Tendências Observadas nos Índices Extremos Diários de Temperatura e Precipitação na Cidade do Rio de Janeiro

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1 Tendências Observadas nos Índices Extremos Diários de Temperatura e Precipitação na Cidade do Rio de Janeiro Wanderson Luiz Silva 1, Claudine Dereczynski 1 1 Universidade Federal do Rio de Janeiro Centro de Ciências Matemáticas e da Natureza Instituto de Geociências Departamento de Meteorologia Av. Athos da Silveira Ramos, 274 Bloco G Ilha do Fundão Cidade Universitária Rio de Janeiro RJ Brasil, wanderweather@gmail.com, claudine@acd.ufrj.br ABSTRACT: This paper evaluates the tendency of temperature and precipitation extremes indices in the Rio de Janeiro city using the program RClimdex, developed by the Meteorological Service of Canada. The observational data of daily maximum and minimum temperatures and total daily rainfall of the Alto da Boa Vista station from the National Institute of Meteorology in the period of 01/01/1967 to 12/31/2007 were used. The results show consistent changes in elevation in maximum temperature and no consistent changes based on daily minimum air temperature. Regarding the indices that use the minimum air temperature, we notice values nearly constant in the frequency of warm nights and a non significant negative trend in the minimum air temperature. The indicators associated with the maximum air temperature show a slight increase in daily maximum temperature, an expressive rise in hot days and a growth in daily temperature range. With respect the precipitation, the results show a reduction in the number of consecutive dry days, a raise in total annual rainfall and a significant increase in the maximum annual rainfall in just one day. These results are consistent with an increasingly humid climate over the years, with high daytime temperatures and heavy rain concentrated in short periods. Palavras-chave: mudanças climáticas, extremos climáticos, Rio de Janeiro, climate change, climate extremes. 1 INTRODUÇÃO O Brasil está vulnerável às mudanças climáticas vigentes e poderá ser impactado pelas mudanças projetadas para o futuro. Desigualdades sociais e regionais colocam inúmeros setores da população vulneráveis a estas mudanças. Assim como as grandes cidades dos países em desenvolvimento, as grandes cidades brasileiras, em particular, as cidades de São Paulo e Rio de Janeiro, apresentam inúmeros problemas sócio-ambientais associados aos padrões de desenvolvimento e transformações do espaço, que poderão ser agravados num clima mais quente. Uma das principais preocupações da sociedade contemporânea referente às projeções futuras do clima diz respeito às possíveis mudanças na frequência e intensidade dos eventos extremos de curta duração. Ondas de calor e de frio, intensa precipitação, enchentes, secas, entre outros extremos climáticos têm sido motivo de grande interesse dos pesquisadores devido a seu enorme impacto na população, ocasionando altos custos monetários e em alguns casos, perdas humanas. A frequência e intensidade de eventos de precipitação intensa e temperatura tem aumentado em várias regiões do país nos últimos 50 anos. Dias frios, noites frias e geadas têm se tornado menos frequentes, enquanto que o número de ocorrência de dias quentes, noites quentes e ondas de calor têm aumentado (Marengo et al. 2009). Tais mudanças nos eventos extremos produzem severos impactos nas atividades humanas tais como na agricultura, saúde, desenvolvimento, planejamento urbano e gerenciamento de recursos hídricos.

2 Um dos eventos extremos mais destrutivos para a sociedade diz respeito àqueles relacionados à precipitação intensa ou extrema. Principalmente as regiões metropolitanas brasileiras como as do Rio de Janeiro e São Paulo, que nas últimas estimativas concentram mais de 30 milhões de habitantes, ou aproximadamente 16% da população do país, sofrem constantemente com os extremos de precipitação, que causam enchentes, deslizamentos de terra e perdas de vida. Tendências positivas significativas de precipitação entre 160 e 200 mm/década têm sido observadas na Região Sudeste do Brasil (Obregón et al. 2007). Este estudo tem como foco principal, analisar as tendências dos extremos de temperatura e precipitação na cidade do Rio de Janeiro. A seção 2 deste trabalho apresenta a metodologia utilizada nas análises. A seção 3 expõe os resultados obtidos através dos índices climatológicos e, finalmente, na seção 4 são apresentadas as conclusões. 2 MATERIAL E MÉTODOS Neste estudo, foram utilizados os dados observacionais do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) contendo temperaturas máxima e mínima diárias e o total pluviométrico diário de 1 de janeiro de 1967 a 31 de dezembro de 2007 da estação meteorológica do Alto da Boa Vista, localizada em 22,57 S/43,16 W a 347 m de altitude. Esta estação foi selecionada pelo fato de ter permanecido na mesma localidade durante todo o período estudado e também por estar localizada numa região de floresta (Floresta da Tijuca), sem grandes alterações na cobertura vegetal ao seu redor. Entretanto, é importante ressaltar que devido a inúmeras falhas nos dados observacionais, os anos de 1976, 85, 89, 90 e 91 foram excluídos das análises de temperatura e os anos de 1971, 76, 85, 89, 90 e 91 foram excluídos das análises de precipitação. Os indicadores de extremos climáticos foram calculados utilizando-se o programa RClimDex, desenvolvido pelo Serviço Meteorológico Canadense, a partir dos índices recomendados pelo Expert Team on Climate Change Detection Monitoring and Indices (ETCCDMI) disponível no sítio Na Tabela 2.1, encontram-se as informações da climatologia utilizada neste trabalho, referente ao período de 1967 a 1996, que serviram como dados iniciais para o cálculo dos limiares (percentis) que dizem respeito aos índices climatológicos. Tabela 2.1 Climatologia da Estação Meteorológica do Alto da Boa Vista (RJ) de 1967 a 1996 Média Diária Maior Valor Diário Menor Valor Diário Precipitação (mm) 6,2 241,5 0,0 Temperatura Máxima ( C) 26,3 38,6 13,5 Temperatura Mínima ( C) 17,9 29,4 6,7

3 3 RESULTADOS E DISCUSSÕES Os resultados relativos aos dados de temperaturas extremas mostram uma significativa diminuição na porcentagem de dias em que a temperatura máxima ficou abaixo do percentil 10, ou dias frios (TX10p) e uma expressiva elevação na porcentagem de dias em que a temperatura máxima ficou acima do percentil 90, ou seja, dias quentes (TX90p). Observa-se um aumento pouco acentuado nos valores anuais mínimos e máximos da temperatura máxima (TXn e TXx, respectivamente). Deve-se atentar também para uma pequena diminuição na porcentagem de dias em que a temperatura mínima ficou abaixo do percentil 10, ou seja noites frias (TN10p). Já o indicador TN90p (noites quentes), que representa a porcentagem de dias em que a temperatura mínima ficou acima do percentil 90, apresenta tendência pouco enfática, ou seja, os valores permanecem praticamente constantes. Nota-se uma redução nos valores anuais mínimos de temperatura mínima (TNn) (Figura 3.1a). Verifica-se também uma pequena atenuação nos valores anuais máximos de temperatura mínima (TNx). Observa-se que há uma significativa elevação nos totais anuais de dias em que a temperatura máxima ultrapassou os 25 C (SU25) (Figura 3.1b). Vale atentar também para o fato do número de dias no ano em que a temperatura mínima ficou acima dos 20 C (TR20) se manter praticamente estável. Verifica-se também uma significativa elevação na duração de períodos quentes (WSDI, que conta o número de vezes em que houve pelo menos 6 dias consecutivos com temperatura máxima acima do percentil 90). Já o índice CSDI para a duração de períodos frios, que contabiliza o número de vezes em que houve pelo menos 6 dias seguidos com temperatura mínima abaixo do percentil 10, apresenta um aumento pouco expressivo. Nota-se que há um enfático aumento na amplitude térmica diária, ou seja, na diferença entre as temperaturas máxima e mínima (DTR) (Figura 3.1c), o que provavelmente seria uma consequência do aumento na temperatura máxima e da diminuição na temperatura mínima mostrados pelos resultados aqui presentes. Com relação aos resultados dos indicadores de extremos climáticos relacionados à precipitação, nota-se um decréscimo pouco significativo no número máximo de dias consecutivos em um ano onde a precipitação acumulada ficou abaixo de 1 mm (CDD), ou dias secos consecutivos (Figura 3.1d). Já o indicador CWD ( dias úmidos consecutivos ), que apresenta o número máximo de dias consecutivos em um ano onde a precipitação acumulada ficou acima de 1 mm, se mantém praticamente constante. Observa-se também um aumento na precipitação anual total (PRCPTOT) (Figura 3.1e). Deve-se atentar também para uma fraca redução do número de dias no ano em que a precipitação acumulada ultrapassou os 10 mm (R10mm). Verifica-se uma elevação pouco significativa do número de dias no ano em que a precipitação acumulada ficou acima dos 20 mm (R20mm) e também acima dos 25 mm (R25mm). Nota-se um expressivo aumento na precipitação anual total em que os totais pluviométricos ultrapassaram o percentil 95 (R95p). Uma menor elevação é observada na precipitação anual total em que os totais pluviométricos ficaram acima do percentil 99 (R99p). Deve-se atentar também para um acentuado aumento no máximo anual de precipitação em um dia (RX1day) (Figura 3.1f). Uma inferior elevação é verificada no máximo anual de precipitação em 5 dias consecutivos (RX5day). Nota-se um aumento no indicador SDII, que divide a precipitação anual total pelo número de dias em que houve precipitação acima de 1 mm.

4 (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figura 3.1 Gráficos de tendências para os índices climatológicos (a)tnn, (b)su25, (c)dtr, (d)cdd, (e)prcptot e (f)rx1day

5 4 CONCLUSÕES Neste trabalho foram avaliadas as tendências dos extremos de temperatura e precipitação na cidade do Rio de Janeiro usando o programa RClimDex. Foram utilizados os dados observacionais de temperaturas máxima e mínima diárias e o total pluviométrico diário de 1 de janeiro de 1967 a 31 de dezembro de 2007 da Estação Meteorológica do Alto da Boa Vista, do INMET. Os resultados mostraram mudanças consistentes de elevação na temperatura máxima e pouca tendência nos indicadores associados à temperatura mínima do ar, sendo portanto, um comportamento oposto ao observado em outras cidades brasileiras (Vincent et al. 2005) e em análises globais (Frich et al. 2002). Neste trabalho, verificou-se uma ligeira redução na temperatura mínima (TNn) e valores praticamente constantes na frequência de noites quentes (TN90p). Os índices associados à temperatura máxima do ar indicaram um pequeno aumento na temperatura máxima diária (TXx), uma expressiva elevação nos dias quentes (TX90p) e um aumento da amplitude térmica diária (DTR). Com relação à precipitação, os resultados concordam com as demais pesquisas para o Brasil (Obregó n et al. 2007), onde nota-se uma redução no número de dias secos consecutivos (CDD), um aumento na precipitação anual total (PRCPTOT) e uma significativa elevação no máximo anual de precipitação em apenas um dia (RX1day). Estes resultados são consistentes com um clima cada vez mais úmido ao longo dos anos, com altas temperaturas diurnas e com chuvas intensas concentradas em períodos curtos. Agradecimentos: ao Instituto Nacional de Meteorologia pela disponibilidade dos dados utilizados no trabalho, à Dra. María Cleofe Valverde do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais pela orientação à utilização do programa RClimDex e ao CNPq pela bolsa PIBIC/UFRJ concedida ao primeiro autor. 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FRICH, P.; ALEXANDER, L. V.; DELLA-MARTA, P.; GLEASON, B.; HAYLOCK, M.; KLEIN TANK, A. M. G.; PETERSON, T. Observed coherent changes in climatic extremes during the second half of the twentieth century. Climate Research, v. 19, p , MARENGO, J. A.; JONES, R.; ALVES, L. M.; VALVERDE, M. C. Future change of temperature and precipitation extremes in South America as derived from the PRECIS regional climate modeling system. International Journal of Climatology, DOI: / joc. 1893, OBREGÓN, G. O.; MARENGO, J. A. Caracterização do Clima no Século XX no Brasil: Tendências de Chuvas e Temperaturas Médias e Extremas, VINCENT, L. A.; PETERSON, T. C.; BARROS, V. R.; MARINO, M. B.; RUSTICUCCI, M.; CARRASCO, G.; RAMIREZ, E.; ALVES, L. M.; AMBRIZZI, T.; BERLATO, M. A.; GRIMM, A. M.; MARENGO, J. A.; MOLION, L.; MONCUNILL, D. F.; REBELLO, E.; ANUNCIAÇÃO, Y. M. T.; QUINTANA, J.; SANTOS, J. L.; BAEZ, J.; CORONEL, G.; GARCIA, J.; TREBEJO, I.; BIDEGAIN, M.; HAYLOCK, M. R.; KAROLY, D. Observed Trends in Indices of Daily Temperature Extremes in South America Bulletin of the American Meteorological Society, v. 18, p , 2005.