ARMAZENAMENTO DE ÁGUA NO SOLO SOB CENÁRIOS DE MUDANÇAS CLIMÁTICAS NA PARAÍBA E RIO GRANDE DO NORTE

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1 ARMAZENAMENTO DE ÁGUA NO SOLO SOB CENÁRIOS DE MUDANÇAS CLIMÁTICAS NA PARAÍBA E RIO GRANDE DO NORTE Maytê Duarte Leal Coutinho 1, José Ivaldo Barbosa de Brito 2, David Mendes 3 RESUMO: Neste estudo investigou possíveis mudanças no clima das mesorregiões do Rio Grande do Norte e da Paraíba decorrentes de aumento da temperatura média do ar de 1,5 C e 3,0 C em conunto como um aumento ou diminuição da precipitação em 20%. Uma avaliação dos campos de distribuições espaciais da anomalia do ARM foi obtida, incluindo uma análise da variabilidade interanual climática durante anos com ocorrência de El Niño e La Niña. Os resultados das proeções mostraram uma tendência de diminuição na umidade do solo nos estados da PB e RN. Nos anos com eventos El Niño, as condições atmosféricas nestas localidades foram mais secas do que a média climatológica, o que favoreceu a uma diminuição da umidade no solo, enquanto que em anos com La Niña, as condições atmosféricas favoreceram ao aumento da umidade no solo. PALAVRAS-CHAVE: Cenários, mudanças climáticas, armazenamento de água no solo, El Niño, La Niña, Rio Grande do Norte e Paraíba. ABSTRACT: In this study investigated possible climate change in the meso-regions from the Rio Grande do Norte and Paraiba from the increase of temperature of 1.5 C and 3,0 C together as an increase or decrease in rainfall by 20%. An evaluation of the fields of spatial distributions of the anomaly of the SWS was obtained including an analysis of interannual climate variability in years with the occurrence of El Niño and La Niña. The results of the proections showed a decreasing trend of the soil moisture in the states of RN and PB. During years with events El Niño, the weather in these places was drier than the climatological average which favored a decrease of the soil moisture, whereas one with La Niña the atmospheric conditions favored the increase of the soil moisture. KEY-WORDS: Scenarios, climate change, soil water storage, El Niño, La Niña, Rio Grande do Norte e Paraíba. INTRODUÇÃO O estudo de mudanças climáticas vem aumentando de forma bastante acentuada nas últimas décadas, devido principalmente às suas conseqüências para a humanidade e a biodiversidades dos sistemas naturais. Estudos recentes mostram que a temperatura média global próximo da superfície da Terra, estimada de estações meteorológicas, apresentou um aumento de aproximadamente 0,92 C nos últimos 120 anos (GISS, 2011). Quando se realiza combinação de 1 Doutoranda em Ciências climáticas da Universidade Federal do Rio Grande do Norte; maytecoutinho@yahoo.com.br 2 Doutor e Pesquisador da Universidade Federal de Campina Grande; ivaldo@dca.ufcg.edu.br 3 Doutor e Pesquisador da Universidade Federal do Rio Grande do Norte; david.mendes@cptec.inpe.br

2 temperatura do ar de estações, com temperatura da superfície do mar, verifica-se um aumento de 0,75 C (GISS, 2011). Marengo (2008) ressaltou que o aumento da temperatura, associado à mudança do clima, em decorrência do aquecimento global, seria suficiente para causar maior evaporação dos lagos, açudes e reservatórios, o que aumentaria a demanda evaporativa das plantas. A disponibilidade hídrica de uma região pode ser quantificada pelas componentes do balanço hídrico (BH) climatológico, á que estas podem mostrar flutuações temporais com excedentes e deficiências, o que favorece a um bom planeamento das atividades agrícolas e da quantificação da irrigação (PEREIRA ET AL., 2002). O obetivo geral é avaliar o impacto de cenários de mudanças climáticas no comportamento do armazenamento de água no solo (ARM) nos Estados da PB e RN para aumento médio de 1,5 C e 3,0 C na temperatura do ar e diminuição e/ou aumento da precipitação em 20% dos valores atuais, e para eventos de El Niño e La Niña no período de 1966 à 2003, com dados de temperatura e precipitação médio mensal. MATERIAIS E MÉTODOS Para este estudo, foram utilizados dados observados de precipitação mensal de 68 postos pluviométrico dos Estados da PB e RN para o período de 1966 a 2003, cedido pela Unidade Acadêmica de Ciências Atmosféricas (UACA) da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG). As médias mensais da temperatura do ar, para o período de aneiro de 1966 até dezembro de 2003 foram estimativas pelo Estima-T, tendo como dado de entrada as anomalias de temperatura das águas da superfície dos oceanos Atlântico e Pacífico Tropicais, a latitude, longitude e altitude das 68 localidades. Usou-se o modelo de balanço hídrico Tornthwaite e Mather (1957). Oito cenários foram elaborados para cálculo do ARM pelo BH: (1) utilizando os dados médios mensais de temperatura do ar e precipitação para o período de 1966 a 2003, denominado de cenário observado; (2) temperatura do ar média mensal adicionada de 1,5 C e precipitação mensal somada a 20% da própria precipitação mensal, cenário T+1,5 C e P+20%P; (3) temperatura do ar média mensal adicionada de 1,5 C e precipitação mensal subtraída de 20% da própria precipitação mensal, cenário T+1,5 C e P 20%P; (4) temperatura do ar média mensal adicionada de 3,0oC e precipitação mensal somada a 20% da própria precipitação mensal, cenário T+3,0 C e P+20%P; (5) temperatura do ar média mensal adicionada de 3,0 C e precipitação mensal subtraída de 20% da própria precipitação mensal, cenário T+3,0 C e P 20%P; (6) temperatura do ar média mensal atual (climatologia de 1966 a 2003) somada da anomalia de temperatura das proeções do IPCC para o período de 2011 a 2040 e precipitação média mensal atual (climatologia de 1966 a 2003) somada da anomalias de temperatura das proeções do IPCC para o período de 2011 a 2040, denominado de cenário estimado; (7) temperatura do ar média mensal dos meses de ocorrência de evento El Niño no período de 1966 a 2003 e precipitação média mensal dos meses de ocorrência de evento El Niño no período de 1966 a 2003, denominado de cenário de El Niño; (8) temperatura do ar média mensal dos meses

3 de ocorrência de evento La Niña no período de 1966 a 2003 e precipitação média mensal dos meses de ocorrência de evento La Niña no período de 1966 a 2003, denominado de cenário de La Niña.O solo é o armazenador e fornecedor de água e nutrientes às plantas. À medida que o solo seca, torna-se mais difícil para as plantas absorver a água. Isso porque ocorre um aumento da força de retenção. Por isso, nem toda a água que o solo consegue armazenar está disponível para as plantas. A partir do primeiro mês (+1) em que ocorre o Negativo acumulado (Nac), o solo começa a perder água. A água que está no solo como função do Nac e da máxima capacidade de água disponível é dada pelas Equações 1 e 2, sugeridas por Krishan (1980): ( ) + 1 = ( Nac) + (Pr ETP) + 1 Nac (1) ( ARM) + 1 = CAD.exp(( Nac) + 1 / CAD) (2). Em que: Pr é a precipitação (), ETP é a evapotranspiração potencial (/mês) e CAD é a capacidade de água disponível (). Após o primeiro mês, em que Pr-ETP é positivo, inicia-se a reposição de água no solo. Neste período, o ARM é obtido adicionando o valor do mês anterior ao valor de Pr-ETP do mês considerado, ou sea: ( ARM ) = (Pr ETP) + ( ARM ) (3). Isto significa que parte da precipitação não 1 consumida pela evapotranspiração do mês considerado se soma ao armazenamento á existente do mês anterior. Se (ARM) for menor do que o Armazenamento de água, o (Nac) é calculado através da Equação 4, com modificações de Krishan (1980) inclusas: ( Nac) = CAD.ln(( ARM ) / CAD) (4). RESULTADOS E DISCUSSÕES O campo das anomalias do ARM para o cenário com aumento de 20% da Pr em relação ao ARM médio climatológico ( ) é mostrado na Figura 1a, observa-se valores com anomalias negativas (-10 a 0). Isto indica que mesmo aumentando a Pr em 20%, o aumento de 1,5 C da temperatura média do ar é capaz de produzir uma diminuição do conteúdo de umidade do solo em uma grande área da PB e RN. Isto é muito preocupante, pois, em geral, os modelos mais otimistas mostram no máximo um aumento de 10% na Pr e um aumento mínimo de 1,5 C na temperatura do ar, ou sea, em condições mais otimistas, os modelos mostram um quadro de diminuição da umidade do solo mais acentuado do que mostrado na Figura 1a. Nas proeções das anomalias do ARM para o cenário B2 do IPCC (redução de 20% da precipitação) na Figura 1b, são vistos em geral valores variando entre -40 e 0 /ano. Isso é decorrente da redução de Pr, em geral, houve pouca evaporação assim como redução no conteúdo de umidade no solo. As Figuras 1c e 1d mostram as proeções das anomalias do ARM até 2040 para o cenário A2 do IPCC com aumento e redução em 20% da Pr, respectivamente. Na Figura 1c (aumento de 20% da Pr), é visto valores variando de -20 a -10 /ano, enquanto que na Figura 1d (redução de 20% da Pr) de -40 a 0 /ano. Estas anomalias negativas ocorreram devido ao aumento da temperatura em 3 C com a redução de 20% da Pr, o que ocasionou uma redução drástica no

4 conteúdo de água no solo. Observa-se ainda, que toda a região noroeste potiguar, central potiguar, agreste potiguar, a oeste da Borborema e leste do agreste Paraibano, os valores variam de -10 a 0 /ano. No restante dos Estados, são vistos valores de -20 a -10 /ano. A anomalia do ARM estimado é apresentada na Figura 1e, onde os valores variam de - 20 a 0 /ano, observam-se valores entre -20 a -10 /ano em todo o extremo oeste e sudoeste do Estado do RN, sul do Agreste Potiguar e norte do agreste Paraibano, assim como, núcleos a oeste da Borborema, Curimataú e nordeste do Agreste Paraibano. Os campos de anomalias do ARM em anos de El Niño e La Niña são mostrados nas Figuras 2a e 2b, respectivamente. Os intervalos com valores entre -50 e -10 são vistos em anos de El Niño e entre -10 e 30 em anos de La Niña. É possível observar ainda, que nas três Mesorregiões do RN, observa-se valores superiores a 10, enquanto que valores entre 30 e 50 são vistos no Agreste Potiguar e região Central Potiguar (Figura 2b). Neste último caso, teria uma maior quantidade de ARM. CONCLUSÃO As proeções das anomalias de ARM mostraram uma tendência para diminuição na umidade do solo dos Estados do RN e PB. Os fenômenos El Niño e La Niña influenciaram na temperatura e na precipitação, e conseqüentemente, no ARM, de modo que, o solo tendeu a ficar mais seco nos anos com eventos El Niño, enquanto que nos anos com eventos La Niña, os cenários mostraram aumento da umidade do solo. Isso ocorreu porque o aumento da precipitação favoreceu ao aumento da evaporação e supriu parte das necessidades hídricas do solo. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à CAPES pela auda financeira a esta pesquisa, que é parte da dissertação de mestrado do primeiro autor. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GISS - Goddard Institute for Space Studies. GISS Surface Temperature Analysis, 2011, disponível em acessado em 30 de unho de KRISHAN, A. Agroclimatic classification methods and their application in Índia. In: Climatic classification: a consultant s Meeting. Patancheru: ICRISAT, MARENGO, J. A. Vulnerabilidade, impactos e adaptação à mudança do clima no semiárido do Brasil. Brasília: Parcerias Estratégicas, n. 27, p , PEREIRA, A.R.; ANGELOCCI, L.R.; SENTELHAS, P.C. Agrometeorologia: Fundamentos e Aplicações Práticas. Guaíba: Agropecuária, p. THORNTHWAITE, C.W.; MATHER, J.R. Instructions and Tables for Computing Potential Evapotranspiration and Water Balance. Drexel Institute of Technology, Centerton

5 (a) (b) (c) (d) (e) Figura1: Anomalias (/ano) de ARM com relação à média anual observada ( ) para: (a) cenário T+1,5 C+20%Pr; (b) cenário T+1,5 C-20%Pr; (c) cenário T+3 C+20%Pr; (d) cenário T+3 C-20%Pr; (e) cenário estimado pelas proeções de T e Pr do IPCC para o período de 2011 a (a) (b) Figura 2: Anomalias do Armazenamento de água no solo (): (a) El Niño, (b)la Niña.