UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE FILOSOFIA E CIÊNCIAS HUMANAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA
MAIKON PASSOS AMILTON ALVES
ONDAS DE FRIO EM SANTA CATARINA : impactosno cultivo de maçã no município
de São Joaquim
FLORIANÓPOLIS 2020
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE FILOSOFIA E CIÊNCIAS HUMANAS
CURSO DE GEOGRAFIA
Maikon Passos Amilton Alves
ONDAS DE FRIO EM SANTA CATARINA : impactosno cultivo de maçã no município
de São Joaquim
Tese submetida ao Programa de Pós-Graduação em Geografia da Universidade Federal de Santa Catarina, para a obtenção do Grau de Doutor em Geografia. Orientador: Prof. João Afonso Zavattini, Dr. Coorientador: Prof. Rosandro Boligon Minuzzi, Dr.
Florianópolis 2020
Maikon Passos Amilton Alves
ONDAS DE FRIO EM SANTA CATARINA : impactos no cultivo de maçã no município de São Joaquim
O presente trabalho em nível de doutorado foi avaliado e aprovado por banca examinadora composta pelos seguintes membros:
Profª. Ana Monteiro, Drª.
Universidade do Porto - Portugal (UPorto) Prof. Emerson Galvani, Dr. Universidade de São Paulo (USP)
Daniel Pires Bitencourt, Dr.
Fundação Jorge Duprat Figueiredo de Segurança e Medicina do Trabalho (FUNDACENTRO) Prof. Alberto Elvino Franke, Dr.
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
Certificamos que esta é a versão original e final do trabalho de conclusão que foi julgado adequado para obtenção do título de doutor em Geografia.
________________________ Prof. Clécio Azevedo da Silva, Dr.
Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Geografia
________________________ Prof. João Afonso Zavattini, Dr. (UFSC)
Orientador
_____________________
Prof. Rosandro Boligon Minuzzi, Dr. (UFSC) Coorientador
Este trabalho é dedicado à minha filha Isabel Brazeiro Alves e a professora e eterna orientadora Magaly Mendonça (in
AGRADECIMENTOS
Quero começar agradecendo a Deus, pela minha saúde, por me escutar nos momentos mais difíceis desta caminhada, onde por vezes, silenciosamente, pensei em desistir e, certamente me fez seguir em frente, sonhar, acreditar, ter fé e sorrir, pois, a vitória não se conquista com a tristeza! Obrigado senhor!
Agradeço aos meus queridos e amados pais, Amilton e Osmarina, que desde os tempos de ensino médio, se desdobravam para pagar a minha condução e a alimentação, diante das nossas dificuldades financeiras na época. Da felicidade de quando fui aprovado na escola técnica federal, e mais tarde, como servidor público do Estado de Santa Catarina; onde pude ver no olhar dos meus pais a certeza de um dever cumprido. Pai, mãe, jamais esquecerei o que fizeram por mim, tenho muito orgulho de vocês. Meus irmãos, Giselli e Guilherme que sempre me incentivaram nos estudos, assim como meus tios e primos. Aos meus avós maternos e paternos, fonte inesgotável de admiração, respeito e amor.
As duas princesas da minha vida, minha sobrinha Laura Alves, e a filhota Isabel Brazeiro Alves. Princesa Isabel que nasceu no meio do doutorado. Para alguns, seria um atraso certeiro no desenvolvimento da tese, para min foi a inspiração, a força que me guiou em frente. Agradecimento mais que especial, a minha esposa Liz Machado Brazeiro. Esta sabe o que passei para chegar neste instante. Foram três meses longe, quando do sanduíche em Portugal; segurou a barra com uma criança de um ano, e apoiou a realização do meu sonho de poder ir para outro país estudar, além das madrugadas noite adentro escrevendo e o meu mau humor matutino. Obrigado, eu te amo!
A professora Magaly Mendonça (in memoriam), que tive a honra de conhecer ainda na graduação, mais especificamente na segunda fase, seguimos por todo o período do bacharelado, orientação no TCC, estendendo para o mestrado, e no melhor momento de nossas experiências e aprendizagens profissionais, Deus tinha planos melhores para ela. É um tanto doloroso, terminar este trabalho, sem tua presença física, mas tenho certeza que onde estiver estará orgulhosa do nosso trabalho. Obrigado pela confiança e por acreditar no meu potencial. A toda equipe, de meteorologistas e técnicos em meteorologia, do setor de Previsão de Tempo e Clima da Epagri/Ciram; que de alguma forma contribuíram a realização deste trabalho. Aos meus colegas de LabClima, pela troca de conhecimentos durante as reuniões e eventos realizados no período do mestrado e doutorado. Aos amigos que fiz na UFSC, desde da graduação ao doutorado, e foram muitos, fica difícil nomear. Mas um em especial, é muito mais que amigo, é um irmão que a UFSC me presenteou: Rafael Brito Silveira, cara pretendo ser ter
brother para toda vida! Foram muitas aventuras juntos não é mesmo? Congressos, simpósios,
várias e várias publicações, viagens pelo Brasil, e até fora, Chile e Portugal. Rafa, torço muito por você, que tudo de melhor aconteça, e a climatologia do Brasil, ganhou um excelente pesquisador, isto é fato!
Ao meu coorientador Rosandro Boligon Minuzzi, sempre receptivo, atencioso e atento as dúvidas que iam surgindo ao longo da pesquisa. Rosandro, obrigado pela paciência e pelo carinho. Ao professor Alberto Elvino Franke, nosso fiel escudeiro, foi um verdadeiro amigo quando da falta da professora Magaly, sempre ajudando, nas mais variadas frentes, com aulas de estatística, resolvendo burocracias quanto ao LabClima, permitido a realização do estágio docência em sua disciplina, organização de eventos e inúmeras outras empreitadas. Foi o comandante do Laboratório nestes anos todos. Ao colega e amigo Daniel Pires Bitencourt, grande parceiro de pesquisas e projetos, e que também contribuiu na tese, especialmente pelo método aplicado e pela ajuda nos scripts dos dados. A professora Ana Monteiro, pela oportunidade da realização do sanduíche na UPorto. Foram dias incríveis, de companheirismo, na troca de experiências, pelo acolhimento e recepção, além das publicações realizadas. Jamais esquecerei esta experiência.
Um agradecimento especial ao meu orientador, João Afonso Zavattini, que aceitou o desafio de orientar dois doutorandos órfãos, com a perda da professora Magaly. Sem dúvida, a pessoa mais educada que já tive a honra de conhecer, simples e com uma qualidade que admiro muito: a sua sinceridade. Professor, só escrevendo outra tese em agradecimento ao senhor, obrigado pela orientação, por perder suas tardes no Laboratório, por nossos cafezinhos na cantina, no shopping e pelos ensinamentos geográficos. Sorte a nossa, de ter você morando em Florianópolis.
Obrigado aos membros da minha banca de qualificação e da defesa final da tese por muito contribuírem dentro da pesquisa, me esclarecendo dúvidas e apresentando novos horizontes.
E por fim, agradeço aos professores que contribuíram para me formar Doutor em Geografia, que compartilharam seus conhecimentos e experiências, colaborando com minha formação acadêmica e ao Programa de Pós-Graduação em Geografia da UFSC (PPGG).
“…. Nunca deixe que lhe digam que não vale a pena acreditar no sonho que se tem ou que os seus planos nunca vão dar certo ou que você nunca vai ser alguém...”
RESUMO
Os eventos de ondas de frio (OdF), ganham mais evidência quando, por vezes, geram impactos em vários setores da sociedade, entre eles o setor agrícola, altamente dependente das condições climáticas para seu desenvolvimento. Santa Catarina possui grande destaque nacional pelo cultivo de maçã, sendo São Joaquim o município que mais produz essa fruta em território nacional. Neste contexto, a presente pesquisa visou caracterizar as OdF em Santa Catarina, nas escalas temporal e espacial, avaliando seus impactos na produtividade da maçã, no município serrano de São Joaquim. Foram utilizados dados diários de temperatura mínima absoluta (°C), de 12 estações meteorológicas convencionais em Santa Catarina, no período de abril de 1988 a novembro de 2016. Considerou-se um evento de OdF quando a temperatura mínima do ar diária ficou abaixo do percentil 10 (P10), em pelo menos três dias consecutivos, centrados numa janela
de 15 dias (sete dias antes, o dia em questão e os sete dias posteriores). Os seguintes parâmetros foram utilizados para caracterizar cada evento: frequência (Frq), duração (D), intensidade (Int) e severidade média (Sm) e suas respectivas tendências. As correlações entre os parâmetros das OdF e a produtividade da maçã em São Joaquim entre as safras de 2001 e 2017, foram investigados por meio da correlação de Pearson (r) e posteriormente a partir das análises de regressão linear múltipla (RLM) e simples (RLS), com nível de significância de α = 5. O período correlacionado compreendeu os ciclos de dormência e crescimento vegetativo (floração, frutificação e colheita). Os resultados encontrados demonstram que as OdF se distribuem de maneira desigual pelo território catarinense, embasado nas interações dos fatores dinâmicos (atuação dos sistemas polares) e os estáticos, com destaque para a forte influência exercida pela altitude. Foram encontrados pelo menos um evento de OdF por ano, sendo mais frequentes, duradouros e intensos na estação de inverno. No mês de julho têm-se as OdF de maiores Int. A localidade de São Joaquim é onde se registra as OdF mais intensas do estado. Com base no teste de Mann-Kendall (α = 5%), as OdF apresentaram tendência a diminuição e menor severidade em alguns locais de Santa Catarina. A exceção foi a severidade das OdF durante a primavera, em Florianópolis. As OdF apresentam os limiares de Int (°C) mais intensos nas regiões mais frias do estado, caso da localidade de São Joaquim, no planalto serrano, de Caçador, no meio oeste, e de Major Vieira, no planalto norte. Constatou-se que os ciclos evolutivos das OdF mais intensa (12 a 20 de julho de 2000) e daquela menos intensa (27 a 29 de janeiro de 2012), dentro do período estudado, configuram modos diferentes quanto ao deslocamento e/ou trajetória das mesmas, assim como no que se refere à atuação dos sistemas meteorológicos durante os avanços de ar frio. A Frq (r =0,53) e a D (r =0,58) obtidas demonstraram correlação significativas (p < 0,05) com a produtividade de maçã no seu período de dormência (maio a setembro), isto é, em anos com maior Frq e maior D de OdF durante a referida fase fenológica, as safras foram de excelente produtividade. Vale frisar que o parâmetro duração explicou 38% da variação da produtividade da cultura no município de São Joaquim.
ABSTRACT
Cold wave (CW) events gain more prominence when at times they make an impact on certain sectors of society – among them the agricultural sector, whose development highly depends on weather conditions. The state of Santa Catarina, Brazil, is recognized nationwide for its apple crops, being the municipality of São Joaquim the biggest producer of this fruit. In this regard, this study aimed to characterize the CW events in Santa Catarina, on a time and space scale, evaluating their impacts on apple yield in the mountainous municipality of São Joaquim. The study drew on absolute minimum temperature (°C) data collected from 12 conventional weather stations in Santa Catarina, from April 1988 to November 2016. A CW event was considered to be the one in which the minimum daily air temperature was below the 10th percentile (P10), for at least three days in a row, concentrated within a 15-day timespan (seven days before, the day at the date, and seven days thereafter). The following parameters were used to characterize each event: frequency, duration, intensity, and average severity, in addition to respective trends. Correlations between the set CW parameters and São Joaquim’s apple yield in the 2001-to-2017 harvests were investigated using the Pearson correlation coefficient (r) and subsequently using multiple (MLR) and simple (SLR) linear regression, at a 0.05 significance level. The correlated period comprised the dormancy and growth stages (flowering, fruiting, and reaping). The results demonstrated that CW events take place unevenly across the Santa Catarina territory, based on the interactions between dynamic factors (the effect of polar systems) and static factors, with emphasis on the strong influence exerted by altitude. It was found that at least one CW event occurred per year, being more intense, more frequent, and longer lasting in the winter season. The CWs with the greatest intensity rates were observed in month of July. São Joaquim is the place with the most intense CWs registered in Santa Catarina. Based on the Mann-Kendall test (α = 0.05), CWs presented decreasing trends and less severity in some locations in Santa Catarina. The exception was CW severity during the spring in Florianópolis. Cold waves with the highest intensity (°C) thresholds were observed in the coldest regions of Santa Catarina, represented here by the municipalities of São Joaquim (mountain plateau region); Caçador (midwest region); and Major Vieira (northern plateau region). The evolution cycles of the most intense (12 to 20 July 2000) and the least intense (27 to 29 January 2012) cold waves, within the studied period, demonstrated distinct particularities as to the propagation and/or direction thereof and to the influence of whether systems during cold air advances. The frequency (r = 0.53) and duration (r = 0.58) rates obtained showed a significant correlation (p <0.05) with apple yield in the dormancy stage (May to September), that is, in the years with the highest frequency and duration of CWs throughout said phenological stage, the harvests had excellent yields. It is worth stressing that the duration parameter explained 38% of apple yield variation in the municipality of São Joaquim.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Mapa de localização do estado de Santa Catarina e do munícipio de São Joaquim-SC. ... 26 Figura 2 - Temperatura média (C°) anual 1976-2005 para Santa Catarina. ... 29 Figura 3 - Mapa de localização do munícipio de São Joaquim-SC. ... 30 Figura 4 - Produção e área plantada (eixo secundário) de maçã nos municípios de São Joaquim e Fraiburgo, entre os anos de 2001 a 2017. ... 31 Figura 5 - Espacialização dos pomares de maçã em São Joaquim-SC. ... 32 Figura 6 - Temperaturas médias anuais para o município de São Joaquim-SC (1955-2016). . 33 Figura 7 - Frequência média anual de OdF por estações agroecológicas, SC, entre 1983-2013. ... 39 Figura 8 - Ciclo vegetativo e reprodutivo da macieira no Brasil. ... 49 Figura 9 - Altimetria de São Joaquim-SC com a espacialização dos pomares de maçã. ... 52 Figura 10 - Sequência de estádios fenológicos em gemas de macieira: A – gema dormente; B – gema inchada; C – pontas verdes; C3 – meia polegada verde; D - meia polegada verde sem folhas; D2 – meia polegada verde com folhas; E – botão verde; E2 – botão rosado; F – início da floração; F2 – plena floração; G - final da floração; H – queda de pétalas; I – frutificação efetiva; J – frutas verdes. ... 53 Figura 11 - Distribuição de horas de frio (<7,2) acumuladas no período outono-inverno (maio a setembro) na Região Sul do Brasil. ... 55 Figura 12 - Estações meteorológicas convencionais utilizadas na interpolação das ondas de frio em Santa Catarina. ... 61 Figura 13 - Representação da área onde foram realizadas as reanálises do ERA-5. Para visualização deste conjunto de dados, foi necessário executar um script no software GrADS, de todas as variáveis meteorológicas especificadas (Apêndice C)... 63 Figura 14 - Produtividade (Y) da maçã (kg/ha) no município de São Joaquim-SC entre 2001 a 2017, obtida pelo IBGE e corrigida sem a tendência tecnológica com suas respectivas linhas de tendência. ... 68 Figura 15 - Ciclo da maçã e fases fenológicas correlacionados com os indicadores das OdF em São Joaquim-SC. ... 69 Figura 16 - Distribuição espacial da frequência anual das OdF no estado de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. ... 72
Figura 17 - Tendências da frequência anual das OdF em localidades de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. Tendência linear (−), teste de Mann- Kendall (tK) e valor de p significativo ao nível de α = 5%. ... 75 Figura 18 - Distribuição espacial da frequência sazonal das OdF no estado de Santa Catarina – Período 04/1988 a 11/2016. ... 77 Figura 19 - Tendências da frequência sazonal das OdF em localidades de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. ... 78 Figura 20 - Frequência mensal (n° de ocorrência) média (▪) e o Mín-Máx (Ι) das OdF em localidades de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. ... 80 Figura 21 - Distribuição espacial da duração anual das OdF no estado de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. ... 82 Figura 22 - Tendências da duração anual das OdF em localidades de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. Tendência linear (−), teste de Mann- Kendall (tK) e valor de p significativo ao nível de α = 5%. ... 84 Figura 23 - Distribuição espacial da duração sazonal das OdF no estado de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. ... 86 Figura 24 - Tendências da duração sazonal das OdF em localidades de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. ... 87 Figura 25 - Duração mensal (n° de dias ) média (▪) e o Mín-Máx (Ι) das OdF em localidades de Santa Catarina - Período 04/1988 e 11/2016. ... 89 Figura 26 - Distribuição espacial da intensidade máxima absoluta anual das OdF no estado de Santa - Período 04/1988 a 11/2016... 91 Figura 27 - Tendências da intensidade máxima absoluta anual das OdF em localidades de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. Obs.: aplicar o zoom para melhor visualização. ... 93 Figura 28 - Distribuição espacial da intensidade máxima absoluta sazonal das OdF no estado de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. ... 96 Figura 29 - Tendências da intensidade máxima absoluta sazonal das OdF em localidades de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. ... 97 Figura 30 - Intensidade média mensal (▪) e o Mín-Máx (Ι) das OdF em localidades de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. ... 99 Figura 31 - Distribuição espacial da severidade média anual (máxima absoluta) das OdF no estado de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. ... 101
Figura 32 - Tendências da severidade média anual das OdF em localidades de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. Teste de Mann- Kendall (tK) e valor de p significativo ao nível de α = 5%. ... 102 Figura 33 - Distribuição espacial da severidade média sazonal (máxima absoluta) das OdF no estado de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. ... 104 Figura 34 - Tendências da severidade média sazonal das OdF em localidades de Santa Catarina - Período 04/1988 a 11/2016. ... 105 Figura 35 - Severidade média mensal (▪) e o Mín-Máx (Ι) das OdF em localidades de Santa Catarina - Período 04/1988 e 11/2016. ... 107 Figura 36 - Classificação das intensidades (°C) estabelecidas com base no quartis para as OdF em Santa Catarina. Obs.: aplicar o zoom para melhor visualização... 110 Figura 37 - Classes Mensais de Intensidade das OdF para Santa Catarina. Obs.: aplicar o zoom para melhor visualização. ... 112 Figura 38 - Análise sequencial dos campos diários de baixos, médios e altos níveis da atmosfera, 6 dias antes (esquerda para a direita, 06 a 11) da atuação da OdF (Forte) de 12 a 20 de julho de 2000 em SC. A) - Pressão ao nível médio do mar em linhas contínuas (hPa), espessura da camada 500/1000hPa em linhas tracejadas vermelho e roxo (m), corrente de jato em 250hPa em azul (m/s) e sistemas atuantes às 12UTC (9h). B) - Temperatura a 2 metros (°C). Fonte: ERA5/ ECWF. Obs.: aplicar o zoom para melhor visualização. ... 118 Figura 39 - Análise sequencial dos campos diários de baixos, médios e altos níveis da atmosfera durante a atuação da OdF (Forte) de 12 a 20 de julho de 2000 em SC. A) - Pressão ao nível médio do mar em linhas contínuas (hPa), espessura da camada 500/1000hPa em linhas tracejadas vermelho e roxo (m), corrente de jato em 250hPa em azul (m/s) e sistemas atuantes às 12UTC (9h). B) - Temperatura a 2 metros (°C). Fonte: ERA5/ ECWF. Obs.: aplicar o zoom para melhor visualização. ... 121 Figura 40 - Cartas sinóticas dos sistemas meteorológicos atuantes às 12UTC, entre os dias 12 e 20 de julho de 2000 (esquerda para a direita) na atuação da OdF de Forte intensidade em SC. ... 124 Figura 41 - Análise sequencial dos campos diários de baixos, médios e altos níveis da atmosfera, 6 dias antes (esquerda para a direita, 21 a 26) da atuação da OdF (Muito Fraca) de 27 a 29 de janeiro de 2012 em SC. A) - Pressão ao nível médio do mar em linhas contínuas (hPa), espessura da camada 500/1000hPa em linhas tracejadas vermelho e roxo (m), corrente de jato em 250hPa em azul (m/s) e sistemas atuantes às 12UTC (9h). B) - Temperatura a 2 metros (°C). Fonte: ERA5/ ECWF. Obs.: aplicar o zoom para melhor visualização. ... 128
Figura 42 - Análise sequencial dos campos diários de baixos, médios e altos níveis da atmosfera durante a atuação da OdF (Muito Fraca) de 27 a 29 de janeiro de 2012 em SC. A) - Pressão ao nível médio do mar em linhas contínuas (hPa), espessura da camada 500/1000hPa em linhas tracejadas vermelho e roxo (m), corrente de jato em 250hPa em azul (m/s) e sistemas atuantes às 12UTC (9h). B) - Temperatura a 2 metros (°C) e C) - Cartas sinóticas dos sistemas meteorológicos atuantes as 12UTC. Fonte: ERA5/ ECWF e DNH da Marinha do Brasil. ... 131 Figura 43 - Resíduos padrão da produtividade da maçã durante os eventos de OdF (Duração) na fase da dormência - São Joaquim entre 2001 e 2017. ... 134 Figura 44 - Gráfico de dispersão entre Duração das OdF e produtividade da maçã - São Joaquim entre 2001 e 2017. ... 135 Figura 45 - Manchetes de mídia eletrônica (digital) relatando a supersafra de maçã 2016/2017 em Santa Catarina. A) G1/SC - 22/02/2017, B) Anuário Brasileiro da Maçã (2017), C) Globo.com/globorural - 12/02/2017, D) Correio Otaciliense - 23/02/2020 e E) ABPM (2017). ... 137
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Principais produtos do setor agrícola do Estado de Santa Catarina, por mesorregião e principais municípios. ... 27 Quadro 2 - Métodos analisados na pesquisa, publicações que se utilizaram dos mesmos e suas respectivas descrições para identificação das OdF. ... 36 Quadro 3 - Ciclos anuais da maçã e principais características das variedades Gala e Fuji, em Santa Catarina. ... 51 Quadro 4 - Fases e estádios de desenvolvimento da macieira. ... 53 Quadro 5 - Coordenadas geográficas (Graus decimal) e altitude das estações meteorológicas convencionais em Santa Catarina, Paraná, Rio Grande do Sul e Argentina. ... 60 Quadro 6 - Classificação de odf a partir da intensidade (int) e suas ordens quantílicas. ... 66 Quadro 7 - Classes de intensidades (°C) estabelecidas com base no quartis para as OdF em Santa Catarina. ... 109
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Recordes de temperatura (máxima e mínima) e datas das ocorrências para o município de São Joaquim-SC (1955-2016). ... 33 Tabela 2 - Principais países produtores mundiais de maçã (toneladas) entre os anos de 2001 a 2017 - Valores Médios. ... 43 Tabela 3 - Produção brasileira de maçã (toneladas) entre os anos de 2001 a 2017, em nível de Brasil, Região e Estado. ... 45 Tabela 4 - Produção média de maçã (toneladas) entre os anos de 2001 a 2017 dos principais municípios catarinenses produtores da cultura. ... 46 Tabela 5 - Média da área colhida, produção e rendimento médio, por município, na região produtora de São Joaquim, entre os anos de 2001 a 2017. ... 47 Tabela 6 - Área colhida, produção e rendimento da maçã para o munícipio de São Joaquim-SC, entre os anos de 2001 a 2017. ... 48 Tabela 7 - Conversão de temperaturas para unidades de frio (UF), para os modelos de Utah e Carolina do Norte. ... 56 Tabela 8 - Percentual (%) de dados faltantes por estação meteorológica em relação ao número total de dias na série de dados (01/04/1988 a 30/11/2016)... 62 Tabela 9 - Sumário da RLS para a variável dependente: produtividade da maçã (kg/ha) original do IBGE - entre 2001 a 2017, em São Joaquim-SC. ... 68 Tabela 10 - Classificação das OdF mais intensas (Forte) e menos intensas (Muito Fraca) estabelecidas com base nos quartis para as OdF em Santa Catarina. ... 114 Tabela 11 - Correlação de Pearson (r) entre a Produtividade da maçã (kg/ha) Vs. Parâmetros das OdF (Frq, D, Int e Sm) - São Joaquim/SC - 2001 a 2017. ... 132 Tabela 12 - Sumário da RLM entre a Produtividade da maçã (kg/ha) Vs. OdF (Frequência e
Duração) - no período da Dormência, em São Joaquim - 2001 a 2017. ... 133
Tabela 13 - Correlação de Pearson (r) entre as variáveis independentes Frq Vs. D. ... 133 Tabela 14 - Sumário da RLS entre a Produtividade da maçã (kg/ha) Vs. Duração das OdF - São Joaquim - 2001 a 2017. ... 134 Tabela 15 - Classificação dos anos com os maiores valores de produtividade (kg/ha) de maçã no município de São Joaquim/SC - entre 2001 e 2017... 136 Tabela 16 - Produtividade (kg/ha) e duração das OdF em São Joaquim/SC nos ciclos de dormência , vegetativo e ano agrícola, entre as safras de 2001 e 2017. ... 138
LISTA DE ABREVIAÇÕES
AAO - Antarctic Oscillation
ABPM - Associação Brasileira dos Produtores de Maçã APM - Anticiclone Polar Marítimo
AS - América do Sul
ASAS - Anticiclone do Atlântico Sul
BDMEP - Banco de Dados Meteorológicos para Ensino e Pesquisa BRDE - Banco Regional de Desenvolvimento do Extremo Sul CAOs - Cold-air Outbreaks
CEPA - Centro de Socieconomia e Planejamento Agrícola
CIDASC - Companhia Integrada de Desenvolvimento Agrícola de Santa Catarina
CRED/EM-DAT - Centre for Research on the Epidemiology of Disasters / International Disasters Database
D - Duração
DATASUS - Departamento de Informática do Sistema Único de Saúde DNH - Diretoria de Navegação e Hidrologia
ECMWF - European Centre for Medium-Range Weather Forecasts EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
ENOS - El Niño Oscilação Sul
EPAGRI - Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina / Centro de Informações Ambientais e de Hidrometeorologia
ESRI - Environmental Systems Research Institute FAO- Food and Agriculture Organization
FEPESE - Fundação de Estudos e Pesquisas Socioeconômicos
Frq - Frequência
HS - Hemisfério Sul
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística INMET - Instituto Nacional de Meteorologia
Int - Intensidade
IPCC - Intergovernamental Panel on Climate Change LSPA - Levantamento sistemático da produção mPa - Massa Polar Atlântica
MS - Mesorregião Serrana mTa - Massa Tropical Atlântica OdC - Onda de Calor
OdF - Ondas de Frio
OMM - Organização Meteorológica Mundial
p10 - Percentil 10
PAM - Produção Agrícola Municipal PAST - Palaeontological Statistics PIB - Produto Interno Bruto
PROFIT - Programa de Fruticultura de Clima Temperado RLM - Regressão Linear Múltipla
RLS- Regressão Linear Simples SC - Santa Catarina
Sm - Severidade Média
SMN - Sistema Meteorológico Nacional da Argentina S2iD - Sistema Integrado de Informações sobre Desastres Tmín - Temperatura mínima absoluta do ar (°C)
tK - Teste de tendência de Man-Kendall
UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina UTC - Coordinated Universal Time
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 20 1.1 OBJETIVOS ...24 1.1.1 Objetivo Geral ...24 1.1.2 Objetivos específicos ...24 1.2 ÁREA DE ESTUDO ...24
1.2.1 Aspectos geográficos do Estado de Santa Catarina ...24
1.2.2 - São Joaquim ...29
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA E ASPECTOS CONCEITUAIS ... 34
2.1 ONDAS DE FRIO E OS IMPACTOS ...34
2.2 CULTURA DA MAÇÃ ...42
2.2.1 Desenvolvimento vegetativo, reprodutivo e fenologia da maçã ...48
2.2.2 Condicionantes agroclimáticos na cultura da maçã ...54
2.2.3 Caracterização climática durante os ciclos da maçã em São Joaquim ...56
3 METODOLOGIA ... 60
3.1 DADOS METEOROLÓGICOS UTILIZADOS ...60
3.1.1 Dados de Reanálises ...62
3.2 IDENTIFICAÇAO DAS ONDAS DE FRIO ...63
3.2.1 Caracterização das ondas de frio - Parâmetros ...64
3.2.2 Classificação das ondas de frio ...65
3.3 ANÁLISE DO CICLO EVOLUTIVO DAS ODF EM SANTA CATARINA ...66
3.4 IMPACTOS DAS ONDAS DE FRIO NA CULTURA DA MAÇÃ ...67
3.5 MATERIAIS UTILIZADOS ...70
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 71
4.1 FREQUÊNCIA DAS ONDAS DE FRIO EM SANTA CATARINA ...71
4.1.1 Distribuição espacial da frequência anual...71
4.1.2 Tendências da frequência anual ...73
4.1.3 Distribuição espacial da frequência sazonal ...76
4.1.4 Tendências da frequência sazonal ...78
4.1.5 Frequência média mensal e amplitude total ...78
4.2 DURAÇÃO DAS ONDAS DE FRIO EM SANTA CATARINA ...81
4.2.1 Distribuição espacial da duração anual ...81
4.2.2 Tendências da duração anual ...82
4.2.4 Tendências da duração sazonal ...86
4.2.5 Duração média mensal e amplitude total ...87
4.3 INTENSIDADE DAS ONDAS DE FRIO EM SANTA CATARINA ...90
4.3.1 Distribuição espacial da intensidade anual ...90
4.3.2 Tendências da intensidade anual...91
4.3.3 Distribuição espacial da intensidade sazonal ...94
4.3.4 Tendências da intensidade sazonal ...96
4.3.5 Intensidade média mensal e amplitude total ...97
4.4 SEVERIDADE MÉDIA DAS ONDAS DE FRIO EM SANTA CATARINA ...100
4.4.1 Distribuição espacial da severidade média anual...100
4.4.2 Tendências da severidade média anual ...101
4.4.3 Distribuição espacial da severidade média sazonal ...103
4.4.4 Tendências da severidade média sazonal ...104
4.4.5 Severidade média mensal e amplitude total ...105
4.5 CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS DE FRIO EM SANTA CATARINA ...108
4.6 CICLO EVOLUTIVO DAS ONDAS DE FRIO EM SANTA CATARINA ...115
4.6.1 OdF de 12 a 20 de julho de 2000 ...115
4.6.2 OdF de 27 a 29 de janeiro de 2012 ...125
4.7 IMPACTOS DAS ONDAS DE FRIO NA PRODUTIVIDADE DA MAÇÃ ...132
4.7.1 Safra de 2017 ...136 4.7.2 Safra de 2005 ...139 5 CONCLUSÕES ... 143 REFERÊNCIAS ... 146 APÊNDICES ... 163 ANEXOS ... 175
1 INTRODUÇÃO
Dentre os inúmeros parâmetros meteorológicos cujas variabilidades influenciam de forma significativa nas atividades humanas, a formação e propagação das massas de ar polar podem ser apontadas como sendo de grande importância em muitos continentes (PEZZA, 2003). Na América do Sul (AS), continente onde há um predomínio agrícola na economia, o impacto das ocorrências de ondas de frio (OdF), das geadas ou de temperaturas muito baixas é vasto. Diversas pesquisas investigaram os impactos das OdF do ponto de vista atmosférico e também seus reflexos na agricultura (e.g. SERRA, RATISBONNA, 1945; TITARELLI, 1972; SEZERINO, 1982; MARENGO et al., 1997; GARREAUD, 2000; SELUCHI, MARENGO, 2000; ESCOBAR, 2007; CUNHA, 2012; APOSTOL et al., 2012; MENDONÇA, ROMERO, 2012; BARBOSA, SANTOS, 2014).
O Brasil meridional, compreendido nos domínios da zona extratropical, de caráter mesotérmico, apresenta na temperatura, precioso elemento de caracterização e individualização regional, comparado às outras regiões (MONTEIRO, 1963). A situação geográfica da região Sul brasileira, no subtrópico, garante uma maior amplitude térmica no ciclo anual, com grande diferença entre inverno e verão. As serras e o planalto meridional determinam contrastes na distribuição de temperatura, possibilitando a ocorrência um tanto comum de geada e, embora em caráter bem mais restrito no tempo e espaço, da precipitação nival - principalmente no inverno -, podendo registrar temperaturas consideravelmente baixas (MONTEIRO, 1963; GRIMM, 2009).
A agricultura é a atividade econômica mais influenciada e ou, dependente das condições climáticas (SENTELHAS, MONTEIRO, 2009; FIORAVANÇO, LAZZAROTTO, 2012). Ao redor do mundo, 80% da variabilidade da produção agrícola deve-se as condições climáticas durante o ciclo do cultivo, especialmente para as culturas de sequeiro (FAGERIA, 1992). As condições climáticas não influenciam apenas na variabilidade da produtividade, mas também na atividade de microrganismos, insetos, fungos e bactérias, favorecendo ou não a ocorrência de pragas e doenças, o que demanda medidas de controle adequadas (SENTELHAS; MONTEIRO, 2009).
O impacto do clima no crescimento, desenvolvimento e produtividade das culturas podem ser quantificados através das variáveis meteorológicas como chuva, temperatura do ar e radiação solar (HOOGENBOOM, 2000). A temperatura do ar afeta uma série de processos nas plantas, como a fotossíntese, a transpiração, o repouso vegetativo, a duração das fases fenológicas das culturas, a indução ao florescimento e na taxa de germinação de sementes
(PEREIRA et al., 2002; MAVI, TUPPER, 2004). Para Camargo et al. (1974, 1977), a temperatura é a variável meteorológica mais importante a ser considerada nos zoneamentos agroclimáticos, juntamente com a chuva. As temperaturas extremamente altas ou baixas e água insuficiente ou em excesso, não constituem condições favoráveis para um bom desempenho da agricultura (AYOADE, 2006).
Santa Catarina se destaca como um dos principais produtores de alimentos do Brasil. Entre os produtos agrícolas de maior relevância para a economia do estado destacam-se o arroz, o milho, o alho, a cebola, o fumo, o mel, o feijão e a maçã (CEPA, 2016). O estado catarinense ostenta a primeira colocação na produção brasileira de maçã, representando 53% (679.836 t) da produção, com rendimento de 31.638 kg/ha na safra de 2016/2017 (IBGE, 2018a). Grande parte desta produção é cultivada na Mesorregião Serrana (MS), o que representa, aproximadamente, 64% de toda a produção no estado, com destaque para o munícipio de São Joaquim. Conhecido como “capital da maçã”, São Joaquim é o maior produtor a nível nacional, e possui na exploração da cultura a principal fonte de renda do munícipio (BITTENCOURT, MATTEI, 2008; BRDE, 2011).
Entre os principais fatores influentes na produtividade de macieira estão às condições meteorológicas. A temperatura é uma das variáveis meteorológicas mais significativas para a cultura da maçã, podendo ser limitante (quebra da dormência1 e períodos vegetativo e produtivo), dependendo do ano e da região cultivada (BOYNTON, 1960; NACHTIGALL et al., 2009). A altitude e a topografia ao redor do pomar também são fatores importantes a serem considerados (PETRI, 2006; NACHTIGALL et al., 2009).
É consenso nos estudos de clima e fruticultura (e.g. SEZERINO, 1982; PETRI, PASQUAL, 1982; THOMÉ et al., 1999; PETRI et al., 2006; NACHTIGALL et al., 2009; MORAIS, CARBONIERI, 2015; LEITE et al., 2018) as exigências da maçã no que tange aos valores térmicos. No período de repouso ou dormência, a necessidade se reflete em unidades de frio superior a 800 horas (depende da variedade) abaixo de determinada temperatura base, no caso 7,2°C. Quando desta necessidade de frio não é plenamente satisfeita, o processo de quebra de dormência se prolonga por demais, repercutindo negativamente na evolução da planta, com um crescimento irregular e deficiente, afetando na qualidade da fruta e consequentemente na produtividade. Já no período vegetativo, em tese, temperaturas muito
1Condição especial de repouso, em que a planta para aparentemente de crescer, tendo apenas um desenvolvimento
interno lento, porém contínuo. A dormência é controlada por fatores internos da planta, tais como a ação conjugada de substâncias promotoras e inibidoras do crescimento. Contudo, fatores do meio externo (ambiente) também atuam diretamente no período de repouso, influenciando nas reações bioquímicas, que condicionam os níveis desses reguladores do crescimento, entre os quais a temperatura do ar (EMPRAPA, 1994, p.38-39).
baixas dificultam o crescimento e a formação adequada do fruto (SEZERINO, 1982; CAMELATTO, 1990; PETRI et al., 2006; LEITE et al., 2018).
Dada a grande importância do clima para a produção agrícola, em especial a cultura da maçã, o uso de informações a respeito das ocorrências de OdF (frequência, duração, intensidade e severidade média), aliado aos impactos na produtividade da maçã (positivos ou negativos), são fundamentais para a agricultura catarinense. Estas informações podem ser empregadas no planejamento dos cultivos da maçã, assim como auxiliar nos processos de tomada de decisão, quanto ao melhor momento para a execução de diferentes práticas agrícolas. As informações agrometeorológicas também podem permitir aos sistemas agrícolas adquirir maior capacidade para enfrentar condições meteorológicas adversas, como as ondas de frio, tornando-os mais resilientes2 do ponto de vista agrometeorológico.
Pelo exposto, surgiram alguns questionamentos que orientaram e delinearam este percurso, tais como: que tipo de impacto as OdF causam na produtividade da maçã em São Joaquim? Como se comporta a distribuição espaço-temporal das OdF no estado de Santa Catarina ao longo dos anos?
Dada à natureza das questões apresentadas, parte-se da hipótese que as OdF provocam impactos na produtividade da maçã no munícipio de São Joaquim, com aumento de produtividade em anos com maior ocorrência e duração das OdF, especialmente quando no ciclo de dormência; e queda na produtividade em anos com poucos episódios de OdF e ou, eventos de frio tardios, durante o crescimento vegetativo, como na fase da floração e maturação dos frutos.
Uma segunda hipótese é que as OdF apresentarão disparidades em sua caracterização em Santa Catarina. Existindo uma heterogeneidade na espacialização das OdF, seguindo inúmeras relações que tecem fatores geográficos e atmosféricos. As regiões de maiores altitudes (Planalto e Serra) exibirão os limiares mais extremos para identificação de uma OdF, assim como elevado número de ocorrência comparado às regiões litorâneas e de baixas altitudes. É de se esperar que a estação de inverno forneça uma frequência de OdF elevada em relação às demais, assim como os eventos mais intensos e duradouros.
A climatologia geográfica do Brasil carece de pesquisas que procurem relacionar a dinâmica e seus elementos associados à realidade da população, aos seus afazeres cotidianos; aos mais variados serviços que dependem diretamente dos elementos do clima; tais como a
2Em termos agrometeorológicos, a resiliência depende da adoção de estratégias que reduzam os efeitos adversos
do clima nas culturas, como secas, geadas, altas temperaturas, ventos intensos, granizo etc. (SENTELHAS; MONTEIRO, 2009).
agricultura. Além, de uma possível contribuição ao aprimoramento dos conhecimentos do clima de Santa Catarina, especificamente relacionados às OdF e seus impactos na produtividade da maçã, deseja-se que este estudo possa servir de apoio ou subsídio para outras pesquisas, ampliando análises em diferentes escalas.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo Geral
Caracterizar as ondas de frio nas escalas temporal e espacial em Santa Catarina, avaliando os seus impactos na produtividade da maçã, no munícipio de São Joaquim.
1.1.2 Objetivos específicos
Identificar e caracterizar a variabilidade espaço-temporal das ondas de frio em Santa Catarina, considerando os parâmetros frequência, duração, intensidade e severidade.
Classificar as ondas de frio em Santa Catarina quanto a sua intensidade.
Analisar o ciclo evolutivo das ondas de frio desde a Antártida até Santa Catarina, a partir da onda de frio mais forte e daquela mais fraca.
Verificar os impactos associados às ondas de frio na produtividade da maçã no munícipio de São Joaquim.
1.2 ÁREA DE ESTUDO
A área de estudo compreende o estado de Santa Catarina (Figura 1) onde, serão abordadas as ondas de frio e a dinâmica atmosférica. Em relação aos impactos das OdF na
produtividade da maçã, definiu-se dentro do referido estado, o munícipio de São Joaquim
(Figura 1, área realçada e Figura 3), por ser, desde 2009 até o presente instante, o maior produtor de maçã do Brasil.
1.2.1 Aspectos geográficos do Estado de Santa Catarina
O estado de Santa Catarina (Figura 1) está situado na Região Sul do Brasil, entre os paralelos 25°57’18’’ e 29°21’07’’ de latitude Sul e entre os meridianos 48°19’37’’e 53°50’12’’ de longitude Oeste, limitando-se ao norte com o estado do Paraná, a leste com o Oceano
Atlântico, ao sul com o estado do Rio Grande do Sul e a oeste com a República Argentina (SANTA CATARINA, 2013).
O estado abrange um total de 295 municípios, uma população de 6.248.436 habitantes, uma densidade demográfica de 65,27 habitantes/km² e um crescimento de 1,9% ao ano (IBGE, 2010). Ainda de acordo com o Censo de 2010, 1.000.523 pessoas estavam na zona rural e 5.247.913 na urbana, o que corresponde respectivamente a 16% e 84%. Para o ano de 2017 a estimativa populacional é de 7.001.161 habitantes, o que representa um crescimento médio de 10,7% (IBGE, 2017).
A economia de Santa Catarina baseia-se na atividade industrial, no extrativismo de minérios e na agropecuária, sendo bem distribuída a participação de todos os setores na economia. O produto Interno Bruto (PIB) catarinense é o sexto do Brasil, totalizando, em 2012, R$ 177 bilhões. O setor secundário participa com 35,0%, o terciário com 59,0% e o primário com 6,0%, segundo dados do IBGE.
No tocante ao setor agrícola, o estado de Santa Catarina apresenta produção distribuída em várias regiões de seu território, sendo que algumas se caracterizam por terem maior especialização produtiva do que outras, bem como por assumirem menor relevância que os produtos industriais e de prestação de serviços. A agricultura é destaque na economia catarinense, sendo o estado um dos principais produtores de alimentos do Brasil.
Quadro 1 - Principais produtos do setor agrícola do estado de Santa Catarina, por mesorregião e principais municípios.
Fonte: Fachinello e Santos Filho (2010) e Fepese (2017).
Fachinello e Santos Filho (2010) ressaltam algumas características do referido setor em seis mesorregiões do estado - Oeste, Norte, Serrana, Vale do Itajaí, Grande Florianópolis e Sul Catarinense - segundo critério definido pelo IBGE, conforme o Quadro 1.
Mesorregiões Principais municípios Características Produtivas
Oeste
Chapecó, Joaçaba, Concórdia, São Miguel do Oeste, Campos Novos, Xanxerê, Fraiburgo.
Aves, suínos, soja, milho e maçã.
Norte Joinville, Jaraguá do Sul, São Bento do Sul, Mafra, Rio Negrinho, Porto União.
Pecuária extensiva e leiteira, arroz, hortaliças, fruticultura e silvicultura.
Serrana Lages, São Joaquim, Urubici, Alfredo Wagner, Urupema, Bom Retiro.
Extrativismo madeireiro, reflorestamento, soja, alho e maçã.
Vale do Itajaí Blumenau, Itajaí, Brusque, Rio do Sul, Indaial, Timbó.
Fumo, arroz, cebola, banana, madeira e leite.
Grande Florianópolis
Florianópolis, São José, Biguaçu, Angelina, Antônio Carlos, Anitápolis.
Banana, laranja, uva, cebola, fumo, tomate e leite.
Sul Catarinense Criciúma, Tubarão, Laguna, Turvo, Meleiro, Urussanga.
Fumo, arroz, fruticultura, mandioca e ovos.
Para Souza e Bastos (2011, p.2) o espaço agrário de Santa Catarina é caracterizado:
“... pela pequena propriedade, adoção de mão-de-obra familiar pela prática da policultura. O fato de prevalecer os minifúndios favorece a uma melhor distribuição de renda, como o exemplo dos microproprietários rurais do Oeste, Vales e Sul do estado, diferentemente das áreas de latifúndios, Planalto Serrano e Planalto Norte, nos quais a estrutura fundiária acarretou em uma má distribuição de renda, concentrada nas mãos de famílias tradicionais da região (fazendeiros)”.
O comportamento das altitudes no estado de Santa Catarina é bem diferenciado, variando de 0 a 1.827 m (Figura 1). As menores altitudes são representadas pela faixa de 0 -200 m, constituído pela zona costeira, exceção aos morros cristalinos ali presentes. As altitudes da faixa entre 200 e 400 m são pouco expressivas, ocupando menor porção no estado. Essa faixa se estende entre as planícies costeiras e as serras litorâneas, constituindo-se numa área intermediária. No Sul do estado, essa faixa corresponde ao sopé da serra Geral. Ocorre também ao longo dos principais afluentes do rio Uruguai. Altitudes entre 400 e 800 m caracterizam os terrenos do Oeste catarinense, no vale do rio Uruguai e seus afluentes. A maior parte dos terrenos da bacia do rio Itajaí, também está na mesma faixa, porém, ali, encontram-se morros com mais de 800 m. Da mesma forma são encontrados no Meio Oeste, terrenos neste mesmo intervalo de altitude, especialmente nos vales do rio do Peixe e do rio Canoas. As altitudes entre 800 e 1.200 m são as de maior ocorrência no estado e caracterizam os terrenos da serra do Mar, de alguns conjuntos de serras dos compartimentos de relevo serras do Leste Catarinense (serra dos Faxinais, serra do Tabuleiro e serra do Anitápolis), as escarpas da serra Geral, o Planalto de São Bento do Sul, Patamar de Mafra, Planalto de Lages e o Planalto dos Campos Gerais. Estes terrenos formam os divisores de água das principais bacias hidrográficas de Santa Catarina. Já as altitudes na faixa acima de 1.200 m (Anexo A) são pouco comuns no território catarinense, mas ocorrem nas escarpas da serra Geral. O trecho meridional da serra Geral é a única área do estado onde as altitudes ultrapassam a cota de 1.600 m, como por exemplo, no morro da Boa Vista, o mais elevado do estado, com 1.827 m (SANTA CATARINA, 1986, 1991; LUIZ, 2014).
De acordo com a classificação de Köppen, o clima de Santa Catarina é classificado como mesotérmico úmido, sem estação seca - Cf, incluindo dois subtipos: Cfa (Clima subtropical); temperatura média no mês mais frio inferior a 18ºC e temperatura média no mês mais quente acima de 22ºC, com verões quentes, geadas pouco frequentes e tendência de concentração das chuvas nos meses de verão, e Cfb (Clima temperado propriamente dito; temperatura média no mês mais frio abaixo de 18ºC, com verões frescos, temperatura média no mês mais quente abaixo de 22ºC) (SANTA CATARINA, 1991). Esses subtipos estão bastante
associados à topografia e à maritimidade, o Cfa relacionado às planícies e serras costeiras e vales (planícies colúvio aluvionares) e o Cfb aos planaltos regionais.
O estado catarinense se encontra na zona extratropical da AS, ao sul do Trópico de Capricórnio (23°27’S), numa região de forte contraste de massas de ar tropicais e polares, resultando em diversas condições de tempo. É um local de transição entre os trópicos e as latitudes mais altas, com clima subtropical, caracterizado por apresentar distribuição regular de precipitação durante todo o ano e temperaturas (Figura 2) que sofrem forte influência da altitude, com os menores valores registrados nos pontos de cota mais elevada (WREGE et al., 2011).
1.2.2 - São Joaquim
Com uma área de 1.892.256 km² (segunda maior de SC), o que representa, aproximadamente, 2% da área total do estado, atrás apenas de Lages, São Joaquim está localizado no Planalto Sul catarinense, na serra Geral, entre os paralelos 28°30"S e 28º00"S e 49°30"W e 50º30"W (Figura 3). Segundo dados do Censo de 2010, o município apresenta uma população predominantemente urbana, 70,8% e 29,2% considerada rural, num total de 24.812 habitantes (IBGE, 2010). A última estimativa, realizada em 2018, apontava para uma população de 26.763 pessoas. Há que ressaltar um incremento no número de habitantes durante a época
Figura 2 - Temperatura média (C°) anual 1976-2005 para Santa Catarina. Fonte: Santa Catarina (2013).
de colheita da maçã, entre os meses de janeiro a maio, devido à alta demanda por mão de obra, o município recebe trabalhadores de várias regiões do Brasil (CORDEIRO, 2006).
São Joaquim apresenta altitude média de 1360 m (Figura 2). Para Silveira et al. (2018, p. 250) o fator altitude contribui para potencializar as condições de ar frio na região de São Joaquim, pois quando da atuação das massas de ar frio mais vigorosas, tornam-se frequentes os registros de temperaturas com valores negativos.
Figura 3 - Mapa de localização do munícipio de São Joaquim-SC.
O município é formado por médias e grandes propriedades agrícolas e teve por muitos anos sua base econômica pautada na pecuária extensiva e no extrativismo madeireiro. Porém, mais recentemente, o reflorestamento ganhou importância, principalmente por fornecer matéria-prima para a indústria local de papel, celulose e móveis. Nesta mesorregião, também se tem verificado a expansão agrícola através da produção de soja, de alho e, principalmente, de maçã (SOUZA, BASTOS, 2011; FEPESE, 2017).
As principais áreas produtoras de maçã em Santa Catarina são a de São Joaquim, no Planalto Serrano, e Fraiburgo, no meio oeste do estado. São Joaquim, desde 2009, tem apresentado crescimento da área plantada e na participação da produção (Figura 4),
tornando-se o município de maior produção de maçã em Santa Catarina e também do Brasil. Contrário a esse comportamento, Fraiburgo apresenta uma redução, atribuída a reestruturação pela qual passam seus pomares, além de uma área de expansão bastante restrita, e de apresentar um clima mais quente em relação ao de São Joaquim (BITTENCOURT; MATTEI, 2008).
Figura 4 - Produção e área plantada (eixo secundário) de maçã nos municípios de São Joaquim e Fraiburgo, entre os anos de 2001 a 2017.
São comuns as pequenas unidades de produção na região produtora de São Joaquim, geralmente vinculadas a cooperativas, de modo a viabilizar as estruturas de processamento e armazenagem da referida fruta (BITTENCOURT, MATTEI, 2008; RECH et al., 2014). Embora o relevo seja bastante acidentado e pedregoso, as suas características climáticas são muito favoráveis à produção de maçãs, uma vez que o clima frio e a oscilação da temperatura do início ao fim do dia conferem mais açúcar e maior coloração às mesmas (BITTENCOURT, MATTEI, 2008; BRDE, 2011).
Lunardi (2018), através de técnicas de sensoriamento remoto, estimou uma área de 8.117 ha de produção de maçã no município de São Joaquim (Figura 5). Isto representa, aproximadamente, 2,34 % (81,2 km²) da área total constituída por macieiras.
Figura 5 - Espacialização dos pomares de maçã em São Joaquim-SC.
O clima de São Joaquim é classificado como Cfb, temperado constantemente úmido, sem estação seca e com verão fresco (KÖPPEN; GEIGER, 1936). As ocorrências de geadas, neve e OdF, são características climáticas comuns na área e não eventos esporádicos, como ocorrem em outras áreas do estado catarinense. Em São Joaquim, por exemplo, ocorrem de 29 a 36 registros de geadas anualmente. São Joaquim está dentro do que Souza (1997) chamou de "Planalto da Neve" e, de acordo com Schimitz (2007), é o município que apresenta a maior frequência de precipitação nival da região, 2,7 dias por ano.
São Joaquim, em virtude de sua altimetria (1360 metros em média) exibe características climáticas distinta das demais regiões de Santa Catarina, no que tange a índices térmicos (temperaturas máximas, mínimas e médias). Para o município, os dados da Epagri/Ciram apontam a temperatura média anual oscilando entre 11°C (inverno) e 17°C (verão). O mês de julho é o mais frio, apresentando temperatura média de 11°C e mínima média de 5,8°C (Figura 6).
Figura 6 - Temperaturas médias anuais para o município de São Joaquim-SC (1955-2016).
Em termos de valores absolutos, exceto no verão, são comuns registros de temperaturas negativas em São Joaquim (Tabela 1), especialmente durante o inverno, onde já se registrou temperatura de -10°C, em 2 de agosto de 1991. Mesmo em meses considerados mais quentes (dezembro e março), podem ocorrer temperaturas mínimas próximas de zero, como ocorrido em março de 1964, quando no dia 30 registrou-se 0,3ºC.
Tabela 1 - Recordes de temperatura (máxima e mínima) e datas das ocorrências para o município de São Joaquim-SC (1955-2016).
Mês Temperatura Máxima
absoluta (°C) Data do registro
Temperatura Mínima
absoluta (°C) Data do registro
JANEIRO 30,8 04/01/1958 3,5 26/01/2005 FEVEREIRO 30,1 25/02/1973 3,2 10/02/1987 MARCO 29,4 25/03/1977 0,3 30/03/1964 ABRIL 26,9 05/04/1973 -2,9 28/04/2016 MAIO 25,2 09/05/1993 -7,0 21/05/1960 JUNHO 22,8 12/06/1995 -7,9 25/06/1960 JULHO 28,6 22/07/1958 -9,0 14/07/2000 AGOSTO 27,7 31/08/1994 -10,0 02/08/1991 SETEMBRO 28,4 22/09/1994 -7,5 03/09/1964 OUTUBRO 28,8 31/10/2009 -2,4 17/10/1969 NOVEMBRO 31,4 16/11/1985 -1,5 05/11/1992 DEZEMBRO 31,4 20/12/1971 1,4 05/12/1971 Fonte: Epagri/Ciram, (2018).
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA E ASPECTOS CONCEITUAIS
2.1 ONDAS DE FRIO E OS IMPACTOS
Ao pesquisar a temática relacionada às ondas de frio, é comum deparar-se com a falta de consenso em sua definição. Existe uma gama de trabalhos abordando este tema, com diferentes conceituações, seja a nível brasileiro ou internacional. Alguns trabalhos definem onda de frio como um evento específico, outros definem as ondas de frio como a queda extrema ou anômala da temperatura do ar, sem definir um limiar de temperatura e, ou, sua periodicidade. A divergência e a pluralidade de métodos podem dificultar o estudo ou ainda confundir a interpretação dos resultados, pois diferentes métodos, possivelmente, apresentarão conclusões distintas em um mesmo local ou domínio.
As OdF ocorrem em todos os climas do globo, no entanto, o frio é mais frequente nas áreas extra trópicos, embora por vezes, como em 2010 na América do Sul (AS), sejam capazes de cruzar os trópicos baixando em mais de 10ºC a temperatura de regiões de climas equatoriais (MENDONÇA; ROMERO, 2012).
As projeções de mudanças climáticas, em especial com respeito à temperatura média global, apontam para o aumento da frequência e intensidade dos extremos, em especial as ondas de calor e diminuição das ondas de frio (MONTEIRO, CARVALHO, 2013; IPCC, 2014; WMO, 2017). Analisando a magnitude e frequência das ondas de frio e calor nas últimas décadas na América do Sul - 1980 a 2014, Ceccherni et al. (2016) apontam para aumento da intensidade e frequência nas ondas de calor (OdC), e não sendo detectadas alterações significativas para as OdF. Entretanto, mesmo com este possível aquecimento, os extremos de frio ocasionais continuarão a ocorrer, com maior intensidade e frequência no inverno (MONTEIRO, CARVALHO, 2013; SILVEIRA et al., 2017a). São relativamente comuns relatos de grandes transtornos causados por nevadas e geadas associados às ondas de frio na Europa, Ásia, América, Oceania, Antártica e até mesmo na África (Pezza, 2003), áreas em que no inverno de 1996 nevou em localidades onde o fenômeno nunca havia sido registrado (SOUZA, 2002).
Com a crescente percepção do aquecimento global climático e com a maior consciência aos desastres relacionados ao clima, especialmente concernentes aos extremos de temperatura (OdC e OdF), passou-se a se preocupar mais com os efeitos adversos em importantes setores da sociedade, como na saúde e na agricultura (ROCKLÖV et al., 2011). Lu et al. (2015), para uma escala global, ao mapearem o risco de uma população ser afetada por
uma OdF, evidenciam que o Brasil está entre os principais países, atrás somente da China, Índia, Estados Unidos, Rússia, Paquistão e Bangladesh.
Silveira et al. (2017a) ao proporem uma sistemática organizacional para os alertas de ondas de frio e de calor, realizaram um levantamento de eventos de OdF e OdC em todo o globo baseado em dados do Centre for Research on the Epidemiology of Disasters (CRED) (2017), por meio do International Disasters Database (EM-DAT). Os autores encontraram que, entre os anos 1990 e 2016 ocorreram 289 OdF. Nesse levantamento foi mostrado que o continente com o maior número de OdF é a Europa (133 casos).
No Brasil diferentes autores já elaboraram métodos para identificação de OdF, em alguns casos, baseados na realidade em que estavam inseridos (municípios, estados, regiões), em outros, para abranger maiores recortes espaciais. Outros, ainda, utilizam tais métodos em aplicações específicas, por vezes, com adaptações (SILVEIRA, 2014; REBOITA et al., 2015; ALVES, 2016; ALVES et al., 2017b), objetivando analisar os impactos das OdF na agricultura, pecuária e saúde das populações.
Abordando a relação entre as ondas de frio e enfermidades respiratórias em Piracicaba- São Paulo, Fante e Armond (2016) utilizaram cinco índices climáticos diferentes, aplicados aos dados de temperaturas mínimas. As OdF detectadas em cada um dos índices foram correlacionadas com os dados de internação por doenças respiratórias obtidos no Departamento de Informática do Sistema Único de Saúde (DATASUS), entre os anos de 1998 e 2014. As autoras perceberam considerável variação dos totais de OdF de acordo com cada um dos índices empregados, entre 72 e 329 ondas. Essa diferença diz respeito à natureza das variáveis empregadas, que dão peso maior, ou à duração da onda, ou à intensidade, ou à frequência (FANTE; ARMOND, 2016).
Alves et al. (2017a) realizaram uma análise de dez métodos distintos para identificação de OdF (Quadro 2), testando-os e comparando-os entre si, em três locais diferentes de Santa Catarina (Lages, Chapecó e Florianópolis), a partir de dados observados de estações convencionais entre 2000 e 2010. Os resultados principais demonstraram que os métodos de detecção de OdF variaram, estatisticamente, em função do local e do período do ano, apresentando interação com as estações anuais. O rigor específico de cada método foi determinante para o nº de OdF, baseado nos limiares estabelecidos e no número de dias.
Método Publicações base e outras Variável utilizada Descrição do método EE - Silveira
(2014) adaptado
Silveira RD (2014) Tmín do ar
Pelo menos 3 dias consecutivos com temperatura mínima abaixo do percentil 10 de cada estação do ano correspondente ao período.
Índice Australiano
Bureau of Meteorology
(2017) Tmín do ar
Pelo menos 4 dias consecutivos com a temperatura mínima inferior ao percentil 10 encontrado para aquela estação do ano correspondente ao dia.
CSDI - OMM OMM (2011) Tmín do ar
Pelo menos 6 dias consecutivos com temperaturas mínimas inferiores ao percentil 10 de cada estação do ano correspondente ao dia.
Tmáx e Tmín (10%) - adaptado
Yague et al. (2006); Landa
(2012); Silveira, (2014) Tmín e Tmáx do ar
Pelo menos 3 dias consecutivos com temperaturas mínimas e máximas
concomitantemente inferiores ao percentil 10 para aquela estação do ano.
OMM
Cunha e Leal (2013); Mateus (2014); IPMA (2017)
Tmíndo ar
Pelo menos 6 dias consecutivos com temperatura mínima do ar inferior em 5°C ao valor médio das temperaturas mínimas diárias no período de referência (normais mensais) (1961-1990).
Índice do IPCC - adaptado
IPCC (2001) Tmín do ar
Pelo menos 5 dias consecutivos com temperatura mínima do ar inferior em 5°C ao valor médio das temperaturas mínimas diárias no período de referência (normais mensais) (1961-1990). Nairn e Fawcett (2013) Nairn e Fawcett (2013); Reboita et al. (2015) Tméd do ar
Pelo menos 3 dias consecutivos com temperatura média do ar (Tméd = (Tmáx - Tmín)/2) abaixo do percentil 5 da série histórica.
Firpo et al.
(2012) Firpo et al. (2012) Tmín do ar
Pelo menos 5 dias consecutivos com temperatura mínima abaixo do valor normal climatológico esperado (anomalia) para cada dia do ano em questão e para a localidade em estudo.
Vavrus et al. (2006) - adaptado
Vavrus et al. (2006); Alves (2016); Silveira, (2016); Alves et al. (2017b)
Tméd do ar
Pelo menos 2 dias consecutivos com temperatura média do ar abaixo de 2 desvio padrão (1º de janeiro a 31 de dezembro), abaixo da temperatura média do ar no local e período considerado. Percentil 5 -
teste aleatório
Alves et al. (2017a) Tmín do ar
Pelo menos 3 dias consecutivos com temperatura mínima abaixo do percentil 5 daquela estação do ano correspondente ao período.
Quadro 2 - Métodos analisados na pesquisa, publicações que se utilizaram dos mesmos e suas respectivas descrições para identificação das OdF.
Fonte: Alves et al. (2017a).
Monteiro e Carvalho (2013) testaram vários índices climáticos de avaliação de eventos extremos de calor e frio, buscando identificar as suas características no que diz respeito a sua frequência, duração e intensidade, para Portugal, ao longo do século XX (1901-2007). Uma de suas considerações foi que a aplicação de diferentes índices permitiu compreender que as
características espaço-temporal dos episódios de frio ou calor variam em função dos critérios utilizados.
Alves et al. (2017a) e Silveira et al. (2017a) entendem que a determinação de qual método utilizar depende da finalidade do estudo e que, necessariamente, é preciso buscar uma padronização em nível nacional.
O trabalho de Serra e Rastibonna (1945) é um dos estudos pioneiros sobre OdF no Brasil, trazendo argumentos a favor de uma gênese ligada aos avanços do ar polar por trajetórias continentais dentro da América do Sul, a qual veio desmitificar a interpretação da friagem, até então admitida como resultante do degelo andino. Outros estudos clássicos também envolvem a temática do frio, como de Monteiro (1969), a qual escalonou seis tipos de abastecimento de ar polar para explicar o ritmo e a gênese da pluviosidade de inverno na fachada Sul-Oriental do Brasil e, Titarelli (1972) que realizou um estudo sobre a onda de frio de abril de 1971 que atingiu diversas regiões brasileiras, baseando-se na abrangência e nos sistemas meteorológicos atuantes no evento.
No Manual de Desastres Naturais, Castro et al. (1995, p. 21) caracterizam uma onda de frio como um evento de rápida e grande queda na temperatura, sobre uma extensa área, permanecendo por várias horas, dias e por vezes uma semana ou mais. Acrescentam que na América do Sul as ondas de frio são mais recorrentes entre os meses de maio e setembro, com predominância nos meses invernais de julho e agosto; com os episódios durando normalmente de quatro a cinco dias.
Escobar (2007) considera que OdF está associada à passagem de um sistema frontal oriundo das latitudes altas austrais, seguida por vezes de massas de ar frio em sua retaguarda, fazendo com que as baixas temperaturas permaneçam por vários dias consecutivos, suscitando consequentemente as ondas de frio.
De acordo com Sartori (2003), as ondas de frio representam períodos de duração variável (de três a nove dias) com fortes quedas na temperatura, embora na maioria dos casos não ultrapassem quatro dias. Salienta ainda que nem todos os domínios de massas polares provocam reduções de temperaturas na qual caracterizam uma onda de frio, pois dependem da trajetória do anticiclone ou da posição de seu centro, onde o frio se torna mais intenso.
Para o estado do Rio Grande do Sul, de acordo com Costa et al. (2007), uma onda de frio está caracterizada quando ocorre a passagem de uma massa polar com trajetória mais continental dominando as condições de tempo no estado sul-rio-grandense, ocasionando diminuição nas temperaturas mínimas até limites pré-estabelecidos, ou seja, mínimas inferiores a 5ºC e máximas inferiores a 15ºC. Firpo (2008) ao realizar um estudo climatológico das ondas
de frio e de calor no Rio Grande do Sul e sua relação com o El Niño-Oscilação Sul (ENOS), no período de 1967 a 2005, com dados diários de temperatura mínima de 13 estações meteorológicas, obteve entre os seus resultados, que o número médio das ondas de frio apresentou um comportamento senoidal, sendo maior nos meses mais frios e menor nos meses mais quentes. O trabalho de Firpo (2008) considerou onda de frio como períodos de cinco ou mais dias consecutivos de temperaturas mínimas anômalas; e ainda classificou as ondas de acordo com suas intensidades. Silveira (2014) analisou os eventos climáticos extremos relacionados ao calor e ao frio no Rio Grande do Sul durante um período de 18 anos (1992-2009), utilizando a técnica dos Quantis, em que definiu limiares para a identificação de onda de frio e calor. Para as OdF, considerou quatro enfoques principais relacionados às temperaturas mínimas diárias: evento extremo (Q90 e duração mínima de três dias), superevento (Q10 e no mínimo três dias de permanência), evento alerta (Q85 e episódios com duração mínima de três dias) e o que denominou de dia de alerta (Q85 e episódio com duração mínima de um dia). Os eventos de frio totalizaram 1.018 ocorrências, sendo 269 considerados de supereventos (eventos que certamente trouxeram repercussão), com maior concentração nos meses junho, julho e outubro. A duração destes eventos superou 10 dias e os episódios mais frequentes foram os de 3 dias.
Alves (2016) realizou um estudo climatológico sobre as OdF invernais em Santa Catarina, no período de 1983 a 2013, e constatou que em pelo menos uma das onze estações meteorológicas avaliadas ocorrem OdF todo o ano, com média de 4,2 eventos por inverno/ano. As localidades de SC com maiores médias anuais de OdF no inverno são Caçador, São Joaquim, Campos Novos e Chapecó, com ocorrências entre 2,1 e 3 eventos ao ano (Figura 7). Para Alves (2016), nesta distribuição, influem além das trajetórias sazonais dos sistemas polares, também os fatores geográficos.
Reboita et al. (2015) ao estudarem os padrões sinóticos das ondas de frio ocorrentes entre maio e setembro, no sul do estado de Minas Gerais, as conceituaram como sendo um evento em que por dois dias ou mais a temperatura média do ar apresentava-se abaixo do percentil 5% da série histórica, que neste caso quando calculado foi de 15°C.
Em nível internacional, os trabalhos que abordam ondas de frio também apresentam distintas conceituações, alguns chamam de cold-air outbreaks (CAOs) (VAVRUS et al., 2006). Outros ao estudarem os casos de frio e calor intenso, tratam apenas como extremos de temperatura, sem aderir a uma nomenclatura específica, como onda de frio (BARNETT et al., 2012; OLESON et al., 2015; BASARIN et al., 2016; CECCHERNI et al., 2016; CAPOZZI, BUDILLO, 2017; ZHANG et al., 2017). A Organização Meteorológica Mundial (OMM) define onda de frio como um período de pelo menos seis dias consecutivos em que a temperatura mínima diária é inferior 5˚C ao valor médio das temperaturas mínimas do período de referência. Vavrus et al. (2006) em seus estudos sobre o comportamento dos focos extremos de ar frio sobre o efeito estufa, em partes da América do Norte, Europa e Ásia, propuseram uma definição de onda de frio, com período de dois dias ou mais consecutivos, durante o qual a temperatura média diária do ar na superfície é pelo menos duas vezes o desvio padrão abaixo da temperatura média do local no período de inverno.
Figura 7 - Frequência média anual de OdF por estações agroecológicas, SC, entre 1983-2013. Fonte: Alves (2016).
