Indicadores da Qualidade da Solução escolhida PPP

Dois indicadores foram escolhidos para representar a qualidade dos dados verticais disponibilizados:

• o nível de água - as grandes variações de vazão/volume que ocorrem na bacia hidrográfica do rio Amazonas constituem a principal causa das variações não modeladas das coordenadas verticais nesta região; assim, espera-se que a

variação do nível de água esteja fortemente correlacionada com as variações de coordenadas detectadas nas estações GPS; crítica - os receptores GPS medem variações totais de deslocamento vertical, mas nem todos se devem à variação de massa de água superficial: há os efeitos de pressão atmosférica, águas subterrâneas;

• as séries de soluções GRACE/GRGS - espera-se que essas séries, correspondentes às variações de massa/gravidade, expressas como deformação radial a partir da estimação da variação de volume de água equivalente, estejam correlacionadas com as séries de variação medidas nas estações GPS; críticas - (1) GRACE: dados de baixa resolução 300-400 km; GPS: dados pontuais; (2) correção das variações nos dados GRACE dos efeitos de pressão atmosférica feita de forma aproximada (dados do modelo ECMWF).

As comparações foram realizadas em cinco estações: Manaus (NAUS), São Gabriel da Cachoeira (SAGA), Porto Velho (POVE), Marabá (MABA) e Macapá (MAPA). Verificou-se que a amplitude das variações de coordenada vertical encontradas em Manaus correspondem ao dobro das encontradas em Porto Velho, e ao quádruplo das encontradas em São Gabriel da Cachoeira. Em todas essas estações, havia a disponibilidade de dados de variação diária de nível de água (fonte:

HIDROWEB/ANA).

A primeira comparação foi feita entre a estação fluviométrica do Porto de Manaus com código 14990000 (HIDROWEB/ANA), estação GPS de NAUS da RBMC/IBGE e série do GRACE extraída do GRGS/CNES extraída para coordenada de NAUS. Na Figura 7.8, são apresentadas essas três séries.

Figura 7.8- Comparação com deslocamentos verticais dados pela série GRACE, GPS e nível de água da estação fluviométrica em Manaus.

Os resultados apresentados acima sugerem a existência de uma forte correlação entre as medidas, diretas e aproximadas, de variação de coordenada vertical. Contudo o GRACE certamente tem um fator de calibração dos efeitos provavelmente associados ao modelo de Terra na sua resposta da variação gravitacional e deslocamento vertical.

A correlação do GPS de NAUS com a estação do nível de água comprova o resultado apresentado anteriormente no trabalho de BEVIS et al. (2002). Porém uma variação vertical superior à apresentada em BEVIS et al. (2002) (7,5cm) foi encontrada neste trabalho. Como pode ser visto na Figura 7.8, variações de cerca de 10 cm de amplitude foram encontradas, fato que pode ser justificado por uso de séries temporalmente mais longas do que as usadas por BEVIS et al .(2002).

Quanto às soluções de posicionamento GPS obtidas pelo método PPP, de boa correlação com os dados de nível de água, verificou-se uma diferença marcante entre essas séries no ano de 2009, onde a enorme variação de nível atingindo a cota de 29,77 metros correspondente à maior cheia já registrada nessa estação em seus mais de 100 anos de dados fluviométricos condiz com o maior deslocamento vertical dado pelo GPS.

Contudo esse resultado pode ser justificado pela influência, nas séries GPS e de nível d’água, de outros efeitos e fenômenos não corretamente modelados ou corrigidos, tais como a carga atmosférica, água subterrânea e a umidade do solo. O GRACE também responde melhor à determinação da maior cheia, todavia o GRACE não possui os efeitos de carga atmosférica contabilizados. Em uma tentativa de explicar a influência de cargas atmosféricas, utilizaram-se os dados da estação meteorológica de Manaus disponibilizados pelo INMET (Instituto Nacional de Meteorologia) no seu sítio de internet http://www.inmet.gov.br. No curto período mostrado na Figura 7.9, pode-se notar a variação da pressão atmosférica, a principal variável causadora dos fenômenos de carga atmosférica.

Figura 7.9 – Comparação entre a pressão atmosférica e variações dadas pelo GRACE e GPS.

Na Figura 7.9, nota-se uma boa correlação entre as diferenças dadas pelo GRACE e GPS em comparação com a pressão atmosférica, contudo é preciso analisar o tempo de resposta do efeito da pressão atmosférica, pois o efeito da variação atmosférica parece ter um tempo de reposta maior para que efetivamente seja notado o efeito de carga.

Abaixo (Figura 7.10), segue a comparação feita em Porto Velho, utilizando a estação fluviométrica no rio Madeira de código 15400000 (HIDROWEB/ANA) e dados GPS da estação POVE da RBMC/IBGE.

Figura 7.10 – Comparação dos deslocamentos verticais entre as séries do GRACE, GPS e estação fluviométrica no rio Madeira.

Nessa estação, foram verificadas as maiores correlações entre as três séries (GPS nível de água, e GRACE). A série de deslocamento vertical dada pelo GRACE ajusta-se melhor à série GPS, levantando-ajusta-se a hipóteajusta-se que ajusta-se pode ter melhor ou pior ajuste entre as séries GRACE e GPS dependendo da região, precisando-se ter sua correção de deslocamento e potencial na série GRACE melhor analisada de acordo com a região.

Entre as justificativas da boa correlação entre o nível de água e GRACE, podem ser citadas: (1) as variações de massa expressas pelas soluções GRACE devem-se preponderantemente às grandes variações de volume/cota, sendo o possível efeito da variação de água no solo não tão relevante nesse local; (2) as soluções GRACE representam de forma relativamente homogênea a hidrologia da bacia.

Entre as soluções de GPS, GRACE e nível de água, pode-se considerar que as variações de carga atmosférica são pequenas quando confrontadas às variações de carga

hidrológica, levando a que a hipótese do modelo de Terra utilizado no GRACE se adapte melhor a essa região.

Na Figura 7.11, é apresentada a comparação feita em São Gabriel da Cachoeira no alto rio Negro, utilizando-se a estação da RBMC SAGA e a estação fluviométrica de São Gabriel da Cachoeira de código 14320000 (HIDROWEB/ANA).

Figura 7.11- Comparação de deslocamentos verticais GPS, GRACE e estação fluviométrica em São Gabriel da Cachoeira.

São Gabriel não apresenta uma correlação tão boa entre as séries de GPS, GRACE e nível de água. Esse resultado justifica-se, pois São Gabriel possuiu uma variação no ciclo hidrológico bastante inferior a de Manaus e Porto Velho, fato que pode aumentar a influência de outros fatores na carga exercida pela variação do nível, a se considerar a influência da carga atmosférica e efeitos das águas subterrâneas e umidade no solo. Entretanto a simples relação de alguns sinais de variação de nível de água com efeitos de carga já apresenta bons indícios na validade das aplicações GPS e GRACE na determinação desse tipo de fenômeno.

Para a comparação em Macapá, no estado do Amapá, foram utilizadas somente a série GRACE e a estação GPS MAPA, não sendo empregado o nível de água, devido ao rio Amazonas em Macapá estar sendo influenciado pelo regime das marés, sendo

inapropriado o uso das séries fluviométricas. Como visto na Figura 7.12, a comparação mostrou uma boa correlação entre os dados GRACE e GPS.

Figura 7.12 – Comparação GRACE e GPS em Macapá.

Já em Marabá no Pará pode-se usar o nível de água da estação fluviométrica do rio Tocantins de código 29050000 (HIDROWEB/ANA) para a comparação entre a estação fluviométrica, a estação permanente da RBMC de MABA, a série GRACE do ponto da estação MABA e a série GRACE na estação de NAUS.

Figura 7.13 – Comparação entre séries GRACE e nível de água e estação GPS em Marabá.

Na Figura 7.13 nota-se, pelo receptor GPS um efeito no sentido contrário ao movimento do nível de água e da série GRACE. Esse efeito não pôde ainda ser explicado, podendo ser originado por fenômenos percebidos de forma diferente pela a estação permanente. Contudo, pelos resultados positivos das comparações anteriores o resultado de MABA gera indícios para uma busca de maiores informações sobre uma certa instabilidade com a série da estação GPS, sendo recomendada uma análise da estabilidade do marco no qual se encontra a estação GPS de MABA.