Os índices utilizados neste trabalho são estatísticos e foram aplicados à Climatologia com o objetivo de quantificar concentrações diárias e mensais da precipitação e estimar a variabilidade da mesma na bacia hidrográfica do rio Paraná. Cada um deles, além de metodologia própria, possui um contexto teórico pertinente para este trabalho.
7.1 O Índice de Concentração (IC)
O Índice de Concentração é utilizado para medir a sazonalidade e heterogeneidade diária da precipitação. Os extremos de precipitação podem ser quantificados através da análise da frequência com que a chuva cai e através da heterogeneidade dos valores de precipitação.
Javier Martin-Vide (2004) desenvolveu o índice para avaliar o relativo impacto de diferentes classes de precipitação diária e avaliar o maior valor no dia em que ocorreu a precipitação, (SHI et al. 2014).
Segundo Oliver (1980), o Índice de Concentração teve origem em 1962, na elaboração de um artigo por Gibbs e Martin (1962), com a finalidade de desenvolver um índice para medir a diversificação do emprego nas indústrias para posterior análise regional comparativa.
Através do número de funcionários de uma determinada categoria industrial, os autores mostraram que essa diversificação poderia ser medida em uma escala variando de zero a um. O valor zero significa que nenhuma diversificação foi constatada. Quando o valor se aproxima da unidade é sinal que a diversificação entre os empregados é considerada alta, (OLIVER, 1980).
Como resultado, os autores obtiveram duas soluções hipotéticas. Na primeira, o número total de trabalhadores é o mesmo e a força de trabalho total fica concentrada em apenas uma indústria. Na segunda, cada uma das doze indústrias avaliadas para o estudo tem um número igual de funcionários. Dessa forma, o índice de diversificação varia de zero, indicando concentração total industrial, a 0,91, o que indica diversificação total, (OLIVER, 1980).
Com o passar do tempo, o índice começou a ser aprimorado. O estudo de Clemente e Sturgis (1971), por exemplo, mostrou que o valor máximo de diversificação absoluta depende do número de casos utilizados na análise, (OLIVER, 1980).
Na análise realizada por Gibbs e Martin (1962), foram utilizadas doze indústrias com uma margem de aproximadamente 0,92 de diversificação. No entanto, se dez indústrias tivessem sido avaliadas, o valor máximo seria 0,90. Tanto Gibbs e Martin (1962), quanto
Clemente e Sturgis (1971) observaram que para o índice ser válido em estudos comparativos o mesmo número de categorias deve ser usado, (OLIVER, 1980).
Dessa forma, o índice pode ser aplicado para outros fins, sendo um deles a avaliação da concentração de precipitação em determinado local ao longo de um ano. Nesta situação, cada “caso” seria uma estação climática e cada “categoria” seria um mês do ano, sem deixar de se considerar o fato de que a reversão da escala deve ser apropriada, pois se trata de uma aplicação climática.
De maneira geral, o IC indica a contribuição de precipitação extrema em certa duração de tempo em vários dias para o total de precipitação acumulada em intervalo de tempo a ser definido, por exemplo, um ano. Precipitações extremas estão diretamente vinculadas a eventos de inundações e, por essa razão, estudar o índice permite analisar e prever situações de risco para a área de estudo, (SHI et al. 2014).
Javier Martin-Vide (2004) estudou a concentração diária da precipitação na Espanha, por meio da análise de 32 estações, de 1951 a 1990, em que os valores pluviométricos mensais e anuais escondem quantidades diárias de chuva muito diferentes, o que pode alterar o caráter seco ou chuvoso de qualquer mês, estação ou ano.
A incerteza na concentração diária da precipitação leva também a consideráveis incertezas nas contribuições pluviométricas médias, o que, por sua vez, tem repercussões ambientais e sociais, (MARTIN-VIDE, 2004).
A aplicação do IC na Espanha, permitiu que o contraste ou a concentração das diferentes quantidades diárias de precipitação sejam avaliados e dividiu o território em duas regiões distintas: uma com elevada concentração diária e outra com concentrações diárias mais regulares, (MARTIN-VIDE, 2004).
Na China, Li et al. (2011) aplicaram o IC em Xinjiang, fazendo uso de 50 estações, no período entre 1961 a 2008. Trata-se de uma região árida com paisagens diversas, na qual o IC permitiu avaliar as mudanças climáticas, a restauração ecológica, gestão dos recursos hídricos, planejamento agrícola e irrigação.
Li et al. (2011) conseguiram constatar com a aplicação do IC, que a bacia do rio Kaidu e o sul de Xinjiang apresentam maior concentração diária da precipitação, enquanto na porção ocidental da província a concentração é menor. A concentração diária da precipitação é visivelmente mais alta em locais onde a precipitação anual e o número de dias com chuva ao longo do ano são mais baixos.
7.2 O Índice de Precipitação Concentrada (IPC)
Com a finalidade de quantificar a precipitação mensal e a heterogeneidade da precipitação em um ano Oliver (1980) e De Luis et al. (1997) desenvolveram o Índice de Precipitação Concentrada (IPC).
O IPC é um indicador da distribuição espacial e temporal da precipitação, tradicionalmente aplicado em escalas anuais. O aumento do valor, significa maior concentração mensal da precipitação. Além disso, o índice é uma parte de outro índice, o de Fournier (1960), especializado na análise de sistemas naturais, como, por exemplo, a erosão do solo, (LUIS et al. 2011).
Em seu trabalho sobre a quantificação dos extremos de precipitação no rio Huai, China, Shi et al. (2014) abordam o estudo realizado por Coscarelli e Caloiero (2012), no qual os autores verificaram que o lado oriental do sul da Itália apresenta altos valores em ambos os índices, IC e IPC. Entretanto, De Luis et al. (2010) ao analisarem a relação entre tendências de IPC e precipitação média anual na Espanha, encontraram um comportamento inverso entre precipitação anual e sazonal dos valores do índice no local.
Se o aumento da concentração de chuva ocorrer diariamente, a frequência de precipitação diária é que vai aumentar, sendo que o total anual permanece o mesmo ou aumenta com o passar do tempo. Entretanto, a situação contrária, ou seja, queda no valor anual de precipitação, significa que a frequência diária das mesmas pode estar diminuindo.
Por exemplo, o estudo realizado por Mueller e Pfister (2011) indicou que o aumento de eventos de precipitações intensas ao longo dos últimos 35 anos na região central da Europa foi mais acentuado na estação do verão (julho a setembro), mas foi detectado também em outras estações do ano.
Shi et al. (2015), por meio de 173 estações pluviométricas, aplicaram o IPC no sudoeste da China, área com topografia acidentada, que os autores definiram como “complicada e dramática”, com variabilidade climática significativa. É a principal área de escoamento de grande número de rios, de modo que o estudo da concentração mensal da precipitação é importante para estimar fenômenos de impacto, como enchentes e secas.
A aplicação do IPC nessa área da China permitiu identificar que há uma tendência a decréscimo da precipitação de oeste para leste e que a sazonalidade é mais pronunciada em determinadas localidades. Análises comparativas realizadas entre diferentes décadas com o uso do IPC indicaram tendência de sazonalidade nos últimos 60 anos, (SHI et al. 2015).
7.3 O Índice de Precipitação Padronizada (IPP)
O déficit de precipitação possui diferentes impactos nas águas superficiais e subterrâneas, no armazenamento dos reservatórios, umidade do solo e escoamento dos rios. Pensando nisso, McKee et al. (1993) desenvolveram o Índice de Precipitação Padronizada, que quantifica o déficit de precipitação em diferentes escalas de tempo, refletindo o impacto da seca na disponibilidade de fontes de água, (FERNANDES et al. 2009).
As condições de umidade do solo respondem às anomalias de precipitação em uma escala de tempo relativamente curta. O armazenamento de águas subterrâneas, dos fluxos de rios e dos reservatórios refletem as anomalias de precipitação a longo prazo. Por esse motivo, McKee et al. (1993) originalmente calcularam o índice em escalas de tempo de três, seis, doze, vinte e quatro e quarenta e oito meses, (FERNANDES et al. 2009).
O IPP é baseado somente na precipitação. Sua força fundamental é poder ser calculado para uma variedade de escalas de tempo. Esta versatilidade permite que o índice monitore o abastecimento de água a curto prazo, como a umidade do solo, importante para a produção agrícola e recursos hídricos a longo prazo, como abastecimento de água subterrânea, fluxo de água e níveis de lagos e reservatórios. A capacidade de examinar diferentes escalas de tempo também permite que as secas sejam identificadas e monitoradas, (HAYES et al. 1999).
Como o IPP usa classes de probabilidade, é considerado mais racional. No entanto, o efeito é mais perceptível na demarcação de secas leves e moderadas. O índice também apresenta algumas falhas com relação à designação do que seria considerado anormal e não leva em consideração os impactos e a resiliência dos indivíduos ou do ecossistema afetado, (AGNEW, 2000).
Komuscu (1999) aplicou o IPP para quantificar a seca na Turquia, por meio de análise de 40 estações, das quais utilizou apenas 7 para representar as diferentes regiões climáticas do país, em escalas de tempo de 3, 6, 12 e 24 meses.
A característica mais marcante da seca na Turquia é a alteração da frequência à medida que a escala de tempo muda. Por exemplo, em escalas de tempo mais longas, a seca torna-se menos frequente, mas dura mais tempo. Nas escalas mais curtas, a seca torna-se mais frequente, mas dura períodos mais curtos, (KOMUSCU, 1999).
Oliveira Junior et al. (2012) avaliaram uma série de dados pluviométricos, sob o aspecto da homogeneidade, no cálculo do IPP e sua relação com os eventos de El Niño- Oscilação Sul (ENOS) para as regiões fisiográficas do estado de Alagoas. Constataram, no
referido estudo, que a seca é um fenômeno intrínseco de certos climas, associado, essencialmente, à ausência de precipitação.
De maneira geral, os anos de ocorrência de eventos fortes de ENOS, juntamente com os dados tratados, definem padrões mais realísticos dos períodos úmidos e secos das regiões fisiográficas de Alagoas, em comparação aos eventos moderados de ENOS associados com os dados não tratados, (OLIVEIRA JUNIOR et al. 2012).
Livada e Assimakopoulos (2007) utilizaram o IPP para detectar eventos de seca em base espacial e temporal usando dados de precipitação mensal de 23 estações distribuídas ao longo de toda a Grécia, por um período de 51 anos, em que a classificação da seca foi estimada com base na sua intensidade e duração.
Na Grécia os resultados do IPP indicam que secas suaves e moderadas aparecem de maneira reduzida de norte a sul e de oeste para leste na escala de 3 e 6 meses, enquanto secas severas são mais frequentes na parte sul da Grécia e também mais elevadas que em outras partes do País, (LIVADA e ASSIMAKOPOULOS, 2007).
Tendo em vista todos esses apontamentos, o uso de ferramentas associadas às condições climáticas auxiliam no monitoramento e cambate à seca ou a um período de estiagem que se possa iniciar em determinado local, (BLAIN e BRUNINI, 2005).
A organização das sociedades no espaço não tem levado em consideração os processos físicos e naturais dos ambientes, constituindo um relacionamento predatório na interação homem-natureza.
Episódios extremos de precipitação são cada vez mais frequentes, especialmente em áreas densamente povoadas e apropriadas, em um constante e veloz processo de transformação do espaço.
Os índices de quantificação da precipitação têem se mostrado ferramentas eficientes nas estimativas de concentração de chuva e monitoramento da seca ou de períodos de estiagem, permitindo que os indivíduos conheçam melhor o espaço ocupado e apropriado e possam se organizar, levando em consideração condições de disponibilidade e abastecimento de recursos hídricos, umidade do solo, além de situações de risco à própria vida, como enchentes, inundações e baixa umidade do ar.