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O presente trabalho implementa e discute o modelo de referência denominado Carbon Cycle Model (Modelo de Ciclo de Carbono), parte de um conjunto de modelos climáticos simples (simple climate models) ou, mais precisamente, de um conjunto de modelos que contemplam o paradigma Dinâmica de Sistemas. Neste paradigma, o sistema é representado por uma coleção de estoques e fluxos e, no modelo em estudo, especificamente, o interesse está nos fluxos de carbono entre os vários estoques (reservatórios) na superfície da Terra. Enquanto que o modelo de referência foi desenvolvido em linguagem Fortran e executado em SGI Indy2 scientific workstation, a reprodução desse modelo se deu com a transcrição do sistema de equações governantes para um código (script) em linguagem de programação LUA, utilizando-se editor de texto ZeroBrane Studio e interface de desenvolvimento TerraME.

Excessivas emissões de Gases de Efeito Estufa (GEE), resultantes de atividades antropogênicas, são apontadas como as principais causas das atuais mudanças climáticas globais. Evidências da influência humana no Sistema Terrestre cresceram desde o Quarto Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC AR4), publicado em 2007. Como exemplos dessas evidências destacam-se: aquecimento da atmosfera e do oceano, mudanças no ciclo global da água, reduções de neve e gelo, aumento do nível médio global do mar, eventos climáticos extremos (IPCC, 2014). Ao longo desse texto, algumas evidências científicas serão apresentadas para sustentar o argumento da influência antrópica no Sistema Terrestre bem como as causas dominantes das atuais mudanças climáticas.

Excessivas emissões de gases de efeito estufa (GEE) por consequência das atividades antrópicas são apontadas como as principais causas das atuais mudanças climáticas globais. Desde a publicação do Quarto Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC AR4, sigla para o inglês), em 2007, é cada vez mais notável a influência humana no Sistema Terrestre. O sexto relatório (AR6), publicado em 2021, afirma ser inequívoco que o aquecimento da atmosfera, do oceano e da superfície terrestre é fruto de influência antrópica. A nível global, mudança de uso da terra foi a fonte dominante de emissões anuais de dióxido de carbono (CO2) até o período de 1950. A partir desse período, a queima de combustíveis fósseis (como carvão, óleo e gás) para geração de energia passou a ser a fonte majoritária de emissão desse gás de efeito estufa (Global Carbon Project, 2021). Em 2016, quase três quartos das emissões globais de GEE foram provenientes do setor de energia (73,2%) e o restante, dos setores de agricultura e uso da terra (18,4%), da indústria (5,2%) e de resíduos (3,2%) (RITCHIE, 2020). Já a nível nacional, com a matriz de produção de energia primária composta por 48,4% de fontes renováveis e a participação dessas fontes na oferta interna de energia elétrica atingindo 84,8% em 2020 (EPE, 2021), o Brasil possui matrizes energética e elétrica diferenciadas em relação ao restante do mundo. Ainda assim, o setor de energia foi responsável por 21% das emissões totais de gases de efeito estufa no país no ano de 2019, e por 18% em 2020, de acordo com o relatório Análise das emissões brasileiras de gases de efeito estufa e suas implicações para as metas climáticas do Brasil 1970- 2020 (SEEG, 2021). Atualmente, os setores de mudança de uso da terra e agropecuária são a principal contribuição do país com a mudança do clima.

Land clearing, low levels of protection, and high biodiversity make the Brazilian Cerrado a hotspot for biological conservation. However, one of the most active agricultural frontiers in Brazil is located in this region. We thus aimed to evaluate the current trends of deforestation and fragmentation of the Cerrado, from 1986 to 2019; and the contribution of land tenure and farm size to the Cerrado conservation. We divided the Cerrado (∼2 Mkm2) into three sub-regions and calculated the distribution and size of the fragments; core areas and edge distance; isolation and importance of the smallest fragments for reducing isolation; and connectivity for the years 1986, 1997, 2008, and 2019. We then evaluated vegetation cover and landscape metrics for public lands and private farms. Since 1986, 22 % of the Cerrado’s remnant vegetation was cleared and the number of fragments increased by 20 %. Currently, 10 % of the Cerrado vegetation is under the effect of a 30 m edge. Isolation increased in all the sub-regions and smaller fragments (>100 ha) are important for landscape configuration. 10.82 % of the vegetation is preserved in public lands and 57.9 % in private farms, where 377,901.5 km2 could be legally cleared. Compared to other Brazilian regions, the northern Cerrado is relatively well connected and less fragmented but land clearing still threatens biodiversity. Public lands are important for connectivity and habitat amount but play a minor role when compared to private lands. Our results highlight that avoiding further land clearing of the Cerrado is a challenge that requires the engagement of different stakeholders at different levels.

The intensification of climate extremes and land uses poses a major challenge for water managers, especially in heavily populated basins with large reservoirs, multiple uses, and inter-basin transfers. In this study, we analyzed water security in the Paraíba do Sul River basin, responsible for supplying a significant fraction of the needs of Brazil’s two largest metropolitan areas through water transfer. Unless existent studies emphasize aspects of water scarcity disregarding other competitive water use, we considered the impacts on hydropower generation in a fully integrated modeling framework, which includes reservoir operation rules. To achieve this, we integrated future projections of land uses, global climate change (RCP 4.5 and RCP 8.5), and water demand for the period 20162055. Most of the climate change scenarios suggested a reduction in the frequency of both high and low flows, by nearly 25%, which resulted in an increase in flow regularization in the main basin’s reservoirs. An undesirable consequence of those trends was the reduction of hydropower generation. Regarding water supply to the metropolis outside the basin, results indicated a possibility of a more contentious water governance scenario. The long-term sustainability of the basin’s water resources will require implementing policies to enhance water use efficiency and reuse, in combination with other renewable energy sources.

The susceptibility to climate change concerns the coffee market worldwide due to possible severe productivity losses. Brazil is the world’s largest Arabica coffee producer and has crops in regions considered persistent climate change hotspots. Our study analyzed risks, vulnerabilities, and susceptibilities to pests and diseases in these regions under current and future climates and outlined adaptive measures to reduce future vulnerabilities. Ten risk indicators based on Arabica coffee requirements were proposed: water supply (Iw), base (TIB) and maximum temperature stresses (TImax), which delimit the temperature range where Arabica coffee grows and productivity is penalized outside both ranges, frost stress (TIfrost), diseases such as rust (DIrust), brown eye spot (DIbrown), and Phoma leaf spot (DIphoma), pests such as coffee berry borer (PIberry), coffee leaf miner (PIminer), and yield loss due to water stress (Iyg). Daily near-surface air temperature (minimum, mean, and maximum), relative humidity, precipitation, and global solar radiation were used from 16 General Circulation Models (GCMs) from the NASA Earth Exchange Global Daily Downscaled Projections (NEX-GDDP), which are derived from the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) in three Shared Socioeconomic Pathways scenarios (SSP245, SSP370 and SSP585). All risk indicators were calculated for the current climate (19952014) and projected for the near (20412060), intermediate (20612080), and far future (20812100) in three SSPs and then classified into five risk classes (very low, low, moderate, high and very high). Our results indicated that due to increases in TImax and Iyg indicators, with high to very high risk in area and magnitude, Arabica coffee plantations will be negatively affected and economically unfeasible for about 35 % to 75 % of the studied area throughout the 21st century. Furthermore, the rust and the leaf miner will remain a concern in future climates due to increased temperatures and reduced relative humidity. The future of Arabica coffee crops in Brazil will depend on adopting effective adaptive measures and prudent agricultural strategies to address anticipated risks, including shifting crops to higher altitude areas, introducing more climate-resilient coffee cultivars/varieties, using agroforestry or intercropping systems, planting in closer spacing or higher density planting, and employing dripper or partial root-zone irrigation techniques.

The Brazilian Equatorial Shelf (BES) is one among the macrotidal regions worldwide. This study used a high-resolution numerical configuration of the ocean model ROMS (Regional Ocean Modeling System) forced with realistic surface and lateral forcing, as well as with tides and river discharges. Tidal heights of more than 2 m were found in three regions in BES due to the large tidal amplification across the estuarine channels inside each region: Amazon, Pará, and Maranhão, and for a considerable time fraction. Heights between 4 and 5 m occurred with a frequency greater than 20%30% in some regions. All hypothetical barrages proposed in this study were capable of an annual power production, in two-way mode, higher than La Rance (533 GWh year−1, two-way operation, France) and Sihwa (553 GWh year−1, flood-only operation, South Korea), except one with the same production as Sihwa barrage. The installation effort was evaluated using the Gibrat ratio, the ratio between the length of the barrage and its annual energy production. Among the proposed barrages, the most efficient ones have an annual power generation greater than 1500 GWh year−1 and a Gibrat ratios between 1.17 and 3.26, much lower than the Gibrat ratio of Sihwa tidal barrage.

Este trabalho de pesquisa aborda as áreas de geoprocessamento, banco de dados e mudanças climáticas. Ele faz parte do Projeto AdaptaBrasil MCTI, responsável por consolidar, integrar e disseminar informações que possibilitem o avanço das análises dos impactos da mudança do clima, observados e projetados no território nacional, dando subsídios às autoridades no Brasil para ações de adaptação. O objetivo deste relatório é estudar a possibilidade de implantar o software livre Geoserver para servir de ferramenta de armazenamento de dados geoespaciais e mapas da plataforma AdaptaBrasil MCTI, oferecendo novas opções de serviço a serem aplicados nos referidos mapas. Atualmente, utiliza-se o Mapbox para renderizar seus mapas, que limita a customização e o manejo desses dados. Este trabalho é continuação da pesquisa realizada no período 2022-2023, nela foram identificados diversos problemas, destacando-se a falta de referências bibliográficas que explicassem o passo a passo na instalação de um Geoserver em Linux; procedimentos relacionados a permissão para permanência de funcionamento online do Geoserver; e sobre os comandos utilizados no terminal do computador. Como solução, foi apresentada as investigações realizadas sobre a tecnologia de geoprocessamento e integração com mapas; entendimentos da instalação e operação do Geoserver no sistema operacional Linux; os comandos utilizados no terminal do computador; w composição e publicação de shapefiles; e criação e programação em XML de styles para edição de shapefiles. Para este período 2023-2024, os impasses a serem solucionados foram a falta de referências bibliográficas sobre a criação dos mapas presentes na Plataforma AdaptaBrasil MCTI dentro do GeoServer; o entendimento da utilização do QGIS como ferramenta de auxílio para estilização de mapas no GeoServer; e as poucas referências bibliográficas sobre a automatização de mapas dentro do GeoServer. Para solucionar essas questões, neste trabalho foram exibidos os estudos sobre o formato de dados vetoriais geoespaciais aplicados dentro do Geoserver; instalação software livre QGIS no Ubuntu; utilização do QGIS como ferramenta complementar para análise dos shapefiles da plataforma AdaptaBrasil; reprodução dos mapas da Plataforma AdaptaBrasil MCTI no Geoserver; automatização de processos para a criação de mapas dentro do GeoServer através da biblioteca API Rest, a fim de tornar possível o uso do banco de dados em escalas maiores, de modo que seja capaz de comportar os dados da Plataforma AdaptaBrasil MCTI e gerir os dados de forma automatizada. Ainda, foram desenvolvido manuais técnicos para realizar cada um dos procedimentos desta pesquisa, sendo eles: a instalação do GeoServer no Ubuntu, a publicação de um shapefile no GeoServer, a instalação do QGIS no Ubuntu, e a reprodução de um mapa da Plataforma AdaptaBrasil MCTI no GeoServer utilizando o QGIS como ferramenta complementar. A Metodologia utilizada é descritiva e exploratória, com coleta de dados por meio de pesquisa bibliográfica relacionada ao tema e publicações oficiais (dissertações, teses de doutorado, artigos de revista), dos quais foram selecionados aqueles de maior relevância, bem como Engenharia de Software envolvendo banco de dados, com o intuito de responder ao objetivo. Finalmente, este trabalho pode servir de base para a investigação sobre o desenvolvimento e implantação de um Geoserver aplicado a banco de dados relacionados a mudanças climáticas, visto que todos os procedimentos necessários, desde a instalação à reprodução dos mapas da Plataforma AdaptaBrasil MCTI na ferramenta, foram descritos durante o relatório e em forma de manuais, com o intuito permitir aos usuários maior facilidade de implementar e operacionalizar, envolvendo ainda automatização de mapas, geoprocessamento, cartografia, dimensões terrestres e GPS.