Regionalized spatio-temporal modelling of water table depths in the brazilian cerrado

• Main Author: Rodrigo Lilla Manzione
• Other Authors: Gilberto Câmara
• Language: English
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2007
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m17@80/2007/12.07.12.27

Regimes hídricos governados pela sazonalidade são sensíveis a distúrbios climáticos e intervenções humanas Os Cerrados brasileiros são caracterizados por uma estação seca bem pronunciada, de maio a setembro. Durante esse período a vegetação natural e os campos agrícolas são dependentes da água subterrânea. A vegetação dos Cerrados é adaptada ao clima local, mas os campos cultivados na região não. Técnicas de irrigação são responsáveis pela manutenção das altas produtividades durante todo ano, e a disponibilidade de recursos hídricos torna isso possível. Atualmente, com quase toda vegetação de Cerrado substituída por campos agrícolas, informações sobre a dinâmica espaço-temporal dos níveis freáticos é importante para otimizar e balancear os interesses econômicos e ecológicos na fronteira agrícola brasileira. O objetivo dessa tese foi caracterizar os recursos hídricos em uma área de cerrado, modelando a variabilidade espaço-temporal das alturas de lençol freático na bacia do Rio Jardim. Essa é uma área representativa de Cerrado localizada no Distrito Federal, onde quase toda vegetação natural foi substituída por agricultura e onde a irrigação aumentou substancialmente nos últimos anos. Essa informação é necessária para monitorar o comportamento dos níveis de água em função do uso do solo, intervenções humanas e mudanças climáticas. Também para avaliar o risco associado aos níveis de água, e para apresentar estratégias para o manejo da água. Com esse propósito, aplicam-se métodos geoestatísticos e modelos de séries temporais a dados observados de alturas de lençol freático, descrevendo a dinâmica do lençol e considerando a incerteza contida nos modelos. Os resultados apresentados aqui mostraram como estimar o volume de água perdido pelo sistema aqüífero durante uma estação especifica e delimitar áreas favoráveis e desfavoráveis para o uso da água, através de um modelo linear de corregionalização. Também se apresentou a aplicação do modelo PIRFICT de séries temporais nos Cerrados, verificando mudanças sistemáticas nos níveis freáticos e apresentando como estimar riscos de níveis extremos de alturas do lençol freático para agricultura na região. Esses resultados visam contribuir na melhora do manejo de água ao se utilizar de áreas de Cerrado para produção agrícola. === Water regimes governed by seasonality are sensitive to climatological disturbances and human interventions. The Brazilian Cerrados are characterized by a well pronounced dry season, from May until September. During this period, natural vegetation and agricultural crops are dependable of groundwater. The Cerrado natural vegetation is adapted to the local climate, but the cash-crops cultivated in the region not. Irrigation techniques are responsible for the maintenance of high productivities during the whole year and the availability of water resources made it possible. Nowadays, with almost all Cerrado vegetation replaced by agricultural crops, information about the spatio-temporal dynamics of the water table is important to optimize and balance the interest of economical and ecological purposes in the Brazilian agricultural frontier. The aim of this thesis is to characterize water resources in a Brazilian Cerrado area. We model the spatio-temporal variation of water table depths in the Jardim River watershed. This is a representative Cerrado area in the Brazilian Federal District, where almost all natural vegetation was replaced by agricultural crops and irrigation has substantially increased during the past years. This information is needed to monitoring the behaviour of the water levels due to land use, human interventions and climatic changes. Also, to evaluate risks associated with water levels, and to present strategies in water management. For this purpose we applied geostatistical methods and time series modelling to observed water table depths series, describing water table dynamics and accounting for uncertainty. The results presented here show how to estimate the water volume lost during a specific season and delimitation of favourable and unfavourable areas to water use, using a linear coregionalization model. We showed how to apply the PIRFICT time series model to the Cerrado situation, accounting for systematic changes in water table depths and presenting how to predict risks of extreme water levels for agriculture in the region. These results aim at contributing to improve water management, when using Cerrado areas for crop production.