Índice Padronizado de Estiagem Pluviométrica (IESP)

Na tentativa de identificação de períodos de estiagem em uma determinada área de estudo, inúmeras pesquisas baseadas na formulação de índices matemáticos, tem sido aplicadas para o reconhecimento de condições anormais de pluviosidade. Estas últimas são denominadas, muitas vezes, como anomalias climáticas. Dentre os índices de precipitação mais conhecidos e utilizados, destacam-se: o Índice de Severidade de Seca de Palmer - PDSI, (PALMER, 1965), o Índice de Anomalia de Chuva - IAC, (ROOY, 1965), o Índice de Bhalme & Mooley -IBM, (BHALME; MOOLEY,1980), o Índice de Precipitação Padronizado - SPI, (MECKEE et al., 1993), dentre outros.

Os índices de precipitação são desenvolvidos a partir da necessidade de existir uma medida normalizada que garanta a comparação de secas entre regiões com distintas características climáticas, bem como para tecer diferenciações à eventos de seca que em uma determinada área, aconteceram em momentos históricos diferentes. Os mesmos, ainda apresentam como objetivo determinar o início de uma seca e o seu término, e analisar sua evolução em relação a severidade dos eventos ocorridos. (ROSA, 2011).

Antes de se recorrer a aplicação imediata dos métodos desenvolvidos para determinação de índices de precipitação é necessário distinguir o que é um indicador de uma variável, tendo como exemplo: precipitação caudal, teor de umidade no solo, estado de vegetação, etc; de um índice que resulta da compilação de dados de uma ou mais variáveis, sendo estes, o Índice de Palmer, o SPI, a Percentagem da Precipitação Normal, e demais. (VIVAS; MAIA, 2007). Segundo Paulo (2004) o PDSI é baseado basicamente no balanço hídrico do solo e no cálculo dos desvios entre a precipitação instantânea atual e a estimativa de tal, demarcada como ajustada às condições climáticas locais. Posteriormente, estes desvios são transformados em

índices de anomalia de umidade, tendo como sequência uma nova conversão para o Índice de Palmer, por meio de um algoritmo mais ou menos complexo.

Já, para Chaves (2011) o PDSI é definido como um indicador de seca meteorológica. O mesmo se baseia na equação do balanço hídrico, utilizando como elementos para realização dos cálculos a evapotranspiração, o escoamento e as condições de água no solo. Este índice varia de -4 a +4, a partir deste parâmetro são determinadas diversas classes conforme a intensidade do PDSI. Todavia, a utilização deste índice para monitorar eventos de seca apresenta limitações, como por exemplo, a estimativa da evapotranspiração potencial utilizando o método de Thornthwaite (que é uma aproximação), bem como a sensibilidade de água no solo (que necessita de conhecimentos prévios a cerca das propriedades dos mesmos).

A caracterização de secas com base no balanço hídrico toma como principais variáveis de estudo a precipitação e a evapotranspiração. Neste tipo de análise inclui-se o método de Palmer, que tem como objetivo comparar a quantidade de água no solo numa região, em determinando período de tempo, com aquele que ocorreria em condições meteorológicas normais, definidas a partir de valores médios. É utilizado um balanço hídrico mensal sequencial e calculado um índice de seca, a partir do qual é classificada a importância da seca. (SANTOS, 1998, p.11).

Umas das críticas realizadas sob a aplicação de PDSI está relacionada a ausência de uma definição de escala temporal para os dados utilizados. Nesse sentido, Blain e Brunini (2007) desenvolveram o PDSI adaptado, o qual apresenta a escala de tempo de análise (mensal) já definida, também não possui memória de dados exagerada do PDSI original e contém distribuições do início ou do fim de uma seca relacionadas a razão entre a evapotranspiração real (ETR), calculada a partir do método de Thornthwaite e Matter (1965) e a evapotranspiração potencial (ETP). Todavia, do mesmo modo como o PDSI, o PDSI adaptado utiliza somente um único valor de índice, tendo como determinante apenas as influências de um tipo de seca (a meteorológica); a qual se inicia quando o PDSI adaptado "cai abaixo" de -1 e seu fim é estabelecido a medida que a magnitude de - 0,5 é atingida.

Um outro índice adaptado das orientações de Palmer (1965), também muito utilizado em inúmeros trabalhos, é o Índice de Anomalia de Chuva - Rainfall Anomaly Index - (IAC) proposto por Roy (1965): "O IAC tem como principal característica, o fato de apenas necessitar de dados de precipitação para ser gerado, e visa tornar o desvio de precipitação, em relação a condição normal de diversas regiões, passíveis de comparação." (GROSS; CASSOL, 2015, p. 531).

O índice de precipitação conhecido como Índice Padronizado de Estiagem Pluviométrica (IESP), também segue os mesmos princípios, e por vezes é denominado, como: Índice Padronizado de Precipitação (IPP), e ou Índice de Precipitação Padronizado - Standardized Precipitation Index - (SPI), este último foi elaborado por Meckee et al. (1993). Neste, é possível encontrar e analisar os períodos secos e úmidos pertinentes as séries históricas abordadas. Diversos autores em suas pesquisas, diante da fácil compreensão da variabilidade pluviométrica por meio deste método, tem recorrido a tal, como verificado nos trabalhos produzidos por Blain e Brunini (2007), Guedes, Macedo e Sousa (2012), Macedo et al., (2010), Uliana et al., (2015), Farias, Souza e Sousa (2014), Chaves (2011), dentre outros. Paulo (2004) determina que o objetivo da utilização de SPI está em determinar os períodos de seca e avaliar a severidade dos mesmos, em diferentes escalas temporais. Nesse aspecto, as escalas mais utilizadas são a mensal e a sazonal, a qual variam de 2 a 48 meses. Tal índice, é elaborado a partir da distribuição de probabilidades de precipitação e revela o desvio das condições ditas "normais". Todavia, mesmo que este tenha sido gerado para identificação de períodos secos, ainda podem ser utilizados na determinação de períodos anormalmente úmidos diante das séries históricas propostas.

De acordo com Guedes, Macedo e Sousa (2012) o SPI ou IESP é mais proveitoso em relação às demais metodologias, pois utiliza apenas dados mensais de precipitação, variável esta, de

monitoramento em todas as estações meteorológicas. Este índice também por ter a capacidade de quantificar o déficit ou excedente de precipitação em diferentes escalas temporais, permite a realização de comparações entre regiões com diversas características climáticas, mas principalmente, quanto ao monitoramento das secas, no que tange a sua intensidade e espacialização.

O IESP é calculado pelo ajuste de uma função de densidade de probabilidade à distribuição de frequência de precipitação na escala temporal aderida. Esta parte do desenvolvimento do método é realizada de maneira separada para cada mês (seja qual for a base temporal de análise da precipitação) e para cada local. Os valores das probabilidades acumuladas são sintetizados pelo uso de uma distribuição normal padronizada. Por fim, a distribuição gama é elaborada pela sua frequência ou função densidade de probabilidade. (GUEDES et al., 2015).

O cálculo do índice inicia-se com a determinação da probabilidade de distribuição de frequência de precipitação, a qual é calculada por meio da distribuição de gama incompleta. A função normal inversa (Gaussiana) é aplicada a esta probabilidade. O resultado é o SPI. O evento seca começa quando o SPI torna-se negativo e atinge o valor de -1 e termina quando volta a apresentar valores positivos. (BLAIN; BRUNINI, 2005, p.697).

Em síntese os valores positivos de SPI e ou IESP caracterizam a precipitação maior que a mediana ou média, já os valores negativos sinalizam precipitações menores que estes últimos referidos. Uma vez que o SPI é normalizado, climas mais secos ou úmidos podem ser expressos da mesma maneira. O que reafirma, novamente, que períodos úmidos também podem ser monitorados pelo SPI. (FERNANDES et al., 2009).

Assim como o Índice Padronizado de Estiagem Pluviométrica (IESP) foi relevante para o desenvolvimento desta pesquisa, outros estudos, também propõem a associação deste a dinâmica de vazões de rios. Por exemplo, Teresa e Lajinha (2006) em seu trabalho tiveram como objetivo avaliar em que medida o SPI se adéqua a avaliação do déficit hídrico nas linhas

de água, uma vez que o escoamento é a resposta hidrológica à precipitação. Santos e Portela (2010) em seu estudo apresentaram como foco de análise evidenciar a existência de uma boa correlação entre os valores de SPI aplicados a amostra de precipitação e de escoamento, sendo que a correlação foi tanto melhor, quanto maior a escala temporal a que se refere o índice.

4 MATERIAIS E PROCEDIMENTOS TÉCNICOS DA PESQUISA

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