Metodologia do Projeto
Projeto BALCAR - Emissões de Gases de Efeito Estufa em Reservatórios de Centrais Hidrelétricas
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Fase Inicial
Na fase inicial se produzirá um relatório de organização e nivelamento do conhecimento existente sobre o balanço de carbono e dos processos que influenciam seu ciclo em reservatórios nos diversos biomas nacionais. Ainda na fase inicial, todas as entidades participarão da definição de diretrizes e padrões para amostragem espacial e temporal, coleta, medição, análises físico-químico-biológicas, avaliação estatística/modelagem matemática, e análise dos resultados, incluindo diretrizes para medição das taxas de sedimentação e retenção do carbono e obtenção de estimativas de emissão e remoção de gases de efeito estufa, de origem antrópica e natural, em reservatórios hidrelétricos, para que se chegue a uma estimativa do balanço das emissões do reservatório e também das emissões líquidas.
Campanhas de Medição
Serão realizadas quatro campanhas de coleta de dados em 8 reservatórios (Balbina, Tucuruí, Xingó, Serra da Mesa, Três Marias, Funil, Segredo e Itaipu) e 3 locais de futuros reservatórios (Santo Antonio, Belo Monte e Batalha). As quatro campanhas serão espaçadas no tempo para amostrar as diferentes condições hidrológicas (cheia, seca e fases intermediárias). Em cada campanha estarão presentes equipes da COPPE/UFRJ, do IIEGA, do INPE e da UFJF:
  • A equipe do IIEGA focará a estimativa de fluxos de CO2, CH4 e N2O e as concentrações de carbono e nutrientes na interface água-sedimento;
  • A equipe do INPE focará monitoramento em tempo quase-real de variáveis meteorológicas e limnológicas, construção e manutenção do banco de dados, fluxos de gases de efeito estufa, e sensoriamento remoto da qualidade da água e do uso e ocupação do solo no entorno do reservatório;
  • A equipe da UFJF focará a determinação do metabolismo fitoplanctônico e bacteriano e sua influência no ciclo do carbono;
  • A equipe da COPPE/UFRJ focará as estimativas de fluxos de CO2, CH4 e N2O na interface água-atmosfera e coluna d'água e a determinação do aporte e das taxas de sedimentação de carbono. Adicionalmente a COPPE fará medidas visando (incluir aqui o objetivo das medições de isótopos do carbono a jusante proposto pelo biólogo da COPPE).
Modelagem Hidrodinâmica
Para apoiar a definição dos pontos de coleta de dados e as fases de interpolação e extrapolação, para cada reservatório amostrado a equipe da COPPE desenvolverá e validará um modelo hidrodinâmico, através do Sistema Base de Hidrodinâmica Ambiental (SisBaHiA).
Instalação de Plataformas Telemétricas de Dados Ambientais
O INPE instalará e operará em cada um dos oitos reservatórios uma plataforma de monitoramento SIMA (Sistema Integrado de Monitoramento Ambiental). O SIMA faz uso de um sistema autônomo fundeado, constituído de um toróide, onde são instalados sensores, eletrônica de armazenamento, bateria, painel solar e antena de transmissão. Os dados coletados em intervalo de tempo pré-programado são transmitidos via satélite. O sistema de medição automática permitirá monitorar temperatura da água, pH e turbidez, oxigênio e CO2 dissolvidos, condutividade, nitrato, amônia, profundidade relativa, temperatura do ar, pressão atmosférica, radiação solar, direção e intensidade do vento, direção e intensidade da corrente, e profundidade relativa.
Modelagem da Emissão de Gases de Efeito Estufa (GEE) em Reservatórios Hidrelétrico
Os modelos a serem propostos deverão ser capazes de responder às questões básicas a seguir:
  • quantas amostras coletar, em que pontos do reservatório e, no caso de difusão, em que instante de tempo;
  • qual a taxa de emissão de um reservatório como um todo;
  • como estimar a emissão total num conjunto de reservatórios, onde apenas alguns dispõem de resultados experimentais.
Abordagens Micrometeorológicas
A pesquisa aplicará o método de medição de covariâncias turbulentas no lago de Itaipu onde já existe uma boa estrutura de medição operada pelo Lemma em uma pequena ilha ao largo do Município de Missal. Medições contínuas de fluxos de CO2 serão realizadas utilizando equipamentos já disponíveis no Lemma; durante as campanhas de medição com câmaras, serão também realizadas medições de fluxos de CH4 com um novo analisador especialmente adquirido para esta pesquisa. Pretende-se também aplicar o método de transferência de massa em todos os lagos contemplados nesta pesquisa instalando no SIMA um termistor flutuante protegido da radiação solar e medidores de concentração de CO2 a 0,5 m e 2,00 m de altura sobre a água.
Estimativas de Emissões Líquidas
Embora não esteja no escopo desta pesquisa a realização de medições simultâneas sobre os ecossistemas típicos de cada lago a ser estudado, já existem informações de literatura e modelos matemáticos construídos a partir demedições que permitem a obtenção de estimativas das emissões correspondentes em terra. Embora ordens de históricos das regiões afetadas etc.
A viabilidade de utilizar modelos ecofisiológicos acoplados aos modelos de trocas superfície-vegetação-atmosfera para estudar as trocas de CO2 e CH4 será avaliada. Modelos deste tipo já são comumente utilizados em modelagem hidrológica chuva-vazão (sem a componente de gases de efeito estufa), e sua extensão para gases de efeito estufa éum item importante de pesquisa em modelagem climática.
Também é importante avaliar a qualidade da água nos lagos e o impacto de cargas de carbono, de origem antropogênica ou não, nas emissões. Os estudos serão direcionados para a realização de avaliações de impacto ambiental e para a busca de medidas mitigatórias ou compensatórias que sejam realistas para o Setor Elétrico. As ferramentas necessárias incluem a modelagem da qualidade da água nos reservatórios a partir das medições realizadas e da identificação dos principais fatores, no ciclo do carbono, sobre as emissões; a estimativa do balanço hídrico de cada reservatório; a estimativa do balanço de entalpia de cada reservatório.
Fase Final
Com a experiência obtida ao longo da pesquisa o relatório de diretrizes e padrões será consolidado e transformado num Manual de Procedimentos para nortear a quantificação das emissões e remoções de gases de efeito estufa em reservatórios. A partir das modelagens desenvolvidas será elaborado um relatório de estabelecimentos de boas práticas relativos ao gerenciamento e mitigação das emissões de gases de efeito estufa em reservatórios de hidrelétricas. Finalmente serão desenvolvidas ferramentas de comunicação (ex: web page) para a divulgação e disseminação dos resultados do estudo.
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