COMPARAÇÃO ENTRE DADOS DE PRECIPITAÇÃO DA REANÁLISE DO
NCEP/NCAR E DA PRECIPITAÇÃO OBSERVADA PARA A ZONA DE
CONVERGÊNCIA SECUNDÁRIA DO ATLÂNTICO SUL
Hudson Ellen Alencar Menezes1*, José Ivaldo Barbosa de Brito2, Lindenberg Lucena da Silva3, Hamstrong Ellen Alencar Menezes4
1 Meteorologista do LABMET; Universidade Federal do Vale do São Francisco –UNIVASF; Juazeiro – BA, Brasil. E-mail: hudson.ellen@univasf.edu.br2 Professor da UACA; Universidade Federal de Campina Grande – UFCG; Campina Grande – PB, Brasil. E-mail: ivaldo@dca.ufcg.edu.br3 Meteorologista da UGEO; Instituto Tecnológico de Pernambuco – ITEP; Recife – PE, Brasil. E-mail: lindenberg@itep.br4 Engenheiro Florestal, mestrando do PPGCF; Universidade Federal de Campina Grande – UFCG; Patos – PB, Brasil. E-mail: hamstrong@bol.com.br
RESUMO
Com o objetivo de comparar a precipitação observada da Zona de Convergência Secundária do Atlântico Sul (ZCSAS) e os dados de precipitação da reanálise do Centro Nacional de Previsão Ambiental do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica (NCEP/NCAR, sigla em inglês) sobre o leste dos estados da Paraíba e Pernambuco. Foram utilizados dados de TSM disponibilizados pelo Centro de Diagnóstico Climático (CDC) da Administração Nacional do Oceano e Atmosfera (NOAA, sigla em inglês) dos Estados Unidos da América, dados de precipitação diária de postos pluviométricos localizados no estado da Paraíba cedidos pela Agência de Gestão das águas do Estado da Paraíba (AESA), de Pernambuco cedidos pelo Laboratório de Meteorologia de Pernambuco do Instituto Tecnológico de Pernambuco (LAMAPE/ITEP) e das localidades de João Pessoa e Campina Grande na Paraíba e Recife, Garanhuns e Surubim em Pernambuco cedidos pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e, utilizou-se também o campo de precipitação em pêntadas obtidos da reanálise do NCEP/NCAR. O período de estudo foi de maio de 1982 a agosto de 2006. Os resultados mostraram que as chuvas ocorridas em maio e agosto no leste da Paraíba e Pernambuco provavelmente não são decorrentes da atuação da ZCSAS, enquanto que no início do mês de junho até a terceira semana de julho, de modo geral, são provenientes da ZCSAS.
Palavras-Chave: Convergência, dados meteorológicos, significância.
COMPARISON OF REANALYSIS PRECIPITATION DATA OF
NCEP/NCAR AND OBSERVED PRECIPITATION FOR SOUTH ATLANTIC
SECONDARY CONVERGENCE ZONE
ABSTRACT
In order to compare the observed precipitation of the South Atlantic Secondary Convergence Zone (SASCZ) and reanalysis data from the National Center for Environmental Prediction of the National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) on the east of the Paraíba and Pernambuco State. We used data provided by TSM of the Climate Diagnostics Center (CDC) of the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), daily precipitation data from climatic stations located in the state of Paraiba assigned by the Agency water management of the Paraíba State (AESA), Pernambuco assigned by the Laboratory of Meteorology Pernambuco of the Pernambuco Institute of
* E-mail para correspondência: hudson.ellen@univasf.edu.br (MENEZES, H. E. A.)
also used the field of precipitation in pentads obtained from the reanalysis of NCEP/NCAR. The study period was from May 1982 to August 2006. The results showed that rainfall occurred in May and August in eastern Paraíba and Pernambuco are probably not due to action of ZCSAS, while at the beginning of June until the third week of July, in general, are from ZCSAS.
Keywords: Covergence, meteorological data, significance.
1. INTRODUÇÃO
Análises observacionais (monitoramento operacional diário executado na Divisão de Meteorologia da Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos – FUNCEME/DEMET, e outros Centros Regionais de Meteorologia da região Nordeste) têm mostrado que, no mês de maio, há evidências de formação de intensos Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM) junto à costa leste do NEB, cujas gêneses e intensificações podem estar associadas a distúrbios ondulatórios de leste, que se propagam para oeste no Atlântico Tropical Sul (ALVES et al., 2001). Porém, estes CCM também podem estar relacionados com a Zona de Convergência Secundária do Atlântico Sul (ZCSAS).
Uma zona secundária de convecção, a ZCSAS, denominada por Grodsky e Carton (2003) de Zona de Convergência Intertropical do Atlântico Sul (ZCITAS), que está ligada diretamente as trocas no ciclo sazonal de Temperatura da Superfície do Mar (TSM), tem sido pouco investigada. Segundo esses autores a ZCSAS aparece no inverno austral, sendo também uma importante fonte de água doce para o oceano (MENEZES, 2010).
Relacionado às características das ondas de leste africanas (Holton, 1992), cujo perfil vertical do vento zonal e meridional, mostram intensos jatos de leste, em torno de 12oN e ondas atmosféricas que se deslocam no campo meridional do vento ao longo do Atlântico tropical norte, desde a África até o setor oeste do Atlântico Tropical; verificou que na faixa entre 35 a 20oW - área de atuação da ZCSAS no Atlântico oeste, não apresentou as características típicas de ondas de leste. Esses distúrbios são os principais mecanismos causadores de chuva do setor leste do NEB (ALVES e FERREIRA, 2004).
O objetivo deste trabalho foi comparar a precipitação observada e os dados de precipitação obtidos da reanálise do Centro Nacional de Previsão Ambiental do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica (NCEP/NCAR) sobre o leste dos estados da Paraíba e Pernambuco para a Zona de Convergência Secundária do Atlântico Sul.
2. MATERIAL E MÉTODOS
Para elaboração deste trabalho utilizou-se dados de TSM disponibilizados pelo Centro de Diagnóstico Climático (CDC) da Administração Nacional do Oceano e Atmosfera (NOAA) dos Estados Unidos da América.
Foram usados dados de precipitação diária de postos pluviométricos localizados no estado da Paraíba cedidos pela Agência de Gestão das águas do Estado da Paraíba (AESA), de Pernambuco cedidos pelo Laboratório de Meteorologia de Pernambuco do Instituto Tecnológico de Pernambuco (LAMAPE/ITEP) e das localidades de João Pessoa e Campina Grande na Paraíba e Recife, Garanhuns e Surubim em Pernambuco cedidos pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET).
Utilizou-se também o campo de precipitação em pêntadas obtidos da reanálise do NCEP/NCAR em pontos de grade regular de 2,5 x 2,5º. O período de estudo foi de maio de 1982 a agosto de 2006.
A pesquisa tomou como base a atuação e não atuação da ZCSAS (Figura 1) sobre duas áreas entre maio e agosto de 1982 a 2006: uma próxima da costa leste do NEB (10oS-3oS e 35oW-20oW) e outra no Atlântico tropical próxima a costa africana (2oS-2oN e 15oW-5oW).
Primeiramente, classificaram-se os anos de atuação e não atuação da ZCSAS semanalmente de maio a agosto e para todo o quadrimestre, ano a ano. Um índice da diferença entre o valor médio da anomalia de TSM normalizada pelo desvio padrão (ATSMDP), entre as duas áreas estudadas foi calculado para identificar anos com atuação da ZCSAS (diferença da ATSMDP positiva > 0,5), anos de não atuação da ZCSAS (diferença da ATSMDP negativa < -0,5) e anos neutros (-0,5 ≤ diferença da ATSMDP ≤ 0,5).
Figura 1 – Vento (vetores), TSM (cores), divergência/convergência de massa para dois valores +5*10-6 s-1 e -5*10-6 s-1 com linhas sólidas/tracejadas, respectivamente e precipitação (pintada em cinza - valores acima de 2 mm/dia) para o mês de janeiro e julho de 2000. Fonte: Grodsky e Carton, 2003.
Utilizaram-se dados de precipitação diária observada de postos pluviométricos de 24 localidades, 11 do estado da Paraíba e 13 do estado de Pernambuco, distribuídas no leste dos referidos Estados de acordo com a Figura 2, efetuou-se a média semanal de precipitação dos 24 postos pluviométricos.
A partir daí foi calculado o coeficiente de correlação entre essa média de precipitação observada com o índice da ZCSAS e para comparar e verificar a possível utilização desse Índice com os dados de precipitação da reanálise do NCEP/NCAR foi feita média na área compreendida de 35,0 a 37,0ºW e de 6,5 a 9,0ºS e calculado também o coeficiente de correlação.
Figura 2 – Representação espacial dos postos Pluviométricos localizados nos estados da Paraíba e Pernambuco, cujas precipitações diárias foram utilizadas para relacioná-las com o índice da ZCSAS, o retângulo em destaque representa a área utilizada para a média de precipitação com os dados da reanálise do NCEP/NCAR compreendida de 35,0 a 37,0ºW e de 6,5 a 9,0ºS.
Qualquer valor de um coeficiente de correlação, não é garantia de que as variáveis envolvidas realmente estejam correlacionadas. Portanto, antes de tirar qualquer conclusão sobre os valores dos coeficientes de correlação é necessária a aplicação de um teste estatístico para conhecer o grau real de ligação entre as variáveis analisadas.
Para testar a igualdade entre duas médias, o teste t de Student, muito utilizado nos dias de hoje, seria o mais apropriado por ser um teste paramétrico, o que nos dá maior poder estatístico (HUANG e PAES, 2009).
Utilizou-se o Método dos Mínimos Quadrados, onde o coeficiente de correlação (r) foi calculado de acordo com Morettin (1991) por:
r = total variação explicada variação (1) r =
[
2 - ( )2][
2 ( )2]
) ( ) ( ΣΥ − ΣΥ Ν ΣΧ ΣΧ Ν ΣΥ ΣΧ − ΣΧΥ Ν(2)
r -1
Em que N é o número de anos de dados.
A partir da equação 3 foi extraído o coeficiente de correlação crítico (rc), que é um valor
para o qual aceita ou não a hipótese estatística, rc é dado por:
rc = 2 2 ) 2 ( t t + − Ν (4)
Para a correlação, N = 25, ou seja, 25 anos de dados e, N – 2 = 23, que é o grau de liberdade. Então os valores de t e rc são:
- para 99 % de significância, ou seja, com erro de 1% (α = 0,01), t = 2,50; rc = 0,46;
- para 95 % de significância, ou seja, com erro de 5% (α = 0,05), t = 1,71; rc = 0,34;
- para 90 % de significância, ou seja, com erro de 10% (α = 0,10), t = 1,32; rc = 0,27.
Isto significa que para os coeficientes de correlação obtidos com 23 graus de liberdade, a significância estatística de que realmente há correlação entre as variáveis é de 99 % para r igual ou superior a 0,46; e assim sucessivamente para os demais níveis de significância.
O teste de hipóteses deve ser comparado ao valor de coeficiente de correlação calculado com base nos valores críticos determinados a partir da partição da distribuição t de Student. O resultado obtido pode sugerir a aceitação da hipótese de nulidade do coeficiente ou não. Caso, o coeficiente de correlação calculado seja igual ou superior ao valor do t crítico para um determinado grau de liberdade e percentual de significância, a hipótese de nulidade é rejeitada e a tendência observada é verdadeira para aquele nível de significância obtido (BRUNI, 2007).
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Verifica-se que a precipitação total semanal (mm) média das localidades dos estados da Paraíba e Pernambuco e o índice da ZCSAS para as semanas de maio, de modo geral, não estão correlacionados, apresentado na Tabela 1, a qual mostra que durante o mês de maio há correlação
estatisticamente significativa negativa apenas na 1ª semana, nas demais semanas não há correlação entre o índice da ZCSAS e a precipitação no leste dos estados da Paraíba e Pernambuco com dados observados de estação meteorológica. Com a utilização de dados da reanálise do NCEP/NCAR e o índice da ZCSAS para o referido mês, o coeficiente de correlação (Tabela 2) também, de modo geral, não estão correlacionados, apresentando apenas a 4ª semana de maio com coeficiente de correlação estatisticamente positivo, enquanto que nas demais semanas os coeficientes de correlação não apresentaram significância estatística.
As semanas do mês de junho a Precipitação observada e o índice da ZCSAS e estão diretamente correlacionados (Tabela 1), com correlações estatisticamente significativas em todas as semanas de junho. Entretanto, a ZCSAS e a precipitação da reanálise do NCEP/NCAR (Tabela 2) para o mês de junho estão também correlacionadas positivamente com exceção da 4ª semana.
No mês de julho no leste da Paraíba e Pernambuco é, em parte dependente da atuação da ZCSAS, e de modo geral, esta dependência está centrada nas 3 primeiras semanas, como mostra a Tabela 1 e 2, este resultado está comungando com Menezes et al. (2011).
A precipitação total semanal (mm) média observada das localidades dos estados da Paraíba e Pernambuco é diretamente proporcional com o índice da ZCSAS para a 1ª e 2ª semanas de agosto, isto é observado na Tabela 1, onde os valores dos coeficientes de correlação são estatisticamente significantes e positivos, a 3ª semana não apresenta nenhuma relação e a 4ª semana apresenta relação de proporcionalidade inversa, como pode ser observado com o valor negativo, ou seja, o efeito da atuação da ZCSAS na precipitação da costa leste do Nordeste tem início na primeira semana de junho e estende-se até a terceira semana de julho para dados observados de estações meteorológicas. Já com os dados da reanálise do NCEP/NCAR (Tabela 2), o coeficiente de correlação com o índice da ZCSAS, apesar de não apresentar significância estatística, é positivo nas três primeiras semanas de agosto e a 4ª semana está correlacionado negativamente.
Os dados de precipitação da reanálise do NCEP/NCAR não apresentam as mesmas correlações do índice da ZCSAS com a utilização da precipitação observada, porém, de maneira geral, apresentam o mesmo sinal de correlação para os meses de estudos da atuação da ZCSAS (maio a agosto), podendo ser utilizados para estudos da variabilidade climática da ZCSAS. Segundo Brito e Oliveira (2003), os dados de precipitação da reanálise do NCEP/NCAR simulam fielmente a variabilidade interanual da precipitação do Semiárido do Nordeste do Brasil devendo ser utilizados para estudos de variabilidade interanual do clima da região Semiárida, bem como para estimativa das chuvas de bacias hidrográficas na Região para períodos de um mês ou superiores.
Tabela1 – Coeficiente de correlação entre a precipitação média das localidades dos estados da Paraíba e Pernambuco e o índice da ZCSAS nos meses de maio a agosto.
1ª 2ª 3ª 4ª
Maio -0,29* 0,08 -0,12 -0,16
Junho 0,35** 0,61*** 0,42** 0,19
Julho 0,07 0,25 0,21 -0,29*
Agosto 0,29* 0,35** 0,10 -0,28*
*90% de significância, ** 95% de significância, *** 99% de significância
Tabela 2 – Coeficiente de correlação entre a precipitação média na área de 35 a 37ºW e 6,5 a 9ºS com dados da reanálise do NCEP/NCAR e o índice da ZCSAS nos meses de maio a agosto.
1ª 2ª 3ª 4ª
Maio 0,05 -0,12 -0,06 0,40**
Junho 0,39** 0,21 0,51*** -0,01
Julho 0,29* 0,01 0,53*** -0,27*
Agosto 0,14 0,07 0,05 -0,35**
*90% de significância, ** 95% de significância, *** 99% de significância.
4. CONCLUSÕES
As chuvas ocorridas em maio e agosto no leste da Paraíba e Pernambuco provavelmente não são decorrentes da atuação da ZCSAS, enquanto que no início do mês de junho até a terceira semana de julho, de modo geral, são provenientes da ZCSAS.
Os dados de precipitação da reanálise do NCEP/NCAR podem ser utilizados para estudos da variabilidade climática da ZCSAS.
A utilização de diferentes dados no estudo da ZCSAS é importante para o conhecimento da contribuição desta zona de convergência para a costa leste do NEB.
5. AGRADECIMENTOS
Os autores deste trabalho agradecem a Agência de Gestão das águas do Estado da Paraíba (AESA), o Laboratório de Meteorologia de Pernambuco do Instituto Tecnológico de Pernambuco (LAMAPE/ITEP) e o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) pela disponibilização dos dados pluviométricos.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ALVES, J. M. B.; TEIXEIRA, R. F. B.; FERREIRA, A. G. Um intenso sistema convectivo de mesoescala no setor leste do Nordeste: O caso de 20 a 21 de maio de 1999. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 16, n. 1, p. 19-31, 2001.
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GRODSKY, S. A.; CARTON, J. A. The intertropical convergence zone in the South Atlantic and the equatorial cold tongue. Journal of Climate, v. 16, n. 4, p. 723-733, 2003.
HUANG, G.; PAES, A. T. Posso usar o teste t de Student quando preciso comparar três ou mais grupos?. Einstein: Educação Continuada em Saúde, v. 7, n. 2, p. 63-64, 2009.
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MENEZES, H. E. A.; BRITO, J. I. B.; SILVA, F. D. S. Zona de Convergência Secundária do Atlântico Sul e a precipitação nos estados da Paraíba e Pernambuco, Brasil. In: Simpósio
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MORETTIN, L. G. Estatística básica. Editora McGraw-Hill do Brasil Ltda, São Paulo – SP. 6ª Ed., 183p., 1991.
