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Classificação de Eventos Extremos de Precipitação quanto sua Intensidade,
Persistência e Abrangência na Região das ZCAS
Deise Rodrigues Barcellos1, a, Mário Francisco Leal de Quadro1 1 - Instituto Federal de Santa Catarina
a - Contato : deise_barcellos@hotmail.com INTRODUÇÃO
Eventos extremos de precipitação são de grande relevância na climatologia. Suas estimativas e a abrangência desses eventos são importantes para o planejamento e desenvolvimento de atividades sujeitas a seus efeitos adversos. Eventos precipitantes extremos ocasionam desastres naturais, que causam prejuízos para diversos ramos de atividades, para a sociedade em geral e para o meio ambiente. As regiões Sudeste, Centro Oeste e Norte do Brasil, apesar de apresentarem grande industrialização, têm economias baseadas na produção agrícola, pecuária e possuem geração de energia através de hidroelétricas. Com isso, o conhecimento mais abrangente da climatologia, incluindo a variabilidade e previsibilidade potencial dos eventos extremos de precipitação, é fundamental para o planejamento econômico, ambiental e social dessas regiões.
De acordo com Silva Dias e Silva (2009) as chuvas da região Norte ocorrem principalmente pela Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), além da existência de um fluxo de umidade denominado Jato de Baixos Níveis (JBN), que escoa paralelo à Cordilheira dos Andes, em direção ao sul, fazendo conexão entre o ciclo hidrológico da Bacia Amazônica com as Bacias dos rios Paraná e Prata, mantendo a precipitação também em outras regiões. Por outro lado, os autores ressaltam que as regiões Central e Sudeste do Brasil possuem duas estações bem definidas, uma seca e outra chuvosa que é caracterizada pelo Sistema de Monções da América do Sul (SMAS), com períodos chuvosos em que domina a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) e períodos secos em que o regime de chuvas é mais localizado. Variações intrasazonais nos JBN localizados sobre a Amazônia, modulam o SMAS, que em casos mais severos de ZCAS indicam a fase ativa do SMAS, devido a associação deste sistema ao regime de ventos de oeste (JONES e CARVALHO, 2002). Segundo Kodama (1992) o SMAS contribui para o transporte de umidade da região amazônica e norte do Brasil para a região central da AS, corroborando para o estabelecimento da ZCAS. Deste modo, o SMAS e a ZCAS modulam o ciclo sazonal das chuvas sobre a AS tropical em estações seca e chuvosa, na região compreendida entre o equador e 25° S (SILVA, 2009).
A ZCAS é um fenômeno meteorológico que exerce um papel preponderante no regime de chuvas na região onde atua, acarretando altos índices pluviométricos (QUADRO, 2012). Durante os meses de verão do Hemisfério Sul (HS), observa-se sobre a AS a presença de uma faixa de nebulosidade, que se estende comumente desde o sul da Amazônia em direção sudeste até o oceano Atlântico Subtropical (KODAMA, 1992; CARVALHO et al., 2002). A configuração da ZCAS é determinante para o regime de precipitação da região Sudeste do Brasil principalmente durante os meses de verão austral, ocasionando a intensificação de precipitação nesta região e períodos de estiagem na região Sul (CATALDI et al., 2010). Segundo Quadro (1994), a ZCAS normalmente se estaciona sobre a Região Sudeste, sul da Bahia, norte do Paraná e Brasil Central, provocando chuvas intensas e persistentes e, esse fato se deve à sua manutenção por no mínimo quatro dias sobre essas regiões do Brasil.
De acordo com o supracitado, as ZCAS tem sido um dos fatores causadores dos desastres naturais associados a precipitação. Deste modo, este trabalho visa traçar um paralelo entre os eventos
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pluviométricos extremos na região das ZCAS e os desastres naturais, cuja ocorrência de ambos está inter-relacionada e é quase um padrão.
METODOLOGIA
Este estudo fundamenta-se na identificação dos eventos extremos de precipitação na região da ZCAS (QUADRO et al., 2007), a fim de classificá-los quanto sua intensidade, persistência e abrangência. Deste modo, fazendo uma análise comparativa com as características e situações sinóticas. Os casos foram selecionados a partir do algoritmo computacional desenvolvido por Rosa (2017), que desenvolveu um método para identificação de episódios de ZCAS a partir da segmentação e classificação das imagens orbitais de ROL (ROL200), com orientação de NW para SE na região da ZCAS e a permanência por, no mínimo, 4 (quatro) dias consecutivos deste padrão. As bases de dados utilizadas neste trabalho compreende precipitação dos meses de novembro a março, dos anos de 1987 a 2016. Além disso, para a análise do ambiente de escala sinótica desse período, será realizada a identificação de padrões atmosféricos, através do método de composição de campos atmosféricos utilizando (I) Vento Zonal e Meridional (m/s) em 850, 500 e 200 hPa; (II) Temperatura Potencial Equivalente (K) em 500 hPa; (III) Temperatura do ar (K) em 1000 hPa; (IV) Omega (Pa s-1) em 500 hPa e (V) Umidade Específica (kg/kg) em 1000 e 850 hPa. O conjunto de dados é proveniente de reanálise do Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications, Version 2 (MERRA-2, RIENECKER, 2011; PENNA, 2018).
Diante do exposto, este trabalho utiliza a definição da intensidade e persistência desenvolvida no trabalho de Gonçalves (2015) e abrangência desenvolvida por Cardoso (2017). Deste modo, os eventos de (I) Chuva Intensa (CI) são definidos como a ocorrência de um valor de precipitação diária acima ou igual ao valor do Quantil de 99% da série de dados; (II) Chuva Persistente (CP) são definidos como a ocorrência de um valor de precipitação diária acima de 1 mm/dia da série de dados por, pelo menos, 4 dias consecutivos em cada ponto de grade; (III) Abrangência de CI e CP é realizada por meio de um programa (algoritmo) em linguagem Fortran, o qual baseia-se na obtenção do número de pontos de grade (mínimo de dois) adjacentes ao ponto que se enquadrou dentro do critério de CI e CP, calculando deste modo, a abrangência espacial de cada evento extremo de chuva identificados. Como etapa final do projeto será realizada a associação das datas de ocorrência dos eventos extremos mais significativos identificados a desastres naturais que tenham ocorrido na região de estudo, gerando um relatório de diagnóstico e previsibilidade.
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RESULTADOS E DISCUSSÃO
No período total de estudo, que contempla os meses de novembro a março de 1987 a 2016, foram detectados 184 episódios de ZCAS, totalizando 1118 dias. Em média são observados 38,38 dias a cada ano de ZCAS ativas, no entanto, percebe-se que a configuração dos episódios apresenta uma alteração de padrão a partir de 2004. De 1987 a 2003, a média anual de dias é de 35,06, com mínimo de 24 dias e máximo de 49 dias, por outro lado de 2004 a 2016 percebe-se um aumento dessa frequência de dias, a média de dias com ZCAS configurada sobe para 43,08, o mínimo para 28 e o máximo para 62 dias. Quadro et al. (2016) constatou aumento a partir de 2006 na frequência de dias anuais de ZCAS configuradas, constatando que não há evidência clara que explique esse aumento. A maioria dos dias com ZCAS configuradas se encontram nos meses de janeiro (27,64%) e dezembro (25,40%), os meses de fevereiro e novembro apresentam 16,99% e 16,64%, respectivamente. O mês de março apresentou o menor número de dias com ZCAS ativas (13,33%), porém percebe-se que mais de 60% dos dias de março ocorreram a partir de 2004.
Os casos analisados, foram identificados por meio de imagens obtidas de ROL, desta forma observa-se que uma pequena parte dos 48 casos analisados até o momento, não apreobserva-sentam chuvas intensas ou persistentes em forma de banda com orientação Noroeste-Sudeste. Esses casos em que a precipitação aparece espalhada, pode estar associada a outras forçantes climáticas.
Estudo de caso: 11 a 16 de janeiro de 2011
Para elucidar o trabalho desenvolvido até o momento, utilizou-se o episódio de ZCAS que ocorreu nos dias 11 a 16 de janeiro de 2011. A atuação da ZCAS, associada às temperaturas da superfície do mar acima da média em parte da costa da Região Sudeste, que contribuiu para a ocorrência de chuvas contínuas, fortes enxurradas e deslizamentos de terra. Esses fatores contribuíram para a ocorrência do que é considerado um dos piores desastres brasileiros. Entre os dias 11 e 12 de janeiro de 2011, inundações e deslizamentos ocorridos na Região Serrana do Rio de Janeiro, resultou em 905 mortes em sete cidades e afetou mais de 300 mil pessoas, ou 42% da população dos municípios atingidos, além disso gerou inúmeras perdas financeiras nos mais variados setores da economia (BANCO MUNDIAL, 2012).
A figura 1 mostra que nos dias 11 e 12 a banda de nebulosidade associada à ZCAS estendeu-se desde a região Norte, passando pelo Sudeste e alcançando o oceano na altura do litoral do Rio de Janeiro (RJ). Atuando sobre o RJ observa-se vários núcleos convectivos, resultando em CI e CP sobre o Estado.
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Figura 1: Imagem do satélite GOES-12 para o dia 11/01/2011, 23:30UTC (A) e 05:00UTC de 12/01/2011 (B). Fonte: DSA/INPE
A configuração de CI e CP para a região é apresentada na figura 2. Durante os dias que a ZCAS esteve ativa, observa-se a presença de precipitação contínua sobre o RJ, o que pode ter contribuído para a saturação do solo, alagamentos e enxurradas que culminaram em deslizamentos. No dia 11 é possível perceber alguns pontos de CI sobre a região, evidenciado através dos núcleos convectivos visualizados na figura 1. Os resultados mostraram que os episódios de CI embebidos na ZCAS são de origem convectiva, gerando assim condições para a formação de tempestades, sendo que o sistema é alimentado pela umidade concentrada na ZCAS. A evolução temporal dos episódios de CI apresentaram a mesma orientação noroeste-sudeste das ZCAS.
Figura 2: CI e CP no dia 11/01/2011 (A); CI e CP no dia 12/01/2011 (B) e configuração da CI e CP para o episódio de ZCAS ocorrido nos dia 11 a 16/01/2011 (C).
Os resultados observados indicam que a tragédia que atingiu esta região ocorreu devido à combinação de vários fatores, como: (I) o solo encharcado devido ao episódio de ZCAS ocorrido
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entre os dias 27 de dezembro de 2010 a 09 de janeiro de 2011, intensidade e persistência das chuvas; (II) a construção de moradias em áreas irregulares e (III) a precária infraestrutura urbana. Com relação às perdas e danos, estimativas do Banco Mundial (2012) apontam para custos totais da ordem de R$ 4.78 bilhões. No entanto, as perdas materiais se tornam pequenas diante das inúmeras mortes. Estes fatos elucidam que a previsão de fenômenos meteorológicos extremos podem fornecer informações para atenuar os prejuízos sociais, econômicos, ambientais e humanos, oferecendo aos órgãos estaduais e municipais de planejamento urbano e defesa civil elementos para antecipar decisões.
CONCLUSÕES
Os impactos ambientais, sociais e econômicos decorrentes de eventos extremos de precipitação na região das ZCAS tem se mostrado frequente ao longo dos anos, afetando por vezes as mesmas regiões. Fato este que evidencia a necessidade de novas metodologias mais assertivas para a previsão e monitoramento desses eventos. No entanto, para que isso ocorra, é necessário aprofundar os estudos e compreensão dos mecanismos de configuração das ZCAS.
O algoritmo de rastreamento de CI e CP se mostrou uma ferramenta eficiente, pois além rastrear eventos intensos/extremos de precipitação, também configura a CP e a abrangência espacial da precipitação. Sabe-se que volumes de chuvas menores que o Quantil 99, mas que ocorram por dias consecutivos sobre a mesma área, podem ocasionar danos iguais ou piores que a CI, como enchentes, deslizamentos, lixiviação, entre outros. Contudo, espera-se que o conhecimento gerado com esse trabalho, contribua para a previsibilidade e de avisos e alertas meteorológicos.
Com o intuito de identificar os sistemas atmosféricos que influenciam a ocorrência de eventos extremos de precipitação, será realizado a análise de compostos atmosféricos, e anomalias, que possibilitam a correlação dos dados de precipitação com os sistemas meteorológicos que atuam na região. Como etapa final do projeto será realizada a associação das datas de ocorrência dos eventos extremos mais significativos identificados a desastres naturais que tenham ocorrido na região de estudo, gerando um relatório de diagnóstico e previsibilidade.
REFERÊNCIAS
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