CHUVAS NA AMAZÔNIA DURANTE O SÉCULO XX Elen M.C.Cutrim Department of Geography, Western Michigan University Kalamazoo, MI. cutrim@wmich.

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1 CHUVAS NA AMAZÔNIA DURANTE O SÉCULO XX Elen M.C.Cutrim Department of Geography, Western Michigan University Kalamazoo, MI. cutrim@wmich.edu Luiz Carlos B. Molion Departamento de Meteorologia CCEN/UFAL Cidade Universitária Maceió, AL molion@ccen.ufal.br Dimitri Nechet Departamento de Meteorologia, UFPA Campus do Guamá, Belém, PA ABSTRACT Trend analysis of Belem and Manaus rainfall and yearly maximum Negro River level, measured at Manaus Port, Amazonia, revealed that both rainfall totals and river discharge increased during the 2Oth century. This climate change may be related to reduction of planetary albedo during period rather than to global warming. The positive trends are opposite to what would be expected as a result of the man s action in changing the landuse in the region. Increased rainfall and high deforestation rates may enhance soil degradation and erosion, thus silting river channels and changing water quality and aquatic life. INTRODUÇÃO A preocupação atual com mudanças climáticas tem motivado pesquisas que procuram estabelecer possíveis elos entre a ação do homem, modificando a atmosfera e superfície terrestre, e variações observadas no clima global ao longo dos últimos 150 anos. A maior parte dessas pesquisas tem se concentrado na modificação da composição química da atmosfera, notadamente a intensificação do efeito-estufa pelo aumento de CO 2, e seus impactos no sistema atmosfera-oceano-terra. Aceita-se, por exemplo, que a temperatura do ar média global tenha aumentado 0,57 C nesse período, tendo sido esse aumento antropogênico e ocorrido em duas etapas. A primeira etapa aconteceu entre , quando a temperatura aumentou de 0,37 C e a segunda, entre , em que se estimou um aumento de 0,32 C (Jones et al., 1999). Já os resultados dos estudos da variabilidade temporal da precipitação pluvial têm sido muito controversos pois não é uma variável simples de ser medida, uma vez que está sujeita a erros de desenho do instrumental, exposição, localização e densidade da rede de observação. Na Amazônia, as observações da precipitação pluvial estão mais sujeitas a esses erros que outras localidades, dadas suas condições peculiares. Molion e Dallarosa (1993), por exemplo, mostraram que, dentro dos grandes rios (ilhas) e em suas margens, os totais pluviométricos são menores que a km dos mesmos, voltando a decrescer para distâncias maiores. Como, por questões de acesso, os pluviômetros estão colocados próximos às margens dos grandes rios, concluíram que os totais pluviométricos na Amazônia podem estar sendo subestimados de até 30%, em média, e que a causa seria a circulação da brisa fluvial. Inegavelmente, a Amazônia vem sofrendo uma transformação do uso dos solos muito rápida, particularmente após 1970, e ação do homem pode causar grande impacto no clima e no ambiente. A grosso modo, espera-se que a precipitação aumente com o aumento da temperatura global, porém diminua com o desmatamento. E há quem já tenha afirmado que o aumento dos picos de cheias, observados nos últimos anos, já seja resultante de desmatamento em grande escala (e.g., Gentry e Lopez-Parodi, 1980). Molion (1975) mostrou que a precipitação na Amazônia é constituída por mais de 50% originados da evapotranspiração da floresta (recirculação de umidade) e, o percentual restante, pela convergência de umidade vinda do Oceano Atlântico. Portanto, a cobertura florestal desempenha papel fundamental na estabilidade do ciclo hidrológico regional. Modelos de circulação geral, citados por Molion (1995), foram usados para simular os efeitos de um desmatamento em grande escala da Amazônia e indicaram reduções de 30% a 50% na evapotranspiração, resultando em uma redução de 20% a 30% na precipitação e 10% na descarga do Rio Amazonas. Porém, não encontraram impactos climáticos remotos em escala global. Comentando sobre a importância da fonte de 1327

2 calor amazônica para a estabilidade do clima global, Molion (1995) sugeriu que a redução de precipitação, devida ao desmatamento, diminuiria a potência dessa fonte em cerca de 1,8GJ/ano, que corresponde a cerca de 13% do calor total transportado pela atmosfera em direção aos pólos através das latitudes 10 N e 10 S, mais calor permanecendo na forma de calor sensível na região equatorial. Isso aumentaria o gradiente de temperatura equador-pólo e mudaria as configurações da circulação geral da atmosfera, citando, como exemplo, o deslocamento das altas subtropicais em direção ao equador. Uma rápida comparação entre as normais climatológicas de e , publicadas pelo INMET/MA, sugeriu que os totais pluviométricos de alguns postos aumentaram, tendo Barcelos (AM) apresentado +32%, Belém (PA) +5%, Barra do Corda (MA) +14%, Carolina (MA) +10%, Caxias (MA) +21%, Manaus (AM) +9% e S. Luis (MA) +19% em relação ao primeiro período. A variabilidade notada, tanto na precipitação como na vazão dos rios, pode ser resultante de mudança climática natural e não necessariamente antropogênica. Com a finalidade de contribuir para o entendimento desse antagonismo, examinaram-se mais detalhadamente os registros de totais pluviométricos de Belém ( ) e de Manaus ( ) e os de nível do Rio Negro ( ), no porto de Manaus, procurando por possíveis tendências em seus regimes e suas causas de mudança. FENOMENOLOGIA DA VARIABILIDADE TEMPORAL DA PRECIPITAÇÃO Os mecanismos dinâmicos que produzem chuvas na Amazônia foram descritos por Molion (1987). O mecanismo principal é a Alta da Bolívia (baixa térmica na superfície), resultante de uma célula de circulação térmica direta, uma das células da circulação Hadley-Walker. Durante verão (dez-mar), a Alta da Bolivia tem seu centro localizado em torno de 20 S e 65 W e a convergência associada a ela é responsável pelos grandes totais pluviométricos (estação chuvosa) que ocorrem em toda Região Esse centro, e as chuvas a ele associadas, se deslocam para noroeste da Amazônia (0 ; 80 W) durante o inverno (jun-ago) e a estação seca se estabelece em quase toda América do Sul tropical devido à forte subsidência do ramo descendente da célula Hadley-Walker. Outra configuração da circulação geral da atmosfera é a zona de convergência intertropical (ZCIT) sobre o Atlântico equatorial. A ZCIT é formada pela confluência dos Alísios do hemisfério norte com os do hemisfério sul e move-se progressivamente, em direção ao sul, de sua posição extrema no Atlântico norte (10 N-14 N) no inverno (jul-ago) para sua posição extrema no sul (2 S-4 S) no final do verão (mar-abr). A ZCIT é responsável pelo máximo chuvas sobre as áreas costeiras da Amazônia, uma faixa continental de até cerca de 500 km. Alguns autores (e.g., Trewartha, 1961; Ratisbona, 1976) mencionaram a existência de uma ZCIT continental. A inspeção de imagens de satélites geoestacionários revelou que não há evidências de uma banda de nuvens no sentido leste-oeste, conforme ocorre no continente africano. A convecção na Amazônia é tão intensa, aleatória e freqüente, que não há como se ter uma ZCIT segundo a concepção clássica, já que os movimentos ascendentes e descendentes misturam lateralmente os Alísios do HN e os do HS, não permitindo que se estabeleça uma zona bem delineada. Os sistemas frontais, ou frentes frias, são uma outra classe de mecanismo de circulação geral que atua na Região. Oliveira (1986), através de uma climatologia usando imagens de satélites geoestacionários entre , verificou que os sistemas frontais do HS (SFHS) freqüentemente organizam e interagem com a convecção tropical. Para haver forte interação entre os SF e a convecção, parece ser necessário que esses apresentem ampla penetração continental. Durante a primavera-verão do HS, os sistemas frontais se posicionam preferencialmente sobre a Amazônia e o Centro Oeste, com seu eixo no sentido NW-SE, de inclinação variável, cruzando a costa leste do Brasil entre 15 S-25 S geralmente. Criam uma zona de convergência de umidade que, posteriormente, foi denominada zona de convergência do Atlântico Sul (ZCAS). O posicionamento da ZCAS é responsável pelo máximo secundário de precipitação localizado entre 5 S-10 S e 55 W-65 W. Há anos em que sistemas frontais do HN (SFHN) penetram no norte da América do Sul, atingindo a parte central da Amazônia. Molion et al. (1987) analisaram a situação sinóptica de fevereiro de 1980 em que um SFHN penetrou até 7 S e confluiu com um SFHS provocando uma banda de convergência, no sentido leste-oeste, sobre toda a Amazônia. Naquele mês, algumas estações pluviométricas chegaram a registrar totais diários superiores a 250 mm e acumulados de 10 dias excedendo 700 mm. Em março daquele ano, a vazão do Rio Tocantins, em Marabá (PA), passou de sua média histórica de m 3 /s para m 3 /s! 1328

3 Mecanismos produtores de chuvas também estão presentes na escala sub-sinóptica e na mesoescala. Cohen et al. (1989) descreveram as perturbações costeiras, associadas à brisa marítima, e sugeriram que as perturbações ondulatórias nos Alísios (POAs) são o fator principal para o máximo pluviométrico junto à costa em maio-junho. Tais linhas tinham uma largura de até 170km, 68% apresentaram um tempo de duração entre 6-12h e o número máximo de linhas formadas na costa ocorreu no mês de julho, com um máximo secundário em abril. Por sua vez, Ferreira et al. (1990) observaram que a maior freqüência de ocorrência das POAs se deu no trimestre março a maio (MAM), seguido dos trimestres SON e JJA e, por último, do trimestre DJF. As características dos distúrbios, porém, foram distintas em MAM e JJA. Cavalcanti e Kousky (1982) sugeriram que essas perturbações preferencialmente se formam entre 5 o S e 10 o S e se propagam na taxa de 8 a 10º de longitude por dia. Usando conjuntos de imagens de satélite GOES e METEOSAT, animadas, os autores deste trabalho observaram POAs com largura até 300km e comprimentos superiores a 2.000km, em geral com orientação WNW-ESE, e deslocando-se com a mesma velocidade definida por Cavalcanti e Kousky (1982). As POAs (ondas de gravidade) são produzidas por penetrações de SFHN em regiões equatoriais próximas à costa da África, durante os meses de dezembro a março, e por penetrações de SFHS, em regiões subtropicais próximas à costa leste da América do Sul, durante os meses de abril a julho. A freqüência de penetrações de SF em regiões equatoriais parece ser maior em anos de La Niña e a causa das anomalias positivas de precipitação na Amazônia. Uma outra origem de POAs são as rajadas descendentes ( microbursts ) provenientes de grandes complexos convectivos quando a ZCIT se encontra com uma atividade acima da nomal. Essas rajadas, com massas de ar de características termodinâmicas distintas, funcionam como mini sistemas frontais, gerando, vento abaixo, novas células e perturbações ondulatórias que se propagam no campo dos Alísios. O mecanismo CISK seria o responsável pelo desenvolvimento de sua atividade convectiva. As brisas fluviais são mais atuantes durante os meses de cheias dos grandes rios (julho-agosto). Essas brisas, comentadas por Molion e Dallarosa (1993), tendem a diminuir os totais pluviométricos próximos aos rios e aumentá-los a cerca de km de distância. Complexos convectivos e aglomerados de Cbs isolados são uma outra classe de mecanismo de mesoescala responsáveis por uma pequena fração da precipitação na Amazônia. Aparentemente, a eficiência dos mecanismos dinâmicos produtores de chuvas é fortemente influenciada pela variabilidade interanual da circulação geral da atmosfera. Eventos El Niños parecem diminuir os totais pluviométricos da Região enquanto observou-se, de maneira geral, anomalias positivas durante anos de La Niña. Molion (1994) sugeriu que a presença de aerossóis vulcânicos provoque reduções expressivas na precipitação regional. Os aerossóis aumentam o albedo planetário e esfriam toda coluna troposférica, aumentando a pressão atmosférica à superfície e reduzindo a convecção sobre a Região. Uma análise rápida de alguns postos pluviométricos mostrou que os totais de 1992, em média, foram menores que os de O nível do Rio Negro, no porto de Manaus, foi o sétimo mais baixo do século em 1992 (25,42m) enquanto o de 1998 foi considerado normal (27,58m). Por outro lado, o El Niño de 1997/98 foi considerado o mais intenso do século e o de 1992/93 apenas um evento moderado. Neste último, contudo, tinha-se a presença dos aerossóis da erupção do vulcão Monte Pinatubo, ocorrida em junho de 1991, e aumento de albedo planetário, que possivelmente causou a redução pluvial severa. TENDÊNCIAS CLIMÁTICAS A Figura 1 mostra a série temporal, e sua média móvel de 5 anos, dos totais anuais da precipitação de Belém (01 28 S; W) entre 1901 e A análise de tendência dessa série, representada pela linha reta, mostrou uma tendência de precipitações crescentes desde o início do século. A Figura 2 é semelhante à Figura 1 só que para a precipitação de Manaus (03 08 S; W) entre 1901 e Aqui também é notável a tendência de aumento de precipitação desde o início do século, representada pela linha reta, que teve um coeficiente angular maior que o da de Belém. Análise similar foi feita para a série de níveis máximos anuais do Rio Negro, medidos no porto de Manaus, entre 1903 e A tendência de aumento dos níveis máximos desde o início do século também é notória (Figura 3), estando 5 anos da década dos anos 70 e 5 anos da dos 90 entre os 20 maiores níveis observados. As variações dos níveis máximos de rio em uma bacia hidrográfica, particularmente a do rio Negro que quase não sofreu ação antrópica, são mais representativas que as de postos pluviométricos isolados, pois a bacia funciona como um grande pluviômetro, integrando a chuva caída sobre sua superfície. 1329

4 Figura 1. Tendência da precipitação de Belém (PA) entre 1901 e Figura 2. Tendência da precipitação de Manaus(AM) entre 1901 e

5 Figura 3. Tendência dos desvios de nível máximo anual do Rio Negro no Porto de Manaus(AM) entre 1903 e 1999 Figura 4. Normais de pressão atmosférica ao nivel do mar, média de sete estações climatológicas. 1331

6 A pergunta que se faz é se a tendência de aumento da precipitação observada é real ou fortuita. A Figura 4 mostra as pressões atmosféricas ao nível do mar (PNM), médias mensais das 7 localidades mencionadas na introdução, para duas normais climatológicas dos períodos e Observa-se que as PNM de foram cerca de 4 hpa mais baixas que suas respectivas de , com um ligeiro atraso de fase, ou seja, a máxima se estendeu de julho para junho. As PNM mais baixas no segundo período sugerem que a atividade convectiva tenha sido mais intensa do que no anterior, resultando, em média, num período mais chuvoso. Poder-se-ia, simplesmente, atribuir essa mudança climática à intensificação do efeito-estufa e ao aquecimento global, como se costuma fazer atualmente. Porém, existe uma outra explicação que tem sentido físico, envolvendo a variação temporal do albedo planetário. No final do século XIX e início do século XX, a atividade vulcânica era intensa, causando um forçamento negativo, ou seja, perda de energia devida ao aumento do albedo planetário. De 1912 a 1955, a atividade vulcânica foi drasticamente reduzida, não tendo sido registrada nenhuma erupção com índice de explosividade vulcânica superior a 4. Isso reduziu a espessura óptica da atmosfera durante esse período, fazendo com que entrasse mais energia solar no sistema atmofera-oceano-terra, isto é, provocou um forçamento positivo por mais de 40 anos (Molion, 1994). Os continentes respondem mais rapidamente a um forçamento positivo que os oceanos. Estes, devido a sua grande capacidade térmica, tendem a armazenar o excesso de energia incidente, se aquecer mais lentamente, transportando boa parte do excesso de calor para latitudes extratropicais. Com um maior percentual de continentes nas latitudes médias e altas, e com maior transporte de calor, o HN pode ter se aquecido mais que o presente, resultando numa diminuição do gradiente de pressão equador-pólo e deslocando as configurações da circulação geral da atmosfera, notadamente a ZCIT, as altas subtropicais, correntes de jato e trilha dos SF, mais para o norte de sua posição atual. A posição média da Alta da Bolívia também teria sido deslocada mais para noroeste da Amazônia, e o ramo subsidente da célula de Hadley Walker dominado a maior parte da Amazônia, reduzindo a convecção. Em adição, uma atmosfera mais seca e uma redução de cobertura de nuvens levaria a uma maior perda radiativa por emissão de ondas longas, resfriando toda coluna troposférica sobre a Região. Esse resfriamento intensificaria a subsidência da circulação de Hadley-Walker que teria sido a causa das PNM mais altas e dos totais pluviométricos menores observados durante o período Após 1956, as grandes erupções voltaram a acontecer, o albedo planetário voltou a aumentar, e a nova distribuição global de energia solar estabeleceu o posicionamento médio das configurações de circulação geral observado nos dias de hoje. A Alta da Bolívia, concomitantemente, ter-se-ia deslocado mais para o sul do continente durante o verão e, com o aquecimento do Atlântico tropical, a taxa de evaporação e convergência de umidade teriam aumentado, resultando num período cerca de 15% mais chuvoso. Com a tendência de os oceanos possivelmente se resfriarem nas próximas décadas, os totais pluviométricos poderão retornar aos mesmos níveis das normais passadas. CONSIDERAÇÕES FINAIS As análises de tendência das séries temporais de totais pluviométricos mensais de longo prazo de Belém e de Manaus e da série de nível máximo anual do Rio Negro, no porto de Manaus, mostraram uma tendência de crescimento da precipitação e de vazão do rio desde o início do século XX na Amazônia. O período foi, sem equívoco, mais chuvoso que o de Como a Região tem sofrido uma grande intervenção humana nestes últimos anos, em princípio, esperava-se uma diminuição e não um aumento da precipitação. Pode-se argumentar que o aumento de precipitação, observado também no NE do Brasil, tenha sido causado pelo aquecimento global sendo este, por sua vez, causado pelo aumento de concentração dos gases de efeitoestufa devido às atividades humanas. O atual estágio do conhecimento científico não permite descartar uma das hipóteses de o aquecimento global ser natural ou antropogênico e os modelos de simulação de clima (MCG) não são incisivos quanto às mudanças que a precipitação sofreria nos trópicos em decorrência do aquecimento global. A hipótese que a redução de precipitação na Amazônia parece ter sido resultante de uma mudança climática causada por uma redução do albedo planetário entre é atraente. Haveria a necessidade de se comprovar que as configurações da circulação geral estiveram deslocadas mais para o norte de sua posição atual, em função da redução do gradiente de temperatura equador-pólo, e que a Alta da Bolívia tenha permanecido mais a noroeste de sua posição atual. Os dados de PNM utilizados foram de estações a leste de 65 W e não se teve acesso a dados coletados a oeste desse meridiano, dados esses que permitiriam verificar se as PNM sofreram pouca ou nenhuma alteração nessa região ao longo do século. Por outro lado, os MCG atuais ainda não dariam respostas confiáveis a simulações com essas características, dada a dificuldade de se simular as complexas interações entre vegetação, oceanos, atmosfera e o albedo 1332

7 planetário. Resta, portanto, a constatação de que a precipitação amazônica aumentou significativamente durante o século e que a retirada da floresta, ao expor os solos frágeis da Região ao impacto das gotas e ao volume aumentado de água na superfície, acelera a degradação dos solos, a erosão e assoreamento de canais, deteriorando rapidamente a qualidade da água e da vida aquática. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAVALCANTI, I. F. A., KOUSKY, V.E. Influência da circulação da escala sinóptica na circulação da brisa marítima na costa NNE da América do Sul. INPE-2573-PRE/221, INPE, São José dos Campos (SP), 1982, 13p. COHEN, J. C. P., SILVA DIAS, M.A F., NOBRE, C.A.. Aspectos climatológicos das linhas de instabilidades da Amazônia. Climanálise, 4 (11): 34-39, FERREIRA, N. J., CHAN, C.S., SATYAMURTI, P.. Análise dos distúrbios ondulatório de leste sobre o Oceano Atlântico Equatorial Sul. In: Anais do Congresso Brasileiro de Meteorologia, 6, 1990, Salvador, Rio de Janeiro, p , GENTRY, A.H., LOPEZ-PARODI, J. Deforestation and increased flooding of the upper Amazon. Science 210: , JONES, P.D., NEW, M., PARKER, D.E., MARTIN, S., RIGOR, I.G.. Surface air temperature and its changes over the past 150 years. Rev. Geophys. 37: , MOLION, L.C.B.. Amazon Basin water supply, storage and discharge according to regional hydrology, aerology, surface energy budget and climatology. First Anuual AGU Midwestern Regional Meeting, EOS Transactions, AGU 59(9), MOLION, L.C.B.. 'Micrometeorology of an Amazonian rainforest', in: The Geophysiology of Amazonia, Dickinson, R.E. (ed.) p , UNU, John Wiley and Sons, MOLION, L.C.B. Efeito dos Vulcões no Clima. Caderno de Geociência, 12: 13-23, IBGE-Diretoria de Geociências, Rio de Janeiro, MOLION, L.C.B.. Global climate impacts of Amazonia deforestation. Revista Geofísica 42 (1):89-101, 1995 MOLION, L.C.B., CAVALCANTI, I.F.A., FERREIRA, M.E.. Influência da circulação atmosférica do Hemisfério Norte na precipitação pluviométrica da Amazônia: um estudo de caso. Anais do VII Simpósio Brasileiro de Hidrologia e Recursos Hídricos, Salvador, BA, MOLION, L.C.B., DALLAROSA, R., São os dados pluviométricos da Amazônia confiáveis? Climanálise 05(3), p São José dos Campos, INPE, OLIVEIRA, A. S. de. Interações entre sistemas frontais na América do Sul e a convecção da Amazônia.. INPE-4008-TDL/239, INPE, São José dos Campos, 115p., RATISBONA, L.R.. The Climate of Brazil, in: World Survey of Climatology Vol 12 Climates of Central and South America, W. Schwerdtfeger (ed), Elsevier, Amsterdam, TREWARTHA, G.T.. The Earth s Problem Climates, University of Wisconsin Press, Madison, WI,