Metodologia
Este documento não passou pela avaliação do Comitê Científico do AdaptaBrasil MCTI. Assim, os termos e conceitos aqui discriminados poderão sofrer alterações futuras.
O texto a seguir documenta e descreve as metodologias empregadas nas diversas etapas de desenvolvimento do AdaptaBrasil MCTI, visando à avaliação do risco de impacto das mudanças climáticas nos Setores Estratégicos e Prioritários (SEP) Água, Alimentos e Energia.
Framework conceitual
Impacto das Mudanças Climáticas (IMC) refere-se aos efeitos sobre vidas, meios de subsistência, saúde, ecossistemas, economias, sociedades, culturas, serviços e infraestrutura, devido a alterações climáticas ou eventos climáticos que se dão dentro de períodos específicos de tempo, e em um contexto de vulnerabilidade e de exposição da sociedade ou sistema (IPCC, 2015).
O risco de impacto das mudanças climáticas está associado ao seu impacto potencial, considerando que o impacto é incerto, haja vista a diversidade de fatores sociais, econômicos, ambientais e de infraestrutura expostos no momento de uma determinada magnitude de um evento climático (IPCC, 2014).
Assim, esse tipo de risco deve ser analisado levando-se em conta a interação entre as seguintes dimensões: i) ameaça climática, ii) vulnerabilidade e iii) exposição, no âmbito de um dado objeto ou ambiente. Essa análise também deve ser delimitada sob um aspecto conceitual e temático, por exemplo, segurança alimentar, infraestrutura, saúde, recursos hídricos etc. As três dimensões acima citadas se inserem em um framework (Figura 1) que combina conceitos utilizados por GALLOPÍN (2006) e pelo IPCC (2015). Seguem as definições de cada uma dessas dimensões:
Ameaça Climática
São eventos climáticos extremos definidos a partir de grandes picos de pressão, que se prolongam além do intervalo normal de variabilidade em que o sistema opera e que, geralmente, se originam além do sistema ou local em questão (GALLOPÍN, 2006). São classificados, por exemplo, como estiagem, chuvas intensas, ondas de calor. Considerando o risco de impacto das mudanças climáticas, as ameaças climáticas se configuram como uma ameaça ao ambiente analisado. As ameaças podem ser exógenas, endógenas ou ambas, dependendo da escala definida para o sistema (TURNER et al., 2003; KASPERSON et al., 2005). Por convenção, o termo ameaça será utilizado para denotar os processos externos climáticos (considerando a escala local como foco de investigação – município, estado, região e/ou nação) que interagem com o ambiente de análise e que possuem capacidade de transformação significativa no sistema, seja ela lenta ou repentina.
Vulnerabilidade
Trata-se da suscetibilidade a danos, potencial para uma mudança ou uma transformação do ambiente de análise, quando confrontado com uma ameaça, e não como o resultado desse confronto. Assim, a vulnerabilidade é considerada como específica das ameaças que afetam o sistema. Em outras palavras, um sistema pode ser vulnerável a certos distúrbios e não a outros. Além disso, a vulnerabilidade está vinculada a situação de sensibilidade e capacidade adaptativa do ambiente de análise (GALLOPÍN, 2006). A sensibilidade diz respeito ao grau em que o sistema em análise é afetado, adversamente ou beneficamente, por estímulos relacionados ao clima, de forma direta ou indireta. A sensibilidade é uma propriedade inerente de um sistema socioecológico. Um sistema socioecológico inclui subsistemas humanos e biofísicos em interação mútua (GALLOPÍN, 1991), podendo ser especificado para qualquer escala, desde a comunidade local e seu ambiente circundante até a global (GALLOPÍN, 2006). A sensibilidade existe antes da ameaça, independente (separada) da exposição (IPCC, 2001; GALLOPÍN, 2003). Já a capacidade adaptativa está relacionada à habilidade do sistema de se ajustar a um distúrbio ou danos potenciais, aproveitando as oportunidades e lidando com as consequências de uma transformação que ocorra.
Exposição
É o grau, duração e/ou extensão a que o sistema está sujeito no contato com a ameaça climática, sendo uma propriedade relacional entre o ambiente de análise e a ameaça. A exposição a uma ameaça particular pode ser determinada independentemente da vulnerabilidade (GALLOPÍN, 2003; KASPERSON et al., 2005; ADGER, 2006, IPCC, 2014).
Nessa percepção, o risco de impacto é o resultado emergente da interação entre suas dimensões, que, por sua vez, estão associadas intrinsecamente às mudanças nos fatores de pressão (indicadores) a que são submetidas. Pela própria característica multidisciplinar do impacto, a metodologia de avaliação do risco não somente equaciona as forçantes relacionadas ao clima, como inclui nas análises os déficits estruturais que a própria vulnerabilidade forma, como por exemplo: aspectos relacionados à educação, à saúde, à habitação, acesso às políticas públicas etc.
Optou-se por elaborar um sistema de índices e indicadores que fosse capaz de captar as relações de casualidade e influência desses fatores. Um índice revela o estado de um sistema ou fenômeno (SHIELDS et al., 2002). Pode ser construído para analisar dados através da junção de um jogo de elementos com relacionamentos estabelecidos (PRABHU et al., 1999), ou seja, é um valor agregado final de todo um procedimento de cálculo onde se utilizam, inclusive, indicadores como variáveis que o compõem (SICHE; ORTEGA, 2005). Um indicador é uma ferramenta que permite a obtenção de informações sobre uma dada realidade (MITCHELL, 1996), ou seja, são medidas que expressam ou quantificam um serviço, um insumo, um resultado, uma característica ou o desempenho de um produto, processo ou organização, gerando informações úteis à tomada de decisões (OCS, 2018). Pode ser um dado individual ou um agregado de informações (MUELLER et al., 1997).
Essa metodologia incluiu diferentes métodos de análise (pesquisa participativa, sistema de informações geográficas, análise estatística etc.), além de análises em múltiplas escalas espacial (nacional, regional, estadual e municipal) e temporal (intervalo de análise decadal), com múltiplos fatores estressores (físico-climáticos, socioeconômicos, políticas públicas, dentre outros).
Construindo um Índice de Risco de Impacto às Mudanças Climáticas
O sistema de índices e indicadores desenvolvidos para a avaliação do risco de impacto levou em consideração uma estrutura hierárquica para a expressão representativa dos dados, como mostra a Figura 2, abaixo.
Considerando tal estrutura, realizou-se o levantamento das variáveis candidatas que representassem as múltiplas facetas do risco de impacto climático.
Para fins didáticos, esta etapa foi dividida em 6 fases: (1) Identificação das variáveis e origem dos dados; (2) Seleção e ponderação dos indicadores; (3) Normalização dos indicadores e clusterização do Semiárido; (4) Delimitação de indicadores a partir de correlação estatística; (5) Cálculo dos índices parciais e final; e (6) Cálculo de proporcionalidades de indicadores.
Parte 1: Identificação das Variáveis e Origem dos Dados
Identificação das variáveis levou em consideração as especificidades requeridas em cada dimensão componente do framework escolhido: para a vulnerabilidade, buscou-se variáveis que abordassem aspectos ligados à suscetibilidade das pessoas ou do ambiente ao risco de impacto climático, como abastecimento de água para múltiplos usos, esgotamento sanitário etc. Para a exposição, procurou-se por variáveis que expressassem a magnitude e/ou abrangência dessa exposição para as pessoas ou para o ambiente, tais como cobertura vegetal em áreas de proteção permanente, isolamento da população a fontes de água e estradas, dentre outras. Para a ameaça, buscou-se variáveis climáticas que expressassem a magnitude, frequência e duração de eventos extremos de seca e chuvas intensas.
O levantamento dessas variáveis foi feito a partir de estudos científicos já realizados para a área de estudo, apoiados em artigos e publicações técnicas que contemplassem as exigências teóricas e operacionais referentes aos aspectos de impacto, vulnerabilidade e adaptação aos temas ora trabalhados (seguranças hídrica, alimentar e energética). Todavia, foram observados alguns requisitos mínimos de ordem técnica: dados públicos disponíveis em fontes oficiais; representatividade em escala municipal (preferencialmente) e escala temporal passível de atualização.
Após essa primeira etapa, foi elaborado um banco de dados preliminar que reuniu informações disponibilizadas em diferentes fontes (nacionais ou internacionais), a saber: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE); Agência Nacional de Águas (ANA); Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS); Portal da Saúde - Sistema Único de Saúde do Brasil (DATASUS); Secretaria Nacional de Proteção e Defesa Civil (SEDEC); Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais (Cemaden); Sistema de Alerta Precoce (SAP); Projeto de Mapeamento Anual da Cobertura e Uso do Solo no Brasil (MapBiomas); Banco de Dados Geomorfométricos do Brasil; Câmara Interministerial de Segurança Alimentar e Nutricional (Caisan); Banco Central do Brasil (BCB); Ministério do Desenvolvimento Social (MDS); Secretaria Especial do Desenvolvimento Social/ Ministério da Cidadania; Secretaria de Agricultura Familiar e Cooperativismo (MAPA); Secretaria Especial de Agricultura Familiar e do Desenvolvimento Agrário (SEAD/DGMA); Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (INEP); Ministério da Educação (MEC); Portal da Transparência; Departamento Intersindical de Estatística e Estudos Socioeconômicos (DIEESE); Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL); Empresa de Pesquisa Energética (EPE); Ministério de Minas e Energia (MME); Sistema Integrado Nacional de Energia (SIN); Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), World Climate Programme (WCP) e Climate Variability and Predictability (Clivar).
Parte 2: Seleção e Ponderação dos Indicadores
O processo de seleção e ponderação dos indicadores ocorreu em quatro etapas principais: questionário por meio eletrônico; oficina para consolidação dos indicadores do AdaptaBrasil MCTI - Semiárido; consolidação dos pesos para cada indicador selecionado; e métricas estatísticas para eliminação de redundância de indicadores.
Visando contribuir para o aprimoramento e tomadas de decisão que pudessem dar legitimidade, robustez e efetividade ao AdaptaBrasil MCTI, o processo de seleção e ponderação dos indicadores contou com a participação de especialistas nos temas trabalhados e suas contribuições foram solicitadas, a priori, nas etapas 1 e 2.
Etapa 1: Questionário por meio eletrônico
A elaboração de um questionário por meio eletrônico para os especialistas teve como propósitos: atribuição da importância dos indicadores por meio de pesos (0 a 10), identificação de intervalos de desempenho de indicadores e sugestões de acréscimo de indicadores. A atribuição de pesos para cada indicador considerou a sua importância em relação à dimensão na qual estava inserido, à ameaça climática e ao Setor Estratégico e Prioritário (SEP) em que estaria sendo analisado, a saber: Água, Alimentos ou Energia.
Etapa 2: Oficina para consolidação dos indicadores do AdaptaBrasil MCTI
A oficina participativa teve o propósito de apresentar o status de desenvolvimento do AdaptaBrasil MCTI, assim como possibilitar um espaço de diálogo para a consolidação de indicadores considerados críticos. Foram considerados indicadores críticos aqueles que na Etapa 1 obtiveram alta variabilidade de pesos (baixos pesos), indicadores com sugestão de escala de desempenho e indicadores sugeridos. Para viabilizar o levantamento de informações e o diálogo entre os especialistas para dirimir os indicadores críticos, foi empregada a técnica de Café ComPartilha (OCA, 2015). Um número de indicadores críticos foi distribuído para mesas de até 6 pessoas mais o anfitrião, que ficou responsável por apresentar os possíveis encaminhamentos em relação aos respectivos indicadores.
Etapa 3: Consolidação dos pesos para cada indicador selecionado
Após a oficina, houve uma análise das recomendações dos especialistas de que, oportunamente, um indicador poderia ser incluído, excluído ou atualizado de alguma forma. Diante dessa análise e da atualização dos pesos dos indicadores, foi realizada a incorporação dos pesos aos respectivos indicadores a partir do valor médio dos pesos.
Parte 3: Normalização das Variáveis e Clusterização do Semiárido
Para a normalização das variáveis selecionadas, utilizou-se a seguinte expressão matemática, quando o indicador tem relação direta com a dimensão a que pertence:
Onde: Iji é o valor padronizado do indicador j no i-ésimo município; Iai é o valor do indicador no i-ésimo município; Ijp representa o valor do indicador j no município em pior situação; Ijm é o valor do indicador j no município em melhor situação.
A padronização das variáveis possibilita a sua comparação e a agregação, além de permitir uma hierarquização para as classes de vulnerabilidade estabelecidas para os municípios estudados, pois assumem valores entre zero e um, representando, respectivamente, a melhor e a pior situação (adaptado de LIMA et al., 2009).
Certos indicadores possuem características de desempenho próprias, conforme um ambiente específico. Para estes, foram consideradas normalizações a partir de agrupamentos de municípios conforme semelhanças de quantitativo populacional, densidade populacional e proporção de população urbana para o ano de 2010.
Esses agrupamentos foram realizados a partir da técnica Self Organizing Maps (SOM) (KOHONEN, 1982), segundo a qual não existe requisito de normalidade dos dados, o que facilita a visualização dos dados. Foram delimitados dois grupos, um com alta proporção de população urbana e com alta variação de quantitativo populacional e densidade populacional, e o outro com muito baixos valores de quantitativo populacional e densidade populacional e média proporção de população urbana.
Parte 4: Delimitação de Indicadores a Partir da Redundância Estatística
Para analisar a redundância entre os indicadores, foi gerada a correlação de Spearman entre eles. Os indicadores com valores de coeficiente de correlação maiores ou iguais a 0,4 e menores ou iguais a -0,4 foram considerados alvo de análise para exclusão. Os critérios de prioridade de exclusão entre um par de indicadores sob os valores citados foram: (1) maior quantidade de indicadores em uma composição de indicador temático; e (2) menor valor do peso atribuído. Com esse procedimento estatístico, foram retirados poucos indicadores.
Parte 5: Cálculo dos Indicadores e Índices Parciais e Final
Por definição, os indicadores/índices têm como objetivo facilitar a avaliação e gestão de situações complexas, uma vez que permitem agregar/representar, num só valor, um elevado volume de informações (podendo utilizar modelos estatísticos ou não), assumindo um papel fundamental na tomada de decisão.
Na estrutura hierárquica adotada, assumiu-se cinco categorias de cálculo: indicadores simples; indicadores temáticos; índices parciais de vulnerabilidade; índices de dimensão (vulnerabilidade, exposição e ameaça climática) e índice de risco de impacto (final).
Categoria 1 - Indicadores simples
Os indicadores simples foram obtidos multiplicando-se o valor normalizado da variável e o peso final atribuído pelos especialistas, conforme expressão abaixo:
Onde: ISi é o indicador simples do i-ésimo município; Iji é o valor padronizado do indicador j no i-ésimo município; P é o peso atribuído por especialistas, considerando sua importância relativa à problemática.
Categoria 2 - Indicadores temáticos
Os indicadores temáticos foram obtidos pelo cálculo da mediana dos valores de seus indicadores simples componentes, conforme expressão abaixo:
Onde: ITji é o indicador temático j do i-ésimo município; Iji é o indicador simples j do i-ésimo município; Ini é o indicador simples n do i-ésimo município.
Categoria 3 – Índices parciais de vulnerabilidade
Os índices parciais aqui considerados - sensibilidade (IS) e capacidade adaptativa (ICA) - foram obtidos pelo cálculo da mediana dos valores de seus indicadores temáticos componentes, conforme expressão abaixo:
Onde: IPji é o índice parcial j do i-ésimo município, considerando j como índice de sensibilidade (IS) ou índice de capacidade adaptativa (ICA); ITji é o indicador temático j do i-ésimo município; Ini é o indicador temático n do i-ésimo município.
Categoria 4 – Índices de dimensão
Os índices de dimensão – vulnerabilidade (IV), exposição (IE) e ameaça climática (IC) - foram calculados de forma independente e diferenciada entre si. A vulnerabilidade (IV) está em função da sensibilidade (IS) e capacidade adaptativa (ICA) e foi obtida conforme expressões abaixo:
Onde: IVi é o índice de vulnerabilidade do i-ésimo município; ISi é o índice de sensibilidade do i-ésimo município; ICAi é o índice de capacidade adaptativa do i-ésimo município.
A exposição (IE) foi obtida pelo cálculo dos valores médios de seus indicadores temáticos componentes, conforme expressão abaixo:
Onde: IEi é o índice de exposição do i-ésimo município; ITji é o indicador temático j do i-ésimo município; Ini é o indicador temático n do i-ésimo município.
A ameaça climática (IC) levou em consideração duas forçantes (seca e chuvas intensas). Estas foram obtidas conforme expressões abaixo:
Onde: IACseca é o índice de ameaça climática de seca do i-ésimo município; CDD é o máximo número de dias consecutivos secos do i-ésimo município; PRCPTOT é a precipitação total anual do i-ésimo município; SPI é o índice de precipitação padronizado do i-ésimo município.
Onde: IACchuva é o índice de ameaça climática de chuvas intensas do i-ésimo município; Rx1Day é a máxima precipitação anual em 1 dia do i-ésimo município; Rx5Day é a máxima precipitação anual em 5 dias consecutivos do i-ésimo município; PRCPTOT é a precipitação total anual do i-ésimo município; CWD é o número máximo de dias consecutivos com chuva no ano do i-ésimo município.
Categoria 5 – Índice final
O índice final assume características dinâmicas em função da exposição (IE), da vulnerabilidade (IV) e da ameaça climática (IAC). Como resultado, obteve-se um índice de risco de impacto (IRI) a partir do cálculo da mediana dos valores de seus índices parciais componentes, conforme expressão abaixo:
Onde: IRIi é o índice de risco de impacto do i-ésimo município; IVi é o índice de vulnerabilidade do i-ésimo município; IEi é o índice de exposição do i-ésimo município; ICji é o índice de ameaça climática j do i-ésimo município.
Parte 6: Cálculo das Contribuições
O cálculo das contribuições foi realizado para cada município a partir da proporcionalidade do valor de um indicador/índice específico em relação ao somatório dos valores dos demais indicadores/índices que pertencem ao mesmo nível na escala hierárquica (revisitar Figura 2), seguindo a expressão abaixo:
O conhecimento do valor da contribuição de um indicador/índice em relação a indicadores temáticos/índices de nível superior permite que o usuário possa entender a importância deste indicador/índice na composição do risco de impacto.