Raidel Báez Prieto
Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC
raidelbp@gmail.com
Planejamento para a sustentabilidade de regiões vulneráveis a eventos
extremos de chuva persistente em Santa Catarina, Brasil.
Francisco Henrique de Oliveira Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC
chico.udesc@gmail.com
8º CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO PARA O PLANEAMENTO URBANO, REGIONAL, INTEGRADO E SUSTENTÁVEL (PLURIS 2018).
Cidades e Territórios - Desenvolvimento, atratividade e novos desafios
Coimbra – Portugal, 24, 25 e 26 de outubro de 2018
PLANEJAMENTO PARA A SUSTENTABILIDADE DE REGIÕES VULNERÁVEIS A EVENTOS EXTREMOS DE CHUVA PERSISTENTE EM
SANTA CATARINA, BRASIL. Prieto B.R., Oliveira H. F.
RESUMO
O estado de Santa Catarina (SC) vem apresentando maior frequência e intensidade de eventos climáticos extremos, segundo dados da Defesa Civil de SC (DC). A partir da climatología de SC analisaram-se as condições das chuvas persistentes extremas durante parte de janeiro 2018 em SC, período influenciado pelo evento La Niña. Foram gerados mapas temáticos, analisando as condições termodinâmicas sobre SC nesse período, associadas à Zona de Convergência de Umidade proveniente da Amazônia. No meio computacional e com recursos de geoprocessamento gerou-se um mapa contendo as regiões vulneráveis em relação ao efeito provocado pelas chuvas persistentes extremas. Em diversas cidades as chuvas superaram a média climática, deixando-as em estado de emergência, principalmente pelos deslizamentos e inundações acontecidos. Ressalta-se que na capital Florianópolis foram registrados mais de 400 mm em 48h. Órgãos de planejamento, gestão territorial e DC ficam alertados das condições sinóticas destas chuvas e das regiões vulneráveis em SC.
1 INTRODUÇÃO
Os desastres ambientais relacionados às chuvas, inundações e deslizamentos de terra podem ocorrer, por exemplo, devido a eventos climáticos que geram uma quantidade de água superficial em pouco tempo (chuvas intensas), ou duram por longos períodos de tempo (chuvas persistentes). A América do Sul é afetada por sistemas atmosféricos de escala sinóptica, influenciados por fatores de circulação de diversas escalas, de origem tropical ou extratropical, causando chuvas intensas e persistentes ao longo do ano no sul do Brasil. (MARENGO et al., 2007; REBOITA et al., 2010; TEDESCHI et al., 2014).
Nos últimos 30 anos, o Brasil sofreu vários desastres ambientais em diferentes épocas do ano (GRIMM, 2009), sendo a grande maioria relacionada a fenômenos meteorológicos ou extremos climáticos extremos, como chuva intensa, chuva prolongada, ventos intensos, que por sua vez, levam aos desastres ou eventos mencionados acima. Na região sul do Brasil, o estado de Santa Catarina (SC) é fortemente influenciado por eventos climáticos extremos, como secas prolongadas, chuva prolongada, granizo e ventos intensos de acordo com informações da Defesa Civil do Estado disponíveis em (www.defesacivil.sc.gov.br).
outono e os de maior intensidade e persistência no inverno, com uma tendência linear positiva que indica um aumento no número de eventos futuros.
Segundo Cardoso e Calearo (2017), em seu estudo de eventos de precipitação extrema no sul do Brasil, com dados dos últimos 37 anos, observaram que os eventos de chuva mais intensos e persistentes ocorrem principalmente durante o verão. Estes autores também inferem que há uma relação entre os eventos mais intensos de acumulado que coincidem com anos do evento El Niño Forte, e que durante anos de neutralidade desse fenômeno acontecem os casos mais persistentes em dias de inverno e primavera. Estes casos mais persistentes têm preferência espacial sobre as regiões para o norte e sul do estado da SC, bem como na região metropolitana de Florianópolis (capital de Estado).
A partir da caraterização climatológica das chuvas persistentes em SC, o principal objetivo deste trabalho se configura em estudar as condições atmosféricas responsáveis pelas chuvas persistentes extremas que ocorreram em Santa Catarina no mês de janeiro de 2018, obtendo um mapa que representa as regiões vulneráveis aos efeitos negativos que esta chuva em excesso causa na região.
2 METODOLOGIA
Para a análise climatológica de SC foram utilizados dados diários de precipitação dos últimos 35 anos (1981-2015), tomando como referência 7 estações meteorológicas do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e do Centro de Informações de Recursos Ambientais e de Hidrometeorologia de SC (EPAGRI-CIRAM). Para a análise sinótica do caso de estudo foram desenvolvidos mapas temáticos com dados de diferentes variáveis as 12 UTC do Reanalysis do National Centers for Environmental Prediction. Foram gerados mapas da variável pressão ao nível médio do mar PNMM junto à altura geopotencial com isolinhas separadas a cada 60 metros de geopotencial, representando camadas separadas a 3° de temperatura, e valores negativos de ômega em 500 hPa; a temperatura com a umidade específica e sentido e magnitude do vento em 850 hPa; a divergência do fluxo de umidade com linhas de corrente do vento em 850 hPa; divergência e linhas de corrente do vento em 200 hPa e por último a média de ômega dentro das latitudes do estado de SC, num corte vertical (1000 até 200 hPa). Ainda analisaram-se imagens de satélite do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), http://satelite.cptec.inpe.br/home/index.jsp. O uso das imagens do Radar meteorológico de Lontras foi ferramenta fundamental em momentos de crise para emissão de avisos e alertas em curto período de tempo. Ressalta-se ainda o uso de cartas de análises sinóptica do Serviço Meteorológico do Centro de Hidrografia da Marinha de Brasil, www.mar.mil.br/dhn/chm/meteo/prev/cartas/cartas.htm. Os dados supracitados tornaram-se insumo para o Sistema de Informação Geográfico, que por meio dos seus recursos geoespaciais permitiu gerar um mapa das regiões mais vulneráveis para o caso de estudo considerando a potencial relação frente aos danos, bem como o deslocamento e potencial destruição que as chuvas persistentes provocaram em SC durante os dias de janeiro de 2018. A representação gráfica (cartográfica) temática temporal, por meio dos recursos geotecnológicos, toma papel fundamental no processo de disseminação da ocorrência do evento, considerando sua intensidade, tendência e potenciais cidades afetadas.
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Segundo a climatologia observada nos dados históricos de SC, nas estações de outono e inverno acontece o maior numero de casos de chuva que persiste por vários dias, especificamente no inverno, os mais intensos enquanto persistência em dias e acumulados
médios da chuva no período. Esse último resultado coincide com os estudos realizados em SC por Nunes e Da Silva (2013); Cardoso e Calearo (2017). Analisando os mapas temáticos obtidos para o caso extremo em estudo, durante o dia 9 de janeiro de 2018, o escoamento subtropical com pulsos anticiclônicos de 1020 hPa, possibilitou a formação de um cavado invertido sobre o Rio Grande do Sul (RS), ocasionando nebulosidade convectiva na região Sudoeste deste território (figura 1 A-B). O Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul (ASAS), atua com valor central de 1024 hPa e mantém advecção de ar frio e úmido sobre as regiões do Leste de SC e Paraná (PR) (figura 1-C), provocando chuva fraca e mal distribuída. Observa-se o escoamento de ar quente e úmido proveniente da região Amazônica em combinação com a intensa convergência de umidade na camada limite da atmosfera (figura 1-C), promovendo a Zona de Convergência de Umidade (ZCOU) aliada a uma área de baixa pressão barotrópica (figura 1-A) y com fraco gradiente de espessura (figura 1-F). Esses são os principais ingredientes que geram divergência em 200 hPa (figura 1-D), favorecendo a perda de massa e respectivamente ômega negativo (figura 1-F). Observa-se que neste dia, a média atmosfera em 500 hPa, encontra-se com escoamento proveniente de nordeste a norte, embebido ao ar mais quente e instável.
Fig. 1 – (A) Carta Sinótica da Marinha do Brasil, (B) Imagem de Satélite GOES – 16
C D
E F
O 10 de janeiro de 2018 foi marcado pela penetração do escoamento anticiclônico subtropical de 1020 hPa, onde a dinâmica do ar subtropical gera um amplo cavado invertido sobre o RS (figura 2-A). O Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul (ASAS), atua com valor central de 1026 hPa e mantém o transporte de ar frio e úmido sobre as regiões do leste de SC e PR (figura 2-C), provocando chuva moderada a forte em alguns pontos mal distribuídos. O escoamento convergente dos ventos alísios (figura 2-C) intensifica a nebulosidade sobre boa parte das regiões Sul e Sudeste do Brasil (figura 2-B), devido à intensa ascensão de ar (figura 2-F). A Alta da Bolívia mantém valores de divergência positiva em 200 hPa (figura 2-D) e existe na média atmosfera em 500 hPa, advecção de temperatura positiva (figura 2-E).
Fig. 2 – (A) Carta Sinótica da Marinha do Brasil, (B) Imagem de Satélite GOES – 16 do CPTEC/INPE, (C) Temperatura e umidade e vento em 850 hPa, (D) Divergência e linha de corrente em 200 hPa, (E) Advecção de Temperatura e Vento em 500 hPa, (F) Pressão a Nível Médio do Mar, Altura Geopotencial entre 1000 e 500 hPa e Ômega.
Dia 10 de janeiro de 2018 no horário 12 UTC.
Observou-se para o dia 11 de janeiro de 2018, que a instabilidade aumentou progressivamente em SC. Percebe-se que o escoamento subtropical persiste com pulsos
A B
C D
anticiclônicos de 1016 hPa, possibilitando a formação de um cavado invertido sobre o RS (figura 3-A). Na imagem recente de satélite (figura 3-B), verifica-se uma área de tempestade próxima da Capital catarinense (em tons de laranja e vermelho) ocasionando chuvas torrenciais acompanhadas de raios, a qual é favorecida pelo intenso fluxo convergente de ventos frios e úmidos provenientes de um centro de alta pressão com isóbara central de 1022 hPa sobre o oceano Atlântico adjacente (figura 3-A) em combinação com o escoamento de ar quente e úmido oriundo da região Amazônica associado à Zona de Convergência de Umidade (ZCOU) (figura 3-C). Um cavado em médios níveis de suporte e intensificação a ZCOU alinhando as instabilidades sobre a Faixa Leste de SC (figura 3-D). Essas são as principais forçantes dinâmicas que mantém as chuvas torrenciais sobre Florianópolis e região. Intenso núcleo de espessura de ar quente foi observado sobre a região do Litoral da Grande Florianópolis, com 5880 mgp, com -15 Pa/s de ômega negativo. Isso deu potencial para chuvas torrenciais com acumulados muito elevados em um curto intervalo de tempo. Um cavado em altitude (200 hPa) promove intensa advecção de vorticidade ciclônica a leste do seu eixo (figura 3-F), favorecendo uma perda de massa muito grande e respectivamente uma área de convergência intensa de umidade em superfície.
Fig. 3 – (A) Carta Sinótica da Marinha do Brasil, (B) Imagem de Satélite GOES – 16
A B
C D
Com o passar dos dias o tempo se estabilizou e no dia 15 de janeiro de 2018 se reativou a instabilidade sobre SC. No inicio deste novo período de chuvas, um sistema frontal com seu ramo frio penetra o território Argentino e Rio Grande do Sul, acoplado a um ciclone extratropical maduro, com valor central de 1004 hPa (figura 4-A). O sistema encontra-se com temperatura de 12ºC em 850 hPa, com alta umidade das latitudes baixas (figura 4-C). Observa-se uma crista em 200 hPa, favorecida pela Alta da Bolívia onde ocorre divergência de massa no setor Oeste de SC (figura 4-D). A combinação destes fatores junto à instabilidade pré-frontal possibilita o desenvolvimento de núcleos de tempestades entre o Paraguai, Paraná e Oeste de SC (figura 4-B). Na Faixa Leste, muitas nuvens baixas e médias desencadeadas pela umidade marítima e o fluxo tropical de noroeste em 850 hPa. Existe advecção fria proveniente de um sistema de alta pressão pós-frontal na região do Uruguai e uma advecção de ar quente acima da Faixa Leste de SC (figura 4-E). O sistema possui escoamento baroclínico nos níveis médios da troposfera (500 hPa) (figura 4-F).
Fig. 4 – (A) Carta Sinótica da Marinha do Brasil, (B) Imagem de Satélite GOES – 16 do CPTEC/INPE, (C) Temperatura e umidade e vento em 850 hPa, (D) Divergência e linha de corrente em 200 hPa, (E) Advecção de Temperatura e Vento em 500 hPa, (F) Pressão a Nível Médio do Mar, Altura Geopotencial entre 1000 e 500 hPa e Ômega.
Dia 15 de janeiro de 2018 no horário 12 UTC.
A B
B C
Para o dia 16 de janeiro o sistema transiente encontra-se em deslocamento sobre o oceano Atlântico adjacente a, altura de Florianópolis, onde seu ramo frio esta conectado a um
ciclone extratropical com valor de 1002 hPa, com fraco gradiente de pressão (figura 5 A-B). Nota-se um anticiclone pós-frontal na retaguarda deste sistema, com
pressão central de 1018 hPa. Observa-se que a nebulosidade encontra-se mais carregada entre o PR, SP e Atlântico adjacente. Em SC, muitas nuvens baixas e estratiformes as quais geral precipitação moderada a forte em alguns pontos do Litoral. O transporte de ar relativamente quente oriundo da região Amazônica (figura 5-C), alimenta a frente fria e mantém as nuvens ativas na região. O sistema encontra-se mais baroclínico em área oceânica do que em superfície (figura 5-F) e com fraco gradiente de temperatura horizontal. Observa-se um fluxo baroclínico em 500 hPa dando suporte dinâmico a frente fria (figura 5-E).
Fig. 5 – (A) Carta Sinótica da Marinha do Brasil, (B) Imagem de Satélite GOES – 16 do CPTEC/INPE, (C) Temperatura e umidade e vento em 850 hPa, (D) Divergência e
A B
C D
Finalmente para o dia 17 de janeiro de 2018, observa-se a baixa do Chaco, atuando ao Norte da Argentina e parte do Paraguai, onde se desprende um cavado ciclônico estendido sobre o Uruguai. Um cavado invertido é observado sobre SC, através de um pulso de 1016 hPa (figura 6-A). Muita nebulosidade entre o PR e Norte de SC (figura 6-B), onde ocorrem chuvas ocasionais de caráter fraco a moderado. O padrão de circulação de ventos de origem tropical mantém uma atmosfera ainda energizada sobre o Leste do PR. Em SC, muitas nuvens baixas e estratificadas sobre o setor Leste do estado, gerando chuvas ocasionais de intensidade fraca a moderada. (figura 6-B). Mantem-se as condições de temperatura e umidade favoráveis para a chuva na região de estudo e na alta troposfera (figura 6-C-D). Advecção de temperatura positiva na região convectiva na divisa entre a Argentina e Uruguai (figura 6-E). Fraco contraste de espessura e de geopotencial sobre o continente (figura 6-F).
Fig. 6 – (A) Carta Sinótica da Marinha do Brasil, (B) Imagem de Satélite GOES – 16 do CPTEC/INPE, (C) Temperatura e umidade e vento em 850 hPa, (D) Divergência e linha de corrente em 200 hPa, (E) Advecção de Temperatura e Vento em 500 hPa, (F) Pressão a Nível Médio do Mar, Altura Geopotencial entre 1000 e 500 hPa e Ômega.
Dia 17 de janeiro de 2018 no horário 12 UTC.
A B
C D
Observa-se que tanto para o primeiro período de chuva persistente (figura 7-A), como para o segundo período (figura 7-B), que existem valores de ômega negativos em todos os níveis da atmosfera sobre SC nos dias 10 e 16, os quais são considerados metade dos dias que configuram o evento. Estes movimentos ascendentes são provocados pelas condições atmosféricas antes descritas, que em seu conjunto mantiveram o desenvolvimento de nuvens de muita chuva convectiva na região por tantos dias.
Fig. 7- Média de Ômega (Pa s-1) dentro das latitudes de SC (-30° e -25° latitude sul)
para um corte vertical desde 1000 até 200 hPa (longitudes de SC dentro do retângulo). Dias 10 (A) e 17 (B) de janeiro 2018 respetivamente.
Na figura 8 são apresentadas algumas imagens do momento, no dia da maior enchente em Florianópolis - SC 11/01/2018, que claramente mostram a forte instabilidade na região provocada pelas condições sinóticas anteriormente descritas.
A B
A B
Pela análise sinótica antes descrita, verifica-se que desde os primeiros dias do ano 2018, período de verão, as condições atmosféricas não ficaram estáveis segundo o padrão normal de verão. Portanto, se verifica na figura 9, que vários municípios de SC foram atingidos pelo avento, e consequentemente declarados em estado de alerta pelos danos que a chuva persistente provocou, sendo esses danos registrados pela Defesa Civil do Estado. Para o inicio da chuva persiste, que começou no dia 9 de janeiro, iniciaram os registros de desabrigados pelo alagamento e deslizamentos de terra. No dia 10 de janeiro teve-se um registro oficial divulgado pela DC de 210 desabrigados e 234 afetados e a perda de 1 vida humana. Para o dia 11 de janeiro foram relatadas 20 ocorrências nos municípios, 3.751 afetados e 937 residências, 2 mortos, 1 ferido e 2 desaparecidos.
Os municípios que reportaram danos mais significativos foram os geograficamente presentes na região leste de SC, como Balneário Camboriú, Brusque, Biguaçu, Bombinhas, Braço do Norte, Imbituba, Navegantes, Joinville, São Francisco do Sul, São João Batista, São José. Em especial a capital Florianópolis reportou as maiores chuvas com mais de 400 mm em 48h que ocasionaram diversos alagamentos. Foram 1230 desalojados, 155 desabrigados, 30 residências interditadas, 4 pontes destruídas e danos em diversas vias públicas municipais. Os bairros em Florianópolis onde foram registrados os maiores acumulados de chuva foram Carijós 409 mm, Santo Antônio de Lisboa 331 mm, Itacorubi 324 mm, Centro 318 mm, e com danos significativos os bairros: Ratones, Monte Verde, Rio Tavares, Campeche, Itacorubi, Lagoa da Conceição e Papaquara. Registrou-se que para as vias públicas municipais, pelo menos 84 ruas foram danificadas, ocorreram 98 eventos de quedas de muros, públicas e privadas, 6 pontes foram completamente destruídas com deslizamentos generalizados de pequeno e médio porte por todas as regiões (figura 9).
Fig. 9 – Representação das Regiões mais Vulneráveis em relação aos danos causados pela Chuva Persistente Extrema de Janeiro 2018, a partir dos dados do boletim de
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Verificou-se com este estudo que para a época de verão, em que acontece a chuva persistente extrema, não coincidiu com os resultados apresentados por Cardoso e Calearo (2017), e de Nunes e Da Silva (2013). De fato os relatos dos autores supracitados, indicam que apesar dos maiores números, de eventos de chuva persistente, tenham preferência principalmente no verão, os mais intensos ocorrem no inverno como mostra também a climatologia da região. Cardoso e Calearo (2017) citaram nos seus trabalhos que eventos persistentes preferem condições neutrais do evento ENOS (Niño ou Niña), mas neste ano 2018 as condições no Pacífico refletem o evento La Niña pelo esfriamento de suas águas. Verifica-se dessa forma a ocorrência de um caso anômalo, que se registra para a climatologia histórica de SC, portanto fica o alerta e o chamado de atenção para um potencial período de mudança climática, sendo o caso de estudo um exemplo característico. Desde o ano 2008 não se tinham registros de acumulados de chuva tão intensos na região de estudo, segundo o centro responsável pelos dados EPAGRI-CIRAM. A chuva persistente extrema que aconteceu entre os dias 9, 10, 11 e em seguida nos dias 15, 16 e 17 de janeiro de 2018, foi devido à formação de grandes áreas de instabilidades. As áreas de instabilidades atmosféricas foram, em princípio, desencadeadas pelo fluxo de ar quente e úmido proveniente da região Amazônica, dando suporte termodinâmico no desenvolvimento profundo de nuvens de tempestades, que resultou em mais de 300 mm de chuva como média em todo estado e na capital Florianópolis com mais de 400 mm em 24h. Esta condição provocou diversos alagamentos em muitas cidades do estado, deixando-as em estado de alerta e em seguida de emergência pelos danos ocasionados, principalmente ocorrendo eventos de deslizamentos e inundações em diversos municípios.
Este fluxo de ar quente e úmido oriundo de regiões de baixas latitudes (em torno de 2 km de altitude) é chamado de Zona de Convergência de Umidade (ZCOU). A soma de vários fatores sinóticos em conjunto com a topografia a relevo acidentado da faixa leste de SC contribuiu significativamente para que as chuvas persistentes se mantivessem por tantos dias e se repetindo ao passo de praticamente uma semana com a mesma intensidade de dias e acumulados na região de estudo.
A chuva persistente extrema, que acorreu em janeiro de 2018, chegou a superar a média climática dos acumulados de chuva em muitas cidades de SC, deixando-as em estado de alerta e de emergência pelos danos ocasionados, principalmente deslizamentos e inundações. As regiões mais vulneráveis às chuvas persistentes do caso de estudo estão no norte, sul e litoral central do estado, bem como na região da Grande Florianópolis (Capital do estado). De fato, em Florianópolis os bairros mais afeitados são os que apresentam sistemas montanhosos e de morros, onde as chuvas por tantos dias provocarem deslizamentos de terra e as maiores perdas econômicas e de vidas humanas. Desta forma, os órgãos de planejamento, gestão territorial e DC, juntamente com os órgãos de estudos climatológicos tem se aproximado para prever tais eventos e mitigar os potenciais danos. Frente às demandas iminentes no Estado de SC e pela sistemática ocorrência dos eventos extremos, dá-se início a uma nova etapa após a instalação e uso de dados dos dois radares meteorológicos presentes no estado (imagens utilizadas neste trabalho), com os quais a análise e previsão dos eventos torna-se mais rápida e efetiva.
meteorológicos obtidos do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e do Centro de Informações de Recursos Ambientais e de Hidrometeorologia de SC (EPAGRI-CIRAM), assim como também a toda a equipe de colegas e professores no Laboratório de Geoprocessamento (GEOLAB) da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC). REFERÊNCIAS
CARDOSO, C. S., CALEARO, D. S. (2017), Variabilidade Espaço- Temporal dos Eventos Extremos de precipitação no sul do Brasil: Análise da intensidade e persistência e suas relações com o ENOS, Cadernos Geográficos (UFSC), v. 36, p. 37-48.
GRIMM, A. M. (2009), Clima da Região Sul do Brasil. In: CAVALCANTI, I. F. A.; FERREIRA, N. J.; JUSTI DA SILVA, M. G. A.; SILVA DIAS, M. A. F. Tempo e clima no Brasil. SP.: Ed. Oficina de Textos, p. 259-274.
MARENGO, J. A., ALVES, L. M., VALVERDE, M. C., ROCHA, R. P.; LABORBE, R. (2007), Eventos extremos em cenários regionalizados de clima no Brasil e América do Sul para o século XXI: Projeções de clima futuro usando três modelos regionais. Relatório 5. MMA/SBF/DCBio, Brasília.
NUNES, A. B.; DA SILVA, G. C. (2013), Climatology of extreme rainfall events in eastern and northern Santa Catarina state: present and future climate. Revista Brasileira de Geofísica (Impresso), v.31, p.1-13.
REBOITA, M. S., GAN, M. A., ROCHA, R. P., AMBRIZZI, T. (2010), Regimes de Precipitação na América do Sul: Uma Revisão Bibliográfica. Revista Brasileira de Meteorologia, v.25, n.2, p. 185-204.
TEDESCHI, R. G.; GRIMM, A. M.; CAVALCANTI, I. F. A. (2014), Influence of Central and East ENSO on extreme events of precipitation in South America during austral spring and summer. International Journal of Climatology, v.35. p. 2045–2064.
