Os eventos extremos relacionados com os ENOS e a variação do estoque de água da Bacia Amazônica no século XX

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1 Os eventos extremos relacionados com os ENOS e a variação do estoque de água da Bacia Amazônica no século XX *Ana Emília Diniz 1, Luiz Antônio Cândido 2 1. Programa de Pós Graduação CLIAMB Núcleo de Modelagem Climática e Ambiental NMCA/INPA 2. Núcleo de Modelagem Climática e Ambiental NMCA/INPA *anaemilia_d@hotmail.com Palavras-chaves: Ciclo hidrológico, efeito memória, estoque de água ABSTRACT: The variability of the hydrological system in terms of weather phenomena generate fluctuations in water levels between high and low tide and have an important role regulating the driving ecological functioning of the entire Amazon basin. This remarkable configuration can suffer increased stress and impacts on components of the hydrological cycle from one year to another, particularly under the influence of extreme weather events. Keywords : Hydrological Cycle, memory effect, water supply 1- INTRODUÇÃO A dinâmica das águas é muito complexa na Amazônia e envolve não apenas os fluxos superficiais, mas também os fluxos drenados e o estoque de água existente desde a superfície até o solo profundo. O conteúdo total de água no subsolo é um importante componente do ciclo hidrológico, devido a este integrar as anomalias atmosféricas sobre relativamente grande escala de espaço e de tempo, exercendo uma função de proteção do sistema hidrológico contra mudanças rápidas. Isto é um fato relevante, pois variações no conteúdo de água armazenada no solo superficial e profundo são determinantes para os processos hidroclimáticos de interação continente-atmosfera, ou seja, pode regular a dinâmica hidrológica entre superfície continental e atmosfera devido a sua lenta variação temporal, ou efeito memória. O efeito memória é indispensável para manter a vazão e evaporação em anos com deficiência de chuvas (Tomazella et al.,2007). A redução do estoque de água é feito através da combinação na redução nos fluxos e no estoque da zona-não saturada (umidade do solo, principalmente) e saturada. Uma vez que ambos os sistemas têm uma resposta lenta, há a possibilidade de grande parte da variabilidade intra-sazonal ser atenuada por outro componente do balanço hídrico (Tomazella et al.,2007). Com relação à variabilidade interanual, e devido à grande memória hidrológica, serão estas condições antecedentes que definiram o estado do sistema no início do episódio de seca, desempenhando um papel crucial na resposta hidrológica (Tomazella et al.,2007). A variabilidade interanual das chuvas e sua influência na vazão estão relacionadas à ocorrência de eventos El Niño - Oscilação Sul (ENOS), com valores de escoamento baixo durante o evento de El Niño e valores elevados de escoamento durante a La Niña (Marengo et al.,1998). A variabilidade interanual das chuvas, também pode ser associada com o padrão da temperatura da superfície do mar no oceano Atlântico (Marengo, 1992). Utilizando o método PER ( Precipitação, Evapotranspiração e Runoff), Zeng et al., (2008), conseguiram mensurar a variação do estoque total de água continental na Amazônia entre os anos de 1970 e A análise em escala sazonal mostrou uma amplitude de 300 mm entre cheia e vazante. A variação do estoque total de água continental em escala interanual foi da ordem de mm. Mas além da variabilidade da escala sazonal e interanual, também

2 foi observada uma variabilidade em escala multidecadal do estoque de água continental, com valores de amplitude em torno de mm. A fim de fazer uma comparação qualitativa, foi usado o método PER, para estimar o estoque de água de dois modelos do IPCC, o HADCM3, e o INCM3, para todo o século XX, onde nesses modelos, verificou-se uma variabilidade sazonal semelhante ao do Zeng et al., (2008), mesmo com valores de estoque de água um pouco divergente, associamos também aos ENOS e as ocorrências de cheias e vazantes em Óbidos. Esses resultados reforçam a hipótese de que o efeito memória do estoque total de água continental na Amazônia pode influenciar na variabilidade hidrológica, agindo como um fator atenuante ou intensificador de eventos climáticos, como o ENOS. 2- METODOLOGIA O estoque de água continental pode ser determinado pelo balanço hídrico, que contabiliza toda a coluna de água presente na terra por meio da equação: ds/dt = P E R, onde o fluxo de entrada é dominado pela precipitação (P) e os fluxos de saída pelo escoamento total (R) e pela evapotranspiração (E). Na estimativa do balanço hídrico, o termo associado à variação no estoque total de água continental (S) ao longo de um período de tempo é estimado pela contabilidade dos fluxos de entrada e saída do sistema ou, conforme é comumente considerado em uma coluna de solo de dimensões e propriedades físicas do meio que a constituem conhecidos. 3- RESULTADOS E DISCUSSÕES A ocorrência da seca de 2005 foi capturada pelo método PER (ver figura 1), com forte redução do estoque de água embora não discutido por Zeng et al., (2008), a sucessão de eventos de El Niño nos primeiros anos dessa década modificaram a tendência de aumento do estoque de água verificada no ano 2000 para redução nos anos seguintes. Considerando a figura 1, adaptada de Zeng et al., (2008), representa a variação do estoque total de água continental, mediado sobre toda bacia Amazônica, para o período de 1970 a Na figura foram adicionados ainda os anos de ocorrência das maiores cheias e vazantes, e mais a ocorrência e intensidades de eventos ENOS (El Niño e La Niña). Nesse período ocorreram duas grandes cheias, uma em 1976 e outra em 1989, tidas como as 2ª e 3ª do século XX, e duas vazantes ocorridas em 1973 e Nos dois casos a cheia foi precedida por eventos fortes de La Niña que duraram de 1973 a 1976 e de 1988 a 1989, respectivamente. Em ambos os períodos o estoque de água continental é também elevado e segue uma tendência de aumento em escala longa de tempo (Zeng et al.,2008). As vazantes foram precedidas por eventos de El Niño moderado entre 1970 e 1971 e entre 1994 e Em ambas vazantes o estoque de água continental apresentou valores baixos. Ainda conforme a figura 1, pode-se verificar que os eventos El Niño que ocorreram de forma freqüente entre 1977 e 1986 não foram determinantes para a ocorrência de algum evento extremo de vazante, pois neste período o estoque de água continental na Amazônia mantevese elevado (acima de 500 mm).

3 Figura 1 - Variação temporal do estoque de água continental (S) na Amazônia em mm. Também são incluídas as ocorrências de cheias e vazantes (círculos) e de El Niño e La Niña (barras). Figura adaptada de Zeng et al., (2008). Nas Figuras 2 e 3, observa-se a seguinte legenda: EF El Niño Forte; EM - El Niño moderado; EFr - El Niño fraco; LF La Niña forte; LM - La Niña moderado; LFr - La Niña fraco; CO Cheia em Óbidos e VO- Vazante em Óbidos, acompanhado de um número de 1 a 47, que referencia-se a intensidade da cheia ou vazante, sendo o número 1, a maior cheia ou maior vazante registrada segundo a vazão de Óbidos, diminuindo a intensidade até o número 47. Como sendo o principal fluxo de entrada no sistema para o método PER, verifica-se a variabilidade quanto às ocorrências de precipitação na bacia Amazônica, e que estas ocorrências de chuva, contribui de maneira determinante para a estimativa do estoque de água continental, conforme observado nas Figuras 2(Modelo HADCM3) e 3(Modelo INCM3). Fazendo um comparativo entre a Figura 2(Modelo HADCM3) e a Figura 1(Zeng et al., (2008)), verifica-se o mesmo comportamento desde o início da década de 70, ou seja, um incremento no estoque de água para níveis elevados que perduram até o final da década de 80(segunda maior cheia do século XX, ocorrida em 1976),e nos anos seguintes retoma-se a valores mais baixos de estoque, configurando uma grande vazante no ano de Quanto à relação com os ENOS, pode-se observar algumas vezes, que apesar de haver uma ocorrência de El Niño forte, houveram cheias, como nos anos de 1947, 1976, 1986 e 1992, onde o que se esperava era a ocorrência de vazantes mais severas. Comparando a Figura 1(Zeng et al., (2008)) com a Figura 3(Modelo INCM3), tem- se um padrão diferente obtido com os dados do modelo INCM3, mas apesar dessa diferença de amplitude na variação do estoque de água, este conseguiu capturar a vazante em meados de 1972 e 1995, e as cheias em 1991 e Fazendo a relação quanto às ocorrências dos ENOS, têm-se ocorrências de El Niño nas cheias de 1968, 1972, 1979, 1982, 1991 e 1992, onde certamente a previsão seria de vazantes mais severas, o que de fato não ocorreu.

4 AZUL P (Precipitação) VERDE S(Estoque) Figura 2 - Estoque de água continental e variação da precipitação do modelo HADCM3 (comparativo com ocorrência dos ENOS e Cheias e Vazantes de acordo com a vazão registrada em Óbidos). AZUL P (Precipitação) LARANJA S(Estoque) Figura 3 - Estoque de água continental e variação da precipitação do modelo INCM3 (comparativo com ocorrência dos ENOS e Cheias e Vazantes de acordo com a vazão registrada em Óbidos).

5 4- CONCLUSÕES O balanço hidrológico determinado através do método PER, no modelo HADCM3, não gerou uma variabilidade no estoque de água continental tão grande, quanto o observado no trabalho de Zeng et al., (2008). Mesmo assim, este modelo foi capaz de capturar os principais eventos de cheias e vazantes na bacia Amazônica. Em relação ao modelo INCM3, o balanço hidrológico apresenta uma variabilidade de estoque de água bem maior do que identificado no modelo HADCM3 pelo mesmo método e em escala longa de tempo. A magnitude apresentada através do modelo INCM3, pode ser comparada com o trabalho de Zeng et al., (2008), mostrando variações em escalas interanuais e interdecadais ao longo de todo século XX. Segundo as análises, conclui-se que os eventos extremos de seca e cheia na Bacia Amazônica podem ser atenuados ou intensificados pela contribuição do efeito memória do sistema hidrológico, e que a variação do estoque de água pode ter uma relação entre o efeito memória e a influência dos ENOS somados a ocorrência de chuvas na bacia Amazônica. 5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Agência Nacional De Água Ana.gov.br/salaimprensa/clipping2.asp Boletim Climático Da Amazônia, Sistema de Proteção da Amazônia SIPAM, Centro TécnicoOperacional - CTO-MN, Divisão de Meteorologia DMET, com participação do LBA/INPA com base nos dados e produtos divulgados pelo INMET, CPTEC/INPE, CPC/NCEP e IRI. Ano 2, Nº 14, Novembro de Chen, J. L., C.R. Wilson, B.D. Tapley, Z.L. Yang, G.Y.Niu drought event in the Amazon River basin as measured by GRACE and estimated by climate models. Journal of Geophysical research, vol. 114, B05404, doi: /2008JB Crowley, John W.; Crowley, Jerry X. Mitrovica, Richard C. Bailey, Mark E. Tamisiea, James L. Davis Annual variations in water storage and precipitation in the Amazon Basin Bounding sink terms in the terrestrial hydrological balance using GRACE satellite gravity data. Published online: 26 April J Geod 82:9 13 DOI /s Marengo J Interannual variability of surface climate in the Amazon basin. International Journal of Climatology 12, Marengo J., Tomasella, J., Uvo, C Long-term stream flow and rainfall fluctuation in tropical South America: Amazonia, eastern Brazil, and northwest Peru. Journal of Geophysical Research, 103, Tomasella, J.; Hodnett, M.G.; Cuartas, L.A.; Nobre, A.D.; Waterloo,.J.; Oliveira, S.M The water balance of an Amazonia microcatchment: the effect of interannual variability of rainfall on hydrological behaviour. Hydrological Processes, v. 21, doi: Zeng, N.; Jin-Ho Yoon, Annarita Mariotti, Sean Swenson Variability of Basin-Scale Terrestrial Water storage from a PER Water Budget Method: The Amazon and the Mississippi. Journal of Climate, volume 21, páginas , DOI: /2007cli1639.1