estudo dos eventos de seca meteorológica na região sul do ... · dividir os dados de...
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TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
Estudo dos Eventos de Seca Meteorológica
na Região Sul do Brasil
Priscila Bogo Pessini
Orientador: Professor Dr. Pedro Luiz Borges Chaffe
Coorientador: Vinícius Bogo Portal Chagas
CONTEXTUALIZAÇÃO
3
SECA
CONCEITO
Um evento de seca constitui em um período contínuo de deficiência na disponibilidade de água em relação
às condições normais esperadas para uma determinada região.
CONTEXTUALIZAÇÃO
4
CATEGORIAS DE SECA
Seca MeteorológicaDeficiência de
Precipitação
Anomalias na
Precipitação
Seca Agrícola Baixa umidade do solo
Seca HidrológicaDeficiência de
Vazão
Anomalias na
Temperatura
Deficiência no armazenamento
de água subterrânea
Seca SocioeconômicaImpactos na sociedade e
nas atividades econômicas
CONTEXTUALIZAÇÃO
5
Global
Brasil
▪ A seca é o fenômeno responsável por um quinto dos prejuízos
socioeconômicos causados por desastres naturais;
▪ Responsável por 35% das mortes relacionadas aos desastres naturais;
▪ Segundo o IPCC, desde a década de 1950, algumas regiões do mundo têm
experimentado secas mais severas e longas.
▪ A seca que ocorreu em 1978 gerou um prejuízo de 8 bilhões de dólares;
▪ Na região Nordeste foram registradas 124 secas;
▪ A região Sudeste enfrentou a pior crise hídrica de sua história no período de
2014 a 2015;
▪ A irrigação é atividade responsável por 72% do consumo de água no Brasil;
▪ 70% da matriz energética é baseada na geração de energia hidrelétrica.
CONTEXTUALIZAÇÃO
6
Região Sul
▪ A seca é o evento meteorológico que causa maior
impacto negativo na agricultura
Eventos de seca registrados na Região Sul:
▪ 1986 – 1987
▪ 2004 – 2006
▪ 2012
IMPORTÂNCIA
Planejamento de Recursos Hídricos
Análise de riscos
Identificação de padrões temporal e espacial
Estudo de causas e impactos
OBJETIVOS
8
OBJETIVO GERAL
Realizar um estudo dos eventos de seca meteorológica na região Sul do
Brasil.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
▪ Identificar os eventos de seca aplicando o Índice de Precipitação
Padronizado (SPI) para as escalas de tempo de 24, 12, 9, 6 e 3 meses;
▪ Analisar a variação espacial e temporal das características de intensidade,
duração e frequência dos eventos de seca;
▪ Relacionar os resultados do SPI com o sistema climático da região Sul do
Brasil.
METODOLOGIA
10
ÁREA DE ESTUDO
▪ Regime de precipitação transitório:
- Ao norte: regime de monção;
- Ao sul: regime de latitudes médias;
▪ Influência do relevo;
▪ Influência dos fenômenos El Niño e La Niña.
METODOLOGIA
11
ÁREA DE ESTUDO
Dados
▪ Fonte: Agência Nacional de Águas (ANA)
▪ Período: 1975 a 2010
▪ Estações com até 10% de falhas
▪ Análise exploratória dos dados
671 estações pluviométricas
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-55 -50
-30
-25
0 100 200 km
±
-65 -40
-20
0
BRASIL
Altitude (m)
1831
0
# EstaçõesPluviométricas
METODOLOGIA
12
ÍNDICES DE IDENTIFICAÇÃO E MONITORAMENTO DE SECA
Índice Autor Descrição Variável Vantagens Desvantagens
Índice de
Precipitação
Padronizado
(SPI)
McKee et
al.(1993)
Baseado na distribuição de
probabilidade da
precipitação.
Precipitação
• Pode ser calculado
para diferentes escalas
de tempo;
• Possibilita prever
eventos de seca;
• É menos complexo que
o PDSI.
• Necessita de séries
históricas longas;
• Baseado em dados
preliminares que
podem variar.
Índice de
Severidade de
Seca de Palmer
(PDSI)
Palmer (1965)
Conceitos de balanço entre
demanda e suprimento de
água.
Precipitação,
temperatura.
• Utiliza um algoritmo
para calcular o balanço
hídrico e a umidade do
solo;
• Útil em aplicações
agrícolas.
• Os valores podem não
identificar as secas tão
facilmente como outros
índices;
• A metodologia é
complexa.
DecilesGibbs e Maher
(1967)
Dividir os dados de
precipitação em 10 escalas,
numa ordem ascendente e
descendente.
Precipitação
• Fornece uma medida
estatística exata da
precipitação.
• Exige no mínimo 30
anos de registro de
dados.
METODOLOGIA
13
ÍNDICE DE PRECIPITAÇÃO PADRONIZADO - SPI
Interpretação para as diferentes escalas de tempo
SPI Fenômeno refletido Aplicação/Observação
SPI-3 Condições de umidade de médio e curto prazoEstimativa sazonal de precipitação.
Tem grande aplicação na análise de umidade do solo.
SPI-6 Condições de médio prazo Estimativa da precipitação ao longo das estações do ano.
SPI-9Padrões de precipitação em uma escala de tempo
médio
SPI-9 < -1,5 trata-se de um bom indicador de impactos
significativos da seca na agricultura.
SPI-12 Padrões de precipitação de longo prazoAssociado às vazões, níveis de água de reservatórios e níveis
de água subterrânea.
Fonte: Adaptado de NDMC (2017), Albuquerque (2010) e Zargar et al. (2011).
METODOLOGIA
14
ÍNDICE DE PRECIPITAÇÃO PADRONIZADO - SPI
Cálculo
Função densidade de probabilidade:
Função de distribuição acumulada:
SPI
METODOLOGIA
15
CARACTERÍSTICAS DA SECA
▪ Distribuição Espacial: método Krigagem
SPI Categoria
0 a -0,99 Seca fraca
-1,00 a -1,49 Seca moderada
-1,50 a -1,99 Seca severa
-2,00 Seca extrema
Categorias de Intensidade da Seca
Eventos
Intensidade Máxima
METODOLOGIA
16
INTERFERÊNCIA DO FENÔMENO EL NIÑO – OSCILAÇÃO SUL
(ENOS) NA PRECIPITAÇÃO
El Niño: anomalias positivas na TSM e
redução da diferença de pressão
Índice Oceânico Niño (ONI)
La Ninã: anomalias negativas na TSM e
aumento do gradiente de pressão
▪ Fonte: National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)
▪ Período: 1975 a 2010
▪ Média de 3 meses consecutivos
▪ Região: Niño 3.4
RESULTADOS E DISCUSSÃO
18
IDENTIFICAÇÃO DOS EVENTOS DE SECA
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-55 -50
-30
-25
0 100 200 km
±
-65 -40
-20
0
BRASIL
Altitude (m)
1831
0
# EstaçõesPluviométricas
RESULTADOS E DISCUSSÃO
19
IDENTIFICAÇÃO DOS EVENTOS DE SECA
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-55 -50
-30
-25
0 100 200 km
±
-65 -40
-20
0
BRASIL
Altitude (m)
1831
0
# EstaçõesPluviométricas
RESULTADOS E DISCUSSÃO
20
ANOS MAIS SECOS
▪ Anos que apresentaram eventos de seca em
60% do tempo
▪ Anos mais secos:
- 1978
- 1979
- 1988
- 1989
- 2006
RESULTADOS E DISCUSSÃO
21
INTENSIDADE
▪ Resultado converge com as isoietas de
precipitações médias anuais;
▪ Regiões como sudoeste do Paraná, centro-oeste
de Santa Catarina e noroeste do Rio Grande do
Sul apresentaram altos valores de precipitação
limiar;
▪ Eventos de seca extrema -2 > SPI > -3:
- SPI-3: 83% das estações
- SPI-6: 34%
- SPI-9: 19%
- SPI-12: 13%
- SPI-24: 10%
Precipitação (mm)(SPI= -1)
1.979
930
RESULTADOS E DISCUSSÃO
22
FREQUÊNCIA
(a)
0 400200 km
±
Número de Eventos
32
23
SPI-3
(b)
Número de Eventos
24
12
SPI-6 (c)
Número de Eventos
19
8
SPI-9
(d)
Número de Eventos
11
6
SPI-12(e)
Número de Eventos
7
3
SPI-24
RESULTADOS E DISCUSSÃO
23
DURAÇÃO
(a)
Duração (meses)
21
7
0 400200 km
±SPI-3
(b)
Duração (meses)
30
10
SPI-6 (c)
Duração (meses)
36
20
SPI-9
(d)
Duração (meses)
21
7
SPI-12(e)
Duração (meses)
64
32
SPI-24
RESULTADOS E DISCUSSÃO
24
(a)
Duração (meses)
21
7
0 400200 km
±SPI-3
(b)
Duração (meses)
30
10
SPI-6 (c)
Duração (meses)
36
20
SPI-9
(d)
Duração (meses)
21
7
SPI-12(e)
Duração (meses)
64
32
SPI-24
(a)
0 400200 km
±
Número de Eventos
32
23
SPI-3
(b)
Número de Eventos
24
12
SPI-6 (c)
Número de Eventos
19
8
SPI-9
(d)
Número de Eventos
11
6
SPI-12(e)
Número de Eventos
7
3
SPI-24
CONCLUSÃO
27
▪ No período entre 1975 a 2010, os anos mais secos identificados pelo SPI foram: 1978,
1979, 1988, 1989 e 2006;
▪ A região sul da área de estudo não apresenta variações significativas ao longo do ano,
portanto a aplicação de escalas de longo termo mostram-se mais adequadas. Na região norte
do Paraná, há variação na precipitação entre verão e inverno, podendo ser observada em
escalas de médio e curto termo;
▪ Região norte do Paraná apresentou maior frequência de ocorrência dos eventos de seca;
▪ Região sul e centro-oeste apresentaram maiores durações dos eventos;
▪ Regiões como sudoeste do Paraná, centro-oeste de Santa Catarina e noroeste do Rio
Grande do Sul apresentaram altos valores de precipitação limiar, devendo ser interpretada
como anomalia meteorológica, não necessariamente um evento de seca;
▪ Resposta à ocorrência do fenômeno La Niña nos anos 1985, 1989 e 2001. A maior relação foi
encontrada entre SPI-12. Porém, não há relação de ocorrência do fenômeno La Niña em
todos os períodos secos.
RECOMENDAÇÕES
28
▪ Realizar uma análise conjunta das características de seca, procurando estabelecer
uma relação qualitativa e quantitativa;
▪ Quantificar a magnitude dos eventos;
▪ Relacionar os resultados do SPI com registros de eventos de seca;
▪ Sugere-se que em futuros trabalhos seja aplicado o Índice de Precipitação e
Evapotranspiração Padronizado (SPEI) em comparação com o SPI, a fim de determinar
a influência da evapotranspiração nos resultados;
▪ A resposta do SPI frente a ocorrência dos eventos ENOS apenas foi testada para a
região Niño 3.4, podendo outras regiões mostrarem maior influência;
▪ Sugere-se realizar a correlação entre o SPI e o Índice Oceânico El Niño (ONI) e avaliar
a distribuição espacial dessa correlação, identificando as áreas mais sujeitas à influência
dos eventos ENOS.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
29
ALBUQUERQUE, Tatiana Máximo Almeida. Estudo dos processos de gestão de seca: aplicação no estado do
Rio Grande do Sul. 2010. Tese de Doutorado. Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
GUTTMAN, Nathaniel B.. Comparing the Palmer Drought Index and Standardized Precipitation Index. Journal Of The
American Water Resources Association, Usa, v. 34, n. 1, p.113-121, fev. 1998.
MCKEE, Thomas B. et al. The relationship of drought frequency and duration to time scales. In: Proceedings of the
8th Conference on Applied Climatology. Boston, MA: American Meteorological Society, 1993. p. 179-183.
NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration. Historical El Nino/ La Nina episodes (1950-
present). Disponível em: <http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.shtml>.
Acesso em: 3 jun. 2017.
NDMC. National Drought Mitigation Center. Interpretation of Standardized Precipitation Index Maps. Disponível
em: <http://drought.unl.edu/MonitoringTools/ClimateDivisionSPI/Interpretation.aspx>. Acesso em: 05 maio 2017.
PENALBA, Olga Clorinda; RIVERA, Juan Antonio. Precipitation response to El Niño/La Niña events in Southern South
America – emphasis in regional drought occurrences. Advances In Geosciences, [s.l.], v. 42, p.1-14, 4 mar. 2016.
RAZIEI, Tayeb et al. Spatial Patterns and Temporal Variability of Drought in Western Iran. Water Resources
Management,[s.l.], v. 23, n. 3, p.439-455, 19 jun. 2008. Springer Nature.
VAN LOON, Anne F.. Hydrological drought explained. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water. Birmingham, UK, v. 2,
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ZARGAR, Amin et al. A review of drought indices. Environmental Reviews, [s.l.], v. 19, n. , p.333-349, dez. 2011.
Canadian Science Publishing.