP2-4. SSP58.5 SSP585 SSP5 8.5 8 SSP5-8. normal 823 82 3 82.3 252 25 2 25.2 141 14 1 14.1% respectively changes s Brazils Brazil regions (CWPS (MRSP SSP24 SSP24. 45 4. SSP2-4 SSP58 SSP58. 85 8. SSP5-8 82. 25. 14.1 SSP2- SSP5- 14.

Resumo Modelos atmosféricos globais e regionais são importantes ferramentas para a gestão de recursos hídricos. Com a intenção de realizar previsão de vazões e subsidiar a operação de sistemas de abastecimento, esse estudo avaliou as previsões de precipitação de três modelos atmosféricos. Foram analisadas as previsões dos modelos ETA (resolução horizontal de 40 km, horizonte de 10 dias), BAM (resolução horizontal de 20 km, horizonte de 10 dias) e WRF (resolução horizontal de 5 km, horizonte de 3 dias) para as bacias do Sistema Cantareira, no Sudeste brasileiro. As previsões foram comparadas com observações de pluviômetros e de radar. Foram avaliados o coeficiente de correlação de Pearson, eficiência modificada de Kling-Gupta, coeficiente angular da regressão linear entre previsões e observações, REQM e PBIAS, além dos índices categóricos fBIAS, POD e FAR. Verificou-se que as correlações tendem a ser mais fortes nos primeiros dias de previsão (até o segundo dia à frente). As maiores correlações foram encontradas comparando valores acumulados para todo o horizonte de previsão. O modelo ETA apresentou forte tendência a subestimar as observações e o modelo BAM, de superestimá-las. O modelo WRF apresentou uma tendência leve de subestimação. A previsão de precipitação com modelos globais e regionais é um importante subsídio à operação de sistemas de reservatórios, entretanto, é essencial conhecer o comportamento dessas previsões a fim de minimizar imprecisões e maximizar seu valor na tomada de decisão.

Abstract Global and regional atmospheric models are important tools for water resources management. Aiming to provide river flow forecast and to support water supply systems operation, this study evaluated the precipitation forecasts from three atmospheric models. Forecasts from ETA (horizontal resolution of 40 km, 10 days range), BAM (horizontal resolution of 20 km, 10 days range) and WRF (horizontal resolution of 5 km, 3 days range) models were analyzed for the Cantareira system basins, on Brazil’s southwestern region. The forecasts were compared to rain gauge and radar observations. Different performance indices were used: Pearson’s correlation coefficient, modified Kling-Gupta efficiency, slope for the linear regression between forecasts and observations, RMSE and PBIAS, in addition to categorical indices fBIAS, POD e FAR. It was found that the correlations were stronger for the first days of the forecast. The strongest correlations were found when comparing the accumulated precipitations for the whole forecast period. Bias analysis indicated ETA strongly underestimated observations, while BAM strongly overestimated, and WRF slightly underestimated. Global and regional atmospheric models rainfall forecasts are an important input for reservoir operation. It’s essential, though, to understand its behavior to minimize inaccuracies and maximize its value in decision making.

RESUMO Um modelo de simulação de OD e DBO, combinando rios e reservatórios, foi desenvolvido no aplicativo Microsoft Office Excel e aplicado no rio Tietê, trecho entre Pirapora do Bom Jesus e Salto, conhecido por ser poluído devido ao recebimento do aporte de carga orgânica remanescente da Região Metropolitana de São Paulo. Na calibração utilizaram-se dados monitorados e ferramentas de otimização. Foram simulados 12 cenários caracterizados pela combinação das seguintes variáveis: vazão descarregada (700, 411 e 130 m3/s), nível do reservatório (691 e 688 m) e concentração de DBO afluente ao reservatório de Pirapora (37 e 56 mgO2/L). A análise destes cenários permitiu avaliar os possíveis impactos da operação do reservatório na qualidade da água do rio Tietê a jusante deste barramento. Os resultados indicaram que a qualidade da água afluente ao reservatório sobressai perante os aspectos operacionais do mesmo. Diminuir o aporte dessa carga orgânica remete a um planejamento de longo prazo. Uma alternativa de curto prazo para minimizar os impactos é operar o reservatório com descarga baixa (130 m3/s), mantendo o nível normal (691 m). Desta maneira, quando a concentração de DBO afluente é alta (56 mgO2/L), o trecho entre Pirapora do Bom Jesus e Cabreúva fica anóxico e a região de Salto apresenta concentrações de OD e DBO de 3 e 20 mgO2/L, respectivamente. Quando é normal (37mg/L), não é encontrada condições de anaerobiose em todo o trecho simulado e a região de Salto apresenta concentrações de 6 mgO2/L e DBO igual a 17 mgO2/L.

ABSTRACT A simulation model of DO and BOD combining rivers and reservoirs, was developed in the software Microsoft Office Excel and used in the Tietê river, stretch between Pirapora do Bom Jesus and Salto, known to be polluted due to the receipt of the remaining organic load contribution to Metropolitan Region of São Paulo. The calibration used to monitored data and optimization tools. They were simulated 12 scenarios characterized by the combination of the variables: discharged flow (700, 411 and 130 m3/s), level of the reservoir (691 and 688 m), and input concentration of BOD to Pirapora reservoir (37 and 56 mgO2/L). With these analysis of the scenarios was possible to evaluate the impacts of reservoir operation on the water quality of the Tietê River downstream of this dam. The results indicated that the water quality to input on reservoir protrudes towards the operational aspects. Reduce the contribution that organic load refers to a long-term planning. A short-term alternative is to minimize the impacts operate with low discharge reservoir (130 m3/s), while keeping the normal level (691 m). Thus, when the input concentration of BOD is high (56 mgO2/L), the stretch between Pirapora do Bom Jesus and Cabreúva is anoxic and the region of Salto presents DO and BOD concentrations of 3 and 20 mgO2/L, respectively. When normal (37 mgO2/L), is not found anaerobic conditions throughout the simulated stretch and the region of Salto presents concentrations of 6 mgO2/L and BOD equal to 17 mgO2/L.

A crescente atividade agrícola em áreas de mananciais tem causado preocupações quanto à contaminação por herbicidas em áreas agrícolas. O problema se torna mais importante quando a contaminação pode afetar a água para uso humano, como ocorre com a água do Rio Poxim, que abastece a cidade de Aracaju, capital do Estado de Sergipe. O objetivo do estudo foi avaliar o risco de contaminação de águas superficiais e subterrâneas por herbicidas no alto da Sub-bacia do Rio Poxim e detectar a presença dos princípios ativos Diuron e Ametrina, à montante das plantações de cana-de-açúcar. A análise de risco foi realizada mediante critérios da Environmental Protection Agency (EPA), índice de GUS e método de GOSS. Observou-se que vários princípios ativos sofrem risco de lixiviação, demonstrando a importância do monitoramento do rio para controle tanto da qualidade da água como da frequência e volume de herbicidas aplicado na região. A partir do resultado, foi realizado um monitoramento bimensal de julho de 2009 a julho de 2010, em dois pontos de amostragem. As amostras de água foram analisadas em laboratório, onde se, constatou a presença de Diuron e Ametrina. A qualidade da água na Sub-bacia do Rio Poxim está sendo influenciada pelo uso de herbicidas na região. Ocorreu um aumento nas concentrações dos herbicidas na água superficial, durante o período chuvoso, provocado possivelmente pelo escoamento superficial.

Increased agricultural activity in watershed areas has been causing concern over contamination by herbicides in agricultural areas. The problem becomes more important when contamination can affect water for human consumption, as happens with water from the Poxim river, which supplies the city of Aracaju, capital of the State of Sergipe. The aim of this study was to evaluate the risk of contamination by herbicides to both surface and groundwater in the upper sub-basin of the Poxim River, and to detect the presence of the active ingredients Diuron and Ametrine up-river from the sugar-cane plantations. Risk analysis was carried out using criteria from the Environmental Protection Agency (EPA), the GUS index, and the GOSS method. It was observed that several active ingredients are at risk of leaching, demonstrating the importance of monitoring the river to control both the quality of water and the frequency and volume of herbicides used in the region. Based on the results, monitoring was carried out bi-monthly from July 2009 to July 2010 at two sampling points. Water samples were analyzed in the laboratory, where the presence of Diuron and Ametrine was noted. Water quality in the Sub-basin of the Rio Poxim is being influenced by the use of herbicides in the region. There was an increase in herbicide concentration in the surface water during the rainy season, possibly caused by soil runoff.