Geografia

Influência da precipitação e uso e ocupação do solo na variabilidade espaço-temporal das vazões na bacia hidrográfica do Alto e Médio Rio Machado

Influence of precipitation and land use on the spatio-temporal variability of flows in the Upper and Middle Machado River Basin

A bacia do Rio Amazonas é uma área de extrema importância para o ciclo da água e energia, contribuindo para a regulação do clima (Alves et al., 2017; Artaxo et al., 2022; Backer et al., 2022; Cavalcante et al., 2019; Sierra et al., 2023). Entretanto, essa região é vulnerável e tem sido largamente afetada por processos de desmatamento devido à expansão da pecuária, da agricultura, da urbanização e da indústria, sendo causa motriz para o desmatamento, o qual, por sua vez, intensifica os eventos extremos (Brito et al., 2022; Kohler et al., 2021; Marengo; Espinoza, 2016; Reis et al., 2021; Santos et al., 2023; Sorribas et al., 2016).

A ocorrência de eventos climáticos extremos é intensificada principalmente em virtude do desmatamento. Ademais, o desmatamento registrado na Bacia Amazônica é de 20% entre os anos de 1988 e 2021 (INPE, 2021), tal dado é preocupante quando analisadas todas as esferas (ambiental, social e econômica). Isso ocorre porque causa impactos no balanço hídrico e, consequentemente no clima em nível local, regional, nacional e global (Reyer et al., 2017).

Devido à crescente preocupação, vários estudos avaliam a influência do desmatamento no balanço hídrico da Amazônia (Brêda et al., 2020; Casagrande et al., 2021; Cavalcante et al., 2020; Cavalcante et al., 2019; Farinosi et al., 2019). Brêda et al. (2020) estudaram diferentes cenários onde alterações no balanço hídrico da bacia amazônica podem provocar diferentes consequências no clima, tais como redução na precipitação, que impacta diretamente nas taxas evapotranspirativas e nas descargas dos rios. Casagrande et al. (2021) avaliaram influências de diferentes coberturas do solo, floresta e pastagem, sobre componentes do balanço hídrico, sendo observado que a conversão da vegetação nativa para pastagem reduz consideravelmente componentes do balanço hídrico, como transpiração e interceptação. Por outro lado, Cavalcante et al. (2019) estudaram o balanço hídrico de uma microbacia do Rio Amazonas, a Bacia do Rio Itacaiúnas, com uma série de dados já existentes (1973-2016) e relataram que a cobertura vegetal natural reduziu de 95% para 52%, impactando no balanço hídrico, de forma a reduzir a interceptação de água e evapotranspiração e consequentemente aumentar o escoamento superficial e a vazão.

Esses impactos, decorrentes do desmatamento e das alterações nos padrões de uso e ocupação do solo, afetam diretamente a disponibilidade hídrica da bacia, que é comumente avaliada por meio de dados de vazão, escoamento superficial e subsuperficial (Cecílio et al., 2021; Achugbu et al., 2022). Estudos como o de Dias et al. (2019); Peixoto et al. (2020); Sousa et al. (2019); Vieira (2023) buscaram respostas sobre como o uso e ocupação do solo pode influenciar na vazão de uma bacia, haja vista que tais processos são frequentes no Brasil, sobretudo na região amazônica, sendo necessárias investigações mais aprofundadas sobre o tema e sua contribuição para a preservação e gestão dos recursos hídricos.

Nesse sentido, os estudos dessa temática em estados da região amazônica, como Rondônia, tornam-se fundamentais. O Rio Machado, por exemplo, é um rio de domínio estadual, drenando diversas cidades importantes. Está situado numa importante região de desenvolvimento do estado que tem sido fortemente marcada por alterações no uso e ocupação do solo, onde ao menos 50% da área da bacia é composta por áreas antropizadas (pastagem, cidades, agricultura e outros) (Barbosa; Silva Filho, 2018; Souza et al., 2019).

Mediante o exposto, o presente estudo tem por objetivo identificar a variabilidade espaço-temporal das descargas superficiais, bem como analisar a influência do uso e ocupação do solo e da precipitação nas vazões da Bacia Hidrográfica do Alto e Médio Machado, Rondônia, entre os anos de 1985 a 2022.

2.1 Área de estudo

O estudo foi realizado na Bacia Hidrográfica do Alto e Médio Rio Machado (Figura 1), uma subdivisão da Bacia do Rio Machado, conforme o Plano Estadual de Recursos Hídricos de Rondônia (Rondônia, 2018). Com área aproximada de 39.362,19 km², está situada na região centro-sul do estado e abrange 24 municípios, incluindo importantes centros urbanos, com uma estimativa de 507.312 habitantes na área da bacia.

De acordo com a classificação de Köppen, o clima da área de estudo é Aw, ou seja, tropical chuvoso, com temperatura média anual de aproximadamente 25 ºC e precipitação anual variando entre 1.500 mm a 2.000 mm (Araújo, 2022).

Vale ressaltar que o Estado de Rondônia apresenta uma sazonalidade bem definida das chuvas, dividida em períodos de cheia e seca. Os meses de cheia ocorrem entre outubro e março, concentrando cerca de 70% da precipitação anual. Já o período seco, de abril a setembro, concentra os 30% restantes (Franca, 2015; Satyamurty et al., 2013).

Figura 1 – Cartograma de localização da Bacia Hidrográfica do Alto e Médio Rio Machado, Rondônia, Brasil, e as áreas de influência de cada sub bacia hidrográfica estudada (área a montante do ponto de monitoramento de vazões)

Fonte: Autores (2024)

2.2 Séries históricas de precipitação e vazão

Ambas as séries históricas de vazão e de precipitação foram obtidas por meio do site da Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico – ANA, por meio do portal Hidroweb (https://www.snirh.gov.br/hidroweb/serieshistoricas).

Para caracterizar e analisar o comportamento da vazão superficial na Bacia do Alto e Médio Rio Machado, foram utilizados dados das estações fluviométricas distribuídas ao longo da área da bacia. As estações utilizadas e o período de dados disponíveis para análise estão apresentados na Tabela 1.

Tabela 1 – Rede de estações fluviométricas utilizadas na aquisição de dados de vazão na Bacia Hidrográfica do Alto e Médio Machado, Rondônia, Brasil

Fonte: ANA (2023)

Tabela 2 – Rede de estações pluviométricas utilizadas na aquisição de dados de precipitação para cada área de influência das estações fluviométricas

Fonte: ANA (2023)

Para analisar o efeito da precipitação sobre a vazão conforme a sazonalidade do Estado, os dados foram organizados e agrupados de acordo com os meses correspondentes, considerando o ano hidrológico de outubro a setembro. O período analisado inclui todos os dados disponíveis até 2022. Além disso, os dados foram avaliados apenas nos anos em que houvesse registros para ambas as séries, respeitando a disponibilidade de dados de vazão.

2.3 Uso e ocupação do solo

Os dados de uso e ocupação da terra foram obtidos no site do Projeto MapBiomas, que disponibiliza os dados de cobertura do solo para todo o Brasil. O banco de dados contém imagens desde os anos de 1985 até os anos presentes. O MapBiomas surgiu em 2015, foi formado de forma colaborativa entre diversas instituições universitárias, ONGs, empresas de tecnologia, entre outros. Realiza o mapeamento do uso e ocupação do solo anualmente, além de monitorar superfície da água e cicatrizes de queimadas (MapBiomas, 2021).

A classificação de uso e ocupação do solo do MapBiomas é baseada em imagens do satélite Landsat, que fornece registros há mais de 30 anos. O Landsat disponibiliza imagens gratuitamente, com resolução espacial de 30 metros. O uso dessas imagens se destaca por representar uma das principais fontes de dados geoespaciais, permitindo análises sobre desmatamento, uso e ocupação do solo, além do crescimento de áreas agrícolas e urbanas, possibilitando o monitoramento dessas mudanças ao longo de décadas (Bertucini Junior; Centeno, 2016). O MapBiomas utiliza de grande poder de processamento para minimizar interferências atmosféricas nas imagens de satélite e emprega técnicas de aprendizado automático para realizar o extenso trabalho de classificação para todo o território brasileiro (MapBiomas, ٢٠٢١).

2.3 Análise de dados

Foi realizada a aplicação de estatística descritiva e inferencial nos dados de vazão, precipitação e de uso e ocupação do solo na bacia hidrográfica do Alto e Médio Rio Machado.

Aplicou-se estatística descritiva com o objetivo de obter médias, desvio padrão, n amostral, aproveitamento dos dados, entre outros, para as séries históricas de vazão e precipitação. Vale ressaltar que para os dados de precipitação, somente foram realizadas médias para as estações de SBV e JP, sendo utilizadas as estações pluviométricas que estavam em sua área de influência, visto que estas também influenciam na vazão das respectivas estações. Quanto aos dados de uso e ocupação, após extração das áreas referidas, fez-se a conversão em percentual de cobertura da bacia para as análises de correlação.

Para verificar a influência do uso e ocupação do solo e da precipitação nas séries históricas de vazão, foram analisadas as influências das variáveis de forma individualizada para cada estação, considerando-se apenas a área de influência da bacia hidrográfica e o período de dados disponíveis coincidentes entre as variáveis, como discriminado na Tabela 1, por meio de teste de regressão linear múltipla com índice de confiança de 95%.

Para tratamento e aquisição dos dados de uso e ocupação, bem como a confecção das cartas imagem, foi utilizado o QGIS. O tratamento dos dados e a aplicação dos testes estatísticos foram utilizados o Microsoft Excel 2013 e o software R.

3.1 Uso e ocupação do solo

As alterações no ambiente fazem parte de um processo contínuo de evolução da sociedade. Entretanto, o modelo econômico estabelecido no Brasil fez com que essas alterações se tornassem excessivas e aceleradas, acarretando em impactos na paisagem e nos serviços ecossistêmicos prestados por ambientes naturais (Bastos; Freitas, 1999; Casagrande et al., 2021), tornando-se de extrema importância o conhecimento da dinâmica de uso e ocupação do solo.

A área de estudo foi fortemente impactada pelas políticas públicas de reforma agrária conduzida pelo INCRA na década de 1970, o que levou ao desmatamento da bacia para a inserção de áreas voltadas à exploração econômica, principalmente pecuária (Figura 2). Na Figura 2, é possível identificar mudanças expressivas na cobertura do solo no período avaliado, cujos valores podem ser observados na Tabela 3. Com base no mapa de cobertura e na Tabela 3, constata-se que as mudanças mais expressivas ocorreram na diminuição de formações florestais e incremento das áreas de pastagem e agricultura.

Figura 2 – Uso e ocupação do solo na Bacia Hidrográfica do Alto e Médio Machado nos anos de 1985 e 2021

Fonte: MapBiomas (2022). Organizado por Autores (2024)

A redução da área florestada foi correspondente a 12.431,2 km², representando uma perda de 45,37% da vegetação natural da área entre os anos de 1985 e 2021. No mesmo período, a área de pastagem aumentou em 12.845,1 km² (um incremento de 137,7%) e a área de agricultura expandiu em ٨١٤,٥ km² (um incremento de 1.616,1%).

Trancoso et al. (2009) relatam que o desmatamento na bacia do Rio Madeira, da qual o Rio Machado é afluente, para inserção de sistemas agropecuários tem sido frequente. Entre os anos de 1987 e 2017, o desflorestamento registrado nos estados que integram a Bacia do Rio Madeira corresponde a mais da metade do desmatamento observado no mesmo período para toda a região amazônica, somando aproximadamente 230.000 km² (INPE, 2021).

O elevado desmatamento resulta principalmente da estratégia implementada pelo governo para expandir as fronteiras agrícolas por todas as regiões do país, especialmente àquelas com baixo nível de integração territorial, como é o caso da região amazônica (Soares-Filho et al., 2006). Para uma melhor visualização da dinâmica de uso e ocupação do solo, a Figura 3 ilustra essa dinâmica para a área de influência de cada estação fluviométrica estudada, considerando apenas os anos em que há dados de vazão.

Tabela 3 – Classes de uso e ocupação do solo na Bacia Hidrográfica do Alto e Médio Machado nos anos de 1985 e 2021 com suas respectivas áreas (km²) e percentual de cobertura (%) da bacia

Fonte: Autores (2024)

Figura 3 – Classes de uso e ocupação do solo e seus respectivos percentuais de cobertura da área de influência das estações fluviométricas da ANA. (a) Espigão do Oeste, (b) Ouro Preto do Oeste, (c) Fazenda Apurú, (d) Flor do Campo, (e) Pimenta Bueno, (f) Sitio Bela Vista e (g) Ji-Paraná

Fonte: Autores (2024)

Ao observar o padrão da dinâmica de uso e ocupação da área de influência das estações, nota-se que as áreas das estações EO, OPO e FA não apresentam variação expressiva. Isso se deve principalmente a dois fatores: o primeiro está relacionado ao período analisado, seguido pela área de influência.

Quanto ao período analisado, por se tratarem de estações em que o monitoramento de vazão começou recentemente, as classes de uso e ocupação do solo estão consolidadas, sem grandes variações, destacando-se apenas um incremento na expansão da agricultura na área da estação de EO. Já a área de influência pode estar relacionada ao fato de essas estações possuírem menores áreas, o que corrobora com a maior consolidação das classes observadas.

Por sua vez, as demais estações apresentam variações mais significativas na dinâmica de uso e ocupação do solo. Destaca-se a dinâmica observada na área de influência da estação de Ji-Paraná (JP), uma vez que esta, por possuir a maior área, abrange a área de influência das demais estações.

Para o período analisado, iniciado em 1985, a cobertura florestal na área de influência representava 69,61% da área, enquanto pastagem e agricultura representavam 22,92% e 0,11%, respectivamente. Em 2021, último ano analisado, observou-se uma expressiva alteração no uso e ocupação na área de influência da referida estação, com a cobertura vegetal representando 35,97%, enquanto pastagem passou a representar 57,89% e agricultura 1,94%.

Tais resultados têm sido observados em outros estudos que avaliam as alterações no uso e ocupação do solo na região amazônica. Araújo; Matos; Anjos (2022) ao estudarem a dinâmica de uso e ocupação no Estado do Pará ao longo de 30 anos, constataram que entre 1985 e 2018 o estado sofreu uma redução significativa de cobertura florestal, enquanto houve um crescimento substancial nas áreas de pastagem, agricultura e mineração. Fato igualmente observado por Araújo et al. (2020) ao estudarem as alterações na cobertura do solo em uma bacia hidrográfica no Estado do Amapá. De uma forma geral, em toda a região amazônica, sobretudo na área do “arco do desmatamento”, essas práticas intensivas de desmatamento para implementação de sistemas agropecuários estão associadas à consolidação da sociedade e crescimento econômico da região (Becker, 2005; Dias Filho, 2011).

3.2 Série histórica de precipitação e vazão

Os dados de vazão apresentam elevada variabilidade ao longo do ano, o que está diretamente relacionado à sazonalidade das chuvas no estado (Cavalcante et al., 2020; Llopart et al., 2018; Sorribas et al., 2016). A variabilidade da vazão e da precipitação no período estudado pode ser observada na Figura 4.

Estudos realizados no Estado de Rondônia indicam que a precipitação anual varia entre 1.500 e 2.000 mm (Franca, 2015; Gomes et al., 2015; Oliveira, 2014). Para a área de estudo, os resultados são semelhantes, com precipitação variando de 1.768,98 mm a 1.998,67 mm. A bacia hidrográfica com a menor precipitação anual média foi a da estação da FA, com 1.768,98 mm, enquanto a maior precipitação foi registrada na estação EO, com 1.998,67 mm. Os valores de precipitação registrado nas demais estações são correspondentes a 1.943,48 na OPO, 1.956,76 na Flor do Campo (FC), 1.830,69 em Pimenta Bueno (PB), 1.908,18 no Sítio Bela Vista (SBV) e 1943,01 em JP.

A sazonalidade da precipitação em Rondônia, como mencionado anteriormente, é bem definida. Estudos demonstram que a maior pluviosidade ocorre no trimestre de dezembro, janeiro e fevereiro, com valores acumulados no período entre 810 e 920 mm (Franca, 2015). Em contrapartida, no trimestre mais seco no Estado, correspondente aos meses de junho, julho e agosto, a precipitação acumulada não ultrapassa os 70 mm de chuva (Franca, 2015, Gomes et al., 2015). Na área de estudo, observou-se o mesmo padrão, com mais de 75% da precipitação ocorrendo nos seis meses do período úmido, chegando a representar 86% na bacia PB. Ressalta-se que essa precipitação é mais intensa entre dezembro e março, onde nestes 4 meses ocorre mais de 50% da precipitação anual.

Figura 4 – Vazões médias mensais (m³/s) para o período estudado de cada estação fluviométrica e precipitação mensal para cada área correspondente. (a) Espigão do Oeste, (b) Ouro Preto do Oeste, (c) Fazenda Apurú, (d) Flor do Campo, (e) Pimenta Bueno, (f) Sítio Bela Vista, (g) Ji-Paraná

Fonte: ANA (2023). Organizado por Autores (2024)

Quanto à vazão, o comportamento é semelhante: as maiores vazões médias ocorrem nos meses de maior precipitação, enquanto os menores fluxos de água são registrados nos meses de estiagem. Contudo, os picos máximos e mínimos de vazão apresentam defasagem em relação aos meses de maiores precipitações, com os picos de vazão máxima ocorrendo entre fevereiro e março e as vazões mínimas entre setembro e outubro.

Esse fenômeno pode estar relacionado ao processo hidrológico de recarga de aquíferos. Durante a estiagem, os aquíferos subterrâneos mantêm o nível dos rios, e somente após as primeiras chuvas a água infiltrada começa a reabastecer as reservas subterrâneas. Apenas após esse processo, as vazões superficiais aumentam de forma permanente (Azevedo; Campos, 2021; Bagheri et al., 2024; Iritani et al., 2000).

Além disso, nota-se que seis das setes estações estudadas apresentaram picos de vazão nos últimos 10 anos (após 2013). Tal comportamento pode estar relacionado à dinâmica de alteração da cobertura do solo, que reduz a interceptação do dossel, os processos de infiltração e recarga de aquíferos, ao mesmo tempo em que aumenta o escoamento superficial, acarretando na intensificação das vazões máximas (Forsberg et al., 2017; Gomes et al., 2020; Heerspink et al., 2020; Rodriguez; Tomasella; Linhares, 2010; Sorribas et al., 2016).

Ademais, é possível inferir que o comportamento das séries de vazão apresenta comportamentos semelhantes e proximidades de datas em relação a eventos de seca (Cavalcante et al., 2020; Chaudhari et al., 2019), principalmente em bacias com maior área de influência. Por outro lado, as vazões máximas podem estar mais diretamente associadas a eventos de precipitação intensa e esparsa, que afetam individualmente cada estação (Cavalcante et al., 2020).

3.3 Influência do uso e ocupação do solo e precipitação na vazão

As ações de intensa modificação no uso e ocupação do solo, ocorridas nas últimas décadas na bacia do Alto e Médio Rio Machado, resultaram na conversão de extensas áreas de cobertura natural em áreas abertas, destinadas às atividades agropecuárias, ocasionando consideráveis impactos nos corpos hídricos. Isso se deve ao fato de que tais modificações afetaram áreas de grande importância, como as regiões ripárias (Pedlowski et al., 1997; Roberts et al., 2002; Soler; Verburg, 2010). Para entender como as alterações no uso e ocupação do solo afetaram as vazões médias para as estações de estudo, foram realizados testes de regressão (α = 0,05). Os resultados obtidos podem ser visualizados na Figura 5.

Dentre as estações, a que apresentou o menor coeficiente de regressão foi a estação de OPO (R² = 0,0015; p-valor = 0,93), sendo que sua relação não foi significativa. Tal comportamento pode estar relacionado às mudanças na cobertura do solo ocorridas nos anos anteriores, que impactaram o regime hidrológico, resultando em redução das vazões (Lopes et al., 2021) e também ao curto período de dados disponíveis, que pode ter sido incapaz de captar a influência entre as variáveis. Considerando também a dinâmica da bacia em análise, outro fator que pode estar associado à redução da vazão são os elevados usos múltiplos da água na bacia, que tem sofrido com problemas de abastecimento público de água, entre outros serviços hídricos, nos últimos anos (Andrade; Moreira; Santos, 2019).

Além disso, a área da bacia está situada em um território que apresenta problemas recorrentes de desabastecimento urbano e falta de água para os usuários da bacia, e que também já atingiu a área máxima para ocupação rural, apresentando um extenso uso da água para práticas de criação animal (que não é outorgável no Estado) (Rondônia, 2018). De acordo com o relatório, na área supracitada, a estimativa de uso da água para abastecimento urbano é de aproximadamente de 0,07 m³/s, enquanto para dessedentação animal é de 0,5 m³/s, valor este 700% maior.

Figura 5 – Relação entre as descargas anuais (mm/ano) e os respectivos percentuais de cobertura antropizada (%) para as áreas de influência das estações fluviométricas de Espigão do Oeste (a), Ouro Preto do Oeste (b), Fazenda Apurú (c), Flor do Campo (d), Pimenta Bueno (e), Sítio Bela Vista (f) e Ji-Paraná (g). As estações marcadas com * indicam correlação estatisticamente significativa

Fonte: Autores (2024)

Na bacia de estudo, há uma crescente demanda de uso dos recursos hídricos para atividades de irrigação, uma vez que a produção de grãos, como soja e café, se configura como uma importante contribuição econômica. Marcelino (2023); Silva (2020); Silva et al. (2021); Souza et al. (2022) destacam a crescente demanda por outorgas para irrigação na área da bacia do Alto e Médio Rio Machado. Destaca-se ainda que, de acordo com Silva (2020), há um subdimensionamento do volume de água requerida para tal atividade, já que existem muitas atividades agrícolas que utilizam de irrigação, mas não possuem outorgas para tal.

Conforme mencionado anteriormente, as demais estações apresentaram comportamento de aumento da vazão média em função do aumento da área antropizada. Os coeficientes para regressão, bem como seus respectivos p-valor, são descritos a seguir: EO (R² = ٠,٢٢, p-valor = ٠,٢٩), FA (R² = ٠,٦٠, p-valor = ٠,٠٠١٧٥), FC (R² = 0,06, p-valor = 0,16), PB (R² = 0,16, p-valor = 0,02), SBV (R² = 0,05, p-valor = 0,19) e JP (R² = 0,11, p-valor = 0,05).

Tais resultados são corroborados por Andrade et al. (no prelo), que, ao estudarem as mesmas estações fluviométricas no mesmo período, encontraram tendência significativa de aumento na vazão média (p-valor < 0,05) nas estações de OPO (trend = 0,7143), FC (trend = 0,2222), PB (trend = 0,4231) e JP (trend = 0,3426). Vale ressaltar que as demais estações também apresentaram tendência de incremento, entretanto não apresentaram significância.

Alguns estudos, ao avaliarem os impactos da mudança na cobertura do solo, encontraram resultados semelhantes. Em um estudo direcionado à Bacia do Rio Machado, Rodriguez; Tomasella; Linhares, (2010) relataram alterações nas tendências de vazão do Rio Machado em função da conversão de florestas em pastagens, observando duas tendências específicas: uma, em que ocorre a intensificação nas vazões máximas do período chuvoso, e outra, em que se verifica uma diminuição acentuada das vazões mínimas no período de estiagem.

Casagrande et al. (2021) estudaram a influência da cobertura do solo nos componentes do balanço hídrico, encontrando maiores valores de vazão em áreas de pastagem. Por sua vez, Cavalcante et al. (2019) observaram em sua área de estudo que a vegetação florestal diminuiu de 99% em 1973 para 72% em 1994, e, no mesmo período, os valores da série histórica de vazão aumentaram em 19%. Gomes et al. (2020), em estudos na bacia do Rio Madeira, também observaram aumentos expressivos das vazões médias nas estações de Guajará-Mirim, Porto Velho, Humaitá e Manicoré.

Tal comportamento pode estar relacionado aos serviços ecossistêmicos e climáticos prestados por áreas florestais. Nestes ambientes, a interceptação da água pela copa e a evapotranspiração são mais elevadas, reduzindo assim o escoamento superficial. Por outro lado, em áreas degradadas, como pastagens e monoculturas, esses processos são reduzidos, resultando em maior concentração da água excedente proveniente da precipitação no escoamento superficial e, consequentemente, aumento da vazão dos rios (Casagrande et al., 2021).

Entretanto, alguns estudos indicam que, na região amazônica, a alteração da cobertura do solo pode levar à redução das vazões fluviais. Farinosi et al. (2019) relatam que o ritmo acelerado imposto na alteração do uso e ocupação do solo poderá resultar na diminuição da precipitação. Quando associadas a mudanças climáticas, como elevação da temperatura e alteração nos padrões de incidência de radiação solar, essas transformações podem reduzir o escoamento superficial na Bacia do Rio Tapajós, com quedas estimadas entre 157 mm/ano e 180 mm/ano.

De acordo com Heerspink et al. (2020), a análise dos componentes hidrológicos revelou mudanças expressivas entre 1980 e 2014 na porção sul da bacia amazônica, incluindo a redução do volume nas vazões médias e diminuição da frequência nos eventos de inundações. No mesmo sentido Oo; Zin; Kyi, (2020), ao analisarem três cenários futuros de impacto sobre as vazões médias em uma bacia hidrográfica de Mianmar decorrentes das mudanças no uso e ocupação, constataram de decréscimo das vazões médias em todos os cenários avaliados. Em consonância com essas observações, as alterações climáticas na região amazônica têm modificado os padrões pluviométricos, resultando no encurtamento do período chuvoso e prolongamento da estação seca (Alves et al., 2017; Commar et al., 2023; Nobre et al., 2016; Sierra et al., 2023).

Na Figura 6, está disposto o resultado da regressão linear realizada para as sete estações. Os coeficientes de regressão obtidos e seus p-valores foram: EO (R² = 0,05, p-valor = 0,63), OPO (R² = 0,05, p-valor = 0,60), FA (R² = 0,05, p-valor = 0,42), FC (R² = 0,12, p-valor = 0,04), PB (R² = 0,18, p-valor = 0,01), SBV (R² = 0,36, p-valor = 0,0002) e JP (R² = 0,53, p-valor = 5,5x10-7).

Pode-se observar que quatro das sete estações apresentaram coeficientes de regressão significativos, sendo essas as de maiores áreas de contribuição. Para essas estações, a precipitação explica entre 12 e 53% das variações nos valores de vazão, com o coeficiente aumentando conforme a área da bacia se amplia. Apesar de significativos, esses valores estão bem abaixo do esperado, o que pode estar relacionado às características socioambientais das bacias, que apresentam uso e ocupação do solo intensos, além de diversos usos múltiplos que demandam grande quantidade de água, resultando em problemas como a escassez hídrica, impactando diretamente a vazão (Andrade; Moreira; Santos, 2019; Lopes et al., 2021). Além disso, destaca-se o atraso na resposta das variações do nível dos rios ao início do período chuvoso devido à regulação hidrológica, uma vez que ocorre a recarga dos níveis de água no solo (Germer; Elsenbeer; Moraes, 2006).

A influência da precipitação sobre a vazão é intrínseca a essas variáveis (Backer et al., 2022; Brêda et al., 2020; Breinl et al., 2021; Costa; Blanco; Oliveira Junior et al., 2021; Limberger et al., 2021; Lucas-Borja et al., 2020; Mendonça; Blanco; Carvalho, 2023; Rizzo et al., 2020; Sousa Junior et al., 2024). Dessa forma, espera-se que alterações nos padrões da precipitação também afetem a vazão dos rios. Por exemplo, a seca severa no ano de 2023 afetou fortemente os níveis dos rios na região amazônica, cujos efeitos se prolongaram por alguns meses até 2024 (Espinoza et al., 2024; Rodrigues, 2023).

Figura 6 – Relação entre as descargas anuais (mm/ano) e precipitação anual (mm/ano) e seus respectivos resíduos da regressão para as estações de Espigão do Oeste (a), Ouro Preto do Oeste (b), Fazenda Apurú (c), Flor do Campo (d), Pimenta Bueno (e), Sítio Bela Vista (f) e Ji-Paraná (g). As estações marcadas com * indicam regressão estatisticamente significativa

Fonte: Autores (2024)

Dessa forma, diversos estudos buscam estudar as mudanças nos padrões da precipitação e seus possíveis impactos (Artaxo et al., 2022; Backer et al., 2022; Baudena et al., 2021; Berenguer et al., 2021; Cunha et al., 2023; Duku; Hein, 2023). De acordo com os autores citados, a principal causa de alteração nos padrões da precipitação são as mudanças climáticas, intensificadas pelo alto índice desmatamento na Amazônia.

O alto desmatamento na Amazônia reduziu a precipitação em até 18% e 9% em áreas não florestadas e florestadas, respectivamente, entre os anos de 2016 e 2020 (Duku; Hein, 2023). Esse fenômeno impacta o ciclo hidrológico (Artaxo et al., 2022; Baudena et al., 2021; Berenguer et al., 2021; Cunha et al., 2023), reduzindo a evapotranspiração (Artaxo et al., 2022) e a interceptação do dossel, além de aumentar o escoamento superficial (Cavalcante et al., 2019) e diminuir a vazão (Brêda et al., 2020).

A variabilidade do regime de vazões de uma bacia hidrográfica também pode estar associada a eventos climáticos, como El Niño e La Niña. Essas anomalias podem causar o aumento da precipitação e, consequentemente, o incremento de vazões (La Niña) ou impactar negativamente a precipitação, resultando em períodos de estiagens mais severos e intensificação de vazões mínimas (El Niño) (Guedes et al., 2013; Macêdo et al., 2013; Morais et al., 2021; Santos et al., 2016). Além disso, esses efeitos são intensificados por fatores relacionados ao uso e ocupação do solo, que, conforme discutido anteriormente, influenciam os padrões de vazão.

Contudo, é importante considerar que alterações nos valores das vazões também podem estar associadas, de forma complementar, a fatores inerentes à escala espacial do estudo. Conceitualmente, a vazão de um corpo hídrico resulta da precipitação que ocorre na bacia hidrográfica e do balanço hídrico entre todos seus componentes (Tucci, 2013). Além disso, outros fatores relevantes incluem as características da bacia, como tipo de solo, declividade e topografia (Breinl et al., 2021).

Por fim, realizou-se o teste de regressão linear múltipla para compreender a influência das variáveis de forma simultânea, considerando o ano hidrológico, e como elas podem afetar o comportamento da vazão. Os termos da equação do modelo e seus coeficientes de regressão podem ser observados na Tabela 4. Mediante os resultados obtidos, observa-se que, para as menores bacias estudadas, a chuva e o uso e ocupação do solo não explicam as variações nas vazões média. Entretanto, destacam-se as estações de EO e FA. A estação de EO, na análise individual, não apresentou nenhuma influência significativa. No entanto, na análise conjunta, os coeficientes foram mantidos, ambos se mostraram significativos e o coeficiente de regressão geral para o modelo apresentou seu maior índice. Embora esse índice não seja significativo, ele pode indicar uma influência conjunta das variáveis na vazão.

Tabela 4 – Regressão linear múltipla indicando os coeficientes lineares (constante) e angulares (chuva e antropização) com seus respectivos coeficientes de determinação (R²) e p-valor, além do coeficiente de determinação e p-valor do modelo geral para as estações de Espigão do Oeste (EO), Ouro Preto do Oeste (OPO), Fazenda Apurú (FA), Flor do Campo (FC), Pimenta Bueno (PB), Sítio Bela Vista (SBV) e Ji-Paraná (JP)

Fonte: Autores (2024). Legenda: valores de p-valor marcados com (*) indicam coeficiente estatisticamente significativos a uma significância de 5% (α = 0,05)

Por sua vez, a estação FA, que na análise individual apresentou coeficiente moderado e significativo para influência do uso e ocupação do solo, mostrou uma redução e perda desse coeficiente na regressão múltipla. Isso indica que, a pouca variação no uso e ocupação do solo durante o período de estudo não foi suficiente para explicar as variações na vazão média.

Por outro lado, as maiores bacias estudadas – PB, SBV e JP – apresentaram modelos significativos. Para essas bacias, todas mostraram coeficientes significativos para a influência da chuva, mantendo os valores observados nas análises individuais. As estações PB e JP também mantiveram a relação significativa do uso e ocupação do solo sobre a vazão. No entanto, a estação SBV não apresentou significância para essa variável quando analisada em conjunto com a chuva. Observa-se que o coeficiente de regressão do modelo aumentou em relação ao da variável isolada, evidenciando uma participação do uso e ocupação do solo no comportamento da vazão média nessas bacias.

Diante disso, reforça-se a importância dos resultados encontrados, uma vez que se evidencia que, quando controlado pelo efeito da precipitação, o uso e ocupação do solo tem ocasionado o aumento da vazão média na bacia hidrográfica do Alto e Médio Rio Machado, sobretudo nas bacias de maior extensão. Esses achados também podem contribuir para programas de gestão de recursos hídricos, sociais e econômicos no Estado de Rondônia, considerando a relevância dessa bacia hidrográfica para a região.

É possível observar que a área de estudo sofreu elevada modificação em sua cobertura do solo. Além disso, nota-se que, na área de influência de todas as estações fluviométricas, há uma estabilização do desmatamento de áreas florestadas, uma vez que a maior parte das florestas remanescentes está inserida em áreas protegidas por lei, o que impede, do ponto de vista legal, o desmatamento.

Verificou-se um padrão de incremento da vazão em função da área desmatada, consequência da retirada da vegetação, que reduz a interceptação da chuva e aumenta o escoamento superficial. Entretanto, vale ressaltar que esse comportamento não é hidrologicamente benéfico, pois compromete os padrões hidrológicos do corpo hídrico. Quanto à influência da precipitação, esta foi significativa para as quatro maiores áreas estudadas, aumentando conforme há um incremento na área de influência. No entanto, é importante destacar que os coeficientes de regressão são estatisticamente fracos, o que pode estar relacionado à alta variabilidade espaço-temporal da precipitação em uma bacia hidrográfica, além das próprias particularidades de cada bacia, que podem interferir nos valores da vazão.

Os resultados evidenciam que, controlado pelo efeito da chuva, o desmatamento tem ocasionado o aumento da vazão média na Bacia Hidrográfica do Alto e Médio Rio Machado, que é abrangida quase em sua totalidade pela área hidrográfica da estação de Ji-Paraná. No entanto, ressalta-se que outros fatores também influenciam as alterações nas vazões médias, como os usos múltiplos da água, o tipo de solo e declividade do terreno. Dessa forma, reforça-se a necessidade da continuidade dos estudos para compreender a dinâmica de uma das bacias hidrográficas mais importantes do estado, contribuindo para o gerenciamento de recursos hídricos de Rondônia, bem como para a compreensão de fenômenos hidrológicos em uma escala mais ampla.

O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001, agradeço também ao Programa de Mestrado Profissional em Rede Nacional em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos - ProfÁgua, Projeto CAPES/ANA AUXPE No. 2717/2015, pelo apoio técnico científico aportado até o momento. Agradecemos ao Programa de Grande Escala da Biosfera-Atmosfera da Amazônia (Programa LBA/INPA), pela bolsa concedida e por todo apoio durante a realização da pesquisa. Os autores agradecem também ao Projeto Connections Between Water and Rural Production: Sociohydrological Systems on a Tropical Forest Frontier (NSF) pelo apoio técnico e científico prestados durante a realização da pesquisa.

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TUCCI, C. E. M. Hidrologia: ciência e aplicação. Porto Alegre: UFRGS/ABRH, 943p. 2013.

Contribuição de autoria

1 – Gutieres Camatta Barbino

Mestrado profissional em Rede Nacional em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos pela Universidade Federal de Rondônia

https://orcid.org/0000-0003-1590-8962 • gutieres.barbino@gmail.com

Contribuição: Conceitualização, Curadoria de dados, Análise formal, Investigação, Escrita - primeiro resumo, Escrita- revisão e edição

2 – Nara Luísa Reis de Andrade

Doutorado em Física Ambiental pela Universidade Federal de Mato Grosso

https://orcid.org/0000-0001-8602-6161 • naraluisar@gmail.com

Contribuição: Conceitualização, Curadoria de dados, Análise formal, Investigação, Supervisão, Escrita- revisão e edição

3 – Trent Wade Biggs

Doutorado em Geografia pela Universidade da Califórnia

https://orcid.org/0000-0003-4978-1779 • tbiggs@sdsu.edu

Contribuição: Conceitualização, Curadoria de dados, Análise formal, Investigação, Supervisão, Escrita- revisão e edição

4 – Camila Andrade Abe

Mestre em Sensoriamento Remoto pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

https://orcid.org/0000-0002-4558-7824 • cabe6547@sdsu.edu

Contribuição: Conceitualização, Análise formal, Investigação, Supervisão, Escrita- revisão e edição

5 – Ediane Carvalho Ferreira

Graduada em Engenharia Ambiental e Sanitária pela Universidade Federal de Rondônia

https://orcid.org/0009-0001-9440-0624 • edianerenata6@gmail.com

Contribuição: Conceitualização, Análise formal, Investigação, Escrita- revisão e edição

6 – Alberto Dresch Webler

Doutorado em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio de Janeiro

https://orcid.org/0000-0001-5777-2982 • alberto.webler@unir.br

Contribuição: Conceitualização, Análise formal, Investigação, Escrita- revisão e edição

Como citar este artigo

BARBINO, G. C.; ANDRADE, N. L. R.; BIGGS, T. W.; ABE, C. A.; FERREIRA, E. C.; WEBLER, A. D. Influência da precipitação e uso e ocupação do solo na variabilidade espaço-temporal das vazões na bacia hidrográfica do Alto e Médio Rio Machado. Ciência e Natura, Santa Maria, v. 48, e89768, 2026. DOI: 10.5902/2179460X89768. Available in: https://doi.org/10.5902/2179460X89768