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A intensificação de extremos climáticos, o aumento da demanda, e a falta de um planejamento integrado dos recursos hídricos no Brasil vêm se tornando mais evidente ano após ano. No ano de 2014, deparamo-nos com cheias nas regiões Norte e Sul, enquanto o Sudeste e Nordeste sofrem com deficiências hídricas severas. A situação mais crítica no Sudeste foi observada na região metropolitana de São Paulo. O nível dágua nos reservatórios do Sistema Cantareira que abastece a região atingiu o volume morto do reservatório em 2014. A bacia do rio Paraíba do Sul, estudada neste trabalho, também apresentou níveis muito abaixo do normal, caracterizando uma estiagem extrema. O objetivo deste trabalho foi avaliar a segurança hídrica desta bacia utilizando o modelo hidrológico distribuído do INPE. Nesta análise, foi incluída a transposição de águas da bacia do rio Paraíba do Sul para o Sistema Cantareira e suas consequências para o abastecimento do Sistema Guandu RJ e para a geração de energia nos aproveitamentos hidrelétricos na bacia. Examinou-se a disponibilidade hídrica da bacia a partir de cenários futuros de uso do solo tais como expansão urbana, agricultura e silvicultura. As análises de segurança hídrica indicaram que o reservatório de Jaguari conseguirá atender a transposição para o Sistema Cantareira e a produção de energia em todo período simulado, enquanto que a transposição quando será comprometida em pelo menos 2% do período simulado. Todos os cenários climáticos apontam para a redução da produção hidrelétrica de energia de 2016-2035 e uma tendência de melhora de 2036-2055. Finalmente, espera-se que este estudo contribua para um melhor entendimento da segurança hídrica na bacia do rio Paraíba do Sul, auxiliando as tomadas de decisões para operação dos reservatórios e da gestão dos recursos hídricos.