Study of the land use, land cover and climate effects on water availability in the incalaue river basin in Niassa Special Reserve, northern Mozambique

Abstract

O uso e Cobertura da Terra (LULC, do acrónimo em inglês) são os principais determinantes dos processos hidrológicos em qualquer zona climática e variam devido a actividades naturais ou antropogénicas e podem causar alterações na disponibilidade de água numa paisagem. Este estudo avaliou os efeitos do LULC e do clima na disponibilidade de água na bacia hidrográfica do rio Incalaue (697,02 km 2 ) na Reserva Especial do Niassa (REN). Este estudo foi importante para orientar os gestores da NSR sobre as necessidades de conservação da água e gestão de LULC, especialmente com a expansão dos assentamentos populacionais humanos e do uso da terra. Os resultados foram publicados em três artigos e duas manuscrito foi aceite para publicação. Este estudo foi importante para orientar os gestores da NSR sobre as necessidades de conservação da água e gestão de LULC, especialmente com a expansão dos assentamentos populacionais humanos e do uso da terra. A caracterização à escala da paisagem do LULC e das influências do declive do solo foi utilizada para avaliar o escoamento das chuvas reflectido no caudal do rio. Dois artigos abordaram a classificação do LULC e avaliaram a conectividade da paisagem e a sua relação com as fontes e disponibilidade de água. O terceiro artigo avaliou o escoamento das chuvas e utilizou dados de satélite de detecção remota para derivar tendências, uma vez que a bacia hidrográfica nunca foi medida. Um manuscrito sobre os efeitos do LULC e do clima nas áreas de origem das chuvas e escoamento foi aceite para publicação. Neste estudo, o Uso da Terra e Mudança de Cobertura (LULCC), do acrónimo em inglês) foi caracterizado por meio de imagens do satélite Landsat ETM/TM. A análise do LULC foi feita utilizando imagens de detecção remota, Sistemas de Informação Geográfica (GIS) e observações de campo. A Ferramenta de Avaliação de Solo e Água (modelo SWAT, do acrónimo em inglês) foi utilizada para simulações hidrológicas; e os softwares Microsoft Excel e Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) foram utilizados nas análises estatísticas. Ao manter fixos os valores óptimos do modelo enquanto se varia o LULC na Ferramenta de modelo SWAT, as alterações no escoamento da precipitação modelado foram tomadas para reflectir os impactos do clima. O estudo encontrou mudanças no LULCC usando imagens amostradas de 2001, 2009 e 2019, com destaque para a área coberta por vegetação mais alta na ordem de Floresta de Baixa Densidade (+15,94%) > Floresta de Alta Densidade (-4,15%) > Florestas de Montanha (-5,37)> Florestas de Média Densidade (-6,46%). Foram coletados dados de trabalho de campo (2019 – 2021). Houve uma relação estatisticamente significativa entre xprecipitação e escoamento superficial (P = 9,21E-37), bem como uma variação sazonal significativa na produção de água subterrânea nas nascentes (P = 1,29E-10) usando dados de campo. Não houve grandes alterações no escoamento das chuvas no período de 2001 a 2021; apenas com pequenas variações apenas nos meses de março (-0,17%), novembro (+0,73%), dezembro (+0,05%) e janeiro (+0,1%). A bacia hidrográfica tem 20 Unidades de Resposta Hidrológica (HRUs) dominantes e 241 individuais em 11 sub-bacias hidrográficas. A análise da contribuição parcial mostrou a influência do LULC e do clima na precipitação-escoamento para 0,35 e 0,21, respectivamente. Descobriu-se que as nascentes de água subterrânea são fontes de água indispensáveis tanto para a vida selvagem como para as pessoas na estação seca (Junho a Novembro). As contribuições únicas para a ciência incluíram este ser o primeiro estudo de avaliação da disponibilidade de água, somando-se aos muitos estudos LULC existentes, explorando ao mesmo tempo o potencial para a monitorização remota da precipitação e da relação do fluxo do rio, bem como a proporção da contribuição parcial do LULCC e do clima para a água do rio. Este estudo avaliou eficazmente a disponibilidade de água subterrânea e as relações LULC anteriormente desconhecidas; e fez recomendações para a sua conservação como manchas de paisagem com valor de conservação para as pessoas e a vida selvagem