O INFOSECA NO MONITORAMENTO E MITIGAÇÃO DE SECA E
ADVERSIDADES HIDROMETEOROLÓGICAS
ORIVALDO BRUNINI1 PEDRO LUÍS GUARDIA ABRAMIDES2 GABRIEL CONSTANTINO BLAIN2 ANDREW PATRICK CIARELLI BRUNINI3 GLAUCO ROLIM4 WANDERLEY ANTONIO TREMOCOLDI1 MARIO JOSÉ PEDRO JUNIOR1 MARCELO BENTO PAES DE CAMRGO1 JOSÉ RICARDO PEZZOPANE 1
ELAINE SIMÕES ERNANDES5
RESUMO
O Sistema InfoSeca tem a finalidade de operacionalizar e disponibilizar informações relativas aos índices de seca e alertas quanto a adversidades hidrometeorológicas às atividades agrícolas, com base nos parâmetros agrometeorológicos e conta com um módulo de gerenciamento e inserção de dados direta, via WEB, pelas estações meteorológicas e um módulo de disponibilização de informações e aconselhamentos, para consultas em tempo real via Internet. São coletados dados meteorológicos (precipitação pluvial e temperaturas máxima e mínima) de 120 locais das diferentes regiões do Estado de São Paulo, cadastrados no sistema CIIAGRO, consistidos, avaliados e transformados em parâmetros agronômicos e retornados em forma de tabelas e mapas de índices meteorológicos (SPI, Palmer, ETM/ETP e DI) e de índices agrometeorológicos (CMI, condições de satisfação hídrica e de estresse hídrico da cultura, e índice de desenvolvimento da cultura). É fornecido boletim diário de prognóstico de seca. O Sistema foi desenvolvido utilizando-se da tecnologia SisPlant, e tem como base as linguagens HTML, ASP, VbScript e SQL, dando-se a comunicação de dados WEB e servidor de banco de dados via fonte ODBC, sendo utilizado o banco de dados MySQL. As informações são fornecidas ao nível de município e consolidadas ao nível de Região Administrativa, Escritório de Desenvolvimento Regional – EDR/CATI, Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos – UGRH e Pólo Regional de Pesquisa.
PALAVRAS-CHAVES
: Índice de seca, alerta, variabilidade climática , sistema deinformações on-line.
1 Dr. IAC – Instituto Agronômico – Av. Barão de Itapura 1481, CEP 13020-902 ,Campinas-SP, ciiagro@iac.sp.gov.br
2 B. Sc. IAC – Instituto Agronômico 3 B. Sc. IAC – Bolsista CNPq 4 Dr. Instituto Agronômico 5 Bolsista FUNDAP
INFOSECA – DROUGHT WARNING AND INFORMATION SYSTEM
TO AGRICULTURAL ACTIVITIES.
ABSTRACT
The system was developed with the aim of operate and to make available drought warning and information to agricultural activities, on the basis of agrometeorological parameters. It consists of on line data input and data management modules, based on WEB communication. The data are directly inserted from the meteorological stations into the input module, from that the warnings and information related to drought are made available in real time, through INTERNET. The basic meteorological data are rainfall, and maximum and minimum air temperatures) of 120 places of different regions in the state of São Paulo, recorded in the system, consisted, evaluated and transformed into agricultural parameters and returned in tables and maps, with a daily bulletin and drought indices. The drought indices are divided in two categories as: meteorological indices (SPI, Palmer, ETM/ETP and DI); and agrometeorological indices (CMI, water supply and water stresses of culture, and crop development). The system was developed using HTML, ASP, VbScript e SQL languages, with data communication WEB and database server by ODBC source, and the MySQL database is the principal database system. The information can be obtained at city level, and consolidated to the level of Administrative Region, Regional Agricultural Development Office – EDR/CATI, Management of Water Resources Unit – UGRHI, and Regional Research Unit Center.
KEYWORDS
: Drought index, warning, climate variability, online information system.1 – INTRODUÇÃO
A seca é um fenômeno meteorológico complexo, com influências sociais freqüentemente agravadas pela ação humana. A ocorrência dessa anomalia climática em várias regiões do globo terrestre na década de setenta evidenciou a vulnerabilidade6 do homem a esse risco climático, demonstrando a necessidade de um melhor entendimento, de uma melhor previsão de sua ocorrência e do uso correto de medidas mitigatórias (WILHITE et al., 1987).
BRUNINI et al. (2002) afirmam que os enormes prejuízos sofridos pela agricultura paulista, nos anos de 1963 e 1964, foram causados por uma seca extrema ocorrida nesse Estado. Esses autores afirmam ainda, que apesar do seu grande desenvolvimento tecnológico atual, a agricultura paulista é freqüentemente castigada por adversidades climáticas, sendo a seca a que apresenta efeito mais duradouro e de maior intensidade.
O racionamento de energia elétrica, devido ao baixo nível dos reservatórios ocorrido em várias regiões do Brasil em 2001, é mais um exemplo da vulnerabilidade da sociedade
brasileira a essa anomalia climática. Nesse ano foram demonstradas implicações hidrológicas e socioeconômicas do fenômeno natural seca (BLAIN et al., 2005).
A implementação de sistemas de monitoramento em “tempo real” e “estações de aviso” são, segundo Wilhite (1982), a única forma dos “estudiosos da atmosfera” contribuírem com as ações de combate à seca.
Os recentes cenários estabelecidos pelo IPCC (Painel Internacional sobre Mudanças Climáticas), descrevem um aumento global acentuado da temperatura da Terra, o que poderá levar ao acréscimo de eventos meteorológicos específicos extremos, como seca, inundação, geada, furacões. Dessa maneira, a sociedade precisa se adaptar e desenvolver metodologias e estratégias para superar essas adversidades climáticas, meteorológicas e agronômicas, de modo que a reduzir os impactos negativos dessas anomalias e os seus efeitos para a sociedade.
As principais adversidades meteorológicas que afetam o agronegócio paulista são seca, geada e granizo. Eventos como inundação ocasionam maiores impactos sociais.
Dos acima citados a seca é o fenômeno que afeta com maior ou menor intensidade a agricultura todos os anos. Podemos ter um período curto e definido sem chuva, em um mês chuvoso, ocasionando os chamados veranicos, ou este fenômeno adverso pode se estender por períodos longos ocasionando uma seca tanto do ponto de vista agronômico como o até hidrológico, culminando em uma seca sócio-econômica. O trabalho aqui proposto permite acompanhar sistematicamente a evolução das condições de seca no Estado, propondo medidas mitigatórias ou de alívio, processos físicos e agronômicos de contornar o problema e incluindo prognósticos futuros das condições de seca.
Este conjunto de informações permite quantificar a situação de uma região tendo em vista os diferentes tipos de solo e explorações agrícolas, de modo que se possa diferenciar os efeitos sobre as distintas culturas, ou seja, o que em muitos casos indica ser uma situação crítica para uma cultura de sistema radicular menos profundo como o feijoeiro, não o seria para uma cultura como citrus.
Com o avanço das tecnologias de desenvolvimento de sensores e sistema de aquisição de dados, o monitoramento das variáveis ambientais tem alcançado um elevado grau de qualidade e confiança. Isso tem levado à criação e instalação de redes de estações meteorológicas automáticas em diversos países para suprir e adequar às necessidades de geração de tecnologias e conhecimentos científicos.
Tem crescido em todas as partes do globo a necessidade de obtenção e transferência de dados meteorológicos em tempo real para dar suporte às diversas atividades de pesquisa como agricultura, recursos hídricos, construção civil, pesquisa e desenvolvimento, monitoramento ambiental e biologia. Por outro lado, aumenta também a preocupação com as adversidades e os impactos dos desastres naturais, sendo que cerca de 70% desses fenômenos estão relacionados ao clima (Obasi, 2001).
De acordo com as normas e critérios estabelecidos pela Organização Meteorológica Mundial, para atender às demandas impostas por uma sociedade mais exigente e sujeita às adversidades mais freqüentes, um melhor sistema ou rede de coleta e transferência dos dados e produtos se faz necessário para acompanhar e diagnosticar os elementos meteorológicos e os seus impactos para a sociedade. Frente à importância da agricultura e do agronegócio para o Estado de São Paulo, assim como todo o Brasil, a Secretaria de Agricultura e Abastecimento, por meio do Instituto Agronômico (IAC), apresenta o Centro de Monitoramento, Mitigação da Seca e Adversidades Meteorológicas (INFOSECA) - um novo produto que trará informes imediatos das ações das adversidades meteorológicas sobre as atividades agrícolas e irá propor maneiras de monitorar e reduzir os impactos negativos das mesmas.
2- MATERIAL E MÉTODOS
O InfoSeca é um sistema integrado ao CIIAGRO/CIIAGRO on-line. São coletados dados meteorológicos (precipitação pluvial e temperaturas máxima e mínima) de 120 locais das diferentes regiões do Estado de São Paulo, cadastrados no sistema CIIAGRO, consistidos, avaliados e transformados em parâmetros agronômicos e retornados em forma de tabelas e mapas de índices meteorológicos (SPI, Palmer, ETM/ETP e DI) e de índices agrometeorológicos (CMI, condições de satisfação hídrica e de estresse hídrico da cultura, e de desenvolvimento da cultura). É fornecido boletim diário de prognóstico de seca.
McKee et al. (1993) desenvolveram um índice que quantifica o déficit ou o excesso de precipitação para diferentes escalas de tempo. Esta versatilidade permite ao Standardized Precipitation Index (SPI) monitorar o fornecimento de água em pequenas escalas (mensal por exemplo), voltando-se mais ao interesse agrícola assim como monitorar tal fornecimento em longas escalas de tempo (bi-anual por exemplo) voltando-se mais ao interesse hidrológico.
Um dos índices mais utilizados e mundialmente reconhecidos para quantificação da seca é o Índice de Severidade de Seca de Palmer. PALMER (1965) considera que o total de precipitação requerida para manter uma área em um determinado período sob condições de
economia estável é dependente da média dos elementos meteorológicos, das condições meteorológicas dos meses precedentes e do mês atual para a área em questão.
Além dos parâmetros e índices mundialmente reconhecidos, o CIIAGRO vem desde 1988 usando os seguintes parâmetros: a) estiagem (seca) hidrológica ou meteorológica; b) estiagem meteorológica moderada ou estiagem agrícola; C) índice de seca meteorológica (ISM), índice de seca meteorológica acumulativa ou estiagem acumulativa (ISMA) ( Brunini et al., 1999; Solano Ojeda et al., 1999).
A Evapotranspiração Potencial, pode ser, de maneira simplista, entendida como a máxima energia disponível em uma superfície extensa e vegetada, para o fenômeno da evapotranspiração. A Evapotranspiração Real, pode ser, de maneira simplista, entendida como a água realmente utilizada pela superfície vegetada em questão. Logo, se a magnitude da ETP for igual a da ETR, pode-se concluir que não houve falta de água no período.O Drought Index (DI) considera essa premissa por meio da equação: DI = (1-ETR/ETP)*100.
PALMER (1968), desenvolveu o Índice de Umidade de Cultura (CMI) para monitorar semanalmente as condições das plantações em escala climatológica, sendo esse baseado na temperatura média e no total de precipitação para a semana em questão. Segundo o autor,em termos simples a seca agrícola é o "déficit de evapotranspiração". Porém se for usada a evapotranspiração potencial como sendo a estimativa de máxima umidade requerida pelas plantas, áreas subúmidas e semi-áridas terão déficit de evapotranspiração superestimados durante o verão. Com isso é sugerido por Palmer (1968), que se use a anomalia da evapotranspiração real, isto é, "uma estimativa do total que a evapotranspiração real decaiu em relação à evapotranspiração real esperada para aquela semana".
O conceito de estresse hídrico, baseado na relação ETR.ETP foi desenvolvido em função dos trabalhos de Denmead & Shaw (1968); Baier (1967); Brunini et al. (1982) e Camargo & Hubbard (1990), em que a penalização para produtividade ou desenvolvimento é baseado na somatória e produtório de (ETR/ETP) no período.
Procura-se quantificar e qualificar as condições de água no solo que são favoráveis ou desfavoráveis ao desenvolvimento vegetal. Neste caso, o fator hídrico de desenvolvimento da cultura (CWDF) é função da razão entre disponibilidade atual de água no solo (DAAS) e a disponibilidade máxima (DISPMAX).
O Sistema foi desenvolvido utilizando-se da tecnologia SisPlant com as linguagens HTML, ASP, VbScript e SQL, dando-se a comunicação de dados WEB servidor de banco de dados via fonte ODBC, sendo utilizado o banco de dados MySQL.
Os boletins em forma de tabela e o mapa de condições meteorológicas são gerados em tempo real, no momento da consulta, a partir do banco de dados. Saliente-se que o mapa é desenhado instantaneamente, através do método de posicionamento de objeto ponto-a-ponto, não sendo, portanto utilizadas imagens pré-armazenadas, nem programas ou arquivo .dll gerador.
As informações são fornecidas, por períodos selecionados, ao nível de município e consolidadas ao nível de Região Administrativa, Escritório de Desenvolvimento Regional – EDR/CATI, Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos – UGRH e Pólo Regional de Pesquisa.
A metodologia completa dos cálculos dos índices utilizados no InfoSeca é encontrada no endereço http://www.infoseca.sp.gov.br
3 - RESULTADOS E DISCUSSÃO
As informações são fornecidas, por períodos selecionados, para qualquer uma das opções selecionadas nos quadros 1 a 2.
Entre os inúmeros relatórios que podem ser obtidos consultando-se o InfoSeca, temos o quadro 1, onde são mostrados por local, da região administrativa de Presidente Prudente, escolhida entre as 15 regiões do estado, as condições de estresse hídrico da cultura, no período consultado. Observe-se que as condições são influenciadas pela profundidade considerada, ou seja podem ser adversas a uma determinada cultura e favoráveis a outra, em função da profundidade do sistema radicular.
As consultas ao InfoSeca podem ser feitas diretamente através do site
http://www.infoseca.sp.gov.br
O usuário tem duas linhas básicas de atuação, ou seja ele pode analisar o efeito da seca sob o ponto de vista totalmente meteorológico, ou sob o ponto de vista agrometeorológico.
Os produtos, quer sejam tabelas, mapas e índices são gerados automaticamente, sendo baseados nos produtos do CIIAGRO (Centro Integrado de Informações Agrometeorológicas).
Quadro 1. Condições estimadas de estresse hídrico da cultura na Região Administrativa de Bauru no período de 10/05/2005 a 18/05/2005.
Estresse Hídrico da Cultura: 10/05/2005 - 18/05/2005
Local Profundidade ACWS Condições
Região Administrativa: Bauru
Bauru 25 1,00 Críticas Bauru 50 1,00 Críticas Bauru 75 1,00 Críticas Bauru 100 1,00 Críticas Duartina 25 1,00 Críticas Duartina 50 1,00 Críticas Duartina 75 1,00 Críticas Duartina 100 1,00 Críticas Jaú 25 1,00 Críticas Jaú 50 1,00 Críticas Jaú 75 1,00 Críticas Jaú 100 0,72 Desfavoráveis Lins 25 1,00 Críticas Lins 50 0,47 Razoáveis Lins 75 0,06 Ótimas Lins 100 0,35 Adequadas
Quadro 2. Condições relativas estimadas de desenvolvimento da cultura na região do Escritório de Desenvolvimento Regional de Dracena no período de 16/05/2005 a 18/05/2005.
Condições Relativas de Desenvolvimento da Cultura: 16/05/2005 - 18/05/2005
Local Profundidade CWDI Condições
EDR: Dracena
Adamantina 25 -1,00 Críticas
Adamantina 50 -1,00 Críticas
Adamantina 75 -0,35 Prejudiciais
Adamantina 100 -0,22 Desfavoráveis
Tupi Paulista 25 -1,00 Críticas
Tupi Paulista 50 -1,00 Críticas
Tupi Paulista 75 -0,87 Críticas
Na figura 1, desenhada on-line através de consulta, é mostrado o mapa das condições meteorológicas, baseado no ISMA, para os 121 locais de coleta manual de dados.
Figura 1- Condições meteorológicas de estresse hídrico em função da precipitação e evapotranspiração , em 30/05/2005.
A SAA por meio do IAC/CIIAGRO tem trabalhado nestes tipos de análises por vários anos e no Estado de São Paulo, não existe outra instituição que apresente detalhadamente este tipo de produto (monitoramento e mitigação de seca) de maneira rotineira. Mesmo no Brasil, somente a FUNCEME no Ceará desenvolve trabalho voltado à caracterização de seca. Embora voltado essencialmente para a agricultura este produto tem utilidade para outros setores como turismo, defesa civil e seguro rural.
Desta maneira o produto colocado à disposição da sociedade permitirá um acompanhamento detalhado das condições hídricas dos solos nas diferentes regiões do Estado e o efeito sobre as culturas.
Embora climaticamente o Estado de São Paulo apresente verão úmido e inverno seco, estas características não são estáticas, e mesmo no período chuvoso as chances de seca ou estiagens são altas, em especial nas regiões oeste e noroeste do Estado, onde a água no solo atinge valores críticos. Por outro lado as demais regiões podem sofrer esta seca.
Com as informações e prognósticos o produtor pode estabelecer procedimentos de irrigação, planejamento de plantio e estimativas de produtividade.
4 - CONCLUSÃO
1- Considerando-se o conjunto de informações geradas (Boletins, Mapas e Prognóstico), conclui-se que a metodologia utilizada no cálculo dos índices de seca e produtos relacionados se mostrou adequada ao objetivo do trabalho.
2- O software do InfoSeca se mostrou eficiente na geração e disponibilização de informações, dando suporte efetivo a atividades de monitoramento de seca e alertas de adversidades hidrológicas. A técnica utilizada permite a geração de tabelas e mapa de condições climáticas on-line, de forma personalizada, dispensando o armazenamento de documentos, economizando força de trabalho em termos de mão-de-obra e espaço físico em termos de HD.
5 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BAIER, W. Relationship between soil moisture actual potential evapotranspiration. In:
Proceedings Of Hydrology Symposium Nº 6, p. 155-204. 1967.
BLAIN, G. C. Avaliação e adaptação do Índice de Severidade de Seca de Palmer (PDSI) e do
Índice Padronizado de Precipitação (SPI) às condições climáticas do Estado de São Paulo.
2005. 120p. Dissertação (Mestrado em Agricultura Tropical e Sub-tropical) – Instituto Agronômico, Campinas – SP.
BRUNINI, O., BLAIN, G. C., BRUNINI, A. P., SANTOS, R. L., BRIGANTE, R. S., ALMEIDA, E. L: Avaliação do Índice de Severidade de Seca de Palmer para a Quantificação da Seca Agrícola no Estado de São Paulo. In: XII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Anais, Sociedade Brasileira de Meteorologia, Foz do Iguaçú, 2002.
CAMARGO, M.B. P., HUBBARD, K.G., Drought sensitivity indices for a sorghum crop.
Journal Prod. Agric., 12 (2) p. 312-316, 1999.
DENMEAD, O.T. & SHAW, R. H. Availability of soil water to plants as affected by soil moisture content and meteorological conditions. Journal Agrom., V 43. p. 385-390, 1962. OJEDA, O.S. MONTENEGRO, R. V. VALDÉS, E.P. Evaluación de las sequias agrícolas de 1998 y 1999 en Cuba. IN: Reunión de Expertos de La Asociaciones Regionales III y IV sobre fenómenos adversos. p.21-30 Caracas-Venezuela 2000.
PALMER, W.C. Meteorological drought. US Weather Bureau Res. Nº 45 . Washington, 58p, 1965.
PALMER, W.C. Keeping track of crop moisture conditions, nationwide: the new Crop Moisture Index, Weatherwise, 21, p.156-161, 1968.
WILHITE, D. A.; GLANTZ, M.H. Understanding the drought phenomenon: The role definitions. In: WILHITE et al. Planning for drought toward a reduction of societal
vulnerability. WESTVIEW,1987. p. 11-14.
WILHITE, D. A. Government response to drought in the United States: With particular reference to the great plains. Journal of Climate and Applied Meteorology. V. 22 p.40-49. 1982.
