WATER-ENERGY-FOOD NEXUS IN THE PIRACICABA, CAPIVARI, AND JUNDIAÍ RIVER BASINS (PCJ) UNDER HISTORIC CONDITIONS AND CLIMATE CHANGE PROJECTIONS

Abstract

Nexo água-energia-alimento nas Bacias Hidrográficas dos Rios Piracicaba, Capivari e JUNDIAÍ (PCJ) sob condições históricas e de projeções de mudanças climáticas

TAMIRES LIMA DA SILVA¹; RODRIGO MÁXIMO SÁNCHEZ ROMÁN²;  HESSAM S. SARJOUGHIAN³ E MOSTAFA D. FARD⁴

¹ Engenharia rural e socioeconomia, Universidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Ciências Agronômicas, Botucatu, Av. Universitária, 3780, Altos do Paraíso, 18610-034, Botucatu, SP, Brasil, tamireslsilva@gmail.com

² Engenharia rural e socioeconomia, Universidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Ciências Agronômicas, Botucatu, Av. Universitária, 3780, Altos do Paraíso, 18610-034, Botucatu, SP, Brasil, rodrigo.roman@unesp.br

³ Ira A. Fulton Schools of Engineering, School of Computing and Augmented Intelligence, Arizona State University (ASU), S Mill Avenue, 699, 85287-8809, Tempe, AZ, Estados Unidos da América, Hessam.Sarjoughian@asu.edu

⁴ Ira A. Fulton Schools of Engineering, School of Computing and Augmented Intelligence, Arizona State University (ASU), S Mill Avenue, 699, 85287-8809, Tempe, AZ, Estados Unidos da América, sderakhs@asu.edu

1 RESUMO

A abordagem nexo água-energia-alimento (AEA) promove a integração entre gestão e governança em diferentes escalas e setores para o desenvolvimento socioeconômico sustentável. Este estudo objetivou modelar o nexo AEA nas Bacias dos Rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí (PCJ) sob condições históricas e em cenários de mudanças climáticas. Modelos foram desenvolvidos nos programas WEAP e LEAP, abrangendo o período de 1995 a 2019 para a condição histórica e de 2020 a 2070 para as projeções climáticas. Utilizando o WEAP-KIB-LEAP framework, estabeleceu-se um modelo de interação para troca de dados entre o WEAP e o LEAP. No WEAP, as alterações na vazão das Bacias PCJ devido às mudanças climáticas foram modeladas com dados do Modelo Climático Regional Eta para os cenários RCP4.5 e RCP8.5. Os resultados indicam que, nos cenários futuros, a geração de energia hidrelétrica será comprometida, enquanto a demanda hídrica e o consumo de energia elétrica para irrigação aumentarão 35,6% e 82,7%, respectivamente, impulsionados por um crescimento na produção de alimentos projetado de 21,3%. Esses resultados evidenciam a interdependência entre os recursos água, energia e alimento nas Bacias PCJ.

Palavras-chave: WEAP, LEAP, WEAP-KIB-LEAP framework, irrigação, agricultura.

SILVA, T. L.; SÁNCHEZ-ROMÁN, R. M.; SARJOUGHIAN, H. S.; FARD, M. D.

WATER-ENERGY-FOOD NEXUS IN THE PIRACICABA, CAPIVARI, AND JUNDIAÍ RIVER BASINS (PCJ) UNDER HISTORIC CONDITIONS AND CLIMATE CHANGE PROJECTIONS

2 ABSTRACT

The water-energy-food (WEF) nexus approach promotes integrated management and governance across scales and sectors to achieve sustainable socioeconomic development. This study aimed to model the WEF nexus in the Piracicaba, Capivari, and Jundiaí (PCJ) river basins under historical conditions and future climate scenarios. Models were developed using WEAP and LEAP programs, covering the period from 1995 to 2019 for historical conditions and from 2020 to 2070 for climate projections. The WEAP-KIB-LEAP framework enabled data exchange between WEAP and LEAP to model interactions effectively. In WEAP, the projected impacts of climate change on streamflow in the PCJ basins were modeled using data from the Eta Regional Climate Model under RCP4.5 and RCP8.5 scenarios. The findings indicate that, in future scenarios, hydropower generation will be compromised, while water and electricity demand for irrigation will increase by 35.6% and 82.7%, respectively, driven by a projected food production growth of 21.3%. These results highlight the interdependence between water, energy, and food resources in the PCJ basins.

Keywords: WEAP, LEAP, WEAP-KIB-LEAP framework, irrigation, agriculture.