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Modelagem de Serviços
Ambientais – Modelo InVEST
Lícia Azevedo Setembro/2012
I Workshop sobre Monitoramento Hidroambiental da Bacia do Ribeirão Pipiripau
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
MODELAGEM DE SERVIÇOS AMBENTAIS
COMO SUPORTE À TOMADA DE DECISÃO
Intervenções no Uso da Terra
modificam a oferta de Serviços
Ambientais
Importante comparar diferentes
cenários de Uso da Terra e suas
consequências
Discussão de alternativas com
stakeholders
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
O que é o InVEST?
Conjunto de modelos que tem a finalidade de quantificar, espacializar e valorar a oferta de serviços ambientais
– Biodiversidade
– Armazenagem e Sequestro de Carbono
– Produção de hidroeletricidade
– Retenção de Nutrientes
– Retenção de Sedimentos
– Manejo Florestal
– Polinização de plantios agrícolas
http://www.naturalcapitalproject.org
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
Características
Modelo espacialmente distribuído
Escala temporal anual
Inputs: mapas em formato raster e
tabelas com parâmetros
Baixa demanda de dados de entrada em
relação a outros modelos
Parâmetros para calibração
Ferramenta gratuita que funciona em
ambiente ArcGis (toolbox)
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
POSSIBILIDADES
1. Gerar estimativas de processos
biofísicos (ex. aporte de sedimentos) a
partir de diferentes cenários de uso e
manejo da terra
2. Identificar espacialmente que porções
da bacia são mais estratégicas para
provisão de serviços
3. Gerar estimativas financeiras dos
serviços ambientais para cada cenário
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
RETENÇÃO DE SEDIMENTOS
Com base na Equação Universal
da Perda de Solo (USLE) e no
potencial de retenção de
sedimentos pelo Uso da Terra,
calcula a quantidade de
sedimentos retidos e o valor deste
serviço (em termos de custos de
dragagem ou tratamento de água)
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
RETENÇÃO DE SEDIMENTOS
Estimativa de retenção de sedimentos:
Erosão considerando uso do solo e práticas de
conservação de solo (USLE)
Diminuição da erosão conforme
• Eficiência de Retenção de Sedimentos de
cada Uso da Terra
• Caminho do fluxo de sedimentos
=
QUANTIDADE DE SEDIMENTOS RETIDOS
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
RETENÇÃO DE SEDIMENTOS
Estimativa da valoração do serviço de
retenção de sedimentos:
Custo unitário de remoção de sedimento
(dragagem ou tratamento de água)
X
Quantidade de sedimento retido
=
Valor total do Serviço Ambiental de Retenção
de Sedimentos ($/ano)
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
Dados de entrada:
• Modelo Digital de Elevação (DEM) – Condicionamento hidrológico
– Insumo para fator de rampa (LS)
• Erosividade (potencial de erosão pela chuva) -
R
• Erodibilidade (suscetibilidade dos solos à
erosão) - K
• Uso do Solo
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
Dados de entrada:
Aplicação - Bacia do Ribeirão Pipiripau
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
Parâmetros de entrada:
Uso do Solo – C e P – Coeficientes relacionados à cobertura do solo (C) e
práticas de conservação de solos (P)
Coeficientes de Retenção de Sedimentos para cada
uso da terra
Floresta > Campo > Agricultura > solo nu
Fator de Acumulação de fluxo – Número de pixels confluentes para definir um curso
d’água
Limite de declividade – O modelo usa 2 equações para o cálculo do fator LS
(maior e menor declive)
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
Estudo Invest: Resultados Bacia do
Ribeirão Pipiripau – Cenário Atual (2008)
Erosão Total - USLE (ton/ano)
Erosão Total - USLE
(ton/ha/ano)
Exportação de Sedimentos (ton/ano)
Exportação de Sedimentos
(ton/ha/ano)
Taxa de Aporte de Sedimentos
(%)
179.571 6,46 1.627,3 0,1 0,9%
Parâmetros para calibração:
Invest Silva,Chaves & Camelo (2011)
Erosão Total - USLE (ton/ha/ano)
1.627,3 1.550,1*
Exportação de Sedimentos (ton/ano)
6,46 6,50
* SILVA, C.R; CHAVES, H.M.L; CAMELO, A.P. Calibração e validação da equação universal de perda de solos modificada
(MUSLE) utilizando dados hidrossedimentológicos locais. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, n.35, p 1431-1439,
2011.
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
Estudo Invest: Cenário com
intervenção
• Critérios de Área Ativa de Rio (AAR) e
erosão acelerada (perda de solo (A) >10
t/ha.ano).
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
Estudo Invest: Cenário com
intervenção
• Usos passíveis de intervenção – Áreas
prioritárias:
Uso da Terra Hectares %
Pastagens 591,5 12%
Agricultura extensiva 82,9 1%
Cultura Irrigada 134,8 13%
Solo Exposto 10,3 9%
Vias não pavimentadas 17,5 5%
Áreas Críticas (total) 836,9 5%
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
Estudo Invest: Resultados
CENÁRIO Erosão Total -
USLE (ton/ano)
Erosão Total - USLE
(ton/ha/ano)
Exportação de Sedimentos (ton/ano)
Exportação de Sedimentos
(ton/ha/ano)
Taxa de Aporte de
Sedimentos (%)
Uso da Terra (2008) 179.571 6,46 1.627,3 0,1 0,9% Uso da Terra (2008) considerando intervenções em áreas prioritárias 173.452 6.19 1.481 0,1 0,9
REDUÇÃO ABSOLUTA 6.118,5 0,3 146,2 0,0 REDUÇÃO PERCENTUAL 3,4% 4,2% 9,0% 9,0%
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
Limitações do modelo (Sedimentos)
- Equação Universal de Perda de Solo
(USLE) simula apenas a erosão laminar
– Outros processos erosivos podem ser mais
importantes
- O modelo não simula os processos de
erosão/deposição nos canais dos rios
- Estimativas anuais; não considera
variações sazonais/eventos extremos
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
Limitações do modelo (Sedimentos)
- Dificuldade de definição dos valores de
C e P para os usos da terra
- Alta dependência do fator Eficiência de
Retenção de Sedimentos
- Poucas referências para definição deste
fator
- Escassez de dados para calibração
- Resultados de outros modelos (?)
- Concentração de sedimentos na água (?)
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
Desafios
• Pouco conhecimento da Eficiência de
Retenção de sedimentos de cada uso da
terra
• Dificuldade de obtenção de dados de
monitoramento para calibração dos
modelos
Fotos: Scott Warren e
Leandro Baumgarten.
OBRIGADA!
Lícia Azevedo – [email protected]
Assistente de Geoprocessamento
Programa de Conservação da Mata Atlântica e das Savanas Centrais
The Nature Conservancy
