ANÁLISE QUALITATIVA DE EVENTOS DE PRECIPITAÇÃO INTENSA NA BACIA DO GREGÓRIO, SÃO CARLOS - SP

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1 ANÁLISE QUALITATIVA DE EVENTOS DE PRECIPITAÇÃO INTENSA NA BACIA DO GREGÓRIO, SÃO CARLOS - SP Anaí Floriano Vasconcelos, Juliana Pontes Machado de Andrade 2, Eduardo Mario Mendiondo ³ Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. SHS Departamento de Hidráulica e Saneamento. Caixa Postal: 359. CEP , São Carlos, SP. 2 Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. SHS Departamento de Hidráulica e Saneamento. Caixa Postal: 359. CEP , São Carlos, SP. ³ Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. SHS Departamento de Hidráulica e Saneamento. Caixa Postal: 359. CEP , São Carlos, SP. web: Resumo Este artigo analisa o perfil da distribuição temporal de precipitações de média a alta intensidade na área urbana do município de São Carlos de acordo com alguns parâmetros inter-relacionados. É abordada a caracterização de tais eventos para avaliar a relação dos mesmos com as enchentes urbanas que causam graves conseqüências sociais, econômicas e ambientais. O Brasil gasta anualmente mais de U$ bilhão (MCT/CGE, 2) com os impactos decorrentes de inundações urbanas o que comprova a urgência da necessidade de tais estudos. A falta de um sistema de alerta e prevenção de enchentes urbanas acessível à população é um dos principais fatores que intensificam a magnitude de tais tragédias. Este trabalho tem por objetivo trazer a público uma forma de classificação simples que caracteriza as chuvas que mais causam inundações na região. O intuito é gerar uma espécie de senso comum na população e nos órgãos competentes com relação a interdependência dos cenários em que é mais provável que tais catástrofes ocorram e como estas se distribuem temporalmente. Palavras chave Inundações urbanas, análise qualitativa, imagens de satélite.

2 .INTRODUÇÃO Em áreas urbanas as bacias são pequenas e possuem grande parte da cobertura impermeabilizada, resultando em tempos de concentração pequenos. O grande número de ocorrências de inundações em áreas urbanas causa graves conseqüências sociais, ambientais e econômicas. Os prejuízos econômicos gerados variam de 5 a 5 US$ hab -.m -2 (Mendiondo et al, 26). A análise dos eventos de precipitação de determinada região possibilita qualificar seu perfil característico, simplificando a previsão de possibilidades de inundações. Um modelo de previsão de enchentes, muitas vezes, é demasiado complicado para ser usufruído pela população em geral, não atingindo, portanto, real eficácia. Dessa forma, a análise qualitativa de dados de precipitação pode ser um instrumento muito útil para pessoas não especializadas, de forma que torna acessível aos meios de divulgação em massa, e mesmo aos órgãos governamentais, a utilização dos mesmos, favorecendo um grande número de habitantes da região. Essa análise está sendo desenvolvida na região de São Carlos, em especial na Bacia do Gregório, cujo corpo d água principal cruza o centro da cidade, encontrando-se este canalizado e causando graves conseqüências sócioeconômico-ambientais. Há diversos estudos relacionados com inundações nessa bacia, como sistema de alerta (Andrade, 26), histórico de inundações (Mendes, 25), seguro contra enchentes (Righetto, 25), entre outros. Assim, o objetivo deste trabalho é traçar um perfil temporal dos eventos de precipitação intensa na região para que futuramente estes venham a ser relacionados com as ocorrências de inundações na bacia em estudo. 2.METODOLOGIA Huff (967) propôs uma forma de classificação com base na distribuição temporal de chuvas na qual as tormentas são divididas em quatro grupos. Cada grupo equivale a um quartil da duração da tormenta. A classificação é realizada de acordo com o quartil onde a intensidade do evento é mais elevada. Observa-se também na literatura estudos pioneiros de estimativa de precipitação através de informações de satélites (Scofield & Vendrame, 23). 2.. O caso de São Carlos 2

3 Com dados de uma estação hidrometeorológica próxima ao divisor de águas da bacia (referenciada pela Faculdade de Direito de São Carlos - FADISC - em São Carlos - SP) e de um pluviômetro às margens do Córrego do Gregório (próximo ao Fórum de São Carlos SP), foram selecionados 7 eventos no período de janeiro de 24 a dezembro de 25. Estes se caracterizam por sua precipitação total (P t ) ser superior a mm e sua duração total (dt) se encontrar no intervalo entre 45 min e 6 horas. Este padrão de precipitações é o que passa a ser significante para a macrodrenagem urbana (FINEP/CT-HIDRO/EESC/USP-DAEE/SP, 22). Tais eventos foram utilizados por apresentar intensidades médias a elevadas, sendo, portanto riscos potenciais de inundação. Os dados provêm principalmente da estação próxima à FADISC. Deve-se considerar que estes não apresentam grandes discrepâncias com relação aos do pluviômetro às margens do córrego (que foram utilizados apenas quando não constavam dados da estação). A discretização temporal para o estudo é de min. Para caracterizar os eventos de chuva foram feitos gráficos da proporção da lâmina precipitada pela proporção do tempo total (pluviograma adimensional), com relação à P t e dt, respectivamente. Com base nestes gráficos, os eventos foram divididos em quatro grupos, caracterizados pelo intervalo de percentual de tempo onde foi atingida a marca de 5% da P t, de forma ligeiramente diferente da proposta por Huff (967). No grupo, tal marca foi atingida no primeiro intervalo de 25%. No grupo 2, o mesmo ocorreu no segundo intervalo, ou seja, de 25 a 5% de dt. E assim sucessivamente, até o grupo 4, onde a marca foi atingida no último intervalo de dt (de 75 a %). Foram realizados também gráficos da lâmina em função do tempo, que de forma clara apresentam a distribuição temporal do evento observado. Os objetos mencionados são exemplificados nas Figuras e 2. Proporção da Pt acumulada,5,25,5,75 Figura : de um evento de 3//24. 3

4 Hietograma em forma de barras Chuva [mm] :3 6:4 6:5 7: 7: 7:2 7:3 7:4 7:5 8: Tempo [hora:min] Figura 2: Hietograma em forma de barras de um evento de 3//24. O evento relacionado nas figuras é classificado no grupo, como pode ser averiguado na Figura. Também foram utilizadas imagens de vapor d água do satélite GOES no momento do início da chuva (Figura 3) com o intuito de observar macroscopicamente a atmosfera em tal instante. Com estas buscou-se classificar em termos gerais - devido à escala - as chuvas em frontais e convectivas, com a intenção de caracterizar os eventos que geram risco de inundações. As imagens foram confrontadas com dados da estação agrometeorológica do PCD INPE São Carlos, os quais também foram submetidos à mesma classificação. Deve-se levar em conta que nenhum dos dois métodos é considerado suficientemente confiável para que possa ser avaliado isoladamente ou utilizado como preferencial, devendo, assim, suas análises serem utilizadas em conjunto. Figura 3: Imagem de vapor d água do satélite GOES no instante de início do evento de 3//24 (INPE/CPTEC). 4

5 3.RESULTADOS Dos 7 eventos, 22 pertencem ao grupo (3,%), 33 ao grupo 2 (45,5%), 5 ao grupo 3 (2,%) e ao grupo 4 (,4%). As figuras 4, 5, 6 e 7 representam tal classificação, com os respectivos pluviogramas adimensionais sobrepostos de cada grupo. A lâmina precipitada média é 22,3mm, a duração média equivale a 6min e a intensidade média é,2mm/h. Os histogramas de lâmina e duração dos eventos são apresentados nas Figuras 8 e 9, respectivamente. Proporção da Pt acumulada,5,25,5,75 Figura 4: dos eventos do grupo. Proporção da Pt acumulada,5,25,5,75 Figura 5: dos eventos do grupo 2. Proporção da Pt acumulada,5,25,5,75 Figura 6: dos eventos do grupo 3. 5

6 Proporção da Pt acumulada,5,25,5,75 Figura 7: dos eventos do grupo 4. Histograma Ocorrências Lâmina [mm] Figura 8: Histograma das lâminas d água precipitadas dos 7 eventos. Histograma Ocorrências Duração [min] Figura 9: Histograma das durações dos 7 eventos. Dentro de cada grupo foram calculados também os valores médios já apresentados acima, com o intuito de confrontá-los e discutir a real relevância de tal classificação. Os valores encontrados são dados na Tabela. Lâmina d água precipitada Duração [min] Intensidade [mm/h] [mm] Grupo 24,4 53,7 2, 6

7 Grupo 2 23,3 35,5 2, Grupo 3 8,9 79,3 7,8 Grupo 4 9, 2, 5,8 Tabela : Valores médios para cada grupo. Quanto à classificação das chuvas em frontais ou convectivas e o confronto das análises das imagens do satélite GOES e dos dados do PCD INPE São Carlos, foi averiguado que dos 7 eventos, 6 não possuíam dados do PCD INPE São Carlos para confronto. Do restante, em 2 houve divergência de classificação, em 7 foi comum a classificação como frontal e em 27 como convectiva. Este levantamento também foi realizado para cada um dos quatro grupos e é apresentado na Tabela 2. Houve Não possui Convectiva Frontal divergência de dados do PCD classificação INPE São Carlos Grupo Grupo Grupo Grupo 4 Tabela 2: Classificação dos eventos em cada grupo 4.DISCUSSÃO Com a análise de um relevante número de eventos pode-se notar a predominância de tormentas do grupo 2 dentre as consideradas como sendo risco potencial de gerar inundações. Estas se caracterizam por apresentar sua máxima intensidade nos primeiros instantes de chuva, de forma a atingirem 5% do total precipitado antes mesmo de ter passado a metade de sua duração total. Tal constatação é reafirmada com a existência também de um considerável número de eventos do grupo, visto que esses dois grupos juntos respondem por 76,5% dos eventos analisados no período. Como as chuvas convectivas caracterizam-se por serem de curta duração, alta intensidade e abrangerem uma área relativamente pequena 7

8 (KAISER, 26), estas são notadamente relevantes nesse tipo de caracterização. Levando-se também em conta que dentre os 37 eventos caracterizados, 27 foram assim classificados, este tipo de precipitação causa grandes ameaças a bacias em áreas urbanas, visto que as mesmas são pequenas e possuem grande parte de sua cobertura impermeabilizada, o que resulta em tempos de concentração baixos. 5.CONCLUSÕES A análise qualitativa de eventos de precipitação intensa segundo os critérios utilizados nesse trabalho pode ser um futuro próximo bastante promissor para a área de sistemas de alerta contra enchentes urbanas. Embora Peck (98) afirme que para o estudo de precipitação de pequena escala a capacidade de modelagem da distribuição espacial da chuva seja bastante precária, este trabalho mostra que em se considerando uma área suficientemente conhecida e monitorada, é possível obter-se resultados bastante relevantes. Com um maior desenvolvimento dos estudos do uso de imagens de satélite para tal fim, acoplado a uma freqüência ininterrupta e confiável de dados meteorológicos, a confiabilidade desse tipo de análise aumenta consideravelmente, podendo-se, assim, confirmar o resultado indicado nesse trabalho. Assim, para que os resultados desse tipo de estudo possam ser mais significativos devem ser considerados os fatores mencionados a seguir. Avaliar a correlação dos resultados obtidos neste estudo com os eventos de inundações que ocorreram no período analisado (24 e 25). Relacionar os resultados obtidos nesse estudo com os eventos que ocorreram ou virão a ocorrer a partir de janeiro de 26. Verificar possíveis parâmetros que possam vir a aperfeiçoar os resultados, como relacionar diversas imagens de diferentes faixas de comprimento de onda, de mais de um satélite com diversas estações hidrometeorológicas próximas à região, considerando ainda seu posicionamento geográfico e a relação entre seus dados. Confrontar os dados de precipitação da estação hidrometeorológica localizada próximo à FADISC com os do pluviômetro às margens do Córrego do Gregório. 6.AGRADECIMENTOS Ao CNPq, pelo auxílio com bolsa de iniciação científica fornecida à primeira autora (nº do Processo 5379/24-8 de 25/26). 8

9 7.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS - ANDRADE, J. P. M. (26). Previsão hidrometeorológica visando sistema de alerta antecipado de cheias em bacias urbanas. Dissertação (Mestrado) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos - SP. - Projeto FINEP/CT-HIDRO/EESC/USP-DAEE/SP - CNPq , 22. Experimento piloto de gerenciamento integrado de bacias urbanas para o plano diretor de São Carlos, SP. ( - HUFF, F.A. (967). Time distribution of rainfall in heavy storms. Water Resources Research, v.3, n.4, p INPE/CPTEC (26). Satélites meteorológicos. ( Acessado em março de KAISER, I. M. (26). A valiação de métodos de composição de campos de precipitação para uso em modelos hidrológicos distribuídos. Tese de Doutorado Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo. - MCT/CGE Ministério de Ciência e Tecnologia/ Centro de Estudos e Gestão Estratégica (2). Diretrizes estratégicas para o Fundo de Recursos Hídricos de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, Brasília DF. - MENDES, H. C. (25). Urbananização e Impactos Ambientais: Histórico das Inundações e Alagamentos na Bacia do Gregório, São Carlos - SP. Dissertação (Mestrado) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos - SP. - MENDIONDO, E. M. (26). An overview on urban flood risk management. In:, Minerva 2(2): PECK, E.L. (98). Design of precipitation networks. Bull. of the American Meteor. Society 6: RIGHETTO, J. M. (25). Modelo de seguro para riscos hidrológicos no contexto de manejo integrado de bacias hidrográficas. Dissertação (Mestrado) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos - SP. - SCOFILED, G. B. & VENDRAME, I. (23). Avaliação da técnica de estimativa de precipitação GPI sobre a área de abrangência do radar de Bauru, SP. RBRH Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 8, n. 4, p , out/dez. 9

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