SOFTWARE PARA CÁLCULO DO ÍNDICE DE SEVERIDADE DE SECA DE PALMER

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1 SOFTWARE PARA CÁLCULO DO ÍNDICE DE SEVERIDADE DE SECA DE PALMER Rodrgo Cézar Lmera 1, Pedro Vera de Azevedo 2, Wagner de Aragão Bezerra 3, Josefa Morgana Vturno de Almeda 3 RESUMO: A modelagem consttu-se uma ferramenta ndspensável para as Cêncas Exatas e da Natureza, dentre elas a Clmatologa. Nesta ótca elaborou-se um software na lnguagem de programação Vsual Basc que calcula: os componentes do balanço hídrco de Palmer, seus valores médos mensas, os coefcentes admensonas, os parâmetros clmátcos e o índce de severdade de Palmer (ISSP) para qualquer localdade. Na obtenção do ISSP, utlza-se, como dados de entrada, séres temporas de dados de precptação pluval (Pr), evapotranspração (ETp) e temperatura méda do ar (T) da referda localdade. O usuáro pode escolher a partr da sére de dados que dspõe, o ano e mês ncal do balanço hídrco de Palmer, as capacdades de água dsponíves (CAD) e as CADu e CADs nas camadas superor e nferor do solo, respectvamente, além do armazenamento de água no solo no níco do mês. A título de teste, utlzou-se uma sére de dados de entrada de 1951 a 1994 da localdade de Patos no Sertão do Estado da Paraíba, adaptando o programa crado às condções clmátcas da ctada mcrorregão. Os resultados obtdos são representatvos da varabldade clmátca da localdade estudada e mostraram-se muto próxmos daqueles obtdos por Palmer (1965) para o estado de Iowa, nos Estados Undos da Amérca. ABSTRACT: Modelng s essental tool for studes of the exact and nature scences, partcularly the clmatology. Wth ths pont of vew, t was developed a software n Vsual Basc programmng language to calculate: the components of the Palmer water balance, ts monthly mean values, the dmensonless coeffcents, the clmatc parameters and the Palmer drought severty ndex (PDSI) for any place. For obtanng the PDSI t was used, as nput data, local tme seres of ranfall (r), evapotranspraton (ETp) and mean ar temperature (T). The user may choose, based on the avalable data tme seres, the year or month to start the Palmer water balance, the avalable water capacty for the whole sol layer(awc), for the upper (AWCu) and for the deeper (AWCd) sol layers, respectvely, as well as, the sol water storage n the begnnng of the month. As a test, t was used an nput tme seres data from 1951 to 1994 for Patos n the Sertão of the Paraíba state. The obtaned results were representatve of the clmatc varablty of the study localty and showed to be bery close to those obtaned by Palmer (1965) for the Iowa state, USA. Palavras chave: varabldade clmátca, precptação pluvométrca, evapotranspração potencal INTRODUÇÃO A computação consttu atualmente uma poderosa ferramenta a servço da pesqusa, sendo utlzada nos mas varados âmbtos do conhecmento centífco e tecnológco. Alados a computação, os softwares vablzam a realzação de tarefas muto complexas a própra capacdade humana, daí sua grande utlzação e ampla dfusão entre as cêncas e engenhara. Em meteorologa, uma das áreas de grande aplcação dos softwares é a agrometeorologa, desde o montoramento hídrco das culturas, até a elaboração de técncas de acompanhamento de 1 Aluno do Curso de mestrado em Meteorologa do UACA/CTRN/UFCG, E-mal: rodrgocezarlmera@yahoo.com.br 2 Professor da UACA/CTRN/UFCG, Endereço: Av. Aprígo Veloso 882, Cep , Bodocongó Campna Grande PB. E-mal: pvera@dca.ufcg.edu.br 3 Insttuto Naconal de Meteorologa, Endereço: Exo Monumental Va S1 Sudoeste, Brasíla DF, E-mal: waragão@yahoo.com.br, morganavalmeda@yahoo.com.br

2 fenômenos naturas prejudcas a prátca agrícola e econômca de uma regão. Sob este aspecto, as secas consttuem também um alvo potencal da modelagem computaconal, podendo ser tratadas sob uma ótca dferencada através dos índces de seca, que são ndcadores das condções naturas vgentes numa localdade. O índce de severdade de seca de Palmer (ISSP) é um dos mas utlzados no mundo. Por sua natureza complexa, o ISSP estma à severdade de seca de um local, com base no teor de umdade do solo. Tendo-se em mente a mportânca de se montorar as secas, o presente estudo objetvou o desenvolvmento de um software para cálculo do ISSP a partr da adaptação do modelo proposto por Palmer (1965), as condções clmátcas do Estado da Paraíba. MATERIAL E MÉTODOS Incalmente fo gerada uma planlha de cálculo dos componentes do balanço hídrco mensal de Palmer, cujas etapas estão dsponblzadas logo abaxo. DADOS DE ENTRADA DO MODELO Constantes: CAD s = 1,0; CAD u = 9,0; CAD = 10,0; T, Etp e Pr COLUNA 15: Se Pr j ETp Ps j = 0,0; Se (Pr j ETp) > As j-1 As j = As j-1 ; Se (Pr j ETp) < As j-1 Ps j = (ETp j - Pr j ) COLUNA 16: Se Pr j ETp j Pu j = 0,0; Se (ETp j - Pr j Ps j ).Au j-1 /CAD > Au j-1 Pu j = Pu j-1 Se (ETp j - Pr j Ps j ).Au j-1 /CAD < Au j-1 Pu j = (ETp j - Pr j Ps j ).Au j-1 /CAD COLUNA 17: P j = Ps j + Pu j COLUNA 05: Se Pr j > ETp j : Se As j-1 + (Pr j ETp j ) < CAD s As j = As j-1 + (Pr j ETp) Se As j-1 + (Pr j ETp) > CAD s As j = CAD s Se Pr j < ETp j : Se (ETp j Pr j ) > As j-1 As j = 0,0; Se (ETp j Pr j ) < As j-1 As j = As j - (ETp j Pr j ) COLUNA 06: Se As j = CAD s e Au j-1 < CAD u Au j = (Pr j ETp j ) + As j-1 As j + Au j-1 Se não Au j = Au j-1 - Pu j COLUNA 07: A j = As j + Au j COLUNA 08: VAs j = As j - As j-1 COLUNA 09: VAu j = Au j - Au j-1 COLUNA 10: RP j = CAD A j-1 COLUNA 11: Se Pr j > ETp j Rr j = A j A j-1 ; Se não Rr j = 0,0 COLUNA 13: Se ETp j < As j-1 Pps j = ETp j ; Se ETp j As j-1 Pps j = As j-1 COLUNA 14: Ppu j = (ETp j Pps j ).Au j-1 /CAD COLUNA 12: Pp j = Pps j + Ppu j

3 COLUNA 18: Se Pr j > ETp j ETr j = ETp j ; Se Pr j ETp j ETr j = Pr j + Pr j COLUNA 19: Se Pr j > ETp j e As j = CAD s Es j = (Pr j ETp j ) - Rr j ; Se Pr j ETp j e As j < CAD s Es j = 0,0. Com base nos valores médos de componentes do balanço hídrco de Palmer, quatro coefcentes admensonas (α, β, γ, e δ ), para cada mês foram obtdos: ETr α = (1) Rr β = (2) Rp ETp γ = Es = (3) P δ = (4) Pp Es p Es A' Em que: α - coefcente de evapotranspração para o mês ; β - coefcente de recarga para o mês ; γ - coefcente de escoamento superfcal para o mês ; δ - coefcente de perda de água do solo. Foram obtdos também os seguntes parâmetros clmátcos: ETr = α ETp (5) Rr = β Rp (6) Es = γ Es (7) p P = δ Pp (8) A quantdade de precptação necessára para atender às demandas médas de evapotranspração, escoamento superfcal e água armazenada no solo, fo obtda por: Pr n = ETr + Rr +Es P (9) A defcênca ou excesso hídrco fo calculado por: d = Pr Pr n (10) Em que: d - defcênca hídrca (-) ou excesso (+), mm; Pr - precptação do mês consderado, mm; Pr n - precptação calculada para o referdo mês, mm. O fator de ponderação regonal proposto por Palmer (1965) k e adaptado para o Estado da Paraíba, pode ser obtdo a partr da segunte equação:

4 K = 21,87 12 = 1 K ' ( D. K' ) m PE + R + RO (11) Onde: K' = 1,5.log10 + 2,80 / D+ 0,50 P+ L (12) Em que: D é o valor médo absoluto das defcêncas hídrcas (-) ou excessos (+). Os demas termos já foram apresentados anterormente. O índce de anomala de umdade (Z), proposto por Palmer (1965), fo obtdo por: Z = dk (13) Após calcular o índce Z para determnado mês (), o índce de severdade de seca de Palmer (ISSP) fo calculado pela segunte equação: ISSP = ISSP 1 + Z / 3 0,103SSP 1 (14) O qual caracterza o estado seco ou úmdo de acordo com a Tabela 1. Tabela 1. Classfcação das condções secas e úmdas da regão. Índce (ISSP) Classfcação 4,00 Extremamente úmdo 3,00 a 3,99 Muto úmdo 2,00 a 2,99 Moderadamente úmdo 1,00 a 1,99 Lgeramente úmdo 0,99 a 0,99 Próxmo do normal -1,00 a -1,99 Lgeramente seco -2,00 a -2,99 Seca moderada -3,00 a -3,99 Seca severa -4,00 Seca extrema Fonte: Palmer (1965). RESULTADOS E DISCUSSÃO O software obtdo é uma matrz que calcula o Índce de Severdade de Seca de Palmer (ISSP), a partr de séres temporas de dados mensas (dados de entrada) de precptação pluval (Pr), evapotranspração potencal (ETp) e temperatura méda do ar (T).

5 Fgura1 - Tela do Software crado na lnguagem Basc para calcular o Índce de Severdade de Seca de Palmer (ISSP). O software depos de crado fo utlzado para reproduzr o ISSP obtdo por Palmer (1965) para o estado de Iowa USA. Os valores obtdos pelo programa foram dêntcos àqueles obtdos por Palmer. Em seguda adaptou-se o modelo às condções clmátcas do estado da Paraíba através da mplementação de equações apresentadas anterormente. Na opção, Abrr Arquvo, o usuáro escolhe o arquvo *txt de entrada dos dados. Em seguda o usuáro escolhe na opção Gravar em o arquvo de saída *txt dos dados do programa. O usuáro também pode escolher, conforme a sére de dados que dspõe, a partr de que mês e ano quer ncar o cálculo do balanço hídrco, sendo coerente escolher sempre o prmero mês após a estação chuvosa. Os termos CAD, CAD u e CAD s correspondem às capacdades de água dsponíves no solo, na camada nferor e superor do mesmo, respectvamente, sendo valores fxos e que dependem das propredades do solo. Os termos Ss, Su representam a água armazenada no níco do mês nas camadas superor e nferor do solo, respectvamente, enquanto S e a soma de ambas. Seus valores também são fxos e dependem do solo da localdade de estudo. Na opção Calcular, o usuáro emte a ordem de processamento: dos componentes do balanço hídrco de Palmer, de seus valores médos mensas, dos coefcentes admensonas, parâmetros clmátcos e fnalmente o ISSP para a localdade estudada. A sére temporal do ISSP obtdo pode ser mportada para uma planlha do Mcrosoft Excel, fato que favorece a realzação de analses estatístca e matemátca dos valores obtdos. Escolheu-se nesta pesqusa a localdade de Patos (-7.02 s w 250 m) no Sertão do estado da Paraíba, para se avalar o comportamento do ISSP. Utlzou-se uma sére temporal de dados de temperatura do ar, obtda com o software Estma T do Departamento de Cêncas Atmosfércas da UFCG, evapotranspração potencal, obtda pelo método de Hargreaves & Saman (1985), e precptação pluvométrca de 1951 a 1994, da referda localdade. O CAD utlzado fo de

6 100 mm, sendo o CAD u = 80 mm e CAD s = 20 mm. A Fgura 2 abaxo apresenta o comportamento dos valores do ISSP anual, obtdos pelo Software para a referda localdade Índce de Severdade de Seca de palmer (ISSP) (a) Anos Fgura 2 Comportamento médo anual do índce de severdade de seca de Palmer (ISSP) para Patos - PB Da analse da Fgura 2, pode-se observar que o ISSP apresenta grande varabldade méda anual, caracterzando a rregulardade da estação chuvosa local, sendo negatvo (ano seco) na maora dos anos da sére temporal, com predomnânca da condção de seca moderada (-3 < ISSP -2). O ISSP apresentou-se coerente com a clmatologa anual das chuvas no local estudado, não apresentando resultados dstorcdos, com os eventos de chuva observados em Patos dentro do período analsado. O ISSP obtdo concordou com a ocorrênca de eventos de seca e El Nño, como no período de 1979 a 1983, sendo 1983 classfcado como ano de El Nño forte, assm como também nos anos de 1987 e 1993, e eventos chuvosos, La Nña, como nos anos de 84 e 85 (Sousa, 1992). O Software, quando ajustado às condções clmátcas do Estado da Paraíba, é capaz de calcular o ISSP de qualquer localdade do referdo estado. Para aplcações do modelo em outros estados é necessáro adaptar o mesmo as condções clmátcas locas. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS HARGREAVES, G.H.; SAMANI, Z.A. Reference crop evapotranspraton from temperature. Appled Engneerng n Agrculture, v.1, n.2, p.96-99, PALMER, W. C. Meteorologcal Drought. Research Paper No. 45, U.S. Department of Commerce Weather Bureau, Washngton, D.C., 65p., SOUSA, F.A.S. Nota de Aulas, 1992.