RELAÇÃO ENTRE A OSCILAÇÃO DECENAL DO PACÍFICO E REGIÕES PLUVIOMETRICAMENTE HOMOGÊNEAS NO ESTADO DE ALAGOAS

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1 RELAÇÃO ENTRE A OSCILAÇÃO DECENAL DO PACÍFICO E REGIÕES PLUVIOMETRICAMENTE HOMOGÊNEAS NO ESTADO DE ALAGOAS Eliane Barbosa Santos, Ana Carla dos S. Gomes, Maria Helena C. Spyrides e Paulo Sérgio Lucio Programa de Pós Graduação em Ciências Climáticas - PPGCC-UFRN. s: e RESUMO: Neste trabalho foram determinadas regiões homogêneas, utilizando dados de precipitação mensal de 24 estações meteorológicas de Alagoas, com o objetivo de estudar a relação entre estas regiões e a Oscilação Decenal do Pacífico (ODP) nas suas fases. Para este fim, foram utilizados os diagramas do tipo Box plot, onde foi observado no período mais chuvoso de todas as regiões que ocorreu uma melhor distribuição das chuvas na fase quente da ODP. Os coeficientes de correlações mostraram que a precipitação em Alagoas parece ter um grau maior de associação com o índice de ODP na fase quente. Palavras-chave: análise de conglomerados, correlação linear, dendrograma RELATIONSHIP BETWEEN THE PACIFIC DECADAL OSCILLATION AND HOMOGENEOUS RAINFALL REGIONS IN ALAGOAS ABSTRACT: In this work homogeneous regions were determined, using monthly rainfall data from 24 meteorological stations in the state of Alagoas, in order to study the relationship between these regions and the Pacific Decadal Oscillation (PDO) in phases. To this end, we used the Box plot diagrams of the type, which was observed in the rainy season in all regions that there was a better distribution of rainfall in the warm phase of the PDO. The correlation coefficients show that precipitation in Alagoas seems to have a greater degree of association with the rate of ODP in the warm phase. Key words: cluster analysis, linear correlation, dendrogram 1. INTRODUÇÃO A variabilidade da precipitação é de suma importância em diversos setores de nossa sociedade. Por isso, conhecer e entender a variabilidade da precipitação é muito importante, pois possibilita estimar tendências predominantes de anomalias, as quais podem ser gerenciadas para minimizar perdas e danos nos mais diversos segmentos, como no cultivo agrícola e até mesmo na segurança da população. Um fator que pode atuar significativamente na climatologia e hidrologia, tanto aos níveis regionais quanto globais é a Oscilação Decenal do Pacífico (ODP). A ODP caracteriza-se por apresentar um período de repetição de aproximadamente 50 a 60 anos, com fases fria e quente, tendo a duração de 20 a 30 anos cada. A fase fria é caracterizada por anomalias negativas de temperatura da superfície do mar (TSM) no Pacífico Tropical e, simultaneamente, anomalias de TSM positivas no Pacífico Extratropical em ambos os hemisférios. Já a fase quente apresenta configuração contrária, com anomalias de TSM positivas no Pacífico Tropical e negativas no Pacífico Extratropical. A última fase fria ocorreu entre os anos de e a fase quente se estendeu de (MANTUA et al., 1997).

2 Neste trabalho utilizou-se a análise de agrupamento, aplicada à variável precipitação, para determinar regiões homogêneas, as quais foram utilizadas para estudar as características climatológicas da precipitação nos períodos que correspondem a fase fria e quente da ODP. 2. MATERIAL E MÉTODOS Para a realização deste estudo, utilizou-se o índice de ODP, disponível no site do Earth System Research Laboratory-ESRL (www.esrl.noaa.gov/psd/data/clinateindices/list/). Além do índice de ODP, foram utilizados dados mensais de precipitação pluviométrica, disponíveis no site da Hidroweb (http://hidroweb.ana.gov.br). Utilizou-se, como critério para a escolha das estações, a disponibilidade e a uniformidade de dados com séries temporais longas, no período correspondente de 1948 a Com isso, foram selecionadas 24 estações (Tabela 1), distribuídas no Estado de Alagoas. TABELA 1: Estações meteorológicas do Estado de Alagoas, coordenadas geográficas, altitude e instituições a que pertence (Departamento Nacional de Obras Contra as Secas-, Agência Nacional de Águas-ANA e Superintendência do Desenvolvimento do Nordeste-SUDENE). Nº Estação Latitude Longitude Altitude (m) Fonte 1 Água Branca 9 17 S W Anadia 9 38 S W Junqueiro Viçosa 9 56 S 9 23 S W W Limoeiro de Anadia 9 45 S W Santana do Ipanema Major Isidoro 9 22 S 9 32 S W W Maceió 9 34 S W 5 9 Palmeira dos Índios 9 24 S W 342 SUDENE 10 Atalaia 9 31 S W Quebrangulo 9 20 S W Porto Real do Colégio S W Piranhas 14 Penedo 9 37 S S W W Traipu 9 58 S W União dos Palmares 9 10 S W Piacabuçu S W 10 ANA 18 Delmiro Gouvéia 19 Pão de Açucar 9 23 S 9 45 S W W ANA ANA 20 Capia da Igrejinha (Canapi) 9 11 S W Mata Grande 22 Lagoa da Canoa 9 80 S 9 50 S W W Murici Ponte 9 19 S W 82 ANA 24 Poço das Trincheiras 9 13 S W 255 As séries pluviométricas de Alagoas apresentaram falhas, e os preenchimentos das falhas foram feitos com os dados do projeto da Universidade de Delaware-UDEL, que estão espaçados em ponto de grade de 0,5º x 0,5º graus, disponíveis no site da ESRL (www.esrl.noaa.gov). Os totais mensais de precipitação das 24 estações foram utilizados como variáveis para realizar o agrupamento. Foram aplicados três métodos hierárquicos aglomerativos: o da ligação simples, o da ligação completa e o de Ward, tendo como função de agrupamento, a distância euclidiana; estes cálculos foram feitos através do Software R. A utilização de mais de um método, foi realizada com o objetivo de verificar as composições dos grupos obtidos por cada um deles e escolher os grupos gerados pelo método que melhor refletisse as características climatológicas do Estado de Alagoas.

3 Para melhor visualização do comportamento das regiões homogêneas nas fases da ODP utilizou-se os diagramas do tipo Box plot. Os dados de precipitação foram padronizados para que fosse possível estabelecer a relação mensal entre a precipitação pluvial das regiões homogêneas e o índice de ODP. A partir disso, calcularam-se os coeficientes de correlações. Consideraram-se dois níveis, de 5% e de 1% na análise do teste de hipóteses t de Student. 1. RESULTADOS E DISCUSSÃO Dos métodos utilizados para determinar as regiões homogêneas optou-se pelo de Ward, pois foi o que apresentou de forma mais coerente os aspectos climatológicos do Estado de Alagoas. A Figura 1 mostra o dendrograma obtido pelo método de Ward, cuja escala vertical mostra o nível de similaridade e no eixo horizontal são marcadas as 24 estações. As estações estão representadas por números seguindo a ordem numérica mostrada na Tabela 1, e as regiões formadas são as que estão marcadas com os retângulos vermelhos. A Tabela 2 mostra as regiões com suas estações. FIGURA 1: Dendrograma do agrupamento obtido através do método de Ward com médias mensais de precipitação das 24 estações meteorológicas de Alagoas, para o período de 1948 a TABELA 2. Regiões homogêneas obtidas do agrupamento utilizando medias mensais de precipitação e as estações meteorológicas pertencentes a cada uma delas, para o Estado de Alagoas. Região Estações meteorológicas R1 Penedo, Piacabuçu, Quebrangulo, Maceió, Viçosa, Atalaia. R2 Anadia, União dos Palmares, Murici Ponte, Porto Real do Colégio, Junqueiro, Limoeiro de R3 Delmiro Gouvéia, Pão de Açúcar, Piranhas, Capia da Igrejinha. R4 Traipu, Poço das Trincheiras, Santana do Ipanema, Major Isidoro, Água Branca, Palmeira dos A Figura 2 apresenta o Box plot de cada mês (janeiro a dezembro) para a série temporal dos dados de precipitação das regiões homogêneas, para a fase fria da ODP. No geral, os meses considerados mais chuvosos foram os mesmos para todas as regiões, de abril a julho e o período menos chuvoso foi de outubro a fevereiro; porém, com diferentes comportamentos entre as variações interquartis nas mesmas regiões. Como era esperando, a região mais chuvosa foi a R2 (Figura 2b) e a menos chuvosa a R3 (Figura 2c), pois a região R2 possui municípios do leste do Estado, contendo apenas um município do agreste. Já na região R2, todos os municípios são do sertão do Estado de Alagoas. As regiões R1 e R2 apresentaram comportamentos semelhantes, sendo os meses de maio e junho com maior variabilidade entre os quartis. Já as regiões R3 e R4 possuíram variação menor quando comparados às demais regiões, apresentando precipitação bastante reduzida no mês de outubro. Nas

4 regiões R3 e R4, as precipitações foram baixas em quase todos os meses, apresentando precipitações menores em agosto, setembro e outubro. Também é possível observar na Figura 2, que em todas as regiões não houve mudança do posicionamento da mediana nos meses de maio e junho. (a) (b) (c) (d) FIGURA 2: Box-plot da precipitação mensal no período da fase fria da ODP para as regiões homogêneas (a) R1 (b) R2 (c) R3 (d) R4. A precipitação mensal na fase quente da ODP (Figura 3) apresentou configuração semelhante aos da fase fria, onde apresentam o mesmo período chuvoso, porém com diferentes comportamentos entre as variações interquartis nas mesmas regiões. As regiões R1 e R2 apresentaram comportamentos semelhantes, uma possível explicação para isso, seria pelo fato dessas regiões serem formadas com um maior número de municípios de leste. Essas regiões mostraram no mês de maio a maior variabilidade entre os quartis. As regiões R3 e R4 apresentaram variações menores, quando comparados às demais regiões. Assim como foi encontrada na fase fria, na fase quente, a região R3 também chegou a apresentar precipitação bastante reduzida no mês de agosto, setembro e outubro, e o R4, no mês de outubro. Os outliers também foram visualizados em todas as regiões, com precipitações extremas altas. Santos e Molion (2010) mostrou em seu estudo que no extremo leste de Alagoas chove mais na fase quente da ODP. Porém, em muitas regiões de Alagoas, principalmente no Agreste, chove mais na fase fria. Neste estudo, observa-se que ocorreu uma redução de precipitação da fase fria para quente da ODP em alguns meses, principalmente no período mais chuvoso do R2. (a) (b) (c) (d) FIGURA 3: Box-plot da precipitação mensal no período da fase quente da ODP para as regiões homogêneas (a) R1 (b) R2 (c) R3 (d) R4. Para obter a relação entre o índice de ODP e as precipitações padronizadas das regiões homogêneas do Estado de Alagoas foi calculado o coeficiente de correlação. Utilizando-se o Teste t de Student, verificou-se que, para a dimensão das séries utilizadas, na fase fria, coeficientes de correlação (r) 0,37 são significativos a 5% e 0,47 são significativos a 1%. Já na fase quente, coeficientes de correlação (r) 0,38 são significativos a 5% e 0,48 são significativos a 1%.

5 A Tabela 3 mostra os coeficientes de correlação. Na fase fria, é possível verificar coeficientes positivos significativos ao nível de 5% na região R1 nos meses de janeiro e março e, na região R4 no mês de março, mostrando uma relação direta entre o índice de ODP e a precipitação, ou seja, quando o índice de ODP foi positivo (Pacífico Equatorial quente), os totais pluviométricos foram mais elevados. As regiões R2 e R3 não apresentaram na fase fria algum mês com coeficientes significativos. Na fase quente da ODP, todas as regiões homogêneas apresentaram pelo menos um mês com significância, onde a região R2 foi à única região que apresentou coeficiente positivo significativo, que foi encontrado no mês de março. Nesta mesma região, ainda foi encontrado coeficientes negativos significativos a pelo menos 5% nos meses de maio e setembro. Nos meses de maio e setembro a região R1 apresentou coeficientes negativos significativos a pelo menos 1%, foi a região que mostrou uma melhor associação entre a precipitação e o índice de ODP. As regiões R3 e R4 também mostraram coeficientes significativos, sendo que a região R3 só obteve significância no mês de maio e a região R4 no mês de setembro, com significância inferior a 5%. Esses coeficientes negativos indicam que quando o índice de ODP foi negativo (Pacifico Equatorial frio), os totais pluviométricos foram mais elevados, pois correlações negativas indicam relações inversas. TABELA 3: Coeficientes de correlação (r) entre a o índice de ODP e as precipitações padronizadas das regiões homogêneas do Estado de Alagoas, para as fases da ODP. Fase Fria Fase quente R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 JAN * FEV MAR * * * ABR MAI **-0.52 *-0.43 * JUN JUL AGO SET **-0.48 * *-0.45 OUT NOV DEZ * significa que foram significativos a 5% e ** significativos a 1%. 2. CONCLUSÕES Por meio das análises dos resultados obtidos, verificou-se que a precipitação em Alagoas parece ter um grau maior de associação com a ODP na fase quente, pois os coeficientes de correlação mostraram que o índice de ODP foi mais representativo na fase quente. As correlações mostraram que a região R1 foi a que melhor apresentou uma associação com o índice de ODP nas duas fases. 3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS EVERITT, B. S.; DUNN, G. Applied multivariate analysis. London: Edward Arnold, p. MANTUA, N. J. et al. A Pacific interdecadal climate oscillation with impacts on salmon production. Bulletin of the American Meteorological Society, 78, pp SANTOS, E. B.; MOLION, L. C. B. Um índice climático obtido da TSM do oceano pacífico e a variabilidade da precipitação em Alagoas. Ambientale, v.2, p.47-58, 2010.

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