ESTUDOS DE VERANICOS EM FEVEREIRO NO MÉDIO RIO DOCE

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1 ESTUDOS DE VERANICOS EM FEVEREIRO NO MÉDIO RIO DOCE Thamires Kristhinne de Paula Nunes- Aluna do 5º período do Curso de Tecnologia em Gestão Ambiental do IFMG, campus Governador Valadares. Fábio Monteiro Cruz- Professor Mestre do Curso de Tecnologia em Gestão Ambiental do IFMG, campus Governador Valadares. RESUMO Veranicos constituem eventos decorrentes da variabilidade do clima, que podem levar a efeitos indesejáveis às atividades humanas e aos ecossistemas, pois reduzem a disponibilidade hídrica dos sistemas fluviais e dos solos. Em relação à agricultura tradicional, estes eventos causam grandes prejuízos, pois podem reduzir ou mesmo gerar perdas na produtividade. A região do médio rio Doce sofre historicamente com veranicos, neste sentido, realizou-se um estudo sobre as anomalias de precipitação nos meses de fevereiro no médio rio doce, a fim de evidenciar eventuais tendências na variabilidade da precipitação neste mês, podendo assim subsidiar o planejamento agrícola e o gerenciamento de recursos hídricos. Os resultados mostraram uma variabilidade climática considerável na região que leva à ocorrência frequente de anomalias de precipitação no mês de Fevereiro. Contudo, não é notória a predominância de uma única tendência de anomalias, considerando o horizonte da pesquisa realizada. PALAVRAS-CHAVE: veranicos, UPGRH DO4, precipitação pluviométrica, anomalias, climatologia. ABSTRACT Indian summers are events resulting from climate variability, which can lead to undesirable effects on human activities and ecosystems because they reduce the availability of water of river systems and soil. Regarding the traditional agriculture, these events cause major damage because they can reduce or even generate losses in productivity. The region of the Middle Rio Doce historically suffers with dry spells, in this sense, we carried out a study on the precipitation anomalies in February on average river sweet in order to highlight any trends in the variability of rainfall this month, so you can subsidize agricultural planning and management of water resources. The results showed a considerable climate variability in the region which leads to frequent occurrence of precipitation anomalies in February. However, there is a noticeable trend predominance of a single anomaly, considering the horizon of the survey. KEY-WORDS: dry spells, UPGRH DO4, rainfall, anomalies, climatology. 1

2 INTRODUÇÃO O clima pode ser definido como o estado médio das condições atmosféricas, numa determinada região e durante um longo período. Diferentemente do clima, o tempo remete às condições meteorológicas instantâneas, em um dado instante e lugar. (MENDONÇA, DANNI-OLIVEIRA, 2009; AYOADE, 2011). Segundo Ayoade (2011), de uma forma mais precisa, o clima é a síntese do tempo em um determinado local durante um período de aproximadamente 30 anos. Como o clima abrange um maior número de dados dentro de uma área, ele é considerado uma generalização, enquanto o tempo lida com eventos específicos. Os parâmetros considerados relevantes na caracterização da atmosfera são, na maior parte das situações, a temperatura, a precipitação, o vento, umidade relativa do ar e pressão atmosférica (MENDONÇA; DANNI-OLIVEIRA, 2009) A precipitação interfere no clima e no ciclo hidrológico, em que tem grande e indispensável importância. Ela pode ser definida como qualquer deposição em forma líquida ou sólida e derivada da atmosfera, podendo ocorrer na forma de chuva, granizo, neve, orvalho ou geada (AYOADE, 2011). De acordo com Nelson et al. (2010), quando as gotículas de água, formadas por condensação, atingem determinada dimensão, precipitam-se em forma de chuva, e quando a condensação se verifica diretamente sobre uma superfície sólida, ocorrem os fenômenos de orvalho ou geada, conforme se dê a condensação em temperaturas superiores ou inferiores a zero grau centígrado. Todo o volume de água proveniente da precipitação sob forma de chuva, que é coletado e escoado pela superfície do solo, é drenado até atingir um rio principal. (NELSON et al., 2010) Sendo assim, uma bacia hidrográfica pode ser definida como uma área drenada por uma rede hidrográfica, isto é, uma área onde toda a chuva que cai no seu interior é drenada por um rio principal ou por seus afluentes, tal que todo o volume de água é descarregado através de uma simples saída no ponto mais baixo da bacia, conforme Marina e Tércio (2009). No âmbito da climatologia, que é o estudo do clima, um efeito da variabilidade climática que tem suscitado inúmeras pesquisas em função dos problemas que este 2

3 acarreta aos ecossistemas e populações humanas presentes nas bacias hidrográficas, está relacionado aos veranicos. Veranicos climatológicos foram definidos por Cupolillo et al. (2008) como uma sensível redução de precipitação pluviométrica (déficit hídrico) nos períodos chuvosos. A classificação dos veranicos pode ser feita baseando-se no grau de intensidade, freqüência e tempo de duração. Quanto maior a intensidade, a freqüência de ocorrência e a longevidade de dias consecutivos em que ocorre este fenômeno durante uma estação chuvosa, maiores os impactos negativos nas atividades humanas. (CUPOLILLO et al., 2008) A ocorrência de veranicos pode causar grandes prejuízos ao desenvolvimento das atividades agrícolas, uma vez que reduzem a produtividade final. (ASSAD, 1993 apud SILVA; FERREIRA, 2011) Os veranicos são muito frequentes em vários estados do Brasil como no Tocantins, Rio de Janeiro, Goiás e Paraíba; conforme se pode observar nos trabalhos de Oliveira Filho et al. (2001), Carvalho et al. (1999), Ramos et al. (2001) e Menezes (2006). Considerando o contexto nacional, o estado de Minas Gerais possui uma diversidade climática muito grande devido a sua localização e extensão territorial, e apresenta desde o clima tropical semi-árido, no norte, até o clima tropical de altitude, de verões frios, no extremo sul do seu território e nas regiões serranas. Esta diversidade é resultado da combinação de fatores, tanto de escala global quanto de escala local, e que se refletem em um dos principais parâmetros que definem o clima regional, sendo este, o regime pluviométrico. (MARCANTE, 2005 apud ALENCAR et al ). Marcante (2005) afirma que mesmo com um padrão de distribuição espacial das chuvas diversificado, algumas características são comuns a praticamente todas as regiões de Minas Gerais: dois períodos bem definidos, sendo uma estação chuvosa e outra seca. Nota-se que a variabilidade climática do Estado de Minas Gerais reproduz-se também na presença de regiões mineiras com registro frequente de eventos de veranicos. 3

4 Carvalho et al. (2000) realizou um estudo sobre a magnitude dos veranicos na região da bacia do rio Verde Grande, em Minas Gerais, a fim de estimar as perdas relativas na produção de milho. A duração do fenômeno nessa bacia oscilou entre 2 a 4 dias, de 3 a 7 dias, de 4 a 9 dias e de 5 a 11 dias, para perdas na produção de milho, na fase de floração em outubro, de 10, 20, 30 e 50%, respectivamente. Esta cultura demonstrou ser mais sensível ao veranico na região norte da bacia, para a época de semeadura estudada, merecendo uma análise criteriosa com relação ao cultivo dessa cultura, em condições de sequeiro. Da mesma forma, Assad e Castro (1991) estudaram a região de Sete Lagoas (MG) e o período correspondente às lavouras tradicionais de sequeiro que vai do mês de outubro até o mês de março. Foi realizada uma análise frequencial da pluviometria para identificação dos períodos de veranico na região através da quantificação da precipitação em um horizonte de 59 anos para períodos de 30,15,10 e 5 dias. Em metade dos períodos estudados, foram observados veranicos de pelo menos sete dias de duração no mês de janeiro. Os autores constataram que as práticas agrícolas da região devem considerar a presença de veranicos, que normalmente aparecem em janeiro ou em fevereiro. Com relação à ocorrência de veranicos no Estado de Minas Gerais, além das bacias citadas, a bacia do rio Doce merece ser destacada. A bacia do rio Doce está localizada na região sudeste do Brasil, com nascentes na Serra da Mantiqueira e do Espinhaço. Dos km² de sua área de drenagem, 86% pertencem ao estado de Minas Gerais e o restante ao Espírito Santo, abrangendo no total, 230 municípios. (ECOPLAN-LUME, 2012) De acordo com Cupolillo et al. (2008), na porção ocidental da bacia, a estação chuvosa é mais longa e, a estação seca, mais curta, situação que se inverte para oeste, com estação secas longas e, estações chuvosas, mais curtas. Na bacia do rio Doce, o veranico sugere influências de sistemas atmosféricos de larga escala em toda a bacia. Alguns autores afirmam que o enfraquecimento da convecção associada à Alta da Bolívia, a localização preferencial da ZCAS na porção meridional da Região Sudeste e a presença estacionária do Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul, associado ao Cavado do Nordeste, intensificam o processo de estiagem na estação chuvosa (VIANELLO et al., 1986; PRATES, 1994; CUPOLILLO, 1997 apud CUPOLILLO, 2008). 4

5 De acordo com Vianello et. al. (2006) apud Cupollilo (2008), quando a bacia do rio Doce é atingida por temperaturas anomalamente altas e um veranico de grande amplitude, ocorrem prejuízos agrícolas e interrupção dos ciclos produtivos de várias culturas. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo sobre as anomalias de precipitação no médio rio doce, durante o mês de fevereiro, como forma de evidenciar eventuais tendências na variabilidade da precipitação em escala regional, podendo assim subsidiar o planejamento agrícola e o gerenciamento de recursos hídricos em escala regional. MATERIAL E MÉTODOS A área de estudo é compreendida pela unidade hidrográfica de planejamento e gerenciamento de recursos hídricos (UPGRH) DO4, bacia do rio Suaçui-Grande, que se localiza na região do médio rio Doce e constitui uma das principais sub-bacias da bacia do rio Doce (figura 01). Para efeito de gestão de recursos hídricos, a bacia do rio Doce foi dividida pelo IGAM (Instituto de Gestão das Águas de Minas), órgão responsável pelo gerenciamento dos recursos hídricos de dominialidade mineira, em seis unidades de gestão, a saber: DO1, DO2, DO3, DO4, DO5 e DO6 (IGAM, 2010). A UPGRH DO4 está totalmente inserida no estado de Minas Gerais, ocupando uma área de Km 2, levando-a a representar a maior unidade da bacia do rio Doce (IGAM, 2010). 5

6 Figura 01: Localização da UPGRH DO4 A metodologia foi composta de cinco etapas: inventário de estações pluviométricas e consolidação de base de dados hidrometeorológicos, determinação do período base de estudo, determinação da precipitação média mensal da unidade DO4, tratamento estatístico dos dados mensais de precipitação e análise temporal das anomalias de precipitação no mês de fevereiro no médio rio Doce. As estações pluviométricas ocorrentes na área de estudo e entorno foram inventarias através do uso do aplicativo SIG (Sistemas de Informações Geográficas) ArcGIS 10 (ESRI, 2010). A aquisição das séries históricas de precipitação pluviométrica correspondente a cada estação foi obtida diretamente do portal Hidroweb da Agência Nacional de Águas (ANA, 2012). Ao final foram obtidas series de vinte e quatro estações em formato Microsoft Access, que constituíram o banco de dados inicial da pesquisa. Para determinação do período base de estudo foi elaborado, a principio, um diagrama de barras em documento Microsoft Excel. O diagrama é uma representação 6

7 gráfica do estado da arte em níveis quantitativos e qualitativos dos dados das estações compiladas, em que cada linha remete a uma estação pluviométrica e cada coluna a um ano civil específico. Os anos em que cada estação apresentava dados completos de monitoramento pluviométrico relativos ao mês de fevereiro foram marcados em cor verde enquanto os anos que apresentavam falhas de monitoramento ou não continham dados foram marcados respectivamente nas cores vermelha e branca. Da base de dados pluviométricos inicial foram eliminadas as estações que continham menos de doze anos de série disponível. Também se optou por definir como o período base de estudo aquele em que havia disponibilidade comum de dados sem falhas em todas as estações. Desta forma, ao final o banco de dados ficou limitado a um total de dezenove estações, assim como o período base de estudo foi definido como iniciando no ano de 1987 e terminando em É válido ainda ressaltar que, em função do ano de 2003 ter apresentado falhas de monitoramento em todas as estações ele foi descartado da análise, no período. A determinação da precipitação média mensal de fevereiro para cada ano do período base de estudo foi realizada através do método dos polígonos de Thiessen. O método dos Polígonos de Thiessen é utilizado no cálculo de precipitações médias sobre áreas espacialmente distribuídas. Em síntese, o método realiza uma extrapolação estatística das chuvas registradas pontualmente nos postos pluviométricos para áreas de influência dos respectivos postos (CRUZ, 2010). Segundo Pruski et al. (2004) as precipitações médias determinadas pelo método de Thiessen correspondem as médias ponderadas entre a precipitação (Pi) de cada estação e o peso a ela atribuído (Ai), que é a área de influência de Pi, isto é: Pm n ( P A ) / n i i i 1 i 1 A i Equação 01 Onde: Pm-precipitação média na bacia considerada, mm; Pi-precipitação em cada estação, mm; Ai-área de influência de Pi, Km 2 ; n-número de estações pluviométricas 7

8 consideradas. O método de Thiessen foi aplicado com suporte de documento Microsoft Excel contendo programação de células, baseadas no método descrito. O tratamento estatístico dos dados de precipitação média mensal da UPGRH DO4 consistiu na determinação das variáveis quantitativas média aritmética (medida de tendência central), valor máximo, valor mínimo e desvio padrão (variabilidade da amostra em torno da medida de tendência central). Segundo Ayres et al. (2007) a estatística descritiva permite sumarizar os dados coletados, ordenando-os e classificando-os para torná-los de fácil entendimento. A análise de anomalias de precipitação, ao final, foi realizada através de adaptação da técnica de quantis ou percentis, aplicada aos valores de precipitação média mensal obtidos pelo método dos polígonos de Thiessen. Segundo Santos (2008) o objetivo da delimitação dos quantis ou percentis é permitir a delimitação de faixas ou categorias de dados observados. Sendo assim, considerando que Q(p) são as ordens quantilíticas p=0,15; 0,35; 0,65; e 0,85, logo um determinado dado de chuva do mês i passa a ser considerado: Tabela 01: classes de precipitação adotadas pelo método de Percentis MUITO SECO Xi Q(0,15) SECO Q(0,15) < Xi Q(0,35) NORMAL Q(0,35) < Xi < Q(0,65) CHUVOSO Q(0,65) Xi < Q(0,85) MUITO CHUVOSO Xi Q(0,85) A técnica dos quantis é baseada na distribuição de frequência acumulada, e quanto maior o número de dados disponíveis, melhor é a aproximação da função de probabilidade que descreve o fenômeno (ANANIAS et al., 2010; PIAKAN apud XAVIER; XAVIER, 1999). As classes de precipitação denominadas CHUVOSO e muito CHUVOSO foram renomeadas, em composição, como NÃO VERANICO, uma vez que não há ocorrência de anomalias positivas de precipitações em veranicos, conceitualmente. Neste sentido, apenas as anomalias negativas correspondem ao registro de veranicos nos meses de Fevereiro, tendo sido as classes SECO e MUITO SECO, renomeadas respectivamente como VERANICO TÍPICO e VERANICO ANÔMALO. 8

9 RESULTADOS E DISCUSSÃO A precipitação média mensal da UPGRH DO4 relativa ao mês de fevereiro para cada ano do período de análise, reportada pela aplicação do método dos polígonos de Thiessen encontra-se ilustrada na figura 02. Figura 02: Precipitação média mensal de Fevereiro da UPGRH DO4 300,00 250,00 225,55 218,06 257,67 200,00 205,04 201,33 150,00 100,00 50,00 0,00 105,42 36,30 86,52 118,17 38,70 124,33 120,14 91,00 127,94 52,05 64,01 20,58 26,27 Precipitação (mm) Média A média da precipitação pluviométrica nos meses de Fevereiro do médio rio Doce, considerando o período de estudo, foi de 117,73 mm. O maior valor de precipitação observado ocorreu no ano de 2005, extremo superior do período base de estudo, tendo sido reportado uma altura de chuva da ordem de 257,67 mm. Por outro lado o menor valor de precipitação registrado na UPGRH DO4 ocorreu no ano de 1994, onde a altura de chuva alcançou somente 20,58 mm. Considerando os extremos de precipitação nota-se uma substancial variação da precipitação nos meses de fevereiro na região, correspondendo a uma amplitude da variável precipitação média mensal da ordem de 237,1 mm ou 1152,65%. Corrobora para a constatação de que a variabilidade da precipitação pluviométrica nos meses de fevereiro no médio rio Doce é bastante pronunciada o valor do desvio padrão de 75,05 mm (cerca de 88% da medida de tendência central), isto é, há tendência a elevadas flutuações e discrepâncias dos valores de precipitação 9

10 neste período, considerando o valor médio, com probabilidade elevada de ocorrência de anos atípicos secos ou chuvosos. Com relação a tendências de precipitações pode-se claramente observar a presença de quatro períodos com tendências distintas no horizonte de tempo analisado. A partir do ano de 1987 até 1991 houve uma gradual elevação nos valores de precipitação ocorridos sob a região. A exceção coube ao ano de 1989, que apresentou precipitação menor que os anos de 1988 e Já no período que se seguiu, de 1992 a 1994, a tendência da precipitação pluviométrica durante os meses de Fevereiro, na região, foi totalmente contrastante assumido um comportamento antagônico, isto é os anos apresentaram uma tendência anual a registrar valores cada vez menores de precipitação. Nos anos de 1995 até 2000 não foi possível identificar nenhuma tendência. Ao contrário, os anos de 1995, 1998 e 2000 registraram valores de precipitação bastante próximos à média, constituindo em tese, anos típicos levando a probabilidade de a precipitação estar dentro de níveis normais, não constituindo veranicos. Contudo deve-se considerar que os anos de 1996, 1999 e 2001 registraram baixos valores de alturas de chuva, constituindo veranicos mais pronunciados, no período. No último período avaliado, que vai do ano de 2002 até 2005 houve um retorno à tendência de registro de maiores níveis de precipitação pluviométrica, constituindo anos em que os veranicos não se manifestaram nos meses de fevereiro, dessa forma, a possibilidade de impactos a disponibilidade hídrica nos mananciais e solos da região foi gradualmente sendo reduzida ano a ano, em função dos aumentos sucessivos de precipitações no período. As classes de precipitação adotadas pela adaptação do método de percentis e seus respectivos intervalos de classe de precipitação, decorrentes da série histórica de precipitações médias mensais da UPGRH DO4, encontram-se dispostos na tabela 02 abaixo. 10

11 Tabela 02: Classes regionais de precipitação segundo adaptação do método de percentis Fonte: Adaptado de Xavier e Xavier (1999) PERCENTIS ALTURA DE CHUVA (mm) CLASSES < q 0,15 < 37,5 VERANICO ANÔMALO q 0,15 - q 0,35 37,49-75,26 VERANICO TÍPICO q 0,35 - q 0,65 75,26-126,14 NORMAL >q 0,65 >126,14 NÃO VERANICO A classificação da precipitação no médio rio Doce, nos meses de Fevereiro, de cada ano no período base de estudo, frente aos critérios descritos acima, encontramse na figura 03. Figura 03: Ocorrência e classificação de veranicos em fevereiro no médio rio Doce 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 Precipitação (mm) A análise da precipitação do médio rio Doce, pelo método de percentis, corrobora a grande tendência à ocorrência de anomalias nos meses de Fevereiro, anteriormente sugerida pelo desvio padrão da série. Dos dezoito anos da série histórica analisada, apenas em seis anos o registro de precipitações encontra-se no patamar considerado normal para a região. Os demais anos, que totalizam doze, representam anomalias de precipitação, com valores de precipitações maiores ou menores que a condição normal da UPGRH DO4. 11

12 Três anos foram classificados como VERANICOS TÍPICOS e outros três como VERANICOS ANÔMALOS. Considerando uma composição entre as classes citadas evidencia-se que ocorreram seis anos com registros de precipitação abaixo do patamar normal. Estes anos podem ter levado a uma redução substancial na disponibilidade hídrica nos mananciais e solos da região levando a efeitos negativos à produtividade agrícola, sobretudo, da agricultura de menor escala que não dispõe de mecanismos de irrigação e depende essencialmente das chuvas para sua manutenção, tendo levado a perdas de produção. Quanto às anomalias positivas de precipitação, seis anos foram classificados como NÃO VERANICOS, do que se conclui que foram anos que o veranico não ocorreu durante os meses de fevereiro. Constata-se, portanto, que ocorreram seis anos com precipitações acima do normal, considerando os padrões da região. Estes anos, por sua vez, podem ter levado a um maior conteúdo de umidade nos solos, favorecendo o desenvolvimento vegetal e manejo agrícola, durante os meses de fevereiro. Assumindo o padrão normal de precipitação da UPGRH DO4 e as anomalias positivas (NÃO VERANICOS) e negativas (VERANICOS TÍPICOS e ANÔMALOS), em composição, nota-se uma distribuição equilibrada entre as novas classes, isto é, um terço dos anos apresentou precipitações consideradas normais para a região; outro terço apresentou registro de veranicos, com valores de precipitação baixos frente à condição normal; e outro terço com anomalias positivas de precipitação constituindo anos com precipitação acima do normal para o período. Logo, a princípio não é possível evidenciar uma tendência de predominância de um tipo único de anomalia, seja ela positiva ou negativa, considerando todo o período base de estudo. Ao analisar os registros de anomalias, considerando os quatro períodos distintos identificados no horizonte total de análise, nota-se também que não há uma tendência predominantemente positiva ou negativa nas anomalias do padrão de precipitação, com exceção do último período. No primeiro período há ocorrência de um ano considerado VERANICO ANÔMALO, seguido por três anos classificados como NORMAIS e um último NÃO VERANICO, ou seja, predomina o padrão normal no período. 12

13 No período que segue há um contraste intenso em anos imediatamente sucessivos, isto é o primeiro ano foi tido como NÃO VERANICO, mas no ano seguinte VERANICO TÍPICO e ainda VERANICO ANÔMALO no terceiro ano, ou seja, comportamentos extremos oscilando entre anomalias positivas e negativas no período. No terceiro período evidenciado, intercalaram-se anos classificados como VERANICOS TÍPICOS com anos NORMAIS, tendo ocorrido apenas uma anomalia positiva de precipitação já no fim do período, ano este tido como NÃO VERANICO. Conforme já mencionado, o último período apresentou predominância de anos com anomalias positivas de precipitação, nos meses de Fevereiro no médio rio Doce, constituindo NÃO VERANICOS e evidenciando uma clara tendência a aumentos graduais de precipitação em anos sucessivos. CONCLUSÃO O médio rio Doce, bacia do rio Suaçui-Grande (UPGRH DO4), constitui uma região em que a variabilidade climática parece atuar de forma bastante pronunciada durante o mês de Fevereiro. Os resultados sugerem que anos de precipitação incomum na região, modulados por registros anômalos de precipitação pluviométrica positiva ou negativa, ocorrem com relativa frequência, porém, sem apresentar um padrão evidente. Anos com extremos de precipitação no mês de Fevereiro podem ocorrer em sequência a veranicos bastante severos. Dos resultados obtidos não é possível identificar uma tendência predominantemente positiva ou negativa nas anomalias de precipitação ocorridas nos meses de fevereiro. Isto limita substancialmente o processo de aconselhamento agrícola, feito pelas instituições que possuem a missão de prestar apoio técnico, sobretudo, às comunidades de agricultores familiares, que dependem substancialmente da umidade dos solos que provém das chuvas para sua prática agrícola durante este mês, em função desta virtual instabilidade climática. Contudo, é importante se considerar que o horizonte de dados de registro pluviométricos da região, que constituiu dezoito anos de monitoramento, pode ter 13

14 influenciado essa não observação de uma tendência, por não constituir o horizonte ideal para as ações de climatologia, notadamente trinta anos. Neste sentido, é necessário que as atuais estações em operação, na região, possam adensar ao longo do tempo suas séries históricas, podendo melhor apoiar trabalhos posteriores, desta natureza. Também é oportuna a realização de pesquisas, no médio rio Doce, que possam elucidar quais mecanismos atmosféricos e com que magnitude atuaram no período avaliado, na região, e modularam a ocorrência frequente de anos com anomalias de precipitação, podendo auxiliar em uma melhor compreensão deste cenário. 14

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