REGIME DE DISTRIBUIÇÃO DE CHUVAS NAS MARGENS OESTE DO ALTO CURSO DO RIO PARAÍBA

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1 1 REGIME DE DISTRIBUIÇÃO DE CHUVAS NAS MARGENS OESTE DO ALTO CURSO DO RIO PARAÍBA Cláudia Fernanda Costa Estevam Marinho, UEPB, Hermes Alves de Almeida, UEPB, RESUMO As bacias hidrográficas têm caráter integrador, por possibilitarem detectar as ações antrópicas e as suas respectivas respostas da natureza. O monitoramento dessas ações introduz um novo modelo de gestão de desenvolvimento sustentável, que visa preservar efetivamente os recursos naturais, integrando o homem ao meio. A maior contribuição hídrica nas bacias hidrográficas das regiões áridas e semiáridas provêm quase que exclusivamente da chuva. No entanto, a precipitação é o elemento do clima de maior variabilidade espacial e temporal, na maioria das regiões do mundo. No semiárido paraibano, o modelo mensal e intra-anual de chuvas além de ser extremamente irregular, há anos em que a chuva se concentra em um a dois meses e em outros chovem torrencialmente, embora de forma extremamente irregular tanto no espaço quanto no tempo. Diante disto, houve a necessidade de um estudo estatístico da série pluvial disponível, ao longo das áreas territoriais que compõem a margem esquerda (oeste) da Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba, especificamente, na região fisiográfica do alto curso, sendo essas determinações os objetivos principais deste trabalho. Utilizaram-se no presente trabalho, dados mensais e anuais de precipitação pluvial cedidos pela Agência Executiva das Águas do Estado da Paraíba (AESA), em Campina Grande. Os dados pluviais foram agrupados mediante a distribuição de freqüência, sendo determinadas às medidas de tendência central (médias e medianas) e de dispersão (amplitude e desvio padrão). Determinou-se, também, o índice padronizado da precipitação modificado (SPIM), substituindo-se na expressão original do índice padronizado da precipitação, a média, pela mediana. Todos os cálculos, gráficos e tabelas foram elaborados usando uma planilha eletrônica Excel. Os principais resultados mostraram que o regime de distribuição pluvial mensal e anual é irregular, tanto em escala espacial quanto temporal, a estação chuvosa se concentra em apenas quatro meses, a distribuição mensal de chuvas é assimétrica e, portanto, a mediana é a medida de tendência central mais provável de ocorrer. Na maioria dos meses, exceto março, abril e maio, os DPs são maiores do que as médias esperadas (aritmética). Os meses de janeiro a abril são os mais chuvosos e os de maio a dezembro, os mais secos. A estação chuvosa representa 63,1% (241,5 mm) do total anual esperado, embora somente o mês mais chuvoso, março, contribui com 24,6% de toda água precipitada na bacia de drenagem. A menor contribuição pluvial, por área territorial, provém de Cabaceiras com 6,9%. Já, a área potencial para o escoamento superficial, Coxixola tem a menor área de contribuição (112 km 2 ) e Monteiro, a maior (930 km 2 ). Os maiores valores médios dos índices padronizados da precipitação modificados se concentram nos meses de setembro, outubro e novembro, e os menores em fevereiro e maio. Palavras-Chave: Bacia hidrográfica, hidrogeografia, precipitação pluvial. INTRODUÇÃO 1

2 2 O fato de água ser o elemento mais reciclável da natureza despertou no ser humano a visão errônea, durante muito tempo, de que esta seria um recurso infinito e que ao circular na natureza, eliminaria todos os seus poluentes. No entanto, são muitos os estudos que demonstram que o planeta já apresenta, em várias regiões, a escassez de água e conseqüentes conflitos. Isto mostra, a priori, a indispensável necessidade de uma mudança nas práticas de consumo e nas inúmeras ações antropogênicas que nortearam todo sistema econômico, principalmente, após meados do século 19, com o fenômeno chamado de revolução industrial. A Alemanha, bem como o Japão, destruída pela guerra, hoje lideram a economia mundial, porque investiram concentradamente todos os seus esforços na educação e na recuperação ambiental. Descobriram eles, há dezenas de anos, que o meio ambiente equilibrado produz riquezas continuamente e isto só se consegue com o Manejo Integrado de Bacias Hidrográficas (ROCHA & KURTS, 2001). Dentro deste contexto, as bacias hidrográficas têm caráter integrador, visto que são excelentes unidades de gestão dos elementos naturais, e, sociais por possibilitarem acompanhar as mudanças advindas das ações antrópicas e as respectivas respostas da natureza (GUERRA & CUNHA, 1996). O manejo integrado de microbacias hidrográficas objetiva ações que contemplem os interesses e necessidades das comunidades nela inseridas no que concerne, a melhoria da produtividade, renda e bem-estar, sem com isso causar o desequilíbrio da ambiência, ou seja, se configura como um novo modelo de gestão que possibilita preservar, conservar os recursos naturais e alcançar o desenvolvimento sustentável. Destarte, a interação ser humano versus ecossistema se inicia por um planejamento do uso dos recursos naturais, ou seja, por planos e ações de ocupação do espaço físico. O recorte territorial da bacia hidrográfica do Alto Curso do Rio Paraíba e da su-bacia do Rio Taperoá, drenam água para o segundo maior reservatório do Estado, o açude Epitácio Pessoa, responsável pelo abastecimento de água de mais de meio milhão de habitantes de vinte e três cidades, dentre as quais Campina Grande, que fazem parte da mesorregião geográfica da Borborema. 2

3 3 Sabe-se que a precipitação pluvial é o elemento do clima que apresenta maior variabilidade tanto em escala espacial quanto temporal, na maioria das regiões do mundo, principalmente, no semiárido nordestino. Por isto, o estudo da precipitação tem se configurado como um dos tópicos mais relevantes da meteorologia mundial. A seca é o fenômeno que apresenta a falta, ausência ou carência de chuva. Segundo Palmer (1965), a seca é a falta de chuva ou o período em que a sua ausência acarreta problemas sociais. Wilhite & Glantz (1987) destacam que o intervalo de tempo é geralmente da ordem de meses ou de anos nos quais a precipitação observada é menor que a média climatológica ou quando a disponibilidade hídrica é inferior ao esperado. Deste modo, a seca é reconhecida por diferentes percepções e setores da sociedade, podendo ser enquadrada em quatro tipos: meteorológica, hidrológica, agrícola e socioeconômica (WILHITE & GLANTZ, 1987; RASMUSSEN, 1993), embora não haja uma definição de seca válida para qualquer região e época (Mckee et al., 1993). O modelo mensal e intra-anual de chuvas no semi-árido paraibano além de ser extremamente irregular, há anos em que a chuva se concentra em um a dois meses e em outros chovem torrencialmente, embora de forma irregular tanto no espaço quanto no tempo. Além da elevada variabilidade espacial da precipitação, a distribuição mensal é assimétrica e, portanto, a média não é o valor mais provável de ocorrer. O simples uso desse valor, como referência, sem um estudo estatístico abrangente, conduzirá, obviamente, a erros interpretativos que resultam em subestimar ou em superestimar a quantidade de chuva esperada. Por isto, estabelecer as principais características do regime pluvial, nas escalas espacial e temporal, e quantificar os índices padronizados de precipitação modificados para os municípios que compõem a margem esquerda do Alto Curso da bacia hidrográfica do Rio Paraíba, foram os principais objetivos deste trabalho. MATERIAL E MÉTODOS A região hidrográfica do Alto Curso do Rio Paraíba tem área de 6.717,39 Km 2 e está compreendida entre as latitudes de 07º20 48 e 08º18 12 S e longitude 36º07 44 e 37º21 22 W e localiza-se na mesorregião geográfica da Borborema, microrregião do Cariri Oriental e Ocidental do Estado da Paraíba. 3

4 4 Utilizou-se dados mensais e anuais de precipitação pluvial dos municípios que compõe a margem esquerda do Alto Curso do Rio Paraíba, cedidos pela Agência Executiva das Águas do Estado da Paraíba (AESA), em Campina Grande. Os dados pluviais foram agrupados mediante a distribuição de freqüência, sendo determinadas as medidas de tendência central (médias e medianas) e de dispersão (amplitude e desvio padrão) mediante critérios e equações descritas por (ASSIS, ARRUDA e PEREIRA, 1996). A estação chuvosa foi considerada aquela que apresentou uma seqüência de pelo menos três meses com os maiores valores medianos, sendo adotado a mediana, como medida de tendência central, por ser esta medida mais representativa que a média. A contribuição pluvial (CP, em milhões de m 3 ), para cada localidade, foi determinada mediante a expressão: CP= P A ACT 0,001 Sendo: P= a precipitação pluvial anual de cada local (mm); A= área de contribuição de cada local (km 2 ); ACT= Contribuição parcial em relação à área total (%.km -2 ). O índice padronizado da precipitação (SPI) este foi determinado, substituindo-se a média, na expressão original, pela mediana (Med), sendo denominado de índice padronizado da precipitação modificado (SPIM), e calculado pela expressão proposta por (ALMEIDA & SILVA 2008): SPIM= Sendo: P i = precipitação pluvial mensal, em mm; Med= mediana mensal da precipitação, em mm; DP= desvio padrão da média da chuva, em mm. As categorias de umidade ou de secas foram determinadas a partir dos valores do SPIM, adotando-se as denominações sugeridas por McKee et al. (1993) conforme descrição na tabela 1. Tabela 1. Índice Padronizado de Precipitação Modificado e categorias de secas. 4

5 5 SPIM Categorias de umidade 2,00 Extremamente Úmido 1,50 1,99 Muito úmido 1,00 1,49 Moderadamente Úmido 0,99-0,99 Próximo ao normal -1,00-1,49 Moderadamente Seco -1,50-1,99 Muito Seco -2,00 Extremamente Seco As tabelas, gráficos e análises estatísticas foram elaboradas utilizando-se a planilha Excel. RESULTADOS E DISCUSSÕES As médias mensais da média, mediana e desvio padrão da chuva, para os locais da margem esquerda do alto curso do rio Paraíba são mostradas na Figura 1. Figura 1. Médias mensais da média, mediana e desvio padrão da chuva, dos locais que compõem o alto curso do rio Paraíba. Observa-se (Figura 1) que as médias aritméticas mensais estão sempre associadas a uma elevada dispersão, quantificadas mediante os respectivos desvios padrão (DP). Em 70% dos meses, com exceção de março, abril, maio, junho e julho os DPs são maiores do que as próprias médias. 5

6 6 A Figura 2 mostra as medianas anuais de precipitações pluviais, ordenadas de forma crescente, dos locais situados às margens esquerda do alto curso do rio Paraíba. Esses municípios apresentam uma amplitude relativamente alta, de 320 mm (105,8%). Figura 2. Médias anuais de chuvas dos locais situados às margens esquerda (Norte) do alto curso do rio Paraíba. Destaca-se o contraste que há entre os municípios que compõem a margem norte, a mediana anual de chuvas para a localidade da Prata é de 622 mm, enquanto Cabaceiras é de 302 mm. Na Figura 3 constam às médias mensais da média, mediana e desvio padrão, para os meses da estação chuvosa e os locais às margens esquerda (oeste) do alto curso do rio Paraíba. Observa-se que os meses de janeiro a maio são os mais chuvosos e os de junho a dezembro, os mais secos. Esses dois conjuntos constituem, respectivamente, a curta estação chuvosa e a longa estação seca. Ressalta-se, ainda, que a estação chuvosa representa 59,5% (297,4 mm) do total anual esperado de chuva. 6

7 7 Figura 3. Médias mensais da média, mediana e desvio padrão nos meses da estação chuvosa. Margem esquerda (oeste) do alto curso do rio Paraíba Estabelecida o regime de distribuição mensal e anual de chuvas, mediante as medidas de tendência central (Figuras 1 e 2) e nos meses que compõem a estação chuvosa (Figura 3) observa-se que as médias foram sempre maiores que as medianas. Logo, a distribuição é assimétrica e o coeficiente de assimetria é positivo, sendo a mediana a medida de tendência central mais representativa e provável de ocorrer. As médias mensais das contribuições individual (CI) e acumulada (CAC) da chuva são apresentadas na Figura 4. Observa-se que o mês mais chuvoso (março), contribui com 18,2 % de toda água da chuva que deságua na margem esquerda da sub-bacia e os meses da curta estação chuvosa com 59,5%. 7

8 8 Figura 4. Médias mensais de contribuições individuais (CI) e acumuladas (CAC) da chuva, dos locais situados às margens esquerda (Norte) do alto curso do rio Paraíba. As relações de contribuições parciais e individuais das medianas de chuvas anuais com as respectivas áreas cota-parte dos municípios que compõem a margem esquerda são mostradas na Figuras 5. A distribuição espacial da contribuição do valor mediano anual da chuva foi ordenada de forma crescente. 8

9 9 Figura 5. Relação entre as contribuições parciais anuais da mediana da chuva (CI) e da área (AC), para os locais, da margem esquerda do alto curso do rio PB. As menores contribuições pluviais provêm dos municípios de Cabaceiras, com 6,9% e as maiores da Prata com 13,8%. Quanto à contribuição por área de escoamento superficial, Coxixola tem a menor área (112 km 2 ) e Monteiro, a maior (930 km 2 ). 9

10 10 Figura 6. Totais anuais de chuva da margem norte do alto curso do rio Paraíba. Observa-se na Figura 6 que Cabaceiras é o município com menor precipitação anual com 302,4mm e a Prata representa o local com maior quantidade de chuva, 622,3mm anuais. Os Índices Padronizados de Precipitação Pluvial (SPIM) do municípios que compõem a margem esquerda do alto curso do rio Paraíba são mostrados na Figuras 7. Figura 7. Médias mensais dos índices padronizados de precipitação pluvial (SPIM) para os locais que drenagem a margem esquerda do alto curso do rio PB. Observa-se na Figura 7 que os meses que apresentam os maiores valores médios são setembro, outubro e novembro, e os menores fevereiro e abril. De acordo com o critério estabelecido por McKee et al. (1993) a categoria de umidade ao longo da margem esquerda do alto curso da bacia hidrográfica do rio Paraíba é 10

11 11 próximo ao normal, apenas Amparo obteve valores negativos em cinco meses e Prata em um, em suma, a categoria de umidade da referida área de estudo é próximo ao normal. CONCLUSÕES E/OU RECOMENDAÇÕES FINAIS De acordo com os resultados obtidos, conclui-se que: A distribuição mensal de precipitação é assimétrica e o coeficiente de assimetria é positivo; Com exceção dos meses de março a julho os desvios padrão da média são maiores que as próprias médias; A curta estação chuvosa dura apenas cinco meses (janeiro-fevereiro a maio) e estação seca sete meses (de junho a dezembro); A menor contribuição pluvial para a margem esquerda do alto curso do rio Paraíba provêm do município de Cabaceiras (6,9%) a maior (13,8%) do município da Prata; A menor área de escoamento superficial é de Coxixola (112 km 2 ) e a maior a de Monteiro (930 km 2 ); A categoria de umidade ao longo da margem esquerda do alto curso da bacia hidrográfica do Rio Paraíba é próximo ao normal. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALMEIDA, H. A. de; SILVA, L. Determinação das características hídricas da microbacia de drenagem da barragem Vaca Brava. Revista Brasileira de Agrometeorologia, v.16, n.1, p.77-86, ASSIS, F. N., ARRUDA, H. V., PEREIRA, A. R. Aplicações de estatística à climatologia: teoria e prática. Pelotas, RS, Ed. Universitária/UFPEL, 161p, GUERRA, A. J.T.; CUNHA, S.B. Degradação ambiental. In: CUNHA, S.B; Geomorfologia e meio ambiente. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, p , McKEE, T.B.; DOESKEN, N. J. ; KLEIST, J. The relationship of drought frequency and duration to times scale. In: CONFERENCE ON APPIED CLIMATOLOGY, 8, 1993, Boston. Proceedings American Meteorological Society, Boston: PREPRINTS, p RASMUSSEN, E. M., DICKINSON, R. E., KUTZBACH, J. E., CLEAVELAND,M. K. Climatology. In: MAIDMEMT, D.R. Handbook of hydrology. New York: McGraw-Hill, Cap. 2, p.1-44,

12 12 ROCHA, J. S. M.; KURTZ, S. M. J. M. Manejo integrado de bacias hidrográficas. Santa Maria, RS: edições UFSM/CCR/UFSM, 4ª edição ampliada e melhorada, 302p, WILHITE, D. A.; GLANTZ, M.H. Understanding the drought phenomenon: The role definitions. In: WILHITE et al. Planning for drought toward a reduction of societal vulnerability. Colorado: West view, Cap. 2, p