Estudo dos Eventos de Seca Meteorológica na Região Sul do Brasil

(1)

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

Estudo dos Eventos de Seca Meteorológica

na Região Sul do Brasil

Priscila Bogo Pessini

Orientador: Professor Dr. Pedro Luiz Borges Chaffe

Coorientador: Vinícius Bogo Portal Chagas

(2)

(3)

C

ONTEXTUALIZAÇÃO

3 SECA

C

ONCEITO

Um evento de seca constitui em um período contínuo

de deficiência na disponibilidade de água em relação

às condições normais esperadas para uma

(4)

C

ONTEXTUALIZAÇÃO

C

ATEGORIAS DE SECA

Seca

Meteorológica

Deficiência de

_{Precipitação}

Anomalias na

Precipitação

Seca Agrícola

Baixa umidade do solo

Seca Hidrológica

Deficiência de

_Vazão

Anomalias na

Temperatura

Deficiência no armazenamento

de água subterrânea

(5)

C

ONTEXTUALIZAÇÃO

5 Global

Brasil

▪ A seca é o fenômeno responsável por um quinto dos prejuízos socioeconômicos causados por desastres naturais;

▪ Responsável por 35% das mortes relacionadas aos desastres naturais; ▪ Segundo o IPCC, desde a década de 1950, algumas regiões do mundo têm experimentado secas mais severas e longas.

▪

A seca que ocorreu em 1978 gerou um prejuízo de 8 bilhões de dólares; ▪ Na região Nordeste foram registradas 124 secas;

▪ A região Sudeste enfrentou a pior crise hídrica de sua história no período de 2014 a 2015;

▪ A irrigação é atividade responsável por 72% do consumo de água no Brasil;

(6)

C

ONTEXTUALIZAÇÃO

Região Sul

▪ A seca é o evento meteorológico que causa maior

impacto negativo na agricultura

Eventos de seca registrados na Região Sul:

▪ 1986 – 1987

▪ 2004 – 2006

▪ 2012

I

MPORTÂNCIA

Planejamento de Recursos Hídricos

Análise de riscos

(7)

(8)

O

BJETIVOS

O

BJETIVO

G

ERAL

Realizar um estudo dos eventos de seca meteorológica na região Sul do

Brasil.

O

BJETIVOS

E

SPECÍFICOS

▪ Identificar os eventos de seca aplicando o

Índice de Precipitação

Padronizado (SPI)

para as escalas de tempo de 24, 12, 9, 6 e 3 meses;

▪ Analisar a variação espacial e temporal das características de

intensidade

,

duração

e

frequência

dos eventos de seca;

▪ Relacionar os resultados do SPI com o

sistema climático

da região Sul do

(9)

(10)

M

ETODOLOGIA

Á

REA DE

E

STUDO

▪ Regime de precipitação transitório: - Ao norte: regime de monção;

- Ao sul: regime de latitudes médias;

▪ Influência do relevo;

(11)

M

ETODOLOGIA

11 Á

REA DE

E

STUDO

Dados

▪ Fonte: Agência Nacional de Águas (ANA) ▪ Período: 1975 a 2010

▪ Estações com até 10% de falhas ▪ Análise exploratória dos dados

671 estações pluviométricas

### # # _# # ### ###### ## # # # # # # # # # ## #### # # # ## ## ##### # ## ## # ## ## # # # # ## ###_# # # ## # ## # # # ## # # # # ####### # # # ## ## # # # # # # # # ### # # ### ## # ## ###_#_###_#_{##### #}# # ## # # # ## # # # # # # # ## # ## # ## ## ## # # # # # # ### # ## # # # # _### ## # # # # # # ## # ## # # ## # # # ## # # # # # # # # # # # # # # ## # # # _# # # # ## # # # # # # # ###### # ## ## ## # # # # ## # # ## ## # # ##_##_# # #####_#_#### # #### # # ### # # ##### # # # # # ###### # ### # # ######_### ## ### # ####### ## #### # # # # ##### # # # # #######_### # # ## # # ## # ###### # # # ## ## # #### # ## # ### # ## # # # ## ### # # ##_### _# # ### ##_## #### #### ###### # # ## ### # # ## ###### # # # # # # # # # ## # #_## ## # # #_##### ### ## # # # ## # # # ###_## ### # ### ### ## ###### ## # # # # # # # # # # ### # # # # # # ## # # # ## # ## # # # # # # ## # #### # ## #### # # # # # # # ## #### # # # # # ## # ## ### # # # # # # ##### # ### ## # # ####### # ## # ### # #### # ### # # # # # # # ### ## ## ## ## # # # # # # ## #### ## ## # #### ##### # # ### ### ## -55 -50 -30 -25 0 100 200km

±

-65 -40 -20 0 BRASIL Altitude (m) 1831 0

#

Estações Pluviométricas

(12)

M

ETODOLOGIA

Í

NDICES DE IDENTIFICAÇÃO E MONITORAMENTO DE SECA

Índice Autor Descrição Variável Vantagens Desvantagens

Índice de Precipitação Padronizado (SPI) McKee et al.(1993) Baseado na distribuição de probabilidade da precipitação. Precipitação

• Pode ser calculado para diferentes escalas de tempo;

• Possibilita prever eventos de seca; • É menos complexo que

o PDSI. • Necessita de séries históricas longas; • Baseado em dados preliminares que podem variar. Índice de Severidade de Seca de Palmer (PDSI) Palmer (1965)

Conceitos de balanço entre demanda e suprimento de

água.

Precipitação, temperatura.

• Utiliza um algoritmo para calcular o balanço hídrico e a umidade do solo;

• Útil em aplicações agrícolas.

• Os valores podem não identificar as secas tão facilmente como outros índices; • A metodologia é complexa. Gibbs e Maher Dividir os dados de precipitação em 10 escalas,

• Fornece uma medida estatística exata da

• Exige no mínimo 30 anos de registro de

(13)

M

ETODOLOGIA

13 Í

NDICE DE

P

RECIPITAÇÃO

P

ADRONIZADO

- SPI

Interpretação para as diferentes escalas de tempo

SPI Fenômeno refletido Aplicação/Observação

SPI-3 Condições de umidade de médio e curto prazo Estimativa sazonal de precipitação.

Tem grande aplicação na análise de umidade do solo.

SPI-6 Condições de médio prazo Estimativa da precipitação ao longo das estações do ano.

SPI-9 Padrões de precipitação em uma escala de tempo médio

SPI-9 < -1,5 trata-se de um bom indicador de impactos significativos da seca na agricultura.

SPI-12 Padrões de precipitação de longo prazo Associado às vazões, níveis de água de reservatórios e níveis de água subterrânea.

(14)

M

ETODOLOGIA

Í

NDICE DE

P

RECIPITAÇÃO

P

ADRONIZADO

- SPI

Cálculo

Função densidade de probabilidade:

Função de distribuição acumulada:

(15)

M

ETODOLOGIA

15 C

ARACTERÍSTICAS DA

S

ECA

▪ Distribuição Espacial: método Krigagem

SPI Categoria

0 a -0,99 Seca fraca -1,00 a -1,49 Seca moderada -1,50 a -1,99 Seca severa

-2,00 Seca extrema

Categorias de Intensidade da Seca

Eventos Intensidade Máxima

(16)

M

ETODOLOGIA

I

NTERFERÊNCIA DO FENÔMENO

E

L

N

IÑO

– O

SCILAÇÃO

S

UL

(

ENOS

)

NA PRECIPITAÇÃO

El Niño:

anomalias positivas na TSM e redução da diferença de pressão

Índice Oceânico Niño (ONI)

La Ninã:

anomalias negativas na TSM e

aumento do gradiente de pressão

▪ Fonte: National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) ▪ Período: 1975 a 2010

(17)

(18)

R

ESULTADOS E

D

ISCUSSÃO

I

DENTIFICAÇÃO DOS EVENTOS DE SECA

### # # _# # ### ###### ## # # # # # # # # # ## #### # # # ## ## ### ### ## ## # ## ### # # # ## ###_# # # ## # ## # # # ## # # # # ####### # # # ## ## # # # # # # # # ### # # ### ## # ## ###_#_###_#_{##### #}# # ## # # # ## # # # # # # # ## # ## # ## ## ## # # # # # # ### # ## # # # # ##_### # # # # # # ## # ## # # ## # # # ## # # # # # # ## # # # # # # ## # # # _# # # # ## # # # # # # # ###### # ## ## # # # # # # ## # ## ## # # ##_##_# # ########## # #### # # ### # # ##### # # # # # ###### # ### # # ######_### ## ### # ### ##### _# #### ## # # ##### # # # # #######_### # # ## # # ## # ###### # # # ## ## # #### ### # ### # ## # # # ## ### # # ## ### # # ### ##_## #### #### ###### # # ## ### ## ## ###### # # # # # # # # # # # # #_## ### # #_##### ### ## # # # ## # # # #### ###_# # ### ### ## ###### ## # # # # # # # # ## ### # # # # # # ## # # # ## # ## # # # # # # ## # #### # ## #### # # # # # # # ## #### # # # # # ## # ## ### # # # # # # ##### # ### ## # # ####### # ## # ### # ### ## ### # # # # # # # ### ## ## ## ## # # # # # # ## #### ## ## # #### ##### # # ### ### ## -55 -50 -30 -25 0 100 200km

±

-20 0 BRASIL Altitude (m) 1831 0

#

(19)

R

ESULTADOS E

D

ISCUSSÃO

19 I

DENTIFICAÇÃO DOS EVENTOS DE SECA

### # # _# # ### ###### ## # # # # # # # # # ## #### # # # ## ## ### ### ## ## # ## ### # # # ## ###_# # # ## # ## # # # ## # # # # ####### # # # ## ## # # # # # # # # ### # # ### ## # ## ###_#_###_#_{##### #}# # ## # # # ## # # # # # # # ## # ## # ## ## ## # # # # # # ### # ## # # # # ##_### # # # # # # ## # ## # # ## # # # ## # # # # # # ## # # # # # # ## # # # _# # # # ## # # # # # # # ###### # ## ## # # # # # # ## # # ## ## # # ##_##_# # ########## # #### # # ### # # ##### # # # # # ###### # ### # # ######_### ## ### # ### ##### _# #### ## # # ##### # # # # #######_### # # ## # # ## # ###### # # # ## ## # #### ### # ### # ## # # # ## ### # # ## ### # # ### ##_## #### #### ###### # # ## ### ## ## ###### # # # # # # # # # # # # #_## ### # #_##### ### ## # # # ## # # # #### ###_# # ### ### ## ###### ## # # # # # # # # ## ### # # # # # # ## # # # ## # ## # # # # # # ## # #### # ## #### # # # # # # # ## #### # # # # # ## # ## ### # # # # # # ##### # ### ## # # ####### # ## # ### # ### ## ### # # # # # # # ### ## ## ## ## # # # # # # ## #### ## ## # #### ##### # # ### ### ## -55 -50 -30 -25 0 100 200km

±

-65 -40 -20 0 BRASIL Altitude (m) 1831 0

#

(20)

R

ESULTADOS E

D

ISCUSSÃO

A

NOS MAIS SECOS

▪ Anos que apresentaram eventos de seca em 60% do tempo

▪ Anos mais secos:

- 1978 - 1979 - 1988 - 1989 - 2006

(21)

R

ESULTADOS E

D

ISCUSSÃO

21 I

NTENSIDADE

▪ Resultado converge com as isoietas de precipitações médias anuais;

▪ Regiões como sudoeste do Paraná, centro-oeste de Santa Catarina e noroeste do Rio Grande do Sul apresentaram altos valores de precipitação limiar;

▪ Eventos de seca extrema -2 > SPI > -3: - SPI-3: 83% das estações

- SPI-6: 34% - SPI-9: 19% - SPI-12: 13% - SPI-24: 10% Precipitação (mm) (SPI= -1) 1.979 930

(22)

R

ESULTADOS E

D

ISCUSSÃO

F

REQUÊNCIA

(a) 0 200 400km

±

Número de Eventos 32 23 SPI-3 (b) Número de Eventos 24 12 SPI-6 (c) Número de Eventos 19 8 SPI-9 (d)

(23)

R

ESULTADOS E

D

ISCUSSÃO

23 D

URAÇÃO

(a) Duração (meses) 21 7 0 200 400km

±

SPI-3 (b) Duração (meses) 30 10 SPI-6 (c) Duração (meses) 36 20 SPI-9 (d) Duração (meses) 21 7 SPI-12 (e) Duração (meses) 64 32 SPI-24

(24)

R

ESULTADOS E

D

ISCUSSÃO

(a) Duração (meses) 21 7 0 200 400km

±

SPI-3

(b) Duração (meses) 30 10

SPI-6

(c) Duração (meses) 36 20

SPI-9

(d) Duração (meses) 21

SPI-12

(e) Duração (meses) 64

SPI-24

(a) 0 200 400km

±

Número de Eventos 32 23

SPI-3

(b) Número de Eventos 24 12

SPI-6

(c) Número de Eventos 19 8

SPI-9

(d) Número de Eventos 11

SPI-12

(e) Número de Eventos 7 3

SPI-24

(25)

R

ESULTADOS E

D

ISCUSSÃO

25 R

ELAÇÃO ENTRE A OCORRÊNCIA DE SECA E OS EVENTOS

ENOS

(26)

(27)

C

ONCLUSÃO

27

▪ No período entre 1975 a 2010, os anos mais secos identificados pelo SPI foram: 1978,

1979, 1988, 1989 e 2006;

▪ A região sul da área de estudo não apresenta variações significativas ao longo do ano, portanto a aplicação de escalas de longo termo mostram-se mais adequadas. Na região norte do Paraná, há variação na precipitação entre verão e inverno, podendo ser observada em escalas de médio e curto termo;

▪ Região norte do Paraná apresentou maior frequência de ocorrência dos eventos de seca;

▪ Região sul e centro-oeste apresentaram maiores durações dos eventos;

▪ Regiões como sudoeste do Paraná, centro-oeste de Santa Catarina e noroeste do Rio Grande do Sul apresentaram altos valores de precipitação limiar, devendo ser interpretada como anomalia meteorológica, não necessariamente um evento de seca;

▪ Resposta à ocorrência do fenômeno La Niña nos anos 1985, 1989 e 2001. A maior relação foi encontrada entre SPI-12. Porém, não há relação de ocorrência do fenômeno La Niña em

(28)

R

ECOMENDAÇÕES

▪ Realizar uma análise conjunta das características de seca, procurando estabelecer uma relação qualitativa e quantitativa;

▪ Quantificar a magnitude dos eventos;

▪ Relacionar os resultados do SPI com registros de eventos de seca;

▪ Sugere-se que em futuros trabalhos seja aplicado o Índice de Precipitação e Evapotranspiração Padronizado (SPEI) em comparação com o SPI, a fim de determinar a influência da evapotranspiração nos resultados;

▪ A resposta do SPI frente a ocorrência dos eventos ENOS apenas foi testada para a região Niño 3.4, podendo outras regiões mostrarem maior influência;

▪ Sugere-se realizar a correlação entre o SPI e o Índice Oceânico El Niño (ONI) e avaliar a distribuição espacial dessa correlação, identificando as áreas mais sujeitas à influência dos eventos ENOS.

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R

EFERÊNCIAS

B

IBLIOGRÁFICAS

29

ALBUQUERQUE, Tatiana Máximo Almeida. Estudo dos processos de gestão de seca: aplicação no estado do

Rio Grande do Sul. 2010. Tese de Doutorado. Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

GUTTMAN, Nathaniel B.. Comparing the Palmer Drought Index and Standardized Precipitation Index. Journal Of The

American Water Resources Association, Usa, v. 34, n. 1, p.113-121, fev. 1998.

MCKEE, Thomas B. et al. The relationship of drought frequency and duration to time scales. In: Proceedings of the

8th Conference on Applied Climatology. Boston, MA: American Meteorological Society, 1993. p. 179-183.

NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration. Historical El Nino/ La Nina episodes

(1950-present). Disponível em: <http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.shtml>.

Acesso em: 3 jun. 2017.

NDMC. National Drought Mitigation Center. Interpretation of Standardized Precipitation Index Maps. Disponível em: <http://drought.unl.edu/MonitoringTools/ClimateDivisionSPI/Interpretation.aspx>. Acesso em: 05 maio 2017.

PENALBA, Olga Clorinda; RIVERA, Juan Antonio. Precipitation response to El Niño/La Niña events in Southern South America– emphasis in regional drought occurrences. Advances In Geosciences, [s.l.], v. 42, p.1-14, 4 mar. 2016. RAZIEI, Tayeb et al. Spatial Patterns and Temporal Variability of Drought in Western Iran. Water Resources

Management,[s.l.], v. 23, n. 3, p.439-455, 19 jun. 2008. Springer Nature.

VAN LOON, Anne F.. Hydrological drought explained. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water. Birmingham, UK, v. 2, n. 4, p. 359-392. jul./ago. 2015.

ZARGAR, Amin et al. A review of drought indices. Environmental Reviews, [s.l.], v. 19, n. , p.333-349, dez. 2011. Canadian Science Publishing.

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