Gestão de Recursos Hídricos · Previsão Sazonal de Afluências e geração de índices...
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Gestão de Recursos Hídricos
Experiência do Ceará
Francisco de Assis de Souza FilhoUniversidade Federal do Ceará
Fortaleza16/10/2017
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TÃO CARA
TÃO SUJA
TÃO POUCA
TANTA
ÁGUA
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PRINCIPAIS DESAFIOS NO BRASIL POR REGIÃO
Inundações em áreas urbanas de
todas as regiões, inclusive
Nordeste
SEMIÁRIDO
IRRIGAÇÃO
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DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DAS PRECIPITAÇÕES NO BRASIL
Região Semiárida: Baixa Precipitação e Alta Evaporação
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HETEROGENEIDADE DO ESPAÇO FÍSICO E SOCIAL
Semiaridone.shp Chapada Diamantina Depressão SertanejaaçudesÁreas Sub-ÚmidasMaciços ResiduaisPlanalto com Cobertura CalcáriaPlanalto da BorboremaPlanalto SedimentarPlanície Costeira
Limite_estadual.shpOceano_ne_pol.shpPolig_secas.shp
CRATO
CRATO
Escala original: 1:100.000
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Fonte: ANA- Atlas - NE
POTENCIALHIDROGEOLÓGICO
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Pre
cip
itation (m
m)
Fortaleza
10 years moving average
SECA 1877
VARIABILIDADE CLIMÁTICA EM MÚLTIPLAS ESCALAS TEMPORAIS
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/s)
Afluências Iguatu
Média Movel (10 anos)
Polinômio
RISCO CLIMÁTICO E SEGURANÇA HÍDRICAAlta variabilidade temporal das precipitações e vazões
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ano
Vo
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EVOLUÇÃO DOS ESTOQUES DE ÁGUA NO CEARÁ
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RIOS PERENIZADOSDO CEARÁ
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Fonte: SRH, 2013
SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO
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BACIAS BENEFICIADAS PELO EIXO LESTE
Gravatá
EIXO NORTE
EIXO LESTE
Barragem de Sobradinho
Barragem de Itaparica
Barragem de Xingó
Barragem de Paulo Afonso
FORTALEZA
Castanhão
Orós
Santa Cruz
P. Ferros
A. Ribeiro
Coremas
Boqueirão
P. Cruz
Entremontes
Chapéu
Atalho
Ávidos
Eixão das Águas
Adutora do Oeste
Adutora do Pajeú
Alto Oeste
Cinturão das Águas
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MALHA D’ÁGUA
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GESTÃO DE ÁGUA NO CEARÁ
ESTADO DO CEARÁ
8.8 milhões de pessoas
148.000 km2
11 Regiões Hidrográficas
GESTÃO DAS ÁGUAS
COGERHSRHANA
ABASTECIMENTO
154 reservatórios(>2hm³)
DEMANDA
População urbana6.3 milhões de pessoas
Região Metropolitana de Fortaleza3.6 milhões de pessoas
IrrigaçãoÁrea: 72000 hectares
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1919 1932 1942 1958 1970 1983 1997
Açude Cedro
Lei Estadual de Recursos Hídricos
I Plano Estadual de Recursos Hídricos
PROURB (BANCO MUNDIAL)
PLANOS DE BACIA
COMITÊS DE BACIA
IOCS
1909
1906
DNOCS
1945
UFC
1954
Empresa de consultoria SIRAC
1971
FUNCEME
1972
1987
Secretaria de Recursos Hídricos
CONSTITUIÇÃO DE 1988
1988
1992
1993
SECA
COGERH
I reunião de alocação de água do Vale do Jaguaribe
1994
1996
CASTANHÃO
EIXÃO JAGUARIBE-METROPOLITANO
2006
MARCOS QUE CONFIGURARAM O SISTEMA DE RECURSOS HÍDRICOS DO CEARÁ
1915
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DIMENSÕES DA GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS
• Gestão da Oferta
• Gestão da Demanda
• Gestão de Conflitos
Arcabouço Político, Legal e Institucional do Gerenciamento dos Recursos Hídricos
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Bacia do rio Jaguaribe (1995)Reunião de Alocação de água na bacia
do Curu (16 Jun 2011)
MACRO ALOCAÇÃO NEGOCIADA DE ÁGUAProcesso participativo
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TRIPÉ ESTRATÉGICO DA GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS NO CEARÁ
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BASE OPERACIONAL DA POLÍTICA DE RECURSOS HÍDRICOS NO CEARÁ
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QUADRILÁTERO DA COGERH
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Agência de ÁguaEmpresa
Prestadora de Serviço
DILEMA
COGERH
DEMOCRACIA
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DESAFIOS
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Risco Climático: Variabilidade e Mudança Climática
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SPI – CEARÁ (1910 – 2015)
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From IRI
Posicionamento da ZCIT e TSM
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REGIÕES
De
19
90
a 1
99
9D
e 2
00
0 a
20
09
Variabilidade do Regime de Chuvas e Índices Climáticos
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SPI: CLUSTERSCEARÁ
3 5 4 2 6 7
12
34
56
78
Dendrograma
MODOS DE VARIAÇÃO
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Análise de Baixa Frequência
MODOS DE VARIAÇÃO
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MUDANÇAS CLIMÁTICAS
Mudança na temperatura global e continental
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MUDANÇAS CLIMÁTICAS E NÃO ESTACIONARIEDADE DAS SÉRIES DE VAZÕES
Variação percentual na média anual de vazões no século XXI para os modelos do CMIP5 para o cenário RCP4.5
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MUDANÇA CLIMÁTICA:
CEARÁ (SISTEMA JAGUARIBE-METROPOLITANO)
MODOS DE VARIAÇÃO
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MUDANÇA CLIMÁTICA: PARAÍBA DO SUL (SANTA CECÍLIA)
MODOS DE VARIAÇÃO
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PLANEJAMENTO DE SECAS
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Fonte: Adaptado de Wilhite et al. (2005)Fonte: Adaptado de Wilhite et al. (2000)
ARCABOUÇO CONCEITUAL
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Estratégia Estadual de
Gestão de Secas
Plano de Seca em Região
Hidrográfica
Plano de Seca em
Hidrossistemas
Plano de Seca nos Usos da
Água
ESTRATÉGIA GERAL
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REUNIÃO DE ALOCAÇÃO ESTADOS DE SECA MEDIDAS DE MITIGAÇÃO
NORMAL ALERTA
SECASECA
SEVERA
SECA EXTREMA
Plano operacional de gestão de secas em Regiões Hidrográficas
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Plano operacional de gestão de secas em Regiões Hidrográficas
1. Definição da Alocação de Água no Período Seca entre os diversos Usos2. Regras de operação do sistema no período seco3. Estabelecimento de Mecanismos de Gerenciamento de Conflito4. Mecanismo de fiscalização e sanção para Infratores5. Ações de resposta para reduzir impacto das secas6. Plano de Mitigação do impacto das secas que reduzam as
vulnerabilidades e riscos do sistema (PLANO DE SEGURANÇA HÍDRICA – PLANO DE BACIA)
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1. Marco Normativo e Organizacional
2. Oferta e Demanda: Estruturas e Regras de Operação dos Sistema
3. Avaliação de vulnerabilidade do sistema e impactos das secas
4. Estratégia de Preparação, Mitigação e Resposta
5. Cenários de Seca: Estágios de seca, gatilhos e metas de resposta
6. Plano de Ações de Preparação, Mitigação e Resposta
7. Implementação e Monitoramento de Secas
8. Revisão e Atualização do plano
DIA
GN
ÓST
ICO
PLA
NEJ
AM
ENTO
EXEC
UÇ
ÃO
ETAPAS METODOLÓGICAS DO PLANEJAMENTO
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MONITORAMENTO E ALERTA PRECOCE
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Modelo Operação Reservatórios
Transferência entre sistemas5 Níveis
Metropolitano
Normal Alerta Seca Seca Severa
Seca Extrema
Jagu
arib
e
NormalT0 T2 T3 T4 T5
AlertaT0 T2 T3 T4 T4
SecaT0 T2 T3 T3 T3
Seca SeveraT0 T2 T2 T2 T2
Seca ExtremaT0 T1 T1 T1 T1
T0 = 0 m³/s; T1 = 3 m³/s; T2 = 6 m³/s; T3 = 9 m³/s; T4 = 12 m³/s; T5 = 15 m³/s
Modelo AgregadoOperação com salvaguarda
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
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Identificação das Vulnerabilidades
do sistema(Método PEIR + brainstorm)
Medidas de Mitigação para
cada Estado de Seca:
NormalPré-Alerta
AlertaEmergência IEmergência II
VULNERABILIDADES AÇÕES PREPARATÓRIAS
1º
2º
1º/2º
2º
MCG(ECHAM)
DownscalingDinâmico
(RAMS,RSM)c/ tsm prevista e/ou persistida
ModeloHidrológico
(SMAP)
Preditores Climáticos(El Nino, Dipolo)
Modelo Estatístico
(K vizinhos)
Previsão Sazonal de Afluências e geração de índices
Avaliação do Estado
de Secaatual e futuro
Monitoramento do Sistema
(Dados atuais e históricosde vazão e volume)
RedesNeurais
SISTEMA DE INFORMAÇÃO E ALERTA PRECOCE
1
2
3
Sistema de Gerenciamento de Secas
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Downscaling dinâmico acoplado a um modelo chuva-vazão
Sistema de Gerenciamento de Secas
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Gatilhos
APLICAÇÃO
Ações de mitigação e resposta
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INSTRUMENTOS ECONÔMICOS
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Gestão de risco
Recursos Hídricos
Medidas estruturais – alteram a infraestrutura hídrica;
Medidas não estruturais –realocação de água, mecanismos financeiros (seguros, compensação, derivativos).
VariabilidadeMECANISMOSFINANCEIROS
$$$
Reconhecidos internacionalmente. No entanto, mais investigados para riscos de inundações.
Variabilidade Climática
Risco
INTRODUÇÃO
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AgriculturaAbastecimento
Urbano
$$$$
Água
Modelo Conceitual da Compensação Financeira
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Zona de Transição: Indicativo que o preço da água irá aumentarAlerta aos usuários (Ação: Comunicação)
Estado do Sistema
P3
P2
P1
NormalSecaSeca Severa
Zon
a d
e tr
ansi
ção
Zon
a d
e tr
ansi
ção
Gatilho (Ex. Volume)
PreçosP3>P2>P1
SISTEMA DE TRÊS TARIFAS
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(i) Situação de aplicação
(ii) Modelo de alocação de água
(iii)Análise da Transferência de Risco
(iv)Construção do Mecanismo de Compensação Financeira
(v) Avaliação do Desempenho do Sistema Hídrico
(vi) Elaboração do modelo de integraçãoCobrança-Compensação
SamíriaOliveira
ESTRATÉGIA METODOLÓGICA
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PLANO DE SEGURANÇA HÍDRICA
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Metas e Riscos Toleráveis
Cenarização
1. Avaliação de Segurança da Água: Quantidade
2. Avaliação de Segurança da Água: Qualidade
3. Identificação e Hierarquização das Vulnerabilidades de águas superficiais e subterrâneas (qualidade e quantidade)
4. Estratégia Geral de Mitigação e Gerenciamento de Risco utilizando medidas estruturais e não estruturais
5. Agendamento das Ações: Gerenciamento de oferta e de demanda, gerenciamento de conflitos e estrutura legal e institucional
PLANO DE SEGURANÇA HÍDRICA
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Escolha das Variáveis Chave (MICMAC)
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SEGURANÇA HÍDRICA E ÁGUAS URBANAS
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ÁGUAS URBANAS
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DESIGUALDADESOCIAL
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ÁGUAS EM AMBIENTE URBANO
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USO DA TERRA
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USOS DA TERRA E PADRÕES DE ESCOAMENTO
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LIMITES NATURAIS
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Tempo de Residência
CICLOHIDROLÓGICOGLOBAL
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QUALIDADE DA ÁGUA
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Estudo de caso: Eutrofização em reservatórios 𝒕𝒅 =𝑽𝑳𝑸𝒐
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Estudo de caso: Eutrofização em reservatórios 𝒕𝒅 =𝑽𝑳𝑸𝒐
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Contorno de Temperaturas (ºC)
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
15
12
9
6
3
0
Variação de Energia no Tempo por Camada (W)
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
15
12
9
6
3
0
Fluxo Vertical de Calor (W/m2)
(+)Descendente e (-)Ascendente
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
15
12
9
6
3
0
OD (mg/l)
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
5
10
15
20
25
30
35
Variação de OD no Tempo por Camada
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
5
10
15
20
25
30
35
Fluxo Vertical de OD
6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h
5
10
15
20
25
30
35
27.2
27.4
27.6
27.8
28
28.2
-20
0
20
40
60
-100
0
100
200
300
400
500
4
5
6
7
8
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
-8
-6
-4
-2
0
2
Profundidade (m)
Profundidade (m)
Profundidade (m)
Contorno de temperaturas observado no reservatório Pereira de Miranda no dia 8 de Dezembro de 2009
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Perfis de temperatura e oxigênio monitorados no dia 02 de março de 2010, às 15, 18 e 21 horas, no reservatório Pereira de Miranda
![Page 65: Gestão de Recursos Hídricos · Previsão Sazonal de Afluências e geração de índices Avaliação do Estado de Seca atual e futuro Monitoramento do Sistema (Dados atuais e históricos](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040901/5e7183cb2e4dfb225a487015/html5/thumbnails/65.jpg)
Calibração da hidrodinâmica do modelo CE-QUAL-W2 :
Resultados: Pré-processamento, calibração e validação do modelo CE-QUAL-W2
![Page 66: Gestão de Recursos Hídricos · Previsão Sazonal de Afluências e geração de índices Avaliação do Estado de Seca atual e futuro Monitoramento do Sistema (Dados atuais e históricos](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040901/5e7183cb2e4dfb225a487015/html5/thumbnails/66.jpg)
Aplicação do sistema de previsão sazonal para o período monitorado
5 de Março de 2010 5 de Abril de 2010
6 h 9 h
12 h 15 h
18 h 21 h
6 h
12 h 15 h
18 h 21 h
9 h
Resultados: Previsão da hidrodinâmica do reservatório Pereira de Miranda
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Aquecimento do modelo CE-QUAL-W2:
• AME (modelo calibrado) para diferentes tempos de simulação
• Série hidrometeorológica inicial: 150 dias
• Série ótima: 90 dias
Resultados: Pré-processamento, calibração e validação do modelo CE-QUAL-W2
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QUADRO CONCEITUAL
SISTEMA DE PREVISÃO SAZONAL DA HIDRODINÂMICA EM RESERVATÓRIOS
![Page 69: Gestão de Recursos Hídricos · Previsão Sazonal de Afluências e geração de índices Avaliação do Estado de Seca atual e futuro Monitoramento do Sistema (Dados atuais e históricos](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040901/5e7183cb2e4dfb225a487015/html5/thumbnails/69.jpg)
ABASTECIMENTO DE POPULAÇÕES RURAIS DIFUSAS
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ABASTECIMENTO DE ÁGUA RURALAnálise
IMPACTO NA VIDA DAS PESSOAS
DIAGNÓSTICO MULTIDISCIPLINAR
ENVOLVIMENTO DA COMUNIDADE DIA E NOITE
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ABASTECIMENTO DE ÁGUA RURALPlano Municipal de Água(PAM)
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GESTÃO ADAPTATIVA
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• Fornecimento de Informação
• Tratar com Conflitos
• Induzir o cumprimento das regras
• Prover Infraestrutura
• Estar Preparado para Mudanças
• Gerenciar o Risco
ADAPTAÇÃOGovernança Adaptativa em Sistemas Complexos
Elinor Ostrom
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NOVA ONDA DE MUDANÇA DE CONTEXTO NOVOS DESAFIOS
![Page 75: Gestão de Recursos Hídricos · Previsão Sazonal de Afluências e geração de índices Avaliação do Estado de Seca atual e futuro Monitoramento do Sistema (Dados atuais e históricos](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040901/5e7183cb2e4dfb225a487015/html5/thumbnails/75.jpg)
AS REVOLUÇÕES INDUSTRIAIS
![Page 76: Gestão de Recursos Hídricos · Previsão Sazonal de Afluências e geração de índices Avaliação do Estado de Seca atual e futuro Monitoramento do Sistema (Dados atuais e históricos](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040901/5e7183cb2e4dfb225a487015/html5/thumbnails/76.jpg)
DIGITAL
Internet das coisasSensores/redes
Blockhan (Bitcoin)Plataformas tecnológicas
BIOLÓGICA
Genética: sequência, Ativação e edição
de genesBiologia sintética
Neurociências
MEGATENDÊNCIAS
FÍSICA
Veículos autônomosImpressão 3D
Robótica avançadaNovos materiais
![Page 77: Gestão de Recursos Hídricos · Previsão Sazonal de Afluências e geração de índices Avaliação do Estado de Seca atual e futuro Monitoramento do Sistema (Dados atuais e históricos](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040901/5e7183cb2e4dfb225a487015/html5/thumbnails/77.jpg)
IMPULSIONADORES
EFEITO PLATAFORMA
Compradores x Vendedores
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A QUARTA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL
Novas regras de competitividade econômica
Empresas e países: fronteira da inovação
Estratégias de redução de custos
Necessidade da construção de ecossistemas próprios de inovação
Oferta de produtos e serviços de maneira
mais inovadora
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A QUARTA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL
As regras de competitividade econômica da quarta revolução industrial são diferentes das regrasdos períodos anteriores. Para se manterem competitivas, as empresas e os países devem estar na fronteirada inovação em todas as suas formas, o que significa que as estratégias que incidem principalmente naredução de custos serão menos eficazes do que aquelas que se baseiam na oferta de produtos e serviçosde maneira mais inovadora. Tal qual vemos hoje, as empresas estabelecidas estão sob extrema pressão deinovadores e disruptores de outras indústrias e países emergentes. O mesmo pode ser dito sobre os paísesque não reconhecem a necessidade da construção de seus próprios ecossistemas de inovação.
Em resumo, acredito que a combinação de fatores estruturais (excesso de endividamento eenvelhecimento das sociedades) e sistêmicos (a introdução da plataforma e das economias sob demanda, acrescente relevância da diminuição dos custos marginais etc) nos forçou a reescrever nossos livros deeconomia.
![Page 81: Gestão de Recursos Hídricos · Previsão Sazonal de Afluências e geração de índices Avaliação do Estado de Seca atual e futuro Monitoramento do Sistema (Dados atuais e históricos](https://reader030.fdocumentos.com/reader030/viewer/2022040901/5e7183cb2e4dfb225a487015/html5/thumbnails/81.jpg)
Documentário sobre a Seca 2012-2017
Documentário sobre o Sistema Jaguaribe-Metropolitano
Apresentação do Projeto Adapta
SÍTIO ELETRÔNICO
www.adapta.ufc.br
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IMPULSIONADORES
FÍSICO
Veículos autônomosImpressão 3DRobótica avançadaNovos materiais
DIGITAL
Internet das coisasSensores/redes
Blockhan (Bitcoin)Plataformas tecnológicas
BIOLÓGICA
Genética: sequenciar,
ativação, e edição de genes
Biologia sintéticaNeurociências
MEGATENDÊNCIAS
Efeito plataforma → Compradores x Vendedores
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AS REVOLUÇÕES INDUSTRIAIS