Um dos pilares do Sistema de Tecnologia e Monitoramento Ambiental do Paraná (Simepar) é a pesquisa. A instituição estimula o desenvolvimento de projetos que favoreçam o monitoramento ambiental e protejam a sociedade, como, por exemplo, o estudo do impacto das mudanças climáticas no regime de chuvas, ou o uso de inteligência artificial para monitorar vazão, nível e qualidade da água dos rios.
Esse pilar é comemorado no Dia Internacional das Mulheres e Meninas na Ciência (11 de fevereiro), instituído pela Unesco para promover o acesso e participação igualitários das mulheres nas áreas de ciências, tecnologia, engenharia e matemática – principais áreas de atuação do Simepar. Atualmente, 36% dos funcionários da instituição são mulheres, e há mais bolsistas mulheres do que homens atuando em todas áreas.
Os setores que possuem mais pesquisadoras são a Geointeligência e a Hidrologia. Na Geointeligência, setor gerenciado pela especialista em Sensoriamento Remoto Elizabete Peixoto, a pesquisadora Leslie Chumbe reconstrói a evolução histórica da qualidade ambiental do Rio Iguaçu ao longo dos últimos 150 anos, correlacionando-a com as mudanças no uso do solo em sua bacia hidrográfica.
Ela analisa sedimentos que atuam como arquivos ambientais, integrando marcadores geoquímicos e moleculares para avaliar a carga histórica de nutrientes e matéria orgânica – incluindo análise de DNA de comunidades bacterianas e arqueias. A pesquisa identifica como as transformações antrópicas influenciaram a dinâmica e a saúde do ecossistema fluvial.
Já a pesquisadora Andressa Cavassim estuda para o mestrado as dinâmicas ao longo de cinco anos, através de imagens de satélite, para a identificação do ciclo de crescimento das plantas da cana-de-açúcar. Ela também utiliza dados do índice de vegetação (NDVI), que mostra o vigor e a quantidade de vegetação presente em cada área, e aplica técnicas de aprendizado de máquinas (testes com inteligência artificial) diferentes para comparar algoritmos capazes de reconhecer padrões.
A pesquisa comprova o potencial de melhoria no monitoramento agrícola com uso de tecnologia, no lugar das análises realizadas através da interpretação visual das imagens. “O trabalho contribui para tornar o acompanhamento das lavouras de cana-de-açúcar mais eficiente, e para melhorar o monitoramento da pastagem e da vegetação nativa ao longo do tempo, o que auxilia na tomada de decisão para o monitoramento, seja do produtor rural ou para políticas públicas”, afirma Andressa.
Outra pesquisa desenvolvida na Geointeligência compara modelos de aprendizagem de máquina, desta vez para fazer a estimativa de vazões de pico em pequenas bacias rurais com dados hidrológicos limitados. A pesquisadora Bruna Rezende explica que as vazões máximas representam os picos de água que ocorrem nos rios durante chuvas intensas e são fundamentais para o planejamento de estruturas de conservação do solo e da água, como terraços agrícolas e sistemas de drenagem, que ajudam a reduzir riscos de inundações.
“Ao comparar métodos tradicionais de estimativa de vazões máximas com abordagens baseadas em dados, observamos que essas técnicas produzem estimativas mais próximas da realidade na maior parte do tempo. No entanto, ainda há tendência à subestimação das vazões mais elevadas associadas a eventos de chuva extrema, indicando limitações na representação desses eventos em bacias agrícolas de pequeno porte”, detalha.
As técnicas de aprendizado de máquina também são base do estudo de Arcélia Portilla, que mapeia o fundo do mar (batimetria) no Complexo Estuarino de Paranaguá utilizando inteligência artificial. Locais como este tem água turva, que muda o tempo todo, e medições presenciais em campo constantemente geram muitos custos.
Com o uso da tecnologia, é possível ensinar um computador a entender a relação entre a cor da água e a profundidade, utilizando Visão Inteligente (índices NDCI e NDTI) sobre combinações de luz para calcular clorofila e turbidez. “O objetivo final é criar mapas que sigam os padrões de segurança da marinha, trazendo segurança na navegação e auxiliando na gestão portuária e proteção ambiental”, ressalta Arcélia.
HIDROLOGIA – Na equipe de Hidrologia, para o doutorado em Engenharia Ambiental, a pesquisadora do Simepar Maria Fernanda Dames dos Santos Lima estuda a modelagem hidrológica e previsão de vazões em bacias hidrográficas, com o objetivo de reduzir incertezas nas previsões a partir da integração de dados observados, previsões meteorológicas e técnicas estatísticas e computacionais.
“No Simepar, esse trabalho se conecta diretamente ao desenvolvimento e à operação de sistemas de monitoramento e previsão hidrometeorológica”, conta Maria Fernanda.
Estudos voltados à compreensão do comportamento hidrológico de rios, reservatórios e bacias hidrográficas também são a linha de pesquisa de Danieli Mara Ferreira, doutora em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental, que desenvolve previsões e análises voltadas ao planejamento e à gestão dos recursos hídricos, que contribuem para a antecipação de eventos extremos, como inundações, alagamentos e secas, e para tomada de decisão dos gestores envolvidos.
“Integro aspectos quantitativos e qualitativos da água, utilizando modelagem hidrológica, hidráulica, hidrodinâmica e técnicas de aprendizado de máquina para apoiar a interpretação dos processos naturais”, explica.
Na hidrologia, várias bolsistas também desenvolvem pesquisas científicas. Maria Clara Pontello analisa o desempenho de diferentes métodos de regionalização hidrológica em bacias hidrográficas do Paraná, considerando assinaturas hidrológicas. “A regionalização hidrológica permite transferir informações de rios monitorados para locais sem monitoramento, possibilitando a estimativa de vazão e nível do rio em pontos de interesse”, explica.
Já Violet Ishak, mestre em Engenharia Ambiental, desenvolve uma pesquisa sobre o impacto das mudanças climáticas nas médias mensais de precipitação em bacias hidrográficas. Para isso, ela utiliza métodos de correção de modelos computacionais capazes de simular o comportamento do clima.
“Estes modelos apresentam erros sistemáticos que podem resultar na superestimação ou subestimação da precipitação. Para reduzir esses erros, foram aplicados métodos estatísticos de correção de viés, com o objetivo de obter séries de precipitação mais próximas da realidade e gerar informações mais confiáveis para o planejamento de políticas públicas e para a gestão dos recursos hídricos e energéticos”, detalha.
O monitoramento da seca é o foco da pesquisa da bolsista Karollyn Larissa de Quadros. “Além de estudar a duração da chuva, incluiu a análise do papel da temperatura e da evapotranspiração na intensificação da falta de água, bem como a análise de riscos associados a chuvas extremas por meio de curvas de risco utilizadas em sistemas de alerta operacional, que relacionam a intensidade e a persistência da chuva ao risco de deslizamentos de terra, especialmente em áreas de serra”.
Ainda na hidrologia, além de efetuar a modelagem hidrológica operacional com previsões de vazão para bacias do Espírito Santo, a bolsista Grenda Menezes estuda para o mestrado o comportamento dos rios em períodos sem chuva, analisando como a vazão diminui ao longo do tempo em diferentes regiões do Brasil, incluindo o impacto das características ambientais, como tipo de solo, geologia e uso da terra.
“Para isso, utilizo dados de estações fluviométricas distribuídas por todo o país e comparo diferentes métodos matemáticos usados para estimar esse processo, buscando identificar quais apresentam melhor desempenho. A partir desses resultados, realizo análises estatísticas para agrupar bacias hidrográficas com comportamentos semelhantes, definindo regiões hidrologicamente homogêneas”, afirma.
METEOROLOGIA – Além da operação em nowcasting (previsão do tempo em curtíssimo prazo) realizada nos plantões do Simepar por quatro mulheres entre sete homens – a gerente Sheila Paz, mestre em Sensoriamento Remoto, e as meteorologistas Raissa Pimentel, Bianca de Ângelo e Júlia Munhoz –, também há meteorologistas pesquisadoras.
Uma delas é Fernanda Verdelho, meteorologista e cientista de dados, que estuda eventos de tempo extremo e seus impactos sobre a vida das pessoas e sobre infraestruturas essenciais, com destaque para a rede de distribuição de energia elétrica.
“Meu foco é integrar dados meteorológicos e geoespaciais para transformar grandes volumes de informação em produtos claros e aplicáveis, que apoiem a tomada de decisão e contribuam para aumentar a resiliência de cidades e de serviços essenciais, como o fornecimento de energia elétrica, frente à variabilidade e às mudanças do tempo e do clima”, explica.
Juntamente com Fernanda, Jhoseny Souza Santos é pesquisadora da meteorologia. Ela faz o adensamento de estações meteorológicas a partir de características meteorológicas, geomorfológicas e hidrográficas da região de interesse, e também realiza a análise de dados de torres anemométricas do Nordeste Brasileiro, para acionar manutenção em campo e solucionar problemas nos instrumentos meteorológicos.
No mesmo time está a pesquisadora Débora Terra. Ela estuda para o mestrado a eletrificação de nuvens utilizando dados de radar meteorológico e inteligência artificial. A pesquisa auxilia na melhoria do monitoramento de raios, o que favorece a emissão de alertas.
Para todas elas, as profissionais da Tecnologia da Informação do Simepar também prestam apoio. Mulheres como Ana Paula Rocha e Luciane Pinheiro lideram projetos e auxiliam na análise de dados meteorológicos e processamento de informações indispensáveis para a operação de todos os outros setores do Simepar.
