Projetos contemplados pela Chamada CNPq/MCTI Nº 15/2023 alinham ciência e prática para melhorar a gestão de eventos climáticos

O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC, em inglês), organização científico-política criada em 1988 no âmbito da Organização das Nações Unidas (ONU) e autoridade científica internacional de referência sobre o clima, encerrou dia 20 de janeiro de 2024 sessão plenária sinalizando à comunidade científica que seus países-membros têm interesse em informações científicas relevantes, que possam ajudar na formulação de políticas públicas. O encontro de quatro dias reuniu 300 delegados, de 120 países, em Istambul, Turquia.  Em janeiro, também a Organização Meteorológica Mundial (OMM), agência especializada da ONU, confirmou as preocupações com o clima ao divulgar que, em 2023, a temperatura média anual do planeta esteve cerca de 1,5 graus Celsius acima dos níveis da era pré-industrial entre os anos de 1850 e 1900. O anúncio aconteceu pouco mais de um mês após a divulgação do resultado final da Chamada CNPq/MCTI Nº 15/2023, sobre eventos meteorológicos extremos: prevenção de desastres naturais e minimização de danos, que, alinhada ao problema mundial sobre o clima, tinha como objetivo fomentar projetos de pesquisa interdisciplinares, multi-institucionais e de maior porte relacionados a esses temas, com valores de financiamento de até R$ 2 milhões por proposta.

Foram contemplados dez projetos, sendo seis da linha 1 – Previsão de curto prazo e eventos hidrológicos – e quatro da linha 2 – Previsão de curto prazo e eventos geodinâmicos. As propostas visam ao desenvolvimento de ferramentas que subsidiem a emissão de alertas de risco para inundações e deslizamentos, decorrentes de eventos hidrológicos e geodinâmicos, com foco na prevenção de desastres naturais e na minimização dos seus danos. Para compreender a importância da pesquisa a ser desenvolvida em cada projeto, conversamos com coordenadores dos projetos para saber mais sobre as perspectivas de trabalho a ser desenvolvido e como os resultados poderão contruibir para a prevenção de desastres, ser utilizados por gestores governamentais, e minimizar os danos causados.

Coordenador de projeto contemplado na linha 1 da Chamada, o pesquisador do Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais (Cemaden/MCTI), Leonardo Bacelar Santos, explica que a proposta “Ifast – Intelligent Flood Alert Surveillance Tools” envolve o desenvolvimento de ferramentas baseadas em inteligência artificial, para o monitoramento e alertas de inundações. O foco da equipe do projeto são bacias de resposta rápida, processos como enxurradas e alagamentos urbanos que são de difícil previsibilidade, mas que têm grandes impactos associados a eles.  “Se, por um lado, modelos tradicionais enfrentam grandes dificuldades nesse tipo de processo, por outro, diversas técnicas de Inteligência Artificial têm apresentado grande sucesso em problemas semelhantes. Essas técnicas serão avaliadas nesse contexto, considerando também a explicabilidade dos resultados”, diz Santos. Além do desenvolvimento de ferramentas para previsão hidrológica e para simulação de impactos, envolvendo desde vidas humanas à infraestrutura de transporte e mobilidade urbana, os pesquisadores planejam realizar eventos para discutir as ferramentas a serem desenvolvidas com usuários em potencial do próprio Cemaden e de outras instituições interessadas, como Secretarias de Mobilidade e concessionárias e seguradoras. A equipe do projeto é formada por mais de trinta pesquisadores, de diferentes instituições nacionais e internacionais e de áreas de formação diversas.

Também coordenador de projeto contemplado na linha 1 da Chamada, o bolsista de Produtividade em Pesquisa do CNPq e professor da Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo e Geografia da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Paulo Tarso de Oliveira, afirma que, por meio do projeto de pesquisa “PEHAU – Previsão de extremos hidrológicos de curto e curtíssimo prazo em áreas urbanas”, os pesquisadores buscarão compreender melhor os efeitos de extremos hidrológicos e a urbanização sobre o aumento do risco de inundação, além de propor um sistema de previsão de alagamentos e de inundações. Para tanto, utilizarão pluviômetros, dados de previsão meteorológica e radar meteorológico para tentar mitigar os impactos negativos desses eventos extremos nas bacias mais afetadas por esse fenômeno em Campo Grande, Mato Grosso do Sul. “Estamos empenhados em transformar Campo Grande em um estudo de caso, passível de servir como modelo para outras cidades”, diz o professor. Segundo ele, poucas cidades possuem um sistema de alerta para previsão de curto e de curtíssimo prazo de eventos extremos devido, na maioria das vezes, à ausência ou à escassez de dados hidro-meteorológicos observados. Essa falta de informações dificulta ou inviabiliza o entendimento e ajuste de modelos eficientes de previsão de inundações. “Além disso, a aplicação dessas ferramentas no âmbito de um sistema de previsão ainda é escassa, apesar de alagamentos e inundações serem um fenômeno recorrente principalmente nos centros urbanos. A implantação de um Sistema de Alerta promove, a curto prazo, o aumento da resiliência do meio urbano e diminuição da vulnerabilidade a eventos extremos, garantindo maior segurança à população”, esclarece o professor.

Prof. Paulo Tarso

Paulo Tarso de Oliveira ressalta que o projeto coordenado por ele e contemplado se insere em um contexto único, em que a existência de articulação entre a academia e o poder público possibilita o desenvolvimento de um sistema de alerta ágil e eficiente, capaz de atender às necessidades e prioridades dos tomadores de decisão e  de evitar mortes e danos econômicos e ambientais. A equipe que trabalha no projeto contará com infraestrutura de dados hidro-meteorológicos composta por cerca de 50 pluviômetros, 20 sensores de nível de água, 10 câmeras para monitoramento dos córregos, três estações meteorológicas, além de radar de medição de velocidade e nível e sistemas de medição de vazão e batimetria e acesso ao radar meteorológico de Jaraguari. As informações disponíveis por esses meios serão usadas para calibrar e avaliar modelos hidrológicos, hidráulicos e de Deep Learning. “Adicionalmente, nos permitirá gerar previsões meteorológicas de curto e curtíssimo prazo com alta confiabilidade, que serão empregadas como entrada nos modelos calibrados. Dessa forma, conseguiremos desenvolver técnicas e modelos avançados de previsão, fornecendo informações precisas e confiáveis sobre eventos hidrológicos em curto e curtíssimo prazo”, observa o professor. Os resultados alcançados fornecerão dados sobre os impactos de eventos extremos em áreas urbanas para diferentes cenários, possibilitando a identificação das áreas mais suscetíveis a alagamentos e inundações. “Esses resultados serão fundamentais, no sentido de aumentar a resiliência de áreas urbanas, já que através do Sistema de Alerta e Previsão será possível tomar medidas antes que o evento de precipitação ocorra”, completa o professor. Para ele, os resultados gerados pela pesquisa poderão ser utilizados como ferramenta para que os gestores públicos sejam capazes de minimizar ou até de evitar maiores impactos provocados por eventos como inundações.

A repercussão dos resultados aguardados do desenvolvimento das propostas contempladas pela Chamada 15/2023, de fato, não devem se restringir apenas ao ambiente acadêmico, conforme nota o pesquisador do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), Thiago Biscaro, coordenador do projeto “Previsão multi-escala de eventos meteorológicos extremos para aplicações hidrológicas”. Ao falar sobre seu projeto, Biscaro salienta que a pesquisa também abrange a educação ambiental e a formação de observadores. “Qualquer pessoa pode se tornar um observador, enviando relatos sobre eventos extremos, como queda de granizo e ventos fortes, colaborando para a validação das previsões e auxiliando na ampliação de um banco de dados de eventos extremos. O projeto disponibilizará treinamentos para formação de observadores em escolas e através de material digital”, diz.

O foco do estudo coordenado por Biscaro é o de melhorar a qualidade das previsões de chuva de curto e de curtíssimo prazo e de curto prazo, para uso em previsões de eventos de inundações e alagamentos. Conhecidos como nowcasting, esses prognósticos podem contribuir para a percepção de eventos de 3 horas até 12 horas antes de eles ocorrerem. “O primeiro passo para efetuar essas previsões é gerar um campo de chuva observado em tempo real, utilizando uma combinação de dados observados por radares meteorológicos, estações de superfície, sensores de raios, e satélites meteorológicos. Esse campo observado é usado então como entrada em modelos matemáticos que irão prever o deslocamento e evolução da chuva com o tempo”, explica Biscaro. Essas previsões de chuva são usadas para a previsão de extremos hidrológicos em bacias hidrográficas suscetíveis a alagamentos urbanos e enxurradas. “Essas previsões de extremos hidrológicos adequadamente disponibilizadas poderão ser utilizadas por centros operacionais de meteorologia e monitoramento de catástrofes naturais para envios de alertas à sociedade civil e tomadores de decisão, auxiliando tanto na mitigação de danos materiais quanto na diminuição de perdas de vidas, assim como num melhor planejamento das políticas públicas frente ao aumento de eventos extremos no cenário climático atual”, sublinha o pesquisador. Para ele, ao aumentar a precisão e a confiabilidade de sistemas de alerta, os resultados potenciais de seu projeto permitirão antecipar as medidas de proteção ou de evacuação da população, reduzindo de forma significativa os danos sociais e econômicos decorrentes de alagamentos e de enxurradas em áreas urbanas.

Coordenador do projeto “Operação das informações meteorológicas de curtíssimo prazo – nowcasting -  aplicada à redução de danos causados por desastres no estado do Ceará”, o pesquisador da Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos (Funceme), Evandro Moimaz Anselmo, também contemplado na linha 1 da Chamada, comenta que, nos últimos anos, pesquisadores brasileiros vêm se esforçando para propor uma metodologia de abordagem da problemática que envolve o nowcasting. Porém, segundo o pesquisador, mesmo com avanços meteorológicos recentes, o problema depende de regionalização, em especial dos valores que definem os eventos extremos. “Esperamos que neste projeto de pesquisa, o nowcasting para o estado do Ceará, possa gerar avisos mais assertivos e promover dados sobre os desastres, capazes de fomentar um debate urbanístico nas cidades diante um cenário de aumento de eventos extremos”, diz ele. O projeto coordenado pelo pesquisador buscará construir um método de operação da informação meteorológica para a redução de danos causados por eventos de precipitação atmosférica extrema. “Será importante  para direcionar as ações de redução de danos, em que a previsão numérica de tempo de mesoescala irá preparar equipes com antecedência de até seis horas”, afirma Anselmo. Ele explica que um sistema de informação geográfica alimentado pelo sistema de monitoramento meteorológico em tempo real da Funceme emitirá avisos meteorológicos, conforme a área dos sistemas precipitantes, com parâmetros que indicam a ocorrência de precipitação extrema.

Também coordenando um projeto envolvendo nowcasting, a professora do Departamento de Engenharia Hidráulica e Recursos Hídricos da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Priscilla Moura, por sua vez, diz que a proposta “Avanços em ferramentas de nowcasting aplicadas e inundações urbanas” pretende aprimorar o desenvolvimento de ferramentas e métodos para a melhoria na previsão de eventos de inundações bruscas em áreas urbanas. “A proposta servirá para promover avanços dos pontos de vista científico, tecnológico e operacional. Sob o cunho científico, pode-se citar avanços na integração de desenvolvimentos recentes para previsão e assimilação de dados meteorológicos de diferentes fontes, como radares e satélites, associados a dados meteorológicos de solo; contribuir com inovações relacionadas à modelagem hidrológica, hidrodinâmica e de sistemas de alerta e evacuação e seus impactos, incluindo avanços na quantificação das incertezas desses modelos. Do ponto de vista tecnológico, estão previstos aprimoramentos do tratamento de dados e o desenvolvimento de dispositivos de monitoramento hidrológico de baixo custo”, explica. A professora aponta como ganhos operacionais da proposta a contribuição para a melhoria na estrutura de resposta disponível nos locais de estudo e o desenvolvimento de uma ferramenta para um sistema de previsão e alerta de inundações baseado em impactos. O projeto será desenvolvido de forma paralela nos municípios de Belo Horizonte, Minas Gerais, e de São Carlos, São Paulo. “A equipe do projeto é multidisciplinar e dessa forma ele irá abordar diversos pontos de vista relacionados aos sistemas de previsão e alerta de cheias”, observa ainda a professora. O objetivo final da pesquisa é o de aumentar a resiliência urbana, capacidade da cidade em reagir a um evento de inundação, e retornar ao seu funcionamento normal após o evento. “Como consequência o projeto proporcionará a preservação de vidas e a redução de danos”, salienta a professora Priscilla Moura.

Segundo a bolsista de Produtividade em Pesquisa do CNPq e professora do Departamento de Geografia, do Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Ana Luiza Coelho Netto, que também é coordenadora do projeto “Previsão de deslizamentos e mobilização social para aprimorar o sistema de alerta: uma articulação entre Universidade, Poder Público e Comunidades em Risco”, contemplado na linha 2 da Chamada Nº 15/2023,  o objetivo da proposta é aprimorar o sistema de alerta de risco (SAR) frente aos deslizamentos induzidos por chuvas extremas. “O caráter inovador dessa proposta resulta da articulação entre o aprimoramento dos modelos de predição espacial e temporal dos eventos críticos de deslizamentos, com o desenvolvimento de novos modelos de adesão ao SAR pelas comunidades em risco”, diz a professora. Além disso, também se planeja a proposição de desenvolvimento de um novo sistema integrativo de alerta de risco (SIAR), fundamentado em conhecimentos científicos para a produção de modelos geodinâmicos e novas tecnologias sociais, visando a busca por um modelo de governança participativo e territorializado, para a redução de riscos de desastres. “A proposta se sustenta em uma articulação de diálogo intersetorial e na cooperação entre Universidade, Poder Público, Escola e Comunidades em Risco”, completa a professora Ana Luiza Netto.

Profª Ana Luiza Coelho

A professora cita como potenciais de impacto do projeto a redução de riscos de desastres (RRD) em diferentes escalas e etapas do processo de gestão. “No âmbito do desenvolvimento do modelo de previsão de deslizamentos, incorporar as alterações da cobertura vegetal e dos efeitos do fogo na dinâmica hidrológica e hidromecânica dos solos, promove uma diminuição das incertezas no acionamento dos alertas que, por sua vez, promove um aumento na adesão das comunidades em risco às emissões do sistema de alerta”, afirma. “Além disso, o desenvolvimento desse modelo de previsão e, consequentemente, um melhor diagnóstico do terreno possui o potencial de contribuir substancialmente na diminuição de perdas de natureza social, econômica e ecológica causadas pelos deslizamentos, uma vez que auxilia no planejamento do território”, completa ela, para quem o avanço no modelo de previsão possibilita a redução significativa no número de mortes e pessoas afetadas. A professora Ana Luiza Netto cita, ademais, o potencial de impacto das ações educativas formais e não formais na formação de uma cultura de enfrentamento de riscos de desastres, por meio do aumento da percepção dos riscos, resiliência e capacidade de resposta. “Os impactos previstos nesse projeto estão de acordo com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU, como tornar as cidades mais resilientes, possibilitar um planejamento urbano sustentável, promoção integral da saúde coletiva e reduzir significativamente o número de mortes e pessoas afetadas por catástrofes. Sendo assim, o presente projeto tem potencial impacto positivo na promoção da saúde coletiva, ao contribuir para a redução de mortes, perdas e danos causados por catástrofes socioambientais”, sublinha a professora.

Na opinião do professor do Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH), da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Gean Paulo Michel, coordenador de projeto também contemplado na linha 2 da Chamada, nos dias atuais, experimentamos um aumento significativo de desastres causados por deslizamentos de terra e danos associados, além de crescente parcela da população estar exposta aos efeitos adversos causados por esses desastres. Para ele, uma das ferramentas mais relevantes na redução de danos causados por deslizamentos são os sistemas de alerta, capazes de prever a probabilidade de um deslizamento ocorrer em determinado local e momento, com algum tempo de antecipação. Isso daria a oportunidade de a Defesa Civil, qualquer outro órgão que trabalhe com gestão de risco e mesmo os próprios cidadãos tomar decisões sobre a evacuação de determinadas áreas, minimizando os danos causados. Pensando no caso do Brasil, o professor diz que o país, com vasta extensão territorial, possui suscetibilidade à ocorrência de deslizamentos, em especial ao longo da costa do Sul e do Sudeste, e cada uma dessas regiões possui peculiaridades que precisam ser consideradas para a definição da metodologia que se utilizará para o desenvolvimento de um sistema de alerta.  Por isso no projeto a ser desenvolvido -  “Desenvolvimento do Sistema de Alerta Antecipado para Deslizamentos – SALAD” – a ideia é identificar e desenvolver metodologias apropriadas às especificidades brasileiras, para a definição dos limiares de alerta de deslizamento. O plano é criar também uma plataforma, capaz de assimilar dados monitorados e de previsão de chuva, calcular os níveis de alerta conforme a metodologia preconizada e informar aos interessados sobre os níveis de alerta para deslizamentos.

O professor Gean Michel explica que, embora existam metodologias já em uso aplicadas por diversos órgãos no Brasil para emissão de alertas, foi identificada a necessidade de se avançar em termos de robustez do método empregado, das resoluções espacial e temporal das informações geradas e na comunicação das informações. “O SALAD buscará suprir estas carências, abarcando estes avanços que julgamos necessários. Pretendemos desenvolver um sistema que seja representativo localmente, em áreas específicas dentro do município, e ainda possa ser escalável ao ponto de ser aplicado em todo o território nacional, ou ao menos nas regiões que apresentam maior susceptibilidade a deslizamentos”, afirma ele. O projeto será desenvolvido por uma equipe que inclui, além pesquisadores da UFRGS e da UFRJ, estudiosos da  Universidade Federal Fluminense (UFF), da Universidade Federal do Paraná (UFPR), da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), e pesquisadores de diferentes centros de pesquisa, como a Embrapa-Solos, do Serviço Geológico do Brasil (SGB/CPRM) e do CEMADEN/MCTI (Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais).