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AUTARQUIA ASSOCIADA À UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Desenvolvimento de metodologia de análise de indicadores de sustentabilidade como ferramenta para tomada de decisão utilizando lógica fuzzy Fernando Henrique Franchi Quinhoneiro Dissertação apresentada como parte dos requisitos para obtenção do Grau de Mestre em Ciências na Área de Tecnologia Nuclear Reatores Orientador: Prof. Dr. Álvaro Luiz Guimarães Carneiro São Paulo 2015

Desenvolvimento de metodologia de análise de indicadores de

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  • AUTARQUIA ASSOCIADA UNIVERSIDADE DE SO PAULO

    Desenvolvimento de metodologia de anlise de indicadores de sustentabilidadecomo ferramenta para tomada de deciso utilizando lgica fuzzy

    Fernando Henrique Franchi Quinhoneiro

    Dissertao apresentada como parte dosrequisitos para obteno do Grau deMestre em Cincias na reade Tecnologia Nuclear Reatores

    Orientador:Prof. Dr. lvaro Luiz Guimares Carneiro

    So Paulo2015

  • INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGTICAS E NUCLEARESAutarquia associada Universidade de So Paulo

    Desenvolvimento de metodologia de anlise de indicadores de sustentabilidadecomo ferramenta para tomada de deciso utilizando lgica fuzzy

    Fernando Henrique Franchi Quinhoneiro

    Dissertao apresentada como parte dosrequisitos para obteno do Grau deMestre em Cincias na reade Tecnologia Nuclear Reatores

    Orientador:Prof. Dr. lvaro Luiz Guimares Carneiro

    Verso CorrigidaVerso Original disponvel no IPEN

    So Paulo2015

  • DEDICATRIA

    A Deus acima de tudo, por toda proviso e cuidado. Por ter me sustentado e guiado

    por todo o caminho percorrido.

    Dedico tambm a meus pais, Vnia Quinhoneiro e Amauri Pires, meus irmos,

    Fabiana Quinhoneiro e Felipe Pires e a minha esposa Aline Quinhoneiro, por todo o apoio e

    suporte recebido.

  • AGRADECIMENTOS

    Ao professor Dr. lvaro Luiz Guimares Carneiro, por sua confiana e pacincia,

    que me incentivou e instruiu nestes anos de trabalho e parceria.

    Agradeo tambm a todos os professores e alunos com quem tive o prazer de

    conviver e que direta e indiretamente me auxiliaram na elaborao desta dissertao.

  • RESUMO

    O maior desafio desse sculo tem como tema central a sustentabilidade, devido ao crescimento

    da populao mundial e consequentemente ao aumento da demanda por recursos, como gua,

    alimento e energia. A principal dificuldade quando se debate a questo do Desenvolvimento

    Sustentvel est na metodologia de avaliao. Da a necessidade de criar um instrumento de

    mensurao que aborde estes recursos de uma maneira holstica e que seja capaz de traduzir

    dados em um resultado passvel de interpretao. Existem ferramentas validadas para esse

    CLEW pela Agncia Internacional de Energia Atmica IAEA. Este estudo tem como objetivo

    desenvolver um novo modelo de anlise de correlao entre as variveis, energia, gua, uso

    do solo e clima, utilizando Inteligncia Artificial, atravs da Lgica Fuzzy, tendo como base de

    dados, indicadores que representem um ou mais recursos, considerando uma distribuio

    temporal relativa e necessria para a investigao de resultados e comportamentos. O

    resultado ser um ndice final gerado atravs do mapeamento destes dados de entrada. Os

    resultados apresentados utilizando essa metodologia so de indicadores do Brasil, porm pode

    ser aplicada a qualquer outro pas, permitindo uma anlise de comparao do comportamento

    dos ndices entre regies. A contribuio desse projeto ser a disponibilidade de uma

    ferramenta, com recurso computacional poderoso, destinada aos tomadores de deciso para

    auxiliar no desenvolvimento de estratgias e polticas de desenvolvimento.

    Palavras-chave: Sustentabilidade, Indicadores de Sustentabilidade, Desenvolvimento

    Sustentvel.

  • ABSTRACT

    The greatest challenge of this century is focused on sustainability, due to world population

    growth and consequently to the increased demand for resources such as water, food and

    energy. The main difficulty when discussing the issue of sustainable development is the

    evaluation methodology. Because of this, there is a need for a measurement tool that addresses

    these resources in a holistic manner and be able to translate data into results that can be

    interpreted. There are tools validated for this purpose like, "Dashboard of Sustainability" and

    other developing like the CLEW Nexus by the International Atomic Energy Agency - IAEA. This

    study aims to develop a new model to analyze the correlation between variables, energy, water,

    land use and climate, using Artificial Intelligence through Fuzzy Logic, having as a data source,

    indicators that represent one or more resource, considering the relative and temporal distribution

    required to research results and behaviors. The result is a final index generated by mapping

    these input data. The results presented using this methodology are indicators of Brazil, but can

    be applied to any other country, allowing a comparison analysis of the behavior of indices

    between regions. The contribution of this project will be the availability of a tool with powerful

    computational resource, aimed at decision makers to assist in developing strategies and

    development policies.

    Keywords: Sustainability, Sustainability Indicators, Sustainable Development.

  • SUMRIO

    1 INTRODUO .................................................................................................. 14

    2 OBJETIVO E ASPECTOS RELEVANTES ........................................................ 16

    3 DESENVOLVIMENTO SUSTENTVEL ............................................................ 17

    3.1 Histrico ............................................................................................................ 17

    3.2 A importncia do desenvolvimento sustentvel ................................................. 20

    3.3 Perspectivas do Desenvolvimento Sustentvel ................................................. 20

    3.4 Dimenses da Sustentabilidade ........................................................................ 22

    3.4.1 Sustentabilidade ambiental ............................................................................... 22

    3.4.2 Sustentabilidade econmica.............................................................................. 22

    3.4.3 Sustentabilidade social ...................................................................................... 23

    3.4.4 Sustentabilidade institucional ............................................................................ 23

    3.5 Principais indicadores de desenvolvimento sustentvel .................................... 23

    3.5.1 IDH ndice de Desenvolvimento Humano ....................................................... 24

    3.5.2 DNA Brasil ........................................................................................................ 24

    3.5.3 BS Barmetro da Sustentabilidade (Barometer of Sustainability) ................... 25

    3.5.4 Pegada Ecolgica ............................................................................................. 26

    3.5.5 EPI ndice de Desempenho Ambiental (Environmental Performance Index) .. 26

    3.5.6 ESI ndice de Sustentabilidade Ambiental (Environmental Sustainability Index) .

    .......................................................................................................................... 27

    3.5.7 EVI ndice de Vulnerabilidade Ambiental (Environmental Vulnerability Index) 27

    3.5.8 HPI ndice Planeta Feliz (Happy Planet Index) ............................................... 27

    3.5.9 IDS Indicadores de Desenvolvimento Sustentvel (IBGE).............................. 28

    3.5.10 LPI ndice Planeta Vivo (Living Planet Index) ................................................. 28

    4 ESTADO DA ARTE ........................................................................................... 30

    4.1 MESSAGE ........................................................................................................ 30

    4.2 WEAP ............................................................................................................... 31

    4.3 LEAP ................................................................................................................. 32

  • 4.4 AEZ ................................................................................................................... 34

    4.5 Dashboard of Sustainability ............................................................................... 35

    4.6 CLEW ............................................................................................................... 36

    5 MATERIAIS E MTODOS ................................................................................ 38

    5.1 Metodologia ...................................................................................................... 38

    5.1.1 Indicadores ....................................................................................................... 38

    5.1.2 Lgica Fuzzy ..................................................................................................... 45

    5.1.2.1 Operaes de conjuntos fuzzy .......................................................................... 46

    5.1.2.2 -nvel ......................................................................................... 47

    5.1.2.3 Variveis lingusticas ......................................................................................... 47

    5.1.2.4 Funes de pertinncia ..................................................................................... 48

    5.1.2.4.1 Funo de pertinncia triangular ....................................................................... 49

    5.1.2.4.2 Funo de pertinncia trapezoidal..................................................................... 50

    5.1.2.4.3 Funo de pertinncia gaussiana ...................................................................... 51

    5.1.2.5 Etapas da Arquitetura Fuzzy ............................................................................. 52

    5.1.3 Modelagem ....................................................................................................... 56

    5.2 Base de dados .................................................................................................. 57

    5.2.1 Normalizao de dados ..................................................................................... 58

    5.2.2 Clima ................................................................................................................. 59

    5.2.3 gua ................................................................................................................. 61

    5.2.4 Solo ................................................................................................................... 63

    5.2.5 Energia ............................................................................................................. 64

    5.3 Plataforma Computacional ................................................................................ 67

    6 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE ANLISE .......................................... 68

    6.1 ............................................ 68

    7 RESULTADOS .................................................................................................. 73

    8 CONCLUSO ................................................................................................... 77

    8.1 Contribuio para pesquisa tcnica e cientfica ................................................. 77

    8.2 Recomendaes para trabalhos futuros ............................................................ 78

  • ANEXO I BASE DE DADOS IN NATURA ............................................................................ 79

    ANEXO II BASE DE DADOS NORMALIZADA PELO MXIMO - MNIMO .......................... 80

    REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS ....................................................................................... 81

  • LISTA DE TABELAS

    Tabela 1: Vantagens e limitaes dos indicadores e ndices de desenvolvimento sustentvel

    [34]. ........................................................................................................................................ 45

    Tabela 2: Relao de indicadores selecionados. .................................................................... 58

    Tabela 3: Dados normalizados de emisses de gases de efeito estufa. ................................. 59

    Tabela 4: Dados normalizados de consumo de substncias destruidoras da camada de

    oznio. ................................................................................................................................... 60

    Tabela 5: Dados normalizado de focos de queimadas. .......................................................... 60

    Tabela 6: Dados normalizados do nmero de domiclios com acesso a abastecimento de

    gua. ...................................................................................................................................... 61

    Tabela 7: Dados normalizados da produo de pescado martima e continental.................... 62

    Tabela 8: Dados normalizados do volume til dos principais reservatrios. ........................... 62

    Tabela 9: Dados normalizados da rea plantada com cana de acar. .................................. 63

    Tabela 10: Dados normalizados do desflorestamento bruto anual da Amaznia legal. .......... 63

    Tabela 11: Dados normalizados da quantidade comercializada de fertilizantes. .................... 64

    Tabela 12: Dados normalizados da participao de fontes renovveis na oferta total de

    energia. .................................................................................................................................. 65

    Tabela 13: Dados normalizados da intensidade energtica. ................................................... 66

    Tabela 14: Dados normalizados do consumo de energia per capita. ...................................... 66

    Tabela 15: Resultados da modelagem fuzzy de primeira ordem. ........................................... 73

    Tabela 16: Resultados da modelagem fuzzy de segunda ordem. ........................................... 75

    Tabela 17: Indicadores de Clima, ano de 2003. ..................................................................... 76

  • LISTA DE FIGURAS

    Figura 1: ndice DNA Brasil, comparao Brasil x Espanha.................................................... 25

    Figura 2: ndice Planeta Vivo de 1970 a 2010 [22]. ................................................................ 29

    Figura 3: Diagrama esquemtico da estrutura do sistema do modelo MESSAGE [23]. .......... 31

    Figura 4: Interface grfica do sistema WEAP [24]. ................................................................. 32

    Figura 5: interface grfica do sistema LEAP [25]. ................................................................... 33

    Figura 6: Estrutura do modelo geral AEZ e de integrao de dados [26]. ............................... 34

    Figura 7: Interface grfica do sistema Dashboard of Sustainability [27]. ................................. 35

    Figura 8: Diagrama agregado do sistema de referncia CLEW. ............................................. 36

    Figura 9: Pirmide de Informao. ......................................................................................... 39

    Figura 10: Modelo PSR OCDE-ONU [29]. .............................................................................. 40

    Figura 11: Modelo OCDE com relao entre os sistemas [29]. ............................................... 41

    Figura 12: Etapas na construo de um indicador sinttico [32]. ............................................ 43

    Figura 13: Operaes de um conjunto [36]. ............................................................................ 46

    Figura 14: -nveis: e ................................................................................... 47

    Figura 15: Tipos de funes de pertinncia [36]. .................................................................... 48

    Figura 16: Conjunto fuzzy da altura de uma pessoa. .............................................................. 49

    Figura 17: Funo de pertinncia triangular. .......................................................................... 50

    Figura 18: Funo de pertinncia trapezoidal. ........................................................................ 51

    Figura 19: Funo de pertinncia gaussiana. ......................................................................... 52

    Figura 20: Etapas do Raciocnio Fuzzy. ................................................................................. 52

    Figura 21: Exemplo de fuzzificao de uma varivel de entrada. ........................................... 53

    Figura 22: Mtodo centroide ou centro de gravidade. ............................................................. 55

    Figura 23: Diagrama com as etapas da arquitetura fuzzy. ...................................................... 55

    Figura 24: Arquitetura da modelagem fuzzy de 1ordem. ....................................................... 56

    Figura 25: Arquitetura da modelagem fuzzy de 2 ordem. ...................................................... 57

    ............................................ 60

  • Figura 27: Comportamento dos indicadores do recurso gua. ............................................... 62

    Figura 28: Comportamento dos indicadores do recurso Solo. ................................................ 64

    Figura 29: Consumo de energia per capita X produto interno bruto. ....................................... 66

    Figura 30: Comportamento dos indicadores do recurso Energia. ........................................... 67

    Figura 31: Funes de pertinncia na fuzzificao dos dados. ............................................... 69

    Figura 32: Modelagem fuzzy do recurso energia. ................................................................... 70

    Figura 33: Regras da modelagem fuzzy do recurso gua. ...................................................... 71

    Figura 34: Sistema de inferncia da modelagem fuzzy........................................................... 72

    Figura 35: Comportamento dos indicadores no perodo de 2000 a 2010. ............................... 74

    Figura 36: Comportamento do ndice CASE no perodo de 2000 a 2010. .............................. 75

  • LISTA DE SIGLAS

    AEZ Agro-ecological Zoning System

    AIEA Agncia Internacional de Energia Atmica

    BS Barometer of Sustainability

    CASE Clima, gua, Solo e Energia

    CDS Commission on Sustainable Development

    CEN Centro de Engenharia Nuclear

    CLEW CLIMATE, LAND, ENERGY AND WATER

    DATASUS Departamento de Informtica do Sistema nico de Sade

    DS Desenvolvimento Sustentvel

    EPI Environmental Performance Index

    ESI Environmental Sustainability Index

    EVI Environmental Vulnerability Index

    FAO Food and Agriculture Organization

    GEE Gases de efeito estufa

    HPI Happy Planet Index

    IA Indicador da gua

    IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica

    IC Indicador do Clima

    IDH ndice de Desenvolvimento Humano

    IDS Indicadores de Desenvolvimento Sustentvel

    IE Indicador de Energia

    IIASA International Institute for Applied Systems Analysis

    INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

    IS Indicador do Solo

  • LEAP Long range Energy Alternatives Planning system

    LPI Living Planet Index

    MCTI Ministrio da Cincia, Tecnologia e Inovao

    MESSAGE Model for Energy Supply Strategy Alternatives and their General

    Environmental Impacts

    MPA Ministrio da Pesca e Agricultura

    NEPP Ncleo de Estudos de Polticas Pblicas

    OCDE Organizao para a Cooperao e Desenvolvimento Econmico

    ONS Operador Nacional do Sistema Eltrico

    ONU Organizao das Naes Unidas

    PIB Produto Interno Bruto

    SEI Stockholm Environment Institute

    SIAB Sistema de Informao da Ateno Bsica

    SOPAC Comisso de Geocincia Aplicada do Pacifico Sul

    NICA Unio da Industria de Cana-de-Acar

    UNICAMP Universidade Estadual de Campinas

    WEAP Water Evaluation And Planning

    WWF World Wild Life

  • 14

    1 INTRODUO

    O maior desafio desse sculo tem como tema central a sustentabilidade. O

    desenvolvimento sustentvel, assunto propalado desde primrdios dos anos 70, sendo

    reconhecido na esfera intergovernamental no final da dcada de 80, com a publicao do

    que satisfaz as necessidades presentes, sem comprometer a capacidade das geraes

    futuras de suprir sua

    contexto holstico, integrando as dimenses econmica, social, ambiental, incorporando

    posteriormente no incio desse sculo a dimenso institucional.

    A principal dificuldade quando se debate a questo do Desenvolvimento

    Sustentvel est na metodologia de avaliao de tal desenvolvimento. Da a necessidade

    de criar instrumentos de mensurao, ou indicadores do desenvolvimento, que so

    ferramentas constitudas por uma ou mais variveis que, associadas atravs de diversas

    formas, revelam significados mais amplos sobre os fenmenos a que se referem.

    O processo de desenvolvimento destes indicadores deve contribuir para uma

    melhor compreenso do que seja o desenvolvimento sustentvel, sempre focando as

    mudanas nas tendncias mundiais que hoje podem ser sintetizadas como sendo a

    necessidade de uma viso mais dinmica que envolve riscos globais; problemas de

    crescimento populacional e de urbanizao; aguamento da dualidade socioeconmica;

    rupturas e descontinuidades tecnolgicas e conscincia Inter geracional.

    Entre as vrias pticas de anlise do desenvolvimento pode-se dizer que a

    questo energtica um dos pontos vitais no somente na avaliao do desenvolvimento

    mas sim no que diz respeito a sustent

    Energia Atmica (AIEA) em parceria com outros organismos internacionais, apresenta uma

    metodologia de anlise de indicadores energticos.

    Como pronunciado pela Organizao das Naes Unidas (ONU)

    Internacional

    a energia moderna.

    A Organizao das Naes Unidas, coloca a necessidade de dobrar a taxa de

    melhoria da eficincia energtica e o aumento da participao da energia renovvel para

    tornar os sistemas de energia sustentveis, caso contrrio existe a probabilidade de

    ocorrncia de um colapso [4].

  • 15

    A Agncia Internacional de Energia Atm

    Technology Review-

    crescente demanda global, com recursos escassos de elementos como terra, gua e

    energia, sendo que a utilizao de cada um desses recursos afeta a demanda dos outros

    e que por consequncia, o uso de todos eles afeta o clima e o ambiente, mostrando a

    evidncia da interdependncia entre os recursos, e a importncia dessas consideraes

    quando se trata do desenvolvimento de estratgias e polticas, as quais no devem ser

    desenvolvidas de maneira segmentada e sim integrada [6, 7].

    Sendo assim, se faz necessrio o desenvolvimento de modelagens e

    metodologias de anlise que torne possvel o processamento de um universo de

    informaes e dados com as respectivas correlaes, traduzindo em resultados plausveis

    de interpretao, proporcionando assim ferramentas de auxlios de extrema valia aos

    tomadores de deciso [8].

  • 16

    2 OBJETIVO E ASPECTOS RELEVANTES

    O principal objetivo deste trabalho o desenvolvimento de uma metodologia

    de anlise de correlao entre as variveis, energia, gua, uso do solo e clima, que permita

    a avaliao e o entendimento do desenvolvimento sustentvel no pas, utilizando

    Inteligncia Artificial, atravs da Lgica Fuzzy, fazendo uso da plataforma de linguagem

    MATLAB. A base de dados ser composta por indicadores referentes aos recursos

    analisados, considerando uma distribuio temporal relativa e necessria para a

    investigao de resultados e comportamentos.

    A relevncia do trabalho consiste na utilidade da ferramenta destinada aos

    tomadores de deciso no desenvolvimento de estratgias e polticas de desenvolvimento,

    considerando uma anlise de forma integrada de um conjunto de variveis e recursos.

  • 17

    3 DESENVOLVIMENTO SUSTENTVEL

    O Desenvolvimento sustentvel implica em possibilitar que as pessoas,

    possam atingir um nvel satisfatrio de desenvolvimento social e econmico e de realizao

    humana e cultural, agora e no futuro, tendo a responsabilidade de fazer, ao mesmo tempo,

    um uso razovel dos recursos da terra e preservando as espcies e os habitats naturais.

    Resumindo, o desenvolvimento que no esgota os recursos para o futuro.

    Para que tal desenvolvimento ocorra faz-se necessrio o planejamento sobre

    a utilizao destes recursos e o reconhecimento de que os mesmos so finitos. O

    Desenvolvimento Sustentvel no pode ser confundido com o crescimento econmico, que

    basicamente depende do consumo crescente de energia e recursos naturais, que quando

    mal planejado se torna insustentvel, pois leva ao esgotamento dos recursos naturais dos

    quais a humanidade depende [9].

    3.1 Histrico

    O desenvolvimento sustentvel procura encontrar um equilbrio entre os

    objetivos de desenvolvimento econmico, desenvolvimento social e a conservao

    ambiental.

    Em 1949, quatro anos aps sua criao a Organizao das Naes Unidas j

    demonstrava preocupao com relao questo ambiental, quando foi realizada a

    Conferncia Cientfica das Naes Unidas para Conservao e Utilizao de Recursos

    Naturais, onde pela primeira vez, foram reunidos especialistas de todo mundo. Os tpicos

    principais deste encontro foram, a degradao de oceanos, rios e mares, a gesto de

    dejetos perigosos, a contaminao industrial, as mudanas climticas e o desenvolvimento

    nuclear.

    Alguns anos depois, em 1968, ocorreu outro importante evento promovido pela

    ONU, a Conferncia Intergovernamental de Especialistas sobre as Bases Cientficas para

    Uso e Conservao Racionais dos Recursos da Biosfera, onde os temas, seguindo os

    parmetros da conferncia de 1949, foram mais tcnicos do que polticos [10].

    Devido a intensidade das discusses sobre os limites do desenvolvimento do

    planeta e os riscos da degradao do meio ambiente, a ONU promoveu uma Conferncia

    sobre o Meio Ambiente em Estocolmo (1972), que teve como objetivo conscientizar a

    sociedade a melhorar a relao com o meio ambiente, mostrando a importncia do

  • 18

    consumo consciente de recursos atendendo as necessidades da populao presente sem

    comprometer as geraes futuras.

    Nesta mesma poca em 1972, alguns dos membros do Clube de Roma,

    formado por cientistas, industriais e polticos de pases desenvolvidos defendiam a ideia

    para evitar a degradao ambiental.

    No ano de 1983 foi constituda pela ONU, a Comisso Mundial sobre o Meio

    Ambiente e Desenvolvimento que foi presidida por Gro Harlem Brundtland, primeira

    ministra da Noruega. O Brasil era um dos pais que compunham esta comisso, que passou

    quatro anos estudando sistematicamente as relaes entre os problemas ambientais e o

    modelo econmico vigente. Os resultados desta pesquisa foram publicados em 1987,

    durante a Comisso Mundial para o Meio Ambiente e Desenvolvimento da Organizao

    das Naes Unidas, na Noruega, com o ttulo Relatrio Brundtland.

    A elaborao do conceito de desenvolvimento sustentvel com a publicao de

    Relatrio Brundtland, contribuiu para deslegitimar os argumentos que defendiam o

    crescimento zero. O Relatrio Brundtland (Nosso Futuro Comum), foi o grande responsvel

    pela disseminao deste tema pelo mundo, ganhando importante destaque no cenrio

    mundial.

    De acordo com o relatrio, foi definida a necessidade urgente de se encontrar

    formas de desenvolvimento econmico que se sustentassem, sem a reduo drstica dos

    recursos naturais e sem provocar danos ao meio ambiente. O relatrio tambm definiu trs

    princpios essenciais a serem cumpridos, desenvolvimento econmico, proteo ambiental

    e equidade social, sendo que para cumprir tais condies seriam necessrias mudanas

    tecnolgicas e sociais.

    Em 1992 foi realizado no Rio de Janeiro a Conferncia das Naes Unidas para

    o Meio Ambiente e o Desenvolvimento, conhecida como Rio 92, onde o conceito de

    desenvolvimento sustentvel foi efetivamente incorporado nas propostas conjuntas dos

    pases membros.

    Durante a conferncia, foi criada a Conveno-Quadro das Naes Unidas que

    tratava sobre as Mudanas Climticas, onde foram discutidas questes importantes para

    o lanamento do Protocolo de Kyoto, que tem como objetivo estabelecer metas de emisso

    de gases que provocam o efeito estufa. Para que esta lei entrasse em vigor, era necessrio

    que os pases responsveis por 55% das emisses mundiais se comprometessem com as

    metas do Protocolo, que somente entrou em vigor em 2005, ano em que a Rssia ratificou

  • 19

    sua adeso. Os Estados Unidos, responsveis pela maior parcela de emisso de gases

    causadores de efeito estufa do planeta, cerca de 25%, no aderiram ao acordo.

    Alm do Protocolo de Kyoto outros quatro documentos foram elaborados nessa

    conferncia:

    Declarao do Rio ou Carta da Terra: declarao de princpios atravs dos

    quais so definidos os direitos e responsabilidades dos governos e pessoas

    sobre o meio

    Agenda 21: plano de ao estabelecendo metas a serem atingidas no sculo

    XXI, que tem como objetivo transformar as relaes sociais em busca da

    sustentabilidade. um protocolo de intenes.

    Declarao das Florestas: definiu os princpios para a conservao de florestas

    e matas nativas do ponto de vista sustentvel.

    Conveno sobre Biodiversidade: definiu a necessidade da conservao da

    biodiversidade, dispondo sobre os direitos dos pases com alta biodiversidade.

    Com o Objetivo de analisar se os princpios estabelecidos em 1992 foram

    seguidos e se o mundo estava caminhando para a sustentabilidade, em 2002, a ONU

    Implementao, reafirmando o compromisso entre crescimento econmico, justia social e

    proteo ambiental. Alm dos documentos, foram estabelecidos novamente princpios e

    metas, porm, no foram estabelecidos meios de implementao, sendo que as

    negociaes foram difceis, onde foram estabelecidos vrios acordos bilaterais entre

    pases.

    Com o objetivo de renovar e reafirmar a participao dos lderes dos pases

    com relao ao desenvolvimento sustentvel no planeta, foi realizado no Rio de Janeiro

    em 2012 a Conferncia das Naes Unidas sobre Desenvolvimento Sustentvel (Rio +20)

    uma segunda etapa da Cpula da Terra (Rio 92), contou com a participao de lderes dos

    193 pases integrantes da ONU.

    Nesta conferncia foram discutidos assuntos como, balano do que foi feito nos

    ltimos 20 anos em relao ao meio ambiente, a importncia e os processos da economia

    verde, aes para garantir o desenvolvimento sustentvel do planeta, maneiras de eliminar

    a pobreza e a governana internacional no campo do desenvolvimento sustentvel. Os

    resultados no foram como esperados devido principalmente a conflitos de interesses entre

    pases desenvolvidos e em desenvolvimento.

  • 20

    3.2 A importncia do desenvolvimento sustentvel

    Durante toda a histria da civilizao humana, vemos relatos da busca dos

    povos por crescimento e desenvolvimento, satisfazendo suas necessidades no

    importando o custo que isso viria a causar ao meio ambiente e na disponibilidade futura de

    recursos.

    O modelo de industrializao tardia ou de modernizao, que foi tema de

    diversas teorias nos anos 60 e 70, capaz de modernizar alguns setores da economia,

    mas incapaz de oferecer um desenvolvimento equilibrado para uma sociedade inteira.

    De acordo com Brseke [11], a modernizao, no acompanhada da

    interveno do estado racional e das correes partindo da sociedade civil, desestrutura a

    composio social, a economia territorial e seu contexto ecolgico. Emerge da a

    necessidade de uma perspectiva multidimensional, que envolva economia, ecologia e

    poltica ao mesmo tempo, como busca fazer a teoria do desenvolvimento sustentvel.

    aliado ao crescimento populacional, implicar num significativo

    aumento da demanda por energia nas prximas dcadas. Os

    impactos ambientais resultantes geraro um conjunto de dilemas e

    desafios cuja soluo demandar um complexo arranjo de

    12]

    As aes antrpicas motivaram boa parte dos problemas ambientais que a

    sociedade moderna vive, sejam eles os de escassez de recursos naturais, importantes para

    a satisfao do padro de vida, ou os de poluio e seus efeitos.

    3.3 Perspectivas do Desenvolvimento Sustentvel

    Quando se discute o desenvolvimento sustentvel, no existe um consenso

    quanto a sua multidimensionalidade, com isso surgem diferentes pontos de vista, um dos

    mais aceitos atualmente apresentado por Ignacy Sachs [13], que apresenta a

    sustentabilidade tendo como base oito perspectivas diferentes.

    Social: que se refere ao alcance de um patamar razovel de homogeneidadesocial, com distribuio de renda justa, emprego pleno e/ou autnomo com qualidade de

    vida decente e igualdade no acesso aos recursos e servios sociais.

  • 21

    Cultural: referente a mudanas no interior da continuidade (equilbrio entrerespeito tradio e inovao), capacidade de autonomia para elaborao de um projeto

    nacional integrado e endgeno (em oposio s cpias servis dos modelos aliengenas) e

    autoconfiana, combinada com abertura para o mundo.

    Ecolgica: relacionada preservao do potencial do capital natural na suaproduo de recursos renovveis e limitao do uso dos recursos no renovveis.

    Ambiental: trata-se de respeitar e realar a capacidade de autodepurao dosecossistemas naturais.

    Territorial: refere-se a configuraes urbanas e rurais balanceadas(eliminao das inclinaes urbanas nas alocaes do investimento pblico), melhoria do

    ambiente urbano, superao das disparidades inter-regionais e estratgias de

    desenvolvimento ambientalmente seguras para reas ecologicamente frgeis.

    Econmica: desenvolvimento econmico Inter setorial equilibrado, comsegurana alimentar, capacidade de modernizao contnua dos instrumentos de

    produo, razovel nvel de autonomia na pesquisa cientfica e tecnolgica e insero

    soberana na economia internacional.

    Poltica (Nacional): democracia definida em termos de apropriao universaldos direitos humanos, desenvolvimento da capacidade do Estado para implementar o

    projeto nacional, em parceria com todos os empreendedores e um nvel razovel de coeso

    social.

    Poltica (Internacional): baseada na eficcia do sistema de preveno deguerras da ONU, na garantia da paz e na promoo da cooperao internacional, Pacote

    Norte-Sul de co-desenvolvimento, baseado no princpio da igualdade (regras do jogo e

    compartilhamento da responsabilidade de favorecimento do parceiro mais fraco), controle

    institucional efetivo do sistema internacional financeiro e de negcios, controle institucional

    efetivo da aplicao.

  • 22

    3.4 Dimenses da Sustentabilidade

    3.4.1 Sustentabilidade ambiental

    A dimenso ambiental da sustentabilidade a mais amplamente defendida e

    discutida pela maioria dos autores e foi amplamente difundida com as conferncias dos

    anos 70. Diz respeito ao uso dos recursos naturais e degradao ambiental, e est

    relacionada aos objetivos de preservao e conservao do meio ambiente, considerados

    fundamentais ao benefcio das geraes futuras. Desta forma, seus defensores acreditam

    na necessidade de melhorar e controlar o uso dos recursos naturais, respeitando sua

    capacidade de renovao.

    Com isso existe a necessidade de uma grande mudana na maneira de se

    analisar o fluxo de bens e servios em um sistema capitalista, considerando tambm os

    benefcios dos ativos ambientais. Fazendo com que a sociedade tenha como foco a busca

    por melhoria da qualidade do meio ambiente e da preservao das fontes de recursos

    energticos e naturais.

    3.4.2 Sustentabilidade econmica

    A dimenso econmica dos indicadores de desenvolvimento sustentvel trata

    do desempenho macroeconmico e financeiro e dos impactos no consumo de recursos

    materiais e uso de energia primria. uma dimenso que ocupa-se com os objetivos de

    eficincia dos processos produtivos e com as alteraes nas estruturas de consumo

    orientadas a uma reproduo econmica sustentvel a longo prazo.

    No se pode abandonar abruptamente a estrutura econmica na qual a

    sociedade atual est baseada e em vrios momentos da histria isto foi tentado e as

    consequncias sempre foram desastrosas. Assim, entender a estrutura na qual se est

    baseado o desenvolvimento econmico atual e propor mudanas gradativas em busca da

    sustentabilidade j em si um objetivo ousado.

    Assim, a dimenso econmica deve levar em conta que existem aspectos

    importantes a serem considerados, no apenas da manuteno do capital e as transaes

    econmicas. Desta forma, a economia deve possibilitar uma alocao e uma gesto mais

    eficiente dos recursos e um fluxo regular de investimentos pblicos e privados [12].

  • 23

    3.4.3 Sustentabilidade social

    A dimenso social dos indicadores de desenvolvimento sustentvel

    corresponde, especialmente, aos objetivos ligados satisfao das necessidades

    humanas, melhoria da qualidade de vida e justia social.

    Sachs prope que se defina um processo de desenvolvimento que leve a um

    crescimento estvel com igualdade de renda, promovendo assim das diferenas sociais e

    a melhoria na qualidade de vida de todos.

    Pode-se dizer que o cerne da sustentabilidade social segundo Sachs [13] a

    reduo das desigualdades. Para tanto os principais componentes a serem analisados so

    a criao de postos de trabalho que permitam a obteno de renda individual adequada e

    a produo de bens dirigida propriamente s necessidades bsicas sociais.

    3.4.4 Sustentabilidade institucional

    A Dimenso Institucional diz respeito orientao poltica, capacidade e

    esforo despendido para as mudanas requeridas para uma efetiva implementao do

    Desenvolvimento Sustentvel. Ressalta-se que nesta dimenso figuram-se os indicadores

    que sintetizam o investimento em cincia e novas tecnologias de processos e produtos e

    tambm a atuao do poder pblico na proteo do ambiente, componentes importantes

    para a busca das alternativas para o Desenvolvimento Sustentvel.

    Assim o conjunto de indicadores desta dimenso deve ser capaz de captar

    tanto a Estrutura Institucional quanto a Capacidade Institucional. O primeiro est

    relacionado a estratgias de implementao do desenvolvimento sustentvel e da

    cooperao internacional, enquanto o segundo est relacionado com o acesso

    informao, infraestrutura de comunicao, a cincia e tecnologia e a preparao e

    reposta para desastres naturais.

    3.5 Principais indicadores de desenvolvimento sustentvel

    Uma das maiores complexidades, quando o assunto em pauta o

    desenvolvimento sustentvel, diz respeito ao entendimento deste fenmeno como um todo,

  • 24

    sendo este um grande desafio para pesquisadores, que tem como objetivo criar meios para

    facilitar o entendimento, auxiliando os agentes responsveis pelo desenvolvimento de

    polticas pblicas e privadas na tomada de deciso.

    Para isso se faz necessrio a utilizao de indicadores que ajudem a mensurar

    a sustentabilidade. Existem muitos indicadores que buscam retratar esta realidade, os

    principais so:

    3.5.1 IDH ndice de Desenvolvimento Humano

    O IDH um indicador que mede o nvel de desenvolvimento humano de um

    pas. Este indicador medido anualmente, amplamente utilizado em todo o mundo como

    por exemplo, para medir o cumprimento das metas estabelecidas para 2015 pelo Objetivos

    de Desenvolvimento do Milnio da Organizao das Naes Unidas.

    A ideia central do Indicador de Desenvolvimento Humano (IDH) de que

    necessrio incluir aspectos culturais, polticos e sociais para medir o desenvolvimento de

    uma populao. A proposta deste indicador veio em contrapartida ao Produto Interno Bruto

    (PIB), que se baseia somente na dimenso econmica do desenvolvimento.

    O IDH composto pelo PIB per capita, longevidade (expectativa de vida ao

    nascer) e educao (analfabetismo e da taxa de matrcula nos trs nveis de ensino).

    3.5.2 DNA Brasil

    O DNA Brasil um ndice criado por um grupo de pesquisadores do Ncleo de

    Estudos de Polticas Pblicas (NEPP), da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp),

    que tem como objetivo avaliar o bem-estar econmico, competitividade, proteo e coeso

    social no pas, alm de questes relacionadas educao e sade e ao desenvolvimento

    socioambiental.

    A figura 1 apresenta a utilizao do ndice DNA Brasil em um exemplo da

    comparao de dados nacionais com dados da Espanha.

  • 25

    Figura 1: ndice DNA Brasil, comparao Brasil x Espanha.

    3.5.3 BS Barmetro da Sustentabilidade (Barometer of Sustainability)

    O Barmetro da Sustentabilidade, uma metodologia que avalia e relata o

    progresso em direo a sociedades sustentveis que combina, de modo coerente, diversos

    indicadores sociais e ambientais, fornecendo uma avaliao do estado das pessoas e do

    meio ambiente por meio de uma escala de ndices. Oferece imagens claras, rapidamente

    comunicadas, da condio do ambiente, da condio das pessoas e, quando analisadas

    em conjunto, do progresso geral em direo sustentabilidade. Tambm compara o bem-

    estar humano e o do ecossistema dentro das sociedades, a velocidade e o sentido da

    mudana e os principais pontos fortes e fracos.

  • 26

    3.5.4 Pegada Ecolgica

    Foi desenvolvido com base na obra de Wackernagel e Rees (1996) [14] que

    apresenta uma ferramenta para auxiliar na definio de aes pblicas rumo a

    sustentabilidade, baseado na capacidade de suporte do ecossistema.

    O mtodo proposto mede o fluxo de energia e matria necessria para suprir o

    consumo de determinada populao e converte este gasto de matria e energia em rea

    de solo e gua requerida da natureza para suportar esse fluxo [15], em outras palavras o

    sistema consiste em medir a quantidade de rea ecolgica produtiva necessria para

    prover no tempo os recursos necessrios s atividades humanas. Os dados de consumo

    so obtidos das estatsticas nacionais ou locais j existentes, o que diminui o custo com

    pesquisa de campo.

    Tomando-se como base de anlise um pas, o ndice resultante, se positivo,

    indica que aquela populao consome acima da capacidade de suporte do territrio que

    ocupa. Se negativo, aquele espao ainda apresenta condies de atender um aumento de

    consumo. Portanto, quanto maior a rea apropriada menor o grau de sustentabilidade (15).

    3.5.5 EPI ndice de Desempenho Ambiental (Environmental Performance Index)

    O Environmental Performance Index (EPI), um mtodo para quantificar e

    classificar numericamente o desempenho ambiental das polticas de um pas, foi

    desenvolvido pelo Centro de Poltica e Lei Ambiental da Universidade de Yale, em conjunto

    com a Rede de Informao do Centro Internacional de Cincias da Terra da Universidade

    de Columbia [16]. O objetivo do EPI oferecer mtricas quantitativas baseadas na cincia

    para auxiliar os pases no desenvolvimento de metas sustentveis de longo prazo.

    As variveis consideradas para a obteno deste ndice dividem-se em dois

    grandes objetivos, sade ambiental e vitalidade dos ecossistemas. A vitalidade ambiental

    por sua vez se divide em trs categorias de polticas: o impacto do ambiente na sade,

    gua potvel e saneamento bsico, e os efeitos da qualidade do ar na sade. A vitalidade

    dos ecossistemas divide-se em cinco categorias de polticas: efeitos da poluio do ar nos

    ecossistemas, recursos hdricos, biodiversidade e habitat, recursos naturais produtivos e

    mudana do clima [16].

  • 27

    3.5.6 ESI ndice de Sustentabilidade Ambiental (Environmental SustainabilityIndex)

    O ndice de Sustentabilidade Ambiental, publicado entre 1999 e 2005. Este

    ndice tambm foi desenvolvido pelo Centro de Poltica e Lei Ambiental da Universidade

    de Yale, em parceria com a Rede de Informao do Centro Internacional de Cincias da

    Terra da Universidade de Columbia com o objetivo de avaliar a sustentabilidade relativa

    entre pases. uma mtrica que procura quantificar indicadores socioeconmicos,

    ambientais e institucionais que caracterizam e influenciam a sustentabilidade ambiental na

    escala nacional. Este ndice foi substitudo pelo EPI devido a uma mudana de foco pelas

    equipes de desenvolvimento [16].

    3.5.7 EVI ndice de Vulnerabilidade Ambiental (Environmental Vulnerability Index)

    O ndice de Vulnerabilidade Ambiental uma metodologia de mensurao

    desenvolvida pela Comisso de Geocincia Aplicada do Pacifico Sul (SOPAC), do

    Programa Ambiental das Naes Unidas e outros parceiros para caracterizar a gravidade

    relativa de vrios tipos de questes ambientais sofridas por 243 pases e regies

    (Antarctica). Os resultados do EVI so usados com foco no planejamento de solues para

    presses negativas no meio ambiente.

    O EVI composto por 50 indicadores, sendo eles, 32 indicadores de risco, 8

    de resistncia e 10 que medem o dano, todos com igual ponderao e so agregados

    atravs de mdia aritmtica. A escala para a normalizao do EVI varia entre o valor 1

    (alta resilincia/baixa vulnerabilidade) e 7 (baixa resilincia/elevada vulnerabilidade) [17].

    3.5.8 HPI ndice Planeta Feliz (Happy Planet Index)

    O Happy Planet Index (HPI) mede a capacidade que cada pas tem para

    proporcionar um bem-estar sustentvel aos seus cidados. Foi introduzido em Julho de

    2006 pela New Economics Foundation, uma organizao no governamental ecolgica

    britnica. O HPI no uma forma de quantificar quais os pases mais felizes do mundo.

    antes uma forma de medir a eficincia com que uma nao converte os seus recursos

    naturais em vidas longas e felizes para os seus cidados.

  • 28

    O ndice alcanado atravs da aplicao da equao abaixo, que composta

    pelo bem estar da populao (obtido atravs de questionrio), expectativa de vida e pegada

    ecolgica.

    (1)

    3.5.9 IDS Indicadores de Desenvolvimento Sustentvel (IBGE)

    O IDS uma serie de publicaes do Instituto Brasileiro de Geografia e

    Estatstica (IBGE), que teve incio em 2002 e traz indicadores de desenvolvimento

    sustentvel divido por dimenses ambiental, social, econmica e institucional.

    Esta publicao tem como orientao as recomendaes da Comisso para o

    Desenvolvimento Sustentvel - CDS (Commission on Sustainable Development - CSD) da

    Organizao das Naes Unidas - ONU.

    Os indicadores so apresentados sob a forma de tabelas, grficos e mapas,

    precedidos de uma ficha contendo a descrio do indicador, a indicao das variveis e

    fontes utilizadas em sua construo, a relevncia para o desenvolvimento sustentvel e

    uma breve anlise, e, em casos especficos, comentrios metodolgicos, incluindo, ao final

    da publicao, um glossrio com os termos e conceitos considerados relevantes [18, 19].

    3.5.10 LPI ndice Planeta Vivo (Living Planet Index)

    A

    fornece uma perspectiva quantitativa do estado do ambiente natural. O Living Planet Index

    (LPI) constitui a principal mtrica deste relatrio, tendo sido concebido em 1998 pela WWF,

    em parceria com a Zoological Society of London. Esta mtrica tem por objetivo medir o

    estado dos ecossistemas, sendo que, atualmente, representa a perda contnua da

    biodiversidade. O LPI enfatiza apenas aspectos ambientais do desenvolvimento

    sustentvel, no incluindo aspectos econmicos, nem sociais [20, 21]. Dados mais

    recentes mostram que o ndice global que monitora 9.000 populaes de mais de 2.600

    espcies sofreu um declnio de 52% entre 1970 e 2010, como mostra a figura 2.

  • 29

    Figura 2: ndice Planeta Vivo de 1970 a 2010 [22].

  • 30

    4 ESTADO DA ARTE

    Existem vrios modelos desenvolvidos e disponveis para anlise e

    monitorao de comportamento de cada um dos recursos aqui debatidos: Energia, Clima,

    Uso do Solo e gua. Evidentemente o nvel de aprofundamento de anlise de cada um

    deles e o tratamento matemtico e estrutural do modelo de extrema relevncia e

    complexidade. Porm a anlise destes recursos feita separadamente, no permitindo

    analisar a relao e interdependncia destes recursos.

    Os principais modelos que so reconhecidos pelos organismos

    governamentais so: MESSAGE, LEAP, WEAP, AEZ, Dashboard of Susteinability e CLEW.

    4.1 MESSAGE

    MESSAGE - Model for Energy Supply Strategy Alternatives and their General

    Environmental Impacts [23], uma ferramenta utilizada para o planejamento de sistemas

    energticos. capaz de operar em diversas dimenses, desde pequenas ilhas, at

    grandes pases. Foi desenvolvida pela AIEA, Agncia Internacional de Energia Atmica em

    parceria com a IIASA (International Institute for Applied Systems Analysis).

    um modelo de otimizao de engenharia de sistemas usados para o

    planejamento de mdio a longo prazo de sistemas de energia, analisando as polticas de

    mudanas climticas e desenvolvendo cenrio, para as regies nacionais ou globais. O

    modelo utiliza dados de 5 a 10 anos para simular um mximo de 120 anos.

    As variveis que so utilizadas por este sistema so bastante flexveis e podem

    ser adequadas a cada situao. Alguns exemplos so, estrutura do sistema energtico

    (incluindo futuras instalaes e equipamentos), preo e fluxo de energia no ano, projeo

    de demanda energtica, opes de tecnologia e de recursos e seu perfil de desempenho

    tcnico-econmico.

    Os resultados alcanados atravs das anlises destes dados so; mix de

    energia primria e final, emisso e fluxo de resduos, sade e impactos ambientais, uso de

    recursos, uso do solo, dependncia de importaes, necessidade de investimento.

    A Figura 3 apresenta um diagrama esquemtico da estrutura bsica de

    exemplo de sistema de energia do modelo apresentado pelo MESSAGE.

  • 31

    Figura 3: Diagrama esquemtico da estrutura do sistema do modelo MESSAGE [23].

    4.2 WEAP

    WEAP- Water Evaluation And Planning [24], foi desenvolvida pela SEI

    Stockholm Environment Institute, tem como objetivo o estudo sobre planejamento integrado

    dos recursos hdricos.

    WEAP projetado como uma ferramenta de anlise comparativa. Um caso

    base desenvolvido e em seguida, cenrios alternativos so criados e comparados com

    este cenrio base. Os custos suplementares de investimentos no setor, mudanas nas

    polticas operacionais e na mudana de ofertas e demandas pode ser analisada

    economicamente

    Os dados de entrada esto relacionados ao uso da gua, como, oferta,

    demanda, fluxo, infiltrao, demanda agrcola, armazenagem, poluio, tratamento e

    qualidade em diferentes cenrios. Os resultados so disponibilizados em forma de mapas,

    figuras e tabelas.

  • 32

    Figura 4: Interface grfica do sistema WEAP [24].

    A ltima verso do software de planejamento hdrico WEAP, possui uma nova

    funo que permite integrar e analisar dados conjuntos com o sistema LEAP de gesto

    energtica, desenvolvido pelo mesmo instituto, mostrando a realidade deste novo cenrio

    em que estamos inseridos, onde h a necessidade de se avaliar estes recursos

    considerando a interdependncia entre eles.

    agora podem criar modelos muito mais poderosos e integrados para

    explorar tanto o impacto do sistema de energia no sistema de gua

    Sieber, criador do WEAP.

    4.3 LEAP

    LEAP - Long range Energy Alternatives Planing system [25], outra ferramenta

    utilizada para planejamento energtico, foi desenvolvida pela SEI (Stockholm Environment

    Institute).

  • 33

    Este sistema funciona usando dados anuais, e o espaamento de tempo pode

    se estender de vrias maneiras (normalmente entre 20 e 50 anos). O LEAP tambm inclui

    um gerenciador de cenrio que pode ser utilizado para descrever medidas de poltica

    individuais. Estes podem ento ser combinados de diferentes formas para criar cenrios

    integrados alternativos.

    As bases de dados de entrada e sada so semelhantes ferramenta anterior

    (MESSAGE) apresentando grande flexibilidade considerando a necessidade de anlise

    abordada. Como exemplo temos, demanda energtica (atual, futura e a curva do perodo

    analisado), usinas (existentes e em planejamento), importao, exportao e

    disponibilidade de recursos e fator de emisso de gases de efeito estufa.

    Como alguns resultados das interaes o modelo apresenta, energia futura

    ideal sobre diferentes condies, emisso futura de gases de efeito estufa e os custos

    associados.

    Figura 5: interface grfica do sistema LEAP [25].

  • 34

    4.4 AEZ

    AEZ - Agro-ecological Zoning System [26], modelo desenvolvido pela IIASA

    (International Institute for Applied Systems Analysis) em parceria com a FAO (Food and

    Agriculture Organization of the United Nations). uma ferramenta de avaliao de recursos

    da terra para uma melhor gesto, planejamento e monitoramento desses recursos.

    A ferramenta tem sido usada desde 1978 para determinar os potenciais de

    produo agrcola e capacidade de suporte da rea terrestre do mundo. O sistema AEZ se

    tornou global em 2000, com a disponibilidade das bases de dados globais dos parmetros

    climticos, topografia, solo e relevo, cobertura do solo e distribuio da populao.

    Ele fornece um quadro padronizado para a caracterizao do clima, solo e

    condies do terreno para a anlise de sinergias e troca de usos alternativos dos recursos

    (terra, gua e tecnologia) para a produo de alimento, preservando a qualidade ambiental.

    Pode ser aplicado em vrias avaliaes como, inventrio dos recursos da terra,

    avaliao da produtividade da terra, incluindo silvicultura e pecuria, estimativa de reas

    cultivveis, avaliao de degradao da terra e avaliao do impacto das alteraes

    climticas.

    Figura 6: Estrutura do modelo geral AEZ e de integrao de dados [26].

  • 35

    4.5 Dashboard of Sustainability

    O Dashboard of Sustainability ou Painel de Sustentabilidade, um software

    livre, no comercializado, que mais se aproxima do modelo apresentado, uma vez que

    analisa a sustentabilidade de uma maneira integrada, considerando as dimenses,

    econmica, social, ambiental e Institucional [27].

    Entre as principais funes desta ferramenta esto, anlise de performance

    com indicadores individuais e ndices agregados, comparaes entre pases com curvas

    de distribuio e mapas, comparao entre grupos de pases, entre outras [15].

    Os resultados so apresentados atravs de grficos ou mapas, ou como um

    com quatro displays representando cada uma das dimenses analisadas

    (Ambiental, Social, Econmica e Institucional), como representado na figura 7.

    Figura 7: Interface grfica do sistema Dashboard of Sustainability [27].

  • 36

    4.6 CLEW

    A pesquisa CLEW focada no desenvolvimento de um quadro de planejamento

    integrado dos recursos Clima, Solo, Energia e gua, e de ferramentas que pode ser

    flexivelmente aplicado em vrias situaes. Este foi o principal motivador deste trabalho,

    uma vez que trata de uma mesma ideia baseada na gesto de recursos e suas

    interdependncias.

    O CLEW desenvolve uma abordagem de sistemas integrados. Ele investiga

    interligaes entre estes diferentes recursos para determinar como os efeitos das

    mudanas em um pode afetar os outros, e identificar feedbacks contra intuitivo nestes

    sistemas integrados [28].

    Figura 8: Diagrama agregado do sistema de referncia CLEW.

    O diagrama representado na figura 8 mostra o sistema de referncia do

    diagrama CLEW, que de acordo com a Agncia Internacional de Energia Atmica (AIEA),

    uma ferramenta til para visualizar relaes que precisam ser representadas por

  • 37

    expresses matemticas simplificadas. As linhas representam fluxos e as caixas,

    representam as atividades ou grupos de atividades, que modificam vrios fluxos [5].

    A pesquisa CLEW realizada em colaborao com vrias instituies

    internacionais, como: FAO, IAEA, IIASA, SEI, UNDESA e UNECE.

  • 38

    5 MATERIAIS E MTODOS

    5.1 Metodologia

    A metodologia da ferramenta proposta baseada em modelagem de dados

    com recursos de inteligncia artificial, atravs da lgica fuzzy. Esta modelagem ser

    dividida em duas fases, a modelagem de primeira ordem, onde os indicadores

    selecionados, que sero trs para cada recurso, sero mapeados em uma sada para cada

    um destes recursos. Posteriormente uma modelagem de segunda ordem, agregando os

    resultados de sada da modelagem de primeira ordem, gerando um ndice, como resultado

    da anlise integrada dos recursos em questo dentro de uma serie temporal.

    5.1.1 Indicadores

    A etimologia da palavra indicador tem origem no latim indicare que significa

    revelar ou tornar-se de conhecimento pblico.

    Os indicadores, quando colocados de forma numrica, so valores medidos ou

    derivados de mensuraes quantitativas e/ou qualitativas, passveis de serem

    padronizados e assim comparados com essas mesmas informaes de outras reas,

    regies ou pases. Possibilitam a seleo das informaes significativas, a simplificao de

    fenmenos complexos, a quantificao da informao e a comunicao da informao

    entre coletores e usurios.

    Assim, os principais usos dos indicadores so: avaliao de condies e

    tendncias em relao aos objetivos e metas; capacidade de comparao de resultados

    considerando similaridade de metodologias; fornecimento de informaes de advertncia

    antecipando condies futuras.

    A figura 9 apresenta uma pirmide representando a relao da quantidade de

    informao e sua condensao. A questo a se destacar a necessidade exploratria de

    metodologias a serem desenvolvidas no sentido de investigar comportamentos e metas no

    processamento de um universo de dados e informaes com o objetivo de guiar a uma

    determinada ao.

  • 39

    Figura 9: Pirmide de Informao.

    importante considerar alguns dos principais conceitos associados utilizao

    de indicadores e ndices, sendo que os principais so:

    - Parmetro - corresponde a uma grandeza que pode ser medida com preciso

    ou avaliada qualitativamente / quantitativamente, e que se considera relevante para a

    avaliao dos sistemas ambientais, econmicos, sociais e institucionais;

    - Indicador - parmetros selecionados e considerados isoladamente ou

    combinados entre si, sendo de especial pertinncia para refletir determinadas condies

    dos sistemas em anlise (normalmente so utilizados com pr tratamento, isto , so

    efetuados tratamentos aos dados originais, tais como mdias aritmticas simples,

    medianas, etc.;

    - ndice - corresponde a um nvel superior de agregao, onde depois de

    aplicado um mtodo de agregao aos indicadores obtido um valor final. Os mtodos de

    agregao podem ser aritmticos (linear, geomtrico, mnimo, mximo, aditivo) ou

    heursticos (regras de deciso).

    Para a Organizao para a Cooperao e Desenvolvimento Econmico

    (OCDE) da Organizao das Naes Unidas ONU, os indicadores so parmetros que

    fornecem informaes sobre o estado de um fenmeno, com uma extenso significativa.

    Ainda de acordo com a classificao da Organizao para a Cooperao e

    Desenvolvimento (OCDE), os indicadores ambientais podem ser sistematizados pelo

    modelo Presso-Estado-Resposta, que se baseia em trs grupos de indicadores, conforme

    indicado na figura 10.

  • 40

    Figura 10: Modelo PSR OCDE-ONU [29].

    Presso - caracterizam as presses sobre os sistemas ambientais e podem ser

    traduzidos por indicadores de emisso de poluentes, eficincia tecnolgica, interveno no

    territrio e de impacto ambiental.

    Estado - refletem a qualidade do ambiente num dado horizonte de

    espao/tempo, so por exemplo os indicadores de sensibilidade, risco e qualidade

    ambiental.

    Resposta - avaliam as respostas da sociedade s alteraes e preocupaes

    ambientais, bem como adeso a programas e/ou implementao de medidas em prol

    do ambiente; podem ser includos neste grupo os indicadores de adeso social, de

    sensibilizao e de atividades de grupos sociais importantes.

    A figura 11 apresenta o modelo da OCDE com exemplos de relaes entre os

    sistemas.

  • 41

    Figura 11: Modelo OCDE com relao entre os sistemas [29].

    Em 1995, considerando a grande importncia em se utilizar indicadores para

    tomada de decises a CSD (Comission on Sustainable Development) organizou um

    workshop 29]

    que procurou chegar a um consenso entre o tema desenvolvimento sustentvel e

    indicadores. O relatrio final do workshop afirma que:

    na Agenda 21, foi confirmada pelo Workshop. Os usos potenciais

    destes sistemas incluem o alerta aos tomadores de deciso para as

    questes prioritrias, orientao na formulao de polticas,

    simplificao e melhora na comunicao e promoo do

    entendimento sobre tendncias-chave fornecendo a viso

    necessria para as iniciativas

    Segundo Meadows [30] e Benneti [31], um indicador deve conter as seguintes

    caractersticas.

    1. Ser significativo em relao sustentabilidade do sistema;

    2. Ser relevante politicamente;

    3. Revelar traduo fiel e sinttica da preocupao;

  • 42

    4. Permitir repetir as mensuraes no tempo;

    5. Prever a interao no tempo e no espao de diferentes elementos da

    populao, considerando aspectos histricos e condies atuais de

    diferentes comunidades;

    6. Permitir um enfoque integrado, relacionando indicadores, e permitindo

    analisar essas relaes;

    7. Ter mensurabilidade (tempo e custo necessrio, e viabilidade de efetuar a

    medida);

    8. Ser replicveis e verificveis;

    9. Ter claros princpios de base, assim como clara viso dos objetivos a serem

    alcanados;

    10. Ser de fcil interpretao pelo seu usurio;

    11. Ter uma metodologia de medida bem determinada e transparente;

    12. Devem ser suplementares, ou seja, devem incluir elementos que as

    pessoas no possam medir por si prprias;

    13. Devem ser condutores, ou seja, devem fornecer informaes que

    conduzam ao;

    14. Devem ser hierrquicos, para que os usurios possam descer na pirmide

    de informaes se desejarem, mas ao mesmo tempo, transmitir a

    mensagem principal rapidamente;

    15. Devem ser fsicos, uma vez que a sustentabilidade est ligada em grande

    parte a problemas fsicos, como gua, poluentes, florestas, alimentos.

    desejvel, na medida do possvel, que mea a sustentabilidade atravs de

    unidades fsicas (toneladas de petrleo e no seu preo, expectativa de

    vida e no gastos com sade);

    16. Devem ser provocativos, levando discusso, ao aprendizado e

    mudana.

    Quando se trata do conceito de indicadores, existem duas importantes

    correntes de pensamento sobre a formulao terica dos indicadores.

    A primeira corrente defende a ideia que para avaliar uma situao rumo ao

    desenvolvimento sustentvel se faz necessria uma quantidade muito grande de

    indicadores, organizados dentro de uma estrutura lgica, mas partindo do princpio de que

    no possvel a reduo em um nmero ou poucos grupos de nmeros. Esta corrente se

    baseia em sistemas de indicadores para que os tomadores de deciso possam se apoiar

    para ter uma viso mais ampla do fenmeno estudado, mas que devem ser analisadas

    todas ao mesmo tempo.

  • 43

    A segunda vertente acredita que possvel condensar uma gama muito ampla

    de indicadores integrando-os em um ou poucos ndices sintticos, mediante o

    entendimento dos fenmenos associados s diversas dimenses da sustentabilidade. As

    etapas que compem a construo de um indicador ou ndice sinttico podem ser

    observadas na figura 12 [32].

    Figura 12: Etapas na construo de um indicador sinttico [32].

    Cada uma das etapas citadas acima, composta por uma srie de processos,

    onde podem ser aplicadas diferentes tcnicas. Para a elaborao da metodologia proposta

    nesta dissertao, foram adotados processos de construo de um ndice que serve como

    indicador de desenvolvimento sustentvel. Para isso foram selecionados um conjunto de

    indicadores que representassem um dado critrio, que no caso so grupos de indicadores

    que representem um recurso. Ao final de todo este processo, alcanando um ndice final

    representando o Desenvolvimento Sustentvel baseado no comportamento destes

    recursos.

    Segundo Saltelli et. al. [33], existem argumentos favorveis e contrrios ao

    emprego de indicadores ou ndices sintticos:

    - Indicadores sintticos podem emitir mensagens polticas na

    direo equivocada ou no robusta, se so pobremente construdos

    ou mal interpretados. Anlises de sensibilidade podem ser usadas

    para testar a robustez de indicadores sintticos.

    - tado de um

    indicador sinttico pode convidar polticos a tomar decises

    simplistas. Indicadores sintticos poderiam ser usados em

    combinao com os sub indicadores para propiciar concluses

    polticas mais sofisticadas.

    - A construo de indicadores sintticos envolve estgios nos quais

    julgamentos devem ser feitos: a seleo dos sub indicadores,

    escolha do modelo, ponderaes dos indicadores e tratamento de

  • 44

    valores faltantes. Estes julgamentos devem ser transparentes e

    baseados em princpios estatsticos claros.

    -

    [referindo-se aos membros da Unio Europeia] com relao a

    indicadores sintticos do que a indicadores individuais. A escolha

    dos indicadores individuais e de seus pesos pode se tornar alvo de

    disputa poltica.

    - Indicadores sintticos fazem crescer a quantidade necessria de

    dados porque so requeridos dados para cada um dos sub

    indicadores e para uma anlise estatstica significante.

    - Indicadores sintticos podem ser usados para sumarizar questes

    complexas ou multidimensionais, com o intento de apoiar

    tomadores de deciso.

    - Indicadores sintticos fornecem uma grande representao.

    Podem ser mais fceis de interpretar do que tentar encontrar uma

    tendncia em muitos indicadores separados. Eles facilitam a tarefa

    de ordenar pases segundo questes complexas.

    - Indicadores sintticos podem ajudar a atrair a ateno do pblico,

    fornecendo um nmero sumarizado com o qual se pode comparar

    o desempenho entre pases e seus progressos do decorrer do

    tempo.

    - Indicadores sintticos podem ajudar a reduzir o tamanho de uma

    lista de indicadores ou incluir mais informao acerca de uma lista

    com um dado tamanho.

    Com isso, para que este indicador seja capaz de mensurar algo como a

    sustentabilidade, os tomadores de deciso devem ter acesso a indicadores de qualidade,

    sejam eles um conjunto de indicadores ou um indicador sinttico. Estes indicadores devem

    ser capazes de transmitir informaes de fcil interpretao, capaz de antecipar aos

    problemas, mostrando caminhos para soluciona-los ou at evitar que estes problemas

    ocorram.

    Um indicador apenas uma medida, no um instrumento de previso ou uma

    medida estatstica definitiva, tampouco uma evidncia de causalidade; ele apenas constata

    uma dada situao. As possveis causas, consequncias ou previses que podem ser

    feitas so um exerccio de abstrao do observador, de acordo com o seu nvel de

    conhecimento e seu entendimento do mundo que o cerca [34]. Sendo assim existem

    vantagens e desvantagens da utilizao de indicadores para mensurao do

  • 45

    desenvolvimento sustentvel, a tabela 1 mostra resumidamente as principais vantagens e

    limitaes.

    Tabela 1: Vantagens e limitaes dos indicadores e ndices de desenvolvimento

    sustentvel [34].

    5.1.2 Lgica Fuzzy

    Em meados da dcada de 60, o Prof. Zadeh, criador da lgica fuzzy, observou

    que os recursos tecnolgicos disponveis eram incapazes de automatizar as atividades

    relacionadas a problemas de natureza industrial, biolgica ou qumica, que

    compreendessem situaes ambguas, no passveis de processamento atravs da lgica

    computacional fundamentada na lgica booleana [35].

    A diferena bsica entre a lgica clssica e a lgica nebulosa que a lgica

    convencional trata conceitos como categorias discretas e a lgica nebulosa

    simultaneamente pode atribuir a um mesmo conceito diversos valores lingusticos com

    graus de certeza associados.

    De forma mais objetiva e preliminar, podemos definir Lgica Nebulosa como

    sendo uma ferramenta capaz de capturar informaes vagas, em geral descritas em uma

    Vantagens LimitaesAvaliao dos nveis de DS;

    Capacidade de sintetizar a

    informao de carter tcnico /

    cientfico;

    Facilidade de transmitir a

    informao;

    Bom instrumento de apoio deciso

    aos processos de gesto

    ambiental;

    Sublinhar a existncia de tendncias;

    Possibilitar comparar padres e/ou

    metas pr-definidas.

    Inexistncia de informaes de base;

    Dificuldades na definio de

    expresses matemticas que melhor

    traduzam os parmetros selecionados;

    Perda de informao nos processos

    de agregao de dados;

    Diferentes critrios na definio dos

    limites de variao do ndice em

    relao s imposies estabelecidas;

    Ausncia de critrios robustos para a

    seleo de alguns indicadores;

    Dificuldades na aplicao em

    determinadas reas como o

    ordenamento do territrio e paisagem.

  • 46

    linguagem natural e convert-las para um formato numrico, de fcil manipulao na

    linguagem computacional.

    Nos sistemas Fuzzy o protocolo de raciocnio um paradigma de

    processamento paralelo, onde todas as regras estabelecidas so disparadas.

    5.1.2.1 Operaes de conjuntos fuzzy

    A lgica fuzzy baseada nos conjuntos fuzzy, uma extenso da teoria dos

    conjuntos clssicos. Atravs das tcnicas de lgica fuzzy um computador capaz de

    processar palavras de linguagem natural traduzindo em sadas numricas [36, 37].

    Um

    A= x, A X x X (2)

    Existem muitas generalizaes possveis da teoria dos conjuntos clssicos. As

    mais utilizadas so as operaes de conjunto fuzzy padro. So trs operaes,

    Complemento Fuzzy, Interseco Fuzzy e Unio Fuzzy.

    Unio: = (3)

    Interseco: = (4)

    Complemento: = (5)

    Figura 13: Operaes de um conjunto [36].

    Os

    realizada por uma mquina do raciocnio humano.

  • 47

    5.1.2.2 Conceitos de -nvel

    Um subconjunto fuzzy A de U

    hierarquia (ordem) que traduzida atravs da classificao por graus. Um elemento x de

    U est em uma classe se seu grau de pertinncia maior que um determinado valor limiar

    [0, 1] que define aquela classe [38].

    Exemplo. Seja o conjunto dos nmeros reais, e um subconjunto

    fuzzy de com a seguinte funo de pertinncia:

    (6)

    Assim temos:

    (7)

    Figura 14: -nveis: e [37].

    5.1.2.3 Variveis lingusticas

    Varivel lingustica um nome dado a um conjunto fuzzy. Por exemplo, a altura

    de uma pessoa pode assumir valores como: baixo, mdio e alto.

  • 48

    5.1.2.4 Funes de pertinncia

    Funo de pertinncia a curva que define como cada ponto em um universo

    de discurso mapeado para um valor que represente o grau de pertinncia desta entrada

    em um conjunto fuzzy, que pode assumir valores entre 0 e 1.

    Cada elemento do conjunto difuso tem um grau de pertinncia no intervalo [0,

    1], dessa forma permitindo uma transio gradual, da pertinncia nula para a pertinncia

    mxima dentro de um conjunto fuzzy.

    expresso como:

    A x 0, 1 (8)

    Onde o grau de pertinncia.

    Existem diferentes tipos de funes de pertinncia, as mais utilizadas so:

    a) Triangular

    b) Trapezoidal

    c) Gaussiana

    Figura 15: Tipos de funes de pertinncia [36].

    Como exemplo citado acima podemos criar um conjunto que represente a

    altura de uma pessoa, onde as variveis de entrada, podem ser pertinentes aos conjuntos,

    baixo, mdio ou alto, como representado na figura 16:

  • 49

    Figura 16: Conjunto fuzzy da altura de uma pessoa.

    Para a construo deste conjunto fuzzy, foram utilizadas diferentes funes de

    Com isso uma pessoa com altura de exatamente 180 cm, como grau de pertinncia para

    cada subconjunto, os seguintes valores: baixo (0), mdio (1) e alto (0).

    5.1.2.4.1 Funo de pertinncia triangular

    Estas funes so caracterizadas pelo conjunto de valores ( ), onde e

    representam os pontos mnimos e mximos de pertinncia a um conjunto.

    Neste caso a funo triangular descrita da seguinte forma:

    (9)

    A Figura 17 representa de maneira grfica uma funo de pertinncia triangular

    apresentada pelo MATLAB.

  • 50

    Figura 17: Funo de pertinncia triangular.

    - nveis desses nmeros fuzzy tem a seguinte forma simplificada:

    (10)

    Lembrando que um nmero fuzzy triangular no tem que ser obrigatoriamente

    simtrico, j que pode ser diferente de , porm,

    5.1.2.4.2 Funo de pertinncia trapezoidal

    As funes trapezoidais so caracterizadas por um conjunto de quatro valores

    ( , , , ) onde e representam o intervalo onde a funo de pertinncia assume valor

    diferente de zero, e e determinam o intervalo dentro do qual a funo mxima e igual

    a 1. Como expresso na equao 11.

    (11)

  • 51

    Figura 18: Funo de pertinncia trapezoidal.

    -nveis desses nmeros fuzzy trapezoidal tem a seguinte forma

    simplificada:

    (12)

    5.1.2.4.3 Funo de pertinncia gaussiana

    Esta funo caracterizada pela mdia e desvio padro . Permite uma

    queda da pertinncia mais suave e assume valores diferente de zero para todo o domnio

    da varivel de entrada, com isso cada funo dever apresentar sua mdia e desvio padro

    prprios. Esta funo determinada como:

    (13)

  • 52

    Figura 19: Funo de pertinncia gaussiana.

    -nveis desses nmeros fuzzy tem a seguinte forma simplificada.

    (14)

    5.1.2.5 Etapas da Arquitetura Fuzzy

    A Figura 20 apresenta as etapas que compreendem o processo de raciocnio

    Fuzzy ou arquitetura fuzzy.

    Figura 20: Etapas do Raciocnio Fuzzy.

  • 53

    Fuzzificao: compreende a etapa na qual as variveis lingusticas (variveisde entrada) so definidas de forma subjetiva, bem como as funes membro (funes de

    pertinncia). Esta fase do processo engloba:

    i) Anlise do problema;

    ii) Definio das variveis;

    iii) Definio das funes de pertinncia (triangular, trapezoidal, etc);

    iv) Criao das regies.

    A figura 21 representa um exemplo de fuzzificao de uma varivel de entrada

    usando uma funo de pertinncia triangular.

    Figura 21: Exemplo de fuzzificao de uma varivel de entrada.

    Inferncia: a etapa na qual as proposies (regras) so definidas e depoisso examinadas paralelamente. O dispositivo de inferncia um algoritmo que consiste no

    um especialista.

    Esta fase engloba:

    i) Definio das proposies;

    ii) Anlise das regras: a base de regras constitui um conjunto de regras

    lingusticas com a funo de obter um objetivo atrelado a um determinado fato;

    iii) Criao da regio resultante.

  • 54

    Base de Regras: Dentro do processo de inferncia o mecanismo chave domodelo fuzzy a proposio, que o relacionamento entre as variveis do modelo e as

    regies fuzzy. Na definio das proposies, deve-se trabalhar com:

    a) Proposies condicionais: Se W Z ento X Y;

    b) Proposies no condicionais: X Y.

    A agregao calcula a importncia de uma determinada regra para a situao

    corrente e a composio calcula a influncia de cada regra nas variveis de sada.

    As descries lingusticas informais utilizadas pelo ser humano (especialista)

    no dia a dia o ponto de partida para o desenvolvimento das regras de inferncia. Cada

    regra uma proposio condicional nebulosa com uma ou mais clusulas.

    Defuzzificao: a terceira etapa do processo, onde as regies resultantes soconvertidas em valores para a varivel de sada do sistema. Esta etapa corresponde

    ligao funcional entre as regies fuzzy e o valor esperado.

    Os mtodos de defuzzificao mais utilizados so:

    Mtodo da mdia dos mximos, o qual gera uma ao de controle que

    representa o valor mdio de todas as aes de controle individuais cujas funes de

    pertinncia assumem o valor mximo.

    Mtodo do centro de gravidade, apresentado na Figura 22, a ao de

    controle numrica calculada obtendo-se o centro de gravidade da distribuio de

    possibilidades da ao de controle global.

    = (15)

  • 55

    Figura 22: Mtodo centroide ou centro de gravidade.

    A Figura 23 apresenta de forma sintetizada as etapas da arquitetura fuzzy,

    considerando duas entradas, duas regras e uma sada, com defuzzificao por mtodo

    centride.

    Dado de sada

    peso

    peso

    Regra com duas variveis de entrada e uma de sada

    Regra 1

    Regra 2

    Figura 23: Diagrama com as etapas da arquitetura fuzzy.

  • 56

    5.1.3 Modelagem

    Para a elaborao desta ferramenta foram selecionados indicadores

    relacionados aos recursos que representam as variveis de entrada do sistema

    especialista sendo apresentados genericamente como trs variveis para cada recurso, ou

    seja, CLIMA, indicadores IC1, IC2 e IC3; GUA, indicadores IA1, IA2 e IA3; SOLO,

    indicadores IS1, IS2 e IS3 e por ltimo ENERGIA, indicadores IE1, IE2 e IE3.

    A modelagem fuzzy de 1 ordem ir gerar na sada indicadores

    correspondentes a cada grupo de variveis, ou seja IC, IA, IS e IE. A Figura 24 apresenta

    a arquitetura proposta para a modelagem.

    Figura 24: Arquitetura da modelagem fuzzy de 1ordem.

    A ltima etapa, modelagem fuzzy de segunda ordem, constitui o resultado de

    todo processamento e correlao das variveis IC, IA, IS e IE, traduzido em um ndice

    hipottico, denominado Icase.

  • 57

    Figura 25: Arquitetura da modelagem fuzzy de 2 ordem.

    5.2 Base de dados

    A base de dados utilizada no desenvolvimento do projeto composta por

    indicadores que representam um ou mais recursos, considerando uma distribuio

    temporal relativa e necessria para a investigao de resultados e comportamentos.

    Esses dados fornecem informaes sobre uso dos recursos naturais, qualidade

    ambiental, satisfao das necessidades humanas, qualidade de vida e justia social,

    desempenho macroeconmico e financeiro, uso de energia, bem como sobre a capacidade

    e os esforos institucionais realizados com vistas s mudanas necessrias para a

    implementao do desenvolvimento sustentvel.

    Essas informaes so valiosas para a compreenso dos temas relevantes

    para o desenvolvimento do Pas, permitindo estabelecer comparaes, conhecer a

    orientao e o ritmo de seus vrios elementos, bem como fazer uma apreciao integrada

    de diferentes enfoques e dimenses, fundamental adequada formulao e avaliao de

    polticas na perspectiva do desenvolvimento sustentvel.

    Os indicadores que compem as variveis de entrada (modelagem fuzzy 1

    ordem) dos grupos que sero analisados esto apresentados na Tabela 2.

  • 58

    Tabela 2: Relao de indicadores selecionados.

    RECURSOS INDICADORES VARIVEIS DE ENTRADA

    CLIMA IC1: Emisses de gases de efeito estufaIC2: Consumo de substncias destruidores da camada de oznioIC3: Focos de queimadas

    GUA IA1: Nmero de domiclios com acesso a abastecimento de guaIA2: Produo de pescado martima e continentalIA3: Volume til dos principais reservatrios

    SOLO IS1: rea plantada com cana de acarIS2: Desflorestamento bruto anual na Amaznia LegalIS3: Quantidade comercializada de fertilizantes

    ENERGIA IE1: Participao de fontes renovveis na oferta total de energiaIE2: Intensidade energticaIE3: Consumo de energia per capita

    5.2.1 Normalizao de dados

    Para que todos os dados de entrada fossem mapeados com a mesma

    grandeza, foi aplicada a tcnica de normalizao de dados max-min equalizado, que utiliza

    os valores mximo e mnimo para normalizar linearmente os dados entre 0 e 1, como

    mostra a equao 16.

    (16)

    Onde, o menor valor registrado na base de dados, o maior e

    o valor de sada normalizado.

  • 59

    5.2.2 Clima

    A questo ambiental e climtica a somatria de todos esses processos

    aglutinando a interdependncia desses recursos, apresentando como resultado o

    desequilbrio com previso de aumento da temperatura global da ordem de 4 C at 2080,

    devido emisses antropognicas resultante da produo e uso da energia, impactos da

    produo agrcola com o uso do solo e demanda pelo uso da gua.

    Os indicadores que foram selecionados para compor a anlise do recurso clima

    so:

    a. Emisses de gases de efeito estufa (IC1)

    Este indicador representa a quantidade estimada anual de emisses de gases

    de efeito estufa. Os dados foram coletados pelo Ministrio da Cincia, Tecnologia e

    Inovao (MCTI) e esto disponveis no site:

    http://www.mct.gov.br/index.php/content/view/347281.html [39]. Os valores de emisses

    por gases (CO2, N2O e CH4) esto apresentados por setor.

    A Tabela 3 nos mostra os dados coletados e normalizados que foram utilizados

    como entrada no sistema.

    Tabela 3: Dados normalizados de emisses de gases de efeito estufa.

    b. Consumo de substncias destruidoras da camada de oznio (IC2)

    O segundo indicador selecionado para representar o recurso Clima foi,

    consumo de substncias destruidores da camada de oznio. Os dados foram medidos em

    toneladas PDO, que igual a uma tonelada de Potencial de Destruio da Camada de

    Oznio (1t de CFC-11 ou CFC-12) [40].

    Ano 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

    ValoresNormalizado

    0,658 0,670 0,838 0,868 1,000 0,618 0,415 0,309 0,388 0,000 0,018

    http://www.mct.gov.br/index.php/content/view/347281.html

  • 60

    Tabela 4: Dados normalizados de consumo de substncias destruidoras da camada de

    oznio.

    c. Focos de queimadas (IC3)

    As informaes sobre focos de queimadas, trazem o nmero total de focos

    ativos detectados em cada ms, no perodo de 1998 at 2015 [41]. Os dados so

    atualizados diariamente pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais INPE, e so

    disponibilizados no Portal do Monitoramento de Queimadas e Incndios:

    http://www.inpe.br/queimadas.

    Tabela 5: Dados normalizado de focos de queimadas.

    A figura 26 mostra o comportamento de cada um dos trs indicadores que

    Figura 26

    0.000

    0.000

    0.000

    0.001

    0.001

    0.001

    2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

    IC1

    IC2

    IC3

    Ano 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

    ValoresNormalizado

    1,000 0,627 0,280 0,334 0,203 0,087 0,020 0,030 0,009 0,026 0,000

    Ano 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

    ValoresNormalizado

    0,000 0,298 0,899 0,740 0,887 0,840 0,107 0,865 0,147 0,147 1,000

    http://www.inpe.br/queimadas.

  • 61

    5.2.3 gua

    Atualmente quase 1 bilho de pessoas no tem acesso a gua potvel sendo

    2,5 bilhes sem acesso a saneamento bsico. O processo de dessalinizao tem tido um

    papel importante como recurso gua potvel e utilizao da gua na agricultura.

    No mundo cerca de 65 milhes m3 de gua so dessalinizados por dia (~0,6%

    da oferta global). A interdependncia da gua com energia notria, como exemplo o

    prprio processo de dessalinizao, ou, refrigerao das usinas trmicas, interferncia do

    fluxo de gua dos rios nas usinas hidroeltricas, assim como a necessidade para as

    atividades de outras energias de processamento como refino de petrleo ou produtos de

    fabricao de combustveis sintticos.

    Os indicadores que foram selecionados para compor a anlise do recurso gua

    so:

    a. Nmero de domiclios com acesso a abastecimento de gua (IA1)

    Este indicador mostra a quantidade de domiclios com acesso a abastecimento

    de gua no Brasil [42]. Estes dados foram obtidos atravs do Sistema de Informao da

    Ateno Bsica SIAB, disponibilizado pelo Departamento de Informtica do Sistema

    nico de Sade DATASUS. Estes dados esto disponveis no site:

    http://tabnet.datasus.gov.br/cgi/deftohtm.exe?siab/cnv/SIABCbr.def.

    Tabela 6: Dados normalizados do nmero de domiclios com acesso a abastecimento de

    gua.

    b. Produo de pescado martima e continental (IA2)

    Apresenta o volume de produo de pescado por modalidade, em um

    determinado territrio e perodo de tempo [43, 44]. Estes dados esto disponveis em duas

    fontes, de 1994 a 2010 na publicao Indicadores de desenvolvimento sustentvel - IDS

    2010 publicado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica IBGE e de 2008 a 2010

    no Boletim Estatstico da Pesca e Aquicultura de 2010, publicado pelo Ministrio da Pesca

    e Agricultura - MPA.

    Ano 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

    ValoresNormalizado

    0,000 0,206 0,336 0,442 0,518 0,609 0,709 0,751 0,824 0,858 1,000

    http://tabnet.datasus.gov.br/cgi/deftohtm.exe?siab/cnv/SIABCbr.def.

  • 62

    Tabela 7: Dados normalizados da produo de pescado martima e continental.

    c. Volume til dos principais reservatrios (IA3)

    O ltimo indicador selecionado para representar o recurso gua foi o Volume

    til dos principais reservatrios [45]. Os analisados foram, Furnas, Mascarenhas de

    Moraes, Marimbondo, gua Vermelha, Emborcao, Nova Ponte, Itumbiara, So Simo,

    Ilha Solteira, Barra Bonita, Promisso, Trs Irmo, Jurumirim, Chavantes, Capivara,

    Governador Bento de Munhoz, Salto Santiago, Trs Marias, Sobradinho, Luiz Gonzaga,

    Serra da Mesa, Tucuru. Estes dados foram coletados pelo Operador Nacional do Sistema

    Eltrico ONS e esto disponveis no site:

    http://www.ons.org.br/historico/percentual_volume_util.aspx.

    Tabela 8: Dados normalizados do volume til dos principais reservatrios.

    A figura 27 mostra o comportamento de cada um dos trs indicadores que

    compe o recurso que representa a utilizao da gua.

    Figura 27: Comportamento dos indicadores do recurso gua.

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1

    2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

    IA1

    IA2

    IA3

    Ano 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

    ValoresNormalizado

    0,000 0,229 0,388 0,349 0,409 0,393 0,492 0,543 0,743 0,943 1,000

    Ano 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

    ValoresNormalizado

    0,144 0,000 0,605 0,563 0,960 1,000 0,607 0,896 0,739 0,991 0,761

    http://www.ons.org.br/historico/percentual_volume_util.aspx.

  • 63

    5.2.4 Solo

    Atualmente aproximadamente 1 bilho de pessoas sofrem com o problema de

    desnutrio e fome. A produo agrcola por hectare ineficiente, sem considerar

    desperdcios de energia e gua no processo de irrigao estimulados por polticas falsas

    de incentivos.

    A relao uso do solo como produo agrcola tem um embate direto com a

    produo de energia, como exemplo, biomassa e biocombustveis, na ocupao do solo