XIII SBGFA SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA

Transcrição

1 XIII SBGFA SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA EIXO TEMÁTICO CLIMA E PLANEJAMENTO URBANO/RURAL EFICIÊNCIA DE ÍNDICES DE PERIGO DE INCÊNDIOS BASEADOS EM ELEMENTOS CLIMÁTICOS NO MUNICÍPIO DE JUIZ DE FORA - MG 1 Valdomiro Guilherme Mafalda Especialista em Geografia Escola Rafaela Menicucci de Ensinos Fundamental e Médio Visconde do Rio Branco MG vgmafalda@yahoo.com.br 2 Fillipe Tamiozzo Pereira Torres Mestre em Ciência Florestal UNIPAC Ubá MG torresftp@yahoo.com.br 3 Guido Assunção Ribeiro Doutor em Engenharia Florestal UFV Viçosa MG gribeiro@ufv.com

2 EFICIÊNCIA DE ÍNDICES DE PERIGO DE INCÊNDIOS BASEADOS EM ELEMENTOS CLIMÁTICOS NO MUNICÍPIO DE JUIZ DE FORA MG Valdomiro Guilherme Mafalda Escola Rafaela Menicucci de Ensinos Fundamental e Médio vgmafalda@yahoo.com.br; Fillipe Tamiozzo Pereira Torres UNIPAC torresftp@yahoo.com.br; Guido Assunção Ribeiro UFV gribeiro@ufv.br. Resumo A redução sistemática dos habitats florestais tem estimulado o desenvolvimento de novas abordagens para a produção de mecanismos de prevenção, controle e combate ao fogo. Dentre as medidas preventivas existentes, a utilização de um índice de perigo confiável é fator fundamental para um planejamento mais eficiente e para a adoção de ações rápidas e efetivas nas atividades de combate aos incêndios florestais, visando à redução dos prejuízos advindos da ocorrência de eventos catastróficos. Os índices podem ser definidos como números que refletem antecipadamente a probabilidade de ocorrer um incêndio, assim como a facilidade de o mesmo se propagar, de acordo com as condições atmosféricas em uma dada escala temporal. O objetivo deste estudo é comparar a eficiência dos índices de risco de incêndios de Nesterov, Telicyn, FMA, P-EVAP e EVAP/P no município de Juiz de Fora entre 1995 e 2004 em três períodos distintos: ano inteiro, estação normal do fogo e período menos favorável às ocorrências de incêndios. Para a comparação dos modelos foi utilizado o método conhecido como Skill score. Conforme os resultados obtidos, conclui-se que, analisando-se os anos inteiros, o índice mais eficiente foi o EVAP/P, o mesmo acontecendo com o período menos favorável às ocorrências de incêndios. Já ao se analisar apenas a estação normal do fogo, o Índice Logarítmico de Telicyn mostrou-se o mais eficaz. A utilização dos índices durante a estação normal do fogo mostrou as melhores médias de acertos nas previsões de ocorrências de incêndios e porcentagens de sucesso, contudo os melhores Skill scores foram durante o ano inteiro. Palavras-chave: Previsão; clima, incêndios. EFFICIENCY OF INDEXES OF DANGER OF FIRES BASED ON CLIMATIC ELEMENTS IN THE MUNICIPAL DISTRICT OF JUIZ DE FORA - MG Abstract The systematic reduction of the forest habitats has been stimulating the development of new approaches for the production of prevention mechanisms, control and combat to the fire. Among the existent preventive measures, the use of an index of reliable danger is fundamental factor for a more efficient planning and for the adoption of fast and effective actions in the combat activities to the forest fires, seeking to the reduction of the derived damages of the occurrence of catastrophic events. The indexes can be defined as numbers that reflect the probability in advance of happening a fire, as well as the easiness of the same to spread, in agreement with the atmospheric conditions in a given climbs time. The objective of this study is to compare the efficiency of the indexes of risk of fires of Nesterov, Telicyn, FMA, P-EVAP and EVAP/P in the municipal district of Juiz de Fora between 1995 and 2004 in three different periods: whole year, normal station of the fire and less favorable period to the occurrences of fires. For the comparison of the models the known method was used as Skill score. According to the obtained results, it is ended that if analyzing the whole years, the most efficient index was EVAP/P, the same happening with the less favorable period to the occurrences of fires. Already to the if it just analyzes the normal station of the fire the Logarithmic Index of Telicyn the most effective it was shown. The use of the indexes during the normal station of the fire showed the medium best of successes in the forecasts of occurrences of fires and success percentages, however the best Skill scores were during the whole year. Key-words: Forecast; climate, fires.

3 EFICIÊNCIA DE ÍNDICES DE PERIGO DE INCÊNDIOS BASEADOS EM ELEMENTOS CLIMÁTICOS NO MUNICÍPIO DE JUIZ DE FORA MG Valdomiro Guilherme Mafalda Escola Rafaela Menicucci de Ensinos Fundamental e Médio vgmafalda@yahoo.com.br; Fillipe Tamiozzo Pereira Torres UNIPAC torresftp@yahoo.com.br; Guido Assunção Ribeiro UFV gribeiro@ufv.br. 1 INTRODUÇÃO De acordo com Batista (2000), as notícias sobre as ocorrências de incêndios florestais no Brasil e em outras partes do mundo, causando alterações drásticas no ambiente e danos econômicos importantes, ressaltam a necessidade de se adotar mecanismos para reduzir o número de incêndios e a extensão de seus danos. A alternativa utilizada pela maioria dos órgãos responsáveis pela proteção dos recursos naturais é a adoção de técnicas e medidas de prevenção, dentro de uma política adequada de planejamento de distribuição dos recursos destinados à proteção contra incêndios florestais. Segundo Carapiá (2006), a redução sistemática dos habitats florestais, provenientes de sucessivos incêndios, tem estimulado o desenvolvimento de novas abordagens para a produção de mecanismos de prevenção, controle e combate ao fogo. As primeiras iniciativas, nesse sentido, procuraram determinar o índice de risco ou as condições meteorológicas que contribuem para a ocorrência e a persistência de incêndios florestais. Ainda de acordo com a autora, de uma forma geral, o índice de risco de incêndios é a medida da probabilidade da ocorrência dos mesmos em uma determinada área, sendo resultado de fatores constantes e variáveis, os quais afetam o início, a propagação e a dificuldade de controle deles. Este índice de risco pode ser avaliado e adaptado às regiões de interesse, considerando-se variáveis meteorológicas, tipo de vegetação, a topografia e os fatores associados ao homem. Um modelo capaz de predizer a ocorrência de incêndios, dia-a-dia, para domínios de interesse, resultaria em controle do incêndio e a distribuição de recursos para a extinção mais eficiente, além de reduzir custos, danos e perdas. Corroborando, Nunes (2005) afirma que dentre as medidas preventivas existentes, a utilização de um índice de perigo confiável é fator fundamental para um planejamento mais eficiente das medidas de prevenção e para a adoção de ações rápidas e efetivas nas atividades de combate aos incêndios florestais, visando à redução de perdas e, conseqüentemente, dos prejuízos financeiros advindos da ocorrência de eventos catastróficos. Partindo deste princípio, o objetivo deste estudo é analisar a eficiência de 5 índices de risco de incêndios no município de Juiz de Fora (MG) durante o ano inteiro, durante a estação normal do fogo e fora da estação normal do fogo.

4 2 METODOLOGIA Para a realização deste estudo foi utilizada uma série temporal de 10 anos ( ). Os dados das ocorrências de incêndios florestais dentro da área urbana do município de Juiz de Fora foram fornecidos pelo 4º Batalhão de Bombeiros Militares (4º BBM), enquanto que os dados meteorológicos foram cedidos pelo Laboratório de Climatologia e Análise Ambiental (LabCAA) da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF). Os índices de risco de incêndios utilizados foram a Fórmula de Monte Alegre FMA (SOARES, 1972); Índice Logarítmico de Telicyn; Índice de Nesterov; Índice acumulativo P-EVAP (SAMPAIO, 1991) e Índice acumulativo EVAP/P (SAMPAIO, 1991). FMA Os índices foram calculados da seguinte forma: Equação básica: sendo: FMA = Fórmula de Monte Alegre H = umidade relativa do ar (%) n = número de dias sem chuva n FMA = (100/Hi) I =1 Sendo acumulativo, o índice está sujeito às restrições de precipitação, como mostra a Tabela 1: Tabela 1 Modificação no cálculo da FMA de acordo com a precipitação mm DE CHUVA DO DIA MODIFICAÇÃO NO CÁLCULO 2,4 Nenhuma 2,5 a 4,9 Abater 30% na FMA calculada na véspera e somar (100/H) do dia 5,0 a 9,9 Abater 60% na FMA calculada na véspera e somar (100/H) do dia 10,0 a 12,9 Abater na FMA calculada na véspera e somar (100/H) do dia >12,9 Interromper o cálculo (FMA=0), recomeçando a somatória no dia seguinte ou quando a chuva cessar Fonte: TORRES et al (2008) Índice Logarítmico do Telicyn Equação Básica: n I = log (ti ri) i = 1

5 sendo: I = índice de Telicyn t = temperatura do ar em o C r = temperatura do ponto de orvalho em C log = logaritmo na base 10 Restrição do índice: sempre que ocorrer uma precipitação igual ou superior a 2,5 mm, abandonar a somatória e recomeçar o cálculo no dia seguinte, ou quando a chuva cessar. No(s) dia(s) de chuva o índice é igual a zero. Índice de Nesterov Equação básica: sendo: G = Índice de Nesterov d = déficit de saturação do ar em milibares t = temperatura do ar em o C n G = di. ti i = 1 No índice de Nesterov, a continuidade da somatória é limitada pela ocorrência de precipitações de acordo com a Tabela 2. Tabela 2 Modificação no cálculo da G de acordo com a precipitação mm DE CHUVA DO DIA MODIFICAÇÃO NO CÁLCULO 2,0 Nenhuma 2,1 a 5,0 Abater 25% no valor de G calculado na véspera e somar (d.t) do dia 5,1 a 8,0 Abater 50% no valor de G calculado na véspera e somar (d.t) do dia 8,1 a 10,0 Abandonar a somatória anterior e recomeçar novo cálculo, isto é, G= (d.t) do dia >10,0 Interromper o cálculo (G=0), recomeçando a somatória no dia seguinte ou quando a chuva cessar Fonte: TORRES et al (2008) P-EVAP O índice acumulativo P-EVAP, proposto por SAMPAIO (1991), relaciona a diferença entre a precipitação (P) e a evaporação (EVAP), ambas medidas diariamente, em mm. O índice utilizou as restrições do índice de Nesterov (Tabela 2), sugerido pelo autor. EVAP/P

6 O índice EVAP/P também é acumulativo e relaciona a divisão da evaporação pela precipitação, ambas medidas diariamente em mm. Para seu cálculo foram utilizadas as seguintes restrições (Tabela 3): Tabela 3 Restrição do índice EVAP/P mm DE CHUVA DO DIA MODIFICAÇÃO NO CÁLCULO < 1 Não entra no cálculo Dividir a EVAP/P da véspera pela chuva do 1 15 dia Interromper o cálculo, recomeçando no dia > 15 seguinte ou quando a chuva cessar. No dia da chuva EVAP/P = 0,00 Fonte: TORRES et al (2008) Para comparar os modelos, foi utilizado o método conhecido como Skill score (SS), que se baseia em uma tabela de contingência que contém os valores observados e os valores previstos para um evento em uma população. O SS é a razão da diferença entre os acertos na previsão (G) e o número esperado de acertos (H) e a diferença entre o numero de dias observados (N) e o número de dias com previsão de acertos (NUNES, 2005). A Tabela 4 ilustra como são realizados os cálculos para se obter o Skill score. Tabela 4 Tabela de contingência Previsto Observado Incêndios Não Incêndios Total previsto Incêndios a b N2 = a + b Não Incêndios c d N4 = c + d Total Observado N1 = a + c N3 = b + d N = a + b + c + d Fonte: TORRES, et al (2008) As variáveis necessárias para a realização dos cálculos são: N - Número total de observações. N = a + b + c + d; G - Número de acertos na previsão. G = a + d; p - Probabilidade de ter pelo menos um evento por dia. p = N1 / N q - Probabilidade de exceder o valor limite do índice. q = N2 / N H - Número esperado de acertos. H = N * (1 p) * (1 q) + N * p * q; SS - Skill score. SS = (G H) / (N H); PS - Porcentagem de sucesso. PS = G / N.

7 Para se determinar o desempenho dos índices, foi necessário definir o limite que acusava e que não acusava a ocorrência de incêndio para cada um. Para tanto, considerou-se que os índices não indicavam perigo de ocorrências de incêndios sempre que o valor calculado fosse menor que o limite inferior da classe de perigo, classificada como grau médio dos respectivos índices e que estes indicavam perigo de ocorrências sempre que o valor dos índices era superior ao referido limite (SAMPAIO, 1999). Os valores limites acima dos quais foi considerado perigo de ocorrências foram: Nesterov 501; Telicyn 3,6; FMA 3,1; P-EVAP 30,1 (SAMPAIO, 1991) e EVAP/P 20,1 (SAMPAIO, 1991). A estação normal do fogo foi determinada com base na distribuição mensal dos incêndios e os valores de insolação total em cada mês (Figura 1) estabelecendo os meses de Junho, Julho, Agosto, Setembro e Outubro. horas de brilho solar jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez ocorrências insolação nº de ocorrências Figura 1 Distribuição das ocorrências de acordo com os meses do ano Os resultados foram comparados de acordo com 3 períodos: ano inteiro (janeiro-dezembro); período de maior concentração de ocorrências ou estação normal do fogo (junho-outubro) e período menos favorável às ocorrências (novembro-maio). 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Análise dos índices durante ano De acordo com a Figura 2, analisando-se o período inteiro (janeiro-dezembro) o índice P-EVAP foi o que apresentou melhor desempenho na previsão de ocorrências com 77% de acertos, seguido do índice de EVAP/P com 76%, Telicyn com e FMA e Nesterov com 58%.

8 75% 65% 60% 55% 50% Figura 2 Porcentagem de acerto das previsões de ocorrências 94% 90% 86% 82% 78% 74% Figura 3 Porcentagem de acerto das previsões de não ocorrências O sucesso nas previsões de não ocorrências (Figura 3), apresentou resultados opostos ao das previsões de ocorrências, onde a FMA foi a mais eficiente com 90%, seguida do índice de Nesterov com 88%, Telicyn com 81%, EVAP/P com 79% e P-EVAP com 75%. 78% 76% 74% 72% 68% 66% 64% Figura 4 Porcentagem de sucesso nas previsões

9 Figura 5 Skill Score Analisando-se a porcentagem de sucesso nas previsões (Figura 4) e o Skill score (Figura 5), observa-se que o índice mais eficiente para as características de Juiz de Fora foi o EVAP/P, seguido do Índice Logarítmico de Telicyn, P-EVAP, FMA e Nesterov. Análise dos índices durante a estação normal do fogo Dentro da estação normal do fogo que vai de junho à outubro, o índice que apresentou melhor desempenho nas previsões de ocorrências de incêndios (Figura 6) foi o de Telicyn com 85% de acertos, seguido do EVAP/P com 84%, P-EVAP com 83%, Nesterov com 78% e FMA com 73%. 84% 82% 78% 76% 74% 72% Figura 6 Porcentagem de acerto das previsões de ocorrências A Figura 7 mostra a eficiência dos índices nas previsões de não ocorrências, onde a FMA apresentou melhor desempenho com 85% de acertos, seguida do índice de Nesterov com 78%, Telicyn com 66%, EVAP/P com 58% e P-EVAP com 53%.

10 90% 85% 75% 65% 60% 55% 50% 45% 40% Figura 7 Porcentagem de acerto das previsões de não ocorrências Os resultados da porcentagem de sucesso nas previsões (Figura 8) apontam para um empate entre FMA, Nesterov e Telicyn em primeiro lugar com 78%, seguidos do EVAP/P com 74% e P-EVAP com. Contudo ao se analisar o Skill score (Figura 9), o índice de Telicyn foi o mais eficiente dentro da estação normal do fogo, seguido do índice de Nesterov, EVAP/P, FMA e P-EVAP. 78% 76% 74% 72% 68% Figura 8 Porcentagem de sucesso nas previsões Figura 9 Skill Score

11 Análise dos índices durante o período menos favorável às ocorrências de incêndios 60% 55% 50% 45% 40% 35% 30% Figura 10 Porcentagem de acerto das previsões de ocorrências Dentro do período menos favorável aos incêndios, que vai de novembro a maio, o índice que apresentou maior porcentagem de sucesso nas previsões de ocorrências (Figura 10) foi o P-EVAP com 56% de acertos, seguido do EVAP/P com 54%, Telicyn com 43%, FMA com 35% e Nesterov com 34% de acertos. Analisando-se a eficiência nas previsões de não ocorrências (Figura 11), os índices que apresentaram melhor desempenho foram a FMA e Nesterov ambos com 91% de acertos, seguidos do índice de Telicyn com 85%, EVAP/P com 84% e P-EVAP com 82%. 92% 90% 88% 86% 84% 82% Figura 11 Porcentagem de acerto das previsões de não ocorrências A porcentagem de sucesso nas previsões (Figura 12) coloca os índices de EVAP/P e P-EVAP em primeiro lugar com 79% de acertos, em segundo o índice de Telicyn com 75%, terceiro a FMA com 63% e em quarto Nesterov com 62% de acertos.

12 85% 75% 65% 60% 55% 50% Figura 12 Porcentagem de sucesso nas previsões Figura 13 Skill Score De acordo com os resultados do Skill score (Figura 13), o índice EVAP/P foi o mais eficiente dentro do período, seguido do índice de Telicyn P-EVAP, FMA e Nesterov. 4 CONCLUSÃO Com relação ao sucesso de previsões de ocorrências de incêndios, o índice P-EVAP mostrou melhores resultados contando-se os anos inteiros e o período menos favorável às ocorrências, enquanto que o índice de Telicyn obteve melhor porcentagem de acerto durante a estação normal do fogo. Quanto aos acertos de não ocorrências de incêndios, a FMA apresentou os melhores desempenhos em todos os três períodos estudados. A porcentagem de sucesso geral dos índices, aponta para uma maior eficiência dos índices de Telicyn, P-EVAP e EVAP/P durante todo o período de estudo e durante o período menos favorável às ocorrências e FMA, Nesterov e Telicyn durante a estação normal do fogo. Conforme os resultados obtidos, conclui-se que, analisando-se os anos inteiros, o índice mais eficiente de acordo com o Skill score foi o EVAP/P proposto por SAMPAIO (1991), o mesmo

13 acontecendo com o período menos favorável às ocorrências de incêndios. Já ao se analisar apenas a estação normal do fogo (junho-outubro) o Índice Logarítmico de Telicyn mostrou-se o mais eficaz. A utilização dos índices durante a estação normal do fogo mostrou as melhores médias de acertos nas previsões de ocorrências de incêndios e porcentagens de sucesso. 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BATISTA, A. C. Mapas de risco: uma alternativa para o planejamento de controle de incêndios florestais. Curitiba: Floresta, v.30, n.1/2, p.45-54, CARAPIÁ, V. R. Predição do índice de risco de incêndios e modelagem computacional do comportamento do avanço da frente do fogo no Parque Nacional da Floresta da Tijuca. Rio de Janeiro: UFRJ, p. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, NUNES, J. R. S. FMA+ - Um novo índice de perigo de incêndios florestais para o Estado do Paraná Brasil. Curitiba: UFPR, p. Tese (Doutorado em Engenharia Florestal) Setor de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, SAMPAIO, O. B. Estudo comparativo de índices, para previsão de incêndios florestais, na região de Coronel Fabriciano, Minas Gerais. Viçosa: UFV, p. Dissertação (Mestrado em Ciência Florestal) - Universidade Federal de Viçosa, SAMPAIO, O. B. Análise da eficiência de quatro índices na previsão de incêndios florestais para a região de Agudos - SP. Curitiba: UFPR, p. Tese (Doutorado em Engenharia Florestal) Setor de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, SOARES, R.V. Índice de Perigo de Incêndio. Curitiba: Floresta, v. 3, n. 3, p.19-40, TORRES, F. T. P. et al. Incêndios em vegetação na área urbana de Juiz de Fora - Minas Gerais. Ubá: Editora Geographica Consultoria, Estudos e Projetos Ambientais, 2008 p.65.