ANÁLISE DA VARIABILIDADE E VARIAÇÃO DOS ÍNDICES EL NIÑO, OSCILAÇÃO SUL E CHUVAS NOS ESTADOS DO RIO GRANDE DO SUL E SANTA CATARINA DO BRASIL

Transcrição

1 ANÁLISE DA VARIABILIDADE E VARIAÇÃO DOS ÍNDICES EL NIÑO, OSCILAÇÃO SUL E CHUVAS NOS ESTADOS DO RIO GRANDE DO SUL E SANTA CATARINA DO BRASIL ABSTRACT Ilia S. Kim Centro de Pesquisas Meteorológicas, Faculdade de Meteorologia Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS, Brasil ilja@urano.cpmet.ufpel.tche.br The indexes El Niño 3, 4, 3.4 above value quantil 33% and South Oscillation below quantil 25% were separated. The mean motiom of 2 years of the repetitions of the values of the indexes El Niõ 3, 4, 3.4 above value quantil33% and of the index of the Suth Oscillation below value quantil 25% were calculated. The analysis of the repetitions showed that picks of the repetitions corresponded the dates the phenomen El Nño. The method of diagnosis of the ocurrence of the phenomen El Niño it was created with use the values of index of the South Oscillation of the mean tree-month. The analysis of the variations of quantity precipitation was made for the state Rio Grande do Sul and Santa Catarina of Brazil and has been showed that only approximately 50% excesses precipitation has coincidence with dates of the phenomen El Niño. The analysis also showed that only approximately of 70% cases El Niño is accompanied with excess of the precipitation in the Rio Grande do Sul and Santa Catarina. INTRODUÇÃO A influência do fenômeno El Niño-Oscilação Sul nas variações do clima global e regional foram estudados e continuam-se as pesquisas. E a cada nova forte ocorrência do fenômeno provoca um crescimento no interesse ao fenômeno e o surgimento de novas pesquisas. O Sul do Brasil é uma das regiões onde as pesquisas mostram a influência do fenômeno El Niño nas variações do clima. Nos Trabalhos (Kousky et al., 1884, Rao e Hada 1989, Ropelevski e Halpert, 1987, 1989, Grimm e Gomes, 1996) foi estudado a influência do fenômeno El Niño-Oscilação Sul na formação de precipitação nas diferentes regiões no mundo e região Sul do Brasil e entre eles. Neste trabalho foi feita a análise da variação dos índices El Niño 3, 4, 3.4 e Oscilação Sul e os resultados obtidos são preliminares. Foram definidos os valores limites dos índices El Niño e Oscilação Sul. A repetição dos valores acima deste limites significa a ocorrência do fenômeno. Também foi analisado a variação da precipitação mensal nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina e feita a comparação dos períodos com excesso de chuva e as datas do fenômeno El Niño. DADOS E METODOLOGIA Neste trabalho foram usados dados médios mensais das precipitações acumuladas para 13 estações do Rio Grande do Sul e Santa Catarina (1. Santa Vitória do Palmar; 2. Pelotas; 3. Bagé; 4. Porto Alegre; 5. Encruzilhada do Sul; 6. Santa Maria; 7. Iraí; 8. Lages; 9. São Luiz Gonzaga; 10. Bom Jesus; 11. Caxias do Sul; 12. Torres; 13. Florianópolis), com longo período de observações fornecido pelo 8-DISME do INMET. Neste trabalho, são utilizados dados recuperados em todas as estações, conforme ( Gonçalves e Kim 1998) a partir de Foram utilizados dados de índices El Niño 3, El Niño 4 e El Nño 3.4 a partir do ano de 1950 e Oscilação Sul a partir do ano de 1880 do NCEP/EUA. Foi utilizado o método de separação da série através de quantis correspondentes e a análise das repetições em intervalos separados.

2 RESULTADOS E DISCUSSÕES As pesquisas mostram que o fenômeno El Niño tem influência no clima global e algumas regiões da Terra. Uma das regiões que está sob influência do fenômeno é a Região Sul do Brasil e conforme pesquisas nas épocas de ocorrência do fenômeno El Niño nesta região há excesso de chuva (Kousky et. al., 1984; Ropelevski e Halpert, 1987, 1989). Mas existem pesquisas onde a região sul foi separada em algumas áreas e estudada a influência do fenômeno no regime de precipitação nestas áreas. No entanto o fenômeno El Niño influi nos processos da atmosfera de grande escala e a influência no regime do clima deve ser também em grande escala. Por isso, neste trabalho foram calculadas anomalias médias mensais para todo o Rio Grande do Sul e Santa Catarina com a utilização dos dados das 13 estações e obtida uma série para cada mês. As localizações das estações meteorológicas são mostradas na Fig. 1. Porém, também foram calculadas séries para 5 regiões que foram obtidas no trabalho (Khan e Kim 1998). As estações incluídas em cada região são as seguintes: 1 região Santa Vitoria do Palmar, Pelotas, Bagé; 2 região Porto Alegre, Encruzilhada do Sul, Santa Maria; 3 região Iraí, Lages, São Luis Gonzaga, Bom Jesus, Caxias do Sul; 4 região Torres; 5 região Florianópolis. Os parâmetros meteorológicos, como a chuva, tem grande variância e as distribuições de freqüência não são normais (a distribuição de freqüência da precipitação mensal é a distribuição - ). Fig. 1. Localizações das estações nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. E como sabemos, neste caso, a média, a mediana e a moda não são iguais e o cálculo da anomalia apresenta algumas dificuldades porque não podemos usar a média, visto que em climatologia geralmente nós trabalhamos com amostra pequenas e valores discretos. Então fica difícil também usar os outros dois parâmetros. Por isso, nos estudos geralmente ou a série é transformada para a distribuição normal através de alguns métodos (Ropelevski e Halpert, 1987, 1989) ou são calculados valores correspondentes aos quantis 33% e 67% e as séries são separadas para três intervalos (Kim, 1996). Nos intervalos em que os valores forem menores que 33% significa que estão abaixo da normal (anomalias negativas), no intervalo entre 33% e 675% estão dentro da normal e acima de 67% estão acima da normal (anomalias positivas). Neste trabalho também foram calculados valores correspondentes aos quantis 33% e 67% e as séries foram separadas para os três intervalos para as séries El Niño 3, 4 e 3.4. Portanto as análises das variações dos índices El Niño e anomalias de precipitação no Rio Grande do Sul e Santa Catarina com estes intervalos são iguais. Na pesquisa também foi utilizada os dados dos índices de Oscilação Sul separados com uso dos quantis 25% e 75% (Ropelevski e Halperti, 1987, 1989). Foi calculada a repetição do intervalo acima do valor correspondente ao quantil 67% para cada ano de índices do El Niño 3, 4, 3.4.

3 Para os índices do El Niño foram calculadas médias móveis de dois anos da repetições das anomalias positivas e também foram calculadas médias móveis de 2 anos para as repetições dos índices de Oscilação Sul com valores abaixo do quantil 25% e, então, comparados entre si. Na Fig.2 Fig. 2. Médias móveis de 2 anos das repetições dos índices El Niño 3, 4, 3.4 com os valores acima de valor quantil 33% e IOS com os valores acima de valor quantil 25%. 25 Repetição ios sst3 sst4 sst Ano são mostradas médias móveis das repetições das anomalias positivas dos índices do El niño e médias móveis das repetições do índices de Oscilação Sul abaixo do valor que corresponde ao quantil 25%. Como podemos ver na Fig. 1 temos bastante coincidência nas variações das repetições das anomalias positivas dos índices El Niño e as repetições das anomalias negativas do índice Oscilação Sul. Mas a melhor coincidência da variação das repetições das anomalias negativas da Oscilação Sul é com o índice El Niño 3. Todos os picos das médias móveis de 2 anos coincidiram com as datas do fenômeno El Niño obtidos nos trabalhos de (Ropelevski e Halpert, 1987, 1989). Portanto nós temos mais um método para identificar no passado épocas com o fenômeno El Niño, confirmando mais uma vez as relações entre de índice de Oscilação Sul e o fenômeno El Niño e, ainda, determinar a duração do fenômeno. Foi verificada uma outra maneira de determinação das épocas de ocorrência do fenômeno El Niño através da utilização do índice de Oscilação Sul. Foram calculadas médias, desvios de média (anomalias) e desvios padrões mensais () do índice de Oscilação Sul e as repetições dos valores da anomalias do índice abaixo de Foram calculadas também médias móveis de 2 anos das repetições dos valores da anomalia do índice de Oscilação Sul abaixo de e depois foram analisadas as variações destas médias. A análise mostrou coincidência entre as variações das repetições calculadas com a utilização do quantil 25% e os valores da média e do, embora isto seja uma surpresa, porque a distribuição de freqüência do índice de Oscilação Sul tem distribuição praticamente normal. Na Tabela 1 são mostrados os valores da média e para cada mês. Com a utilização desta Tabela podemos analisar os índices no tempo real através da fórmula. IOS<-( Média), onde IOS - valor do índice de Oscilação Sul, - desvio padrão. Tabela 1. Os valores de média, desvio padrão, 0,674. jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov Dez Média

4 Porém o mais importante é prever o acontecimento do fenômeno El Niño ou pelo menos diagnosticá-lo (confirmar se o fenômeno começou ou não). Quando analisamos a série do índice de Oscilação Sul, podemos encontrar os valores do índice negativo durante um, dois, três e quatro meses. Mas nos trabalhos de (Jones e Ropelevski 1986; Ropelevski e Halpert, 1987, 1989), foi indicado como fenômeno El Niño quando os valores do índice de Oscilação Sul ficam igual ou abaixo do valor do quantil 25% (no caso igual ou abaixo do valor ) 5 meses seguidos ou mais. Porém, também é muito importante saber se o fenômeno já começou ou não. Foram feitos experimentos e definido que com a utilização dos dados dos índices de Oscilação Sul durante três meses é possível diagnosticar o começo do fenômeno. Para isto foram calculadas médias móveis dos valores dos índices de Oscilação Sul de 3 meses, e recebido uma série. Para esta série foi calculada média (s), desvios das médias (anomalias), desvio padrão ( t ) e recebido s = -0.1 e t = A análise destas séries com utilização dos valores de média e t mostrou que quando a anomalia do índice da Oscilação Sul de média de três meses ficou abaixo do valor de - t em 82% ocorreu fenômeno El Niño. Então se encontramos o valor de media dos três meses IOS<-( s), com probabilidade maior que 80%, é preciso esperar o fenômeno El Niño. Atualmente quando é possível ter acesso através da INTERNET, dados do índice de Oscilação Sul, pode-se em cada Centro Meteorológico, verificar o aparecimento do fenômeno El Niño através deste método. Relações entre precipitações acumuladas mensais no Rio Grande do Sul e Santa Catarina com o fenômeno El Niño-Oscilação Sul As pesquisas afirmam que nas épocas com fenômeno El Niño aumenta a quantidade de precipitação na região Sul do Brasil. Porém, as precipitações possuem particularidades, o campo de precipitação não tem distribuição contínua e também não tem distribuição contínua no tempo. A análise dos dados mensais mostram que geralmente entre os meses de precipitações acima do normal tem meses com precipitações dentro e abaixo do normal, mas a soma total das precipitações acumuladas devem ser acima do normal. Por isso para a análise foi calculada médias mensais para o Rio Grande do Sul e Santa Catarina com a utilização dos dados das 13 estações e foram obtidas as séries mensais. E também foram calculados as médias mensais para 5 regiões escolhidas (Khan e Kim 1998) e obtida 5 novas séries. Depois foram calculadas médias móveis de três meses que permite suavizar grandes desvios. Foram separados os dados de chuvas mensais abaixo do valor do quantil 33%, acima quantil 67% e entre os valores dos quantis %. Nos intervalos em que os valores forem menores que 33% significa que estão abaixo da normal (anomalias negativas), no intervalo entre 33% e 67% estão dentro da normal e acima de 67% estão acima da normal (anomalias positivas). E foram escolhidas épocas com médias trimestrais 4 vezes ou mais, seguidos ou com casos interrompidos entre eles, e tais casos foram encontrados 27 vezes para a toda região estudada. Ao mesmo tempo foram encontrados 21 casos com o fenômeno El Niño. Foram verificados os casos com excesso de chuvas com as épocas do fenômeno. A verificação mostrou que só 52% (14 casos) dos casos com excesso de chuvas corresponde às épocas de El Niño. E nas épocas com o fenômeno El Niño foram encontrados só cerca de 70% de casos com excesso de chuvas e um caso ocorreu com chuvas mensais abaixo do normal durante 7 meses seguidos e os outro casos restante, na maioria, as chuvas mensais foram dentro do normal. Foi feita mesma análise com 5 séries das regiões homogêneas do Rio Grande do Sul e Santa Catarina e foi obtida praticamente mesmos resultados 62-70% casos com excesso chuvas foram encontradas nas épocas com El Niño e cerco de 50% dos casos com excesso chuvas tem coincidência com as datas do fenômeno El Niño. Portanto, este trabalho também confirmou a relação entre o fenômeno El Niño e regime de precipitação no Rio Grande do Sul e Santa Catarina. Mas praticamente 50% dos casos com excesso de chuvas são ligados com outros processos atmosféricos e para criar modelos de previsões climáticas de precipitação na Região Rul do Brasil é preciso, além do fenômeno El Niño, utilizar outros preditores.

5 CONCLUSÃO O trabalho que foi feito confirmou que nas épocas com o fenômeno El Niño tem grande probabilidade do acontecimento de meses com excesso de chuvas na Região Sul do Brasil. No entanto cerca de 50% dos casos com excesso de chuvas em alguns meses (4-5 ou mais) não é ligado com o fenômeno em estudo. Também surgiu uma maneira de detectar os fenômenos El Niño no passado e diagnosticar o fenômeno com os dados reais. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GONÇALVES, F. A. V.; KIM. I. S Recuperação de dados climatologicos do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. X Congresso Brasileiro de Meteorologia e VIII Congresso Latino-Americana e Ibérica de Meteorologia, Brasília, Outubro. GRIMM, A.M.; GOMES, J. Análise de sensibilidade de método para identificação de anomalias de precipitação relacionadas ao fenômeno El Niño/Oscilação Sul. In: IX Congresso Brasileiro de Meteorologia (9.: 1996: Campos do Jordão), São Paulo: Sociedade Brasileira de Meteorologia, p , v. 1. Khan, V. M; Kim I. S. Analise de agrupamento pluviometrica nos estados Rio Grande do Sul e Santa Catarina. X Congresso Brasileiro de Meteorologia e VIII Congresso Latino-Americana e Ibérica de Meteorologia, Brasília, Outubro. KOUSKY, V.E.; CAVALCANTI, I. F. A. Eventos Oscilação do Sul-El Niño: Características, evolução e anomalias de precipitação, Ciência e Cultura, 36(11): , Belo- Horizonte: Sociedade Brasileira de Meteorologia, p , v.2. RAO,V. B.; HADA, K. Características of Rainfall over Brazil: Annual variation and Connections with the Southern Oscilation, Theoretical Applied Climatology, n.42, p , ROPELEWSKI, C.F.; HALPERT, M.S. Global and regional scale precipitation patterns associated with El Niño - Southern Oscillation, Monthly Weather Rewiev, Boston, v.115, p ,1987. ROPELEWSKI, C.F.; HALPERT, M.S. Precipitation Patterns Associated with the High Index of the Southern Oscilation. Journal of Climate, Boston, v. 2, p , 1989.