CARACTERIZAÇÃO DA VARIABILIDADE INTERANUAL DAS VAZÕES MÉDIAS MENSAIS NA AMERICA DO SUL

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1 CARACTERIZAÇÃO DA VARIABILIDADE INTERANUAL DAS VAZÕES MÉDIAS MENSAIS NA AMERICA DO SUL Julián D. Rojo 1, Nelson J. Ferreira 2, Oscar J. Mesa 1 1 UN Medellín Colômbia, 2 CPTEC/INPE - Cachoeira Paulista - São Paulo, 1 RESUMO: O presente trabalho tem por objeto estudar as características climáticas das vazões medias mensais na América do Sul utilizando-se Funções Ortogonais Empíricas e a Análise de Correlação. As análises foram feitas utilizando dados de vazões medias mensais dos mais importantes rios na América do sul no período Identificam-se seis conjuntos de dados cujos resultados preliminares mostram que as principais fontes de variabilidade interanual encontram-se associadas ao sistema El Nino Oscilação do Sul (ENOS) e ao contraste térmico entre as seções ao norte e ao sul do equador no Atlântico Tropical. ABSTRACT: The objective of this paper is to study the climatic characteristics of the monthly average streamflow in South America using Empirical Orthogonal Functions and Correlation Analysis. The analyzes were performed using streamflow series of the most important rivers in South America for the period Using cluster analysis on the first principal component of the data we identified six groups of similar behaviour and showed that the main sources of interannual variability are associated with the ENSO system and the thermal contrast between the north and south sections of the tropical Atlantic sea. 1-INTRODUÇÃO A variabilidade interanual das vazões dos rios na América do Sul depende do comportamento do clima na escala global. Entender essa variabilidade, suas causas, seus impactos e, sobretudo, sua previsibilidade, é o objeto de uma significativa parcela da comunidade cientifica que se dedica as ciências atmosféricas e sua relação com a hidrologia. As interações oceano- atmosfera continente convertem as temperaturas da superfície do mar (TSM) num excelente indicador dos processos macroclimáticos de escala global (Garreaud et al, 2009), por isso, no presente trabalho elabora-se uma analise da correlação entre as vazões medias dos rios mais significativos da América do Sul e as TSM pra estabelecer a relação espaço-temporal entre a climatologia global e as vazões medias dos rios em diferentes locações da região.

2 2- DADOS E MÉTODOS DE ANÁLISE Para o desenvolvimento do presente trabalho utilizou-se as series temporais de 69 estações de vazão nas bacias dos rios Magdalena, Meta, Amazonas, Tocantins, Paraná, Paraguai, y Uruguai na Colômbia, Brasil, Peru, Bolívia, Paraguai e Uruguai. A maior quantidade dessas estações encontrase próxima de lugares específicos onde o aproveitamento do recurso hídrico é importante (Usinas hidrelétricas, hidrovias, etc.). A informação hidrológica dessas estações foi subministrada pela Agência Nacional de Águas (ANA) do Brasil e as series de vazões mensais contam com dados desde janeiro de 1980 até dezembro de 2005 (312 dados). A variabilidade das vazões mensais foi avaliada mediante a Análise de Componentes Principais, essa ferramenta permite identificar os principais modos de variabilidade interanual apresentando o comportamento espacial e temporal da variável estudada. A analise da correlação cruzada entre a primeira componente principal das vazões com as TSM permite identificar o efeito da variabilidade climática nas vazões medias dos rios na América do Sul e sua origem espacial. 3-RESULTADOS A primeira componente principal das séries de dados dos rios na América do Sul (Figura 1) representa 25% da variabilidade das vazões médias dos rios analisados neste estudo. Os maiores coeficientes de correlação entre a serie temporal do primeiro modo de variabilidade das vazões padronizadas e as anomalias de TSM ocorrem no oceano Pacífico tropical e nas regiões Atlântico Norte (AN), Atlântico tropical Norte (ATN) e Atlântico Tropical Sul (ATS), demonstrando que as principais fontes de variabilidade estão associadas com o sistema ENOS e o dipolo da região do Atlântico tropical. A segunda componente principal representa 17% da variabilidade e a terceira componente representa 8%. Usando a análise cluster fornecido pela primeira função ortogonal foram agrupadas as vazões medias mensais em seis conjuntos de dados cuja análise de correlação é descrito a seguir (Figura 2): Grupo 1 (G1): Corresponde ao comportamento dos rios da região centro-oeste da Colômbia, que são fortemente influenciadas pelo sistema de ENOS e os processos macroclimáticos com origem no Oceano Pacífico, incluindo o jato de baixos níveis do Ocidente Colombiano (Poveda & Mesa, 2000) As vazões dos rios no grupo 1 diminuem durante a fase quente do ENOS (El Niño) e aumentam durante a fase fria (La Niña), uma vez que a correlação entre a TSM nas regiões Niño e as vazões médias mensais dos rios seja negativa, com valores abaixo de -0,5.

3 Grupo 2 (G2): Neste grupo encontram-se os rios do centro da Colômbia e do norte da Amazônia, o grupo é caracterizado como uma região de transição onde o sistema ENOS tem uma influência menor mas significante (correlação -0,15), nesse caso, a influência mais evidente é a da ATN região (correlação de -0,25). Grupo 3 (G3): Formado pelos rios da região sul da Amazônia, o alto Paraná e Paraguai e a bacia superior do rio Tocantins. A variabilidade desses rios está inversamente relacionada com as TSM na região ATN (correlações menores de -0,4). Os Rios desse grupo encontra-se na região de maior desenvolvimento do jato de baixos níveis ao longo dos Andes, um componente da monção da América do Sul que transporta umidade desde o Oceano Atlântico tropical (especificamente o ATN) e a bacia do rio Amazonas até a bacia do Paraná-Plata, afetando o clima dos rios que tem origem nas encostas orientais dos Andes (Garreud, 2009). Grupo 4 (G4): Os rios deste grupo estão localizados na região nordeste do Brasil, cuja variabilidade de baixa frequência está relacionada com a variação das temperaturas da superfície do mar nos Oceanos Pacífico tropical (ENOS) e Atlântico (ATN-ATS). Alguns autores consideram que a relação entre ENOS e o clima no Nordeste brasileiro não é direita mais se processa via Oceano Atlântico Tropical, em particular no seu sector sul, então as TSM na região leste do Pacífico tropical (ao largo da costa da Colômbia, com correlações superiores a -0,3) e no Atlântico tropical (correlação menor de -0,3) são um indicador de fato da variabilidade das vazões medias dos rios na região nordeste do Brasil. Grupo 5 (G5): Os rios do grupo 5 tem um caráter transicional nos níveis zonal e regional; no primeiro caso, por ser cruzado pelo Trópico de Capricórnio, envolve territórios nos trópicos e subtrópicos, e no segundo caso, a região é reconhecida por ser uma faixa de convergência entre os sistemas tropicais e extratropicais. Esta região (sudeste do Brasil) é caracterizada por baixa previsibilidade climática, dada a influência simultânea das incursões de massas polares, correntes tropicais (associadas ao jato de baixos níveis ao longo dos Andes) e as correntes tropicais marítimas Grupo 6 (G6): Os rios da região sul do Brasil tem uma associação direta com o sistema ENOS, o aquecimento das águas no Oceano Pacífico tropical, causando assim aumento da precipitação e das vazões medias mensais na região, enquanto que as temperaturas mais baixas podem gerar secas e a consequente redução das vazões nos rios do sul do Brasil. Fisicamente os eventos do ENOS perturbam o sistema divergente de circulação do Walker (zonal) e Hadley (meridional) na América do Sul, produzindo trens de ondas de Rossby (devido à divergência anômala de altos níveis), que se

4 propagam para os extratrópicos, portanto, o sul do Brasil responde á sinal do ENOS cujo maior impacto é o mês de novembro. Figura1: distribuição espacial e temporal do primeiro modo de variabilidade das vazões médias mensais na América do Sul. a) Função ortogonal empírica. b) mapa dos coeficientes de correlação entre sua serie temporal e a TSM. c) Serie temporal do primeiro modo de variabilidade. 4 CONCLUSÕES A análise climática feitas neste trabalho permitiu caracterizar a relação entre as vazões medias mensais dos rios na América do Sul e os processos climáticos na escala interanual. Os rios do norte do continente (localizados na Colômbia e o norte da bacia do rio Amazonas) estão intimamente correlacionados com o sistema ENOS, enquanto a variabilidade dos rios do centro-oeste da bacia Amazônica mostra uma forte dependência dos processos climáticos associados com o Oceano Atlântico, os rios do nordeste do Brasil dependem do contraste térmico entre as seções ao norte e ao sul do equador no Atlântico Tropical, e, Finalmente, pela sua localização, os rios do sul e sudeste do Brasil estão localizados numa região de transição, donde o sistema ENOS tem uma influência significativa.

5 Figura 2: Mapas dos coeficientes de correlação entre a serie temporal do primeiro modo de variabilidade de cada grupo e a TSM. AGRADECIMIENTOS: Os autores agradecem ao projeto: Estágios de pesquisas entre o Instituto Interamericano para a Pesquisa em Mudanças Globais (IAI) e o Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) MCT pela formação recebida e o apoio necessário para o desenvolvimento do presente trabalho. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GARREAUD, R., M. VUILLE, R. COMPAGNUCCI AND J. MARENGO, 2008: Present-day South American Climate. PALAEO3 Special Issue (LOTRED South America), 281, , doi: /j.paleo POVEDA, G., MESA, O.J. (2000). On the existence of Lloró (the rainiest locality on Earth): enhanced ocean-atmosphere-land interaction by a low-level jet. Geophys Res Lett 27:

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