De acordo com INMET (2015), a ação dos raios solares e do vento sobre as águas da superfície terrestre provocam o fenômeno da evaporação, que é a passagem da água do estado líquido para o estado de vapor. Devido à evaporação, uma exorbitante quantidade de gotículas de água fica em suspensão na atmosfera, estas se concentram, formando as nuvens. Ao resfriar-se, a água das nuvens precipita em forma de chuva, por este motivo é
denominada de precipitação pluvial. A quantidade de chuva que cai num determinado tempo e local é medida pelo pluviômetro e registrada pelo pluviógrafo.
A queda de umidade do ar sobre uma superfície, seja líquida ou sólida, é denominada de precipitação. As principais formas de precipitação líquida são as chuvas e o orvalho. São denominadas de chuvisco ou garoa pequenas gotículas de chuva, da ordem de 0,5 mm. As principais formas de precipitação sólida são: neve, neve granulada, granizo e orvalho congelado. Na natureza existem três tipos de precipitação, Figura 3:
1. Convectiva: quando a temperatura está elevada a evaporação ocorre de forma intensa. A temperatura tem como característica diminuir conforme a altitude aumenta, portanto, a água evaporada ao ascender para atmosfera, vai resfriando-se, provocando as chuvas. Esse tipo de chuva tem como característica ocorrer em locais próximos onde houve a evaporação. Comumente chamadas de chuva de verão.
2. Frontal: é a precipitação mais comum. É aquela em que uma massa de ar quente, com muita umidade, choca-se com uma massa de ar frio. A massa de ar fria é mais densa que a massa de ar quente, que por diferença de pressão acabam se encontrando. A massa de ar quente por ser mais leve é deslocada para cima da massa de ar frio, o ar quente em contato com altitudes elevadas da atmosfera tende a se esfriar, ocorrendo os processos de condensação. A zona de contato entre o ar quente e o ar frio chama-se de frente, é uma área de instabilidade meteorológica e propícia ao desenvolvimento de formação de nuvens.
3. Orográfica ou de relevo: é a precipitação que ocorre nas encostas de montanhas e nas serras. Deslocadas pelo vento, as nuvens ao defrontar as encostas, tem como caminho preferencial a ascensão da montanha ou serra. Conforme ganha altitude ocorre à condensação ocasionando a precipitação, por isso, a probabilidade de chuva é grande em encostas de morros e serras, principalmente se estiverem de frente para o mar.
Figura 3. Tipos de precipitação. Fonte: Nowatzki (2015).
2.6.2 Índice pluviométrico
O índice pluviométrico é uma medida, em milímetros, resultante do somatório da quantidade precipitada de água (chuva, neve, granizo) em determinada área, durante um período de tempo. O instrumento utilizado para medição do índice pluviométrico, conforme Figura 4, é chamado de pluviômetro.
Figura 4. Pluviômetro Ville de Paris em aço inox. Fonte: Pluviômetros (2015).
A medida em milímetros do índice pluviométrico significa que em uma área de superfície aberta de 1m² ocorre uma precipitação de uma quantidade de chuva suficiente para elevar a altura de lâmina dessa área, em milímetros, equivalente ao índice pluviométrico.
2.6.3 Estudo pluviométrico
Indubitavelmente o estudo pluviométrico é necessário, sendo uma das etapas mais importantes do projeto, utilizando-se de dados provindos de estações meteorológicas próximas à região de implantação do sistema, evitando assim, a alteração do clima na busca de diminuir os erros associados. Estes dados são geridos por órgãos meteorológicos, e.g.
CPRM – Serviço Geológico do Brasil, EPAGRI – Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural, INMET – Instituto Nacional de Meteorologia, ANA – Agência Nacional de Águas.
Para maior exatidão de um estudo pluviométrico, buscam-se informações de séries históricas nos bancos de dados. As análises são realizadas através dos dados obtidos de pluviômetros e/ou pluviógrafos. Por cálculos estatísticos chegasse ao resultado final, podendo ser utilizado as medidas de tendência central, como a média, mediana ou percentil.
Média aritmética ou média: é considerado o centro de um conjunto de dados, o ponto de equilíbrio. É a mais importante das medidas de tendência central, está sendo calculada pela Equação 1:
𝑀é𝑑𝑖𝑎 = 𝑥̅ =∑(𝑥) 𝑛
Eq. (1)
Onde:
∑ = somatório de um conjunto de valores;
x = valores individuais da amostra;
n = número de valores da amostra;
Mediana: é o valor do meio de um conjunto de dados, sendo que os valores devem ser dispostos em ordem crescente ou decrescente. Se o número de valores for ímpar, a mediana é o valor localizado no meio do conjunto. Se o número de valores for par, a mediana é a média dos dois valores do meio do conjunto. Pode ser calculada pela Equação 2:
𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎𝑛𝑎 = 𝑥̃ =𝑛 + 1 2
Eq. (2)
Onde:
n = número de valores do conjunto.
Percentil: faz parte da estatística descritiva, é uma medida que divide as amostras, por ordem crescente, em 100 partes, tendo cada parte percentagem de dados aproximadamente iguais. Por exemplo, quando o percentil for de 0,25 significará que 75% dos dados ultrapassam aquele valor.
2.6.4 Características da área de estudo
O Brasil, pela sua magnitude territorial, possui diferenciados regimes de temperatura e chuva. Do Norte ao Sul existe uma grande variedade do clima, com distintas características regionais. O Sul do Brasil sofre mais influência dos sistemas de latitudes médias, tendo os sistemas frontais como a principal forma de precipitação durante o ano. Os sistemas convectivos de mesoescala também são responsáveis por grande total de precipitação nesta região, principalmente próximo ao litoral.
Na região Sul do Brasil, a distribuição anual de chuva é comumente uniforme (Figura 5). Ao longo do território, em grande parte, a média anual de precipitação varia de 1250 a 2000 mm. De acordo com CPTEC (2015), essa região possui relevo de características suaves, não exercendo grande influência na distribuição pluviométrica. No entanto, a temperatura exerce um papel fundamental sobre a precipitação, sendo a região Sul com a maior sazonalidade térmica. Um dos principais fenômenos relacionados à temperatura na região Sul do Brasil são as geadas, esta associada a baixas temperaturas do ar, abaixo de 0ºC, formando gelo em superfícies de contato.
Figura 5. Climatologia de precipitação acumulada no ano (mm) realizado durante o período de 1961 a 1990. Fonte: CPTEC/INPE, 2015.