CAPTAÇÃO DE ÁGUA DE CHUVA EM REGIÕES DE GRANDE VARIABILIDADE INTERANUAL E INTERDECADAL DE PRECIPITAÇÃO

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1 CAPTAÇÃO DE ÁGUA DE CHUVA EM REGIÕES DE GRANDE VARIABILIDADE INTERANUAL E INTERDECADAL DE PRECIPITAÇÃO José Ivaldo Barbosa de Brito, Departamento de Ciências Atmosféricas, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal da Paraíba Campus II, Campina Grande - PB RESUMO No planejamento da construção de reservatório para captação de água de chuva uma das variáveis que deve ser cuidadosamente analisada é a flutuação interanual e interdecdal da precipitação da bacia hidrográfica, onde o reservatório será construído. Portanto, este trabalho tem como objetivo mostrar as dificuldades encontradas no dimensionamento de reservatórios de água de chuva em regiões de grande variabilidade climática, como é o caso do Semi-árido Nordestino. Utilizou-se dados de precipitação da parte central do compartimento da Borborema na Paraíba, onde está localizado o Açude Epitácio Pessoa, no período de 1911 a 2000, com o intuito de revelar as fortes flutuações interanuais e interdecadais da precipitação naquela região da Paraíba. Verificou-se que as décadas de 20, 60, 70 e 80 foram relativamente abundantes de chuvas, enquanto as de 30, 40, 50 e 90 as chuvas foram bastantes escassas, o que mostra as flutuações interdecadais. Além disso, observou-se que mesmo nas décadas mais chuvosas ocorreram anos com poucas chuvas, com por exemplo 1928 e 1983, e nas décadas mais secas ocorreram anos com chuvas relativamente abundantes, como por exemplo 1940 e 1994, o que caracteriza as variabilidades interanuais. Estes resultados revelam que a pesar da Organização Meteorológica Mundial (WMO) reconhecer que um período de 30 anos de dados é relativamente longo para as análise climatológicas, ele torna-se curto para regiões tipo o Semi-árido Nordestino, onde é necessário uma série de dados meteorológicos pelo menos duas vezes maior (~ 60 anos). Este fato aumenta bastante as dificuldades de planejamento a longo prazo.

2 Palavras-Chaves: Chuva, Semi-árido, Variabilidade Climática INTRODUÇÃO A construção de reservatórios para captação de água de chuva, em geral, é baseada na média histórica das precipitações pluviométricas que ocorrem na bacia hidrográfica, onde será construído o reservatório, e na estatística de extremos, ou seja, procura-se saber, além da média, qual é o período de retorno de uma determinada enchente. Entretanto, para regiões de grande variabilidade interanual e interdecadal das chuvas, como é o caso do semi-árido do Nordeste Brasileiro, principalmente na sua porção norte. Esta metodologia torna-se um pouco incompleta, uma vez que a mesma não prever períodos relativamente longos de escasseie de precipitação e nem períodos em que a quantidade das chuvas são relativamente abundante. Por outro lado, as variabilidades interanuais e interdecadais das chuvas das regiões tropicais estão relacionadas com as flutuações da temperatura das águas da superfície do mar (Philander, 1990). No caso particular do Nordeste do Brasil é sabido que os fenômenos oceânicos/atmosféricos El Niño e La Niña e as flutuações da temperatura das águas superficiais do oceano Atlântico Tropical influenciam diretamente nas chuvas na Região (Philander, 1990). Portanto, são estes fenômenos os grandes responsável pela variabilidade do clima no Nordeste. Pelo exposto, este trabalho tem como objetivo mostrar as dificuldades de captação de água de chuva em uma região de alta variabilidade climática. Entretanto, é necessário primeiro descrever como os fenômenos oceânicos/atmosféricos, citados anteriormente, podem modificar o clima do Nordeste. DADOS E MÉTODOS Dados Neste trabalho foram utilizados as seguintes séries de dados: médias mensais de insolação; direção e velocidade do vento; umidade relativa; temperatura (média, mínima e máxima) e pressão atmosférica à superfície de cinqüenta e duas estações meteorológicas espacialmente distribuídas na Região estudada, pertencentes à rede de observações do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), para o período de 1961 a Também foram utilizados os totais mensais de precipitação de quatrocentos de trinta e quatro postos pluviométricos, incluindo as cinqüenta e duas localidades que dispõem de

3 estações meteorológicas, pertencentes às redes de observações do INMET, da Superintendência do Desenvolvimento do Nordeste (SUDENE) e da Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos (FUNCEME). Vale salientar que para o comportamento da Borborema foi usada uma a série pluviométrica de 1911 a Os dados de máxima capacidade de retenção de água disponível pelo solo (CAD), dos diversos solos da região Nordeste, das localidades para as quais os dados de precipitação estão disponíveis, foram cedidos pelo Centro Nacional de Pesquisa de Solo da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMPRABA-Solos, unidade de Recife). Os anos de El Niño e La Niña foram aqueles relacioandos por Wolter (2000), enquanto os anos de anomalias significativa (positiva ou negativa) da temperatura das águas da superfície do oceano Atlântico Tropical foram classificados de acordo com da Silva (1993) e Souza et al.(1999). Métodos Os múltiplos tipos de clima verificados no Nordeste Brasileiro a atuação dos diferentes fenômenos oceânicos/atmosféricos foram encontrados de acordo com a classificação climática Thornthwaite e Mather (1957) que se baseia em um parâmetro denominado índices de aridez e efetivo de umidade (I m ). A Tabela 3.1 mostra os diferentes tipos climáticos correspondentes aos diversos valores do índice efetivo de umidade. O índice efetivo de umidade e dado pela seguinte formula: I m = I u - 0,6*I a (3.1) donde (I a ) é o índice de aridez e (I u ) o índice de umidade que são dados por: I a = 100*ΣD/ΣET 0 (3.2) I u = 100*ΣS/ΣET 0 (3.3) em que ET 0 é a evapotranspiração de referência calculada pela equação da FAO (Fennessey e Vogel, 1996), enquanto D e S são obtidos da seguinte maneira: D j = (ET 0 ) j - (ET r ) j ; ΣD = D j (3.4) S j = (P r ET 0 ) j - ( A s ) j ; S = S j (3.5)

4 sendo D j a deficiência hídrica da atmosfera no mês j, (ET r ) j a evapotranspiração real do mês j, S j o excedente hídrico no solo no mês j, (P r ) j a precipitação observada no mês j, ( A s ) j a variação do armazenamento de água no solo no mês j. TABELA 3.1 Classificação climática com base no Índice Efetivo de Umidade Índice Efetivo de Umidade (I m ) Tipo de Clima I m < -60 Hiper-árido -60 < I m < - 40 Árido -40 < I m < -20 Semi-árido -20 < I m < 0 Sub-úmido seco 0 < I m < 20 Sub-úmido 20 < I m < 40 Sub-úmido úmido 40 < I m < 60 Úmido 2 60 < I m < 80 Úmido 1 80 < I m < 100 Super úmido I m > 100 Hiper-úmido Fonte: Adaptado de Oliver (1973) A variabilidade interanual e interdecadal no compartimento da Borborema - Paraíba foi levado a cabo fazendo uso das médias móveis de 5 e 9 anos do total anual de precipitação observada na região no período de 1911 a RESULTADOS A Figura 1 mostra quais são os climas observados no Nordeste durante os períodos em que a temperatura das águas superficiais do Atlântico Tropical foi inferior a sua média climatológica. Observa-se clima árido em quase toda parte centro-oeste do Rio Grande do Norte, parte central da Paraíba, parte central e vale do médio São Francisco em Pernambuco, parte do norte da Bahia, sudeste do Piauí e no sudoeste e nordeste do Ceará. Estas áreas são circundada por uma grande área de clima semi-árido. Enquanto, sob condições de temperatura superior a sua média climatológica (Figura 2) verifica-se que as áreas, que antes apresentavam clima árido, tornaram-se semi-árida, sub-úmida seca ou até mesmo sub-úmida úmida, como por exemplo a Serra de Teixeira na Paraíba. Po outro lado, durante períodos de El Niño são verificadas grandes áreas no Nordeste com ocorrência de clima árido, semelhante as observadas na Figura 1. Enquanto, em época de atuação do fenômeno La Niña ocorrem clima do Nordeste é quase todo classificado com semi-árido (Figura 3). Observa-se que na média o clima do Nordeste é Semi-árido, mas na realidade o clima flutua de árido a sub-úmido seco (Figuras 1 e 2 ).

5 Vale salientar que estes múltiplos regimes climáticos verificados no Nordeste Brasileiro foram para o período de 1961 a Portanto, é necessário mostrar como comportou-se a precipitação do Nordeste em outras décadas. Como uma análise detalhada para toda Região torna-se muito longa foi escolhida a parte central do compartimento da Borborema na Paraíba, onde estar localizada o Açude Epitácio Pessoa (Boqueirão). Vale salientar que o clima desta área flutuou de árido a semi-árido. Devido a disponibilidade de dados o período analisado foi e 1911 a Para verificação da variabilidade interdecadal. usou-se um filtro média móvel para um intervalo de tempo de 9 anos, o que filtra flutuações inferiores a cinco anos e destaca as variabilidades interdecadais. Enquanto, para variabilidade interanual utilizou-se totais anuais Latitude Longitude Figura 1 Configuração do índice efetivo de umidade sobre o Nordeste durante os períodos de temperatura das águas da superfície do Atlântico Tropical inferior a sua média histórica. Este índice é usado para classificação de clima conforme a Tabela 1. Latitude

6 Figura 2 Configuração do índice efetivo de umidade sobre o Nordeste durante os períodos de temperatura das águas da superfície do Atlântico Tropical superior a sua média histórica. Este índice é usado para classificação de clima conforme a Tabela Latitude Longitude Figura 3 Configuração do índice efetivo de umidade sobre o Nordeste durante os períodos de La Niña. Este índice é usado para classificação de clima conforme a Tabela 1. A Figura 4 mostra a precipitação total anual, média móvel de nove ano, da parte central compartimento da Borborema na Paraíba (excluído Brejo e Serra do Teixeira). Verifica-se que na década de 20 a precipitação foi superior a sua média histórica, enquanto nas década de 30, 40 e 50 foi bem inferior a média, voltando a ser superior nos anos 60, 70 e 80 e retornando a ser inferior na década de 1990.Os valores mais baixo de precipitação foram verificados na década de 50 e os maiores na de 70. Ressalta-se que as análises dos múltiplos regimes climáticos realizadas anteriormente foi feita para um período em que o Nordeste passava por um período relativamente abundante de chuvas. Este Período (1961/90) tem sido usado pela Organização Meteorológica Mundial (WMO) como o que representa as suas normais climatológica, pois a WMO reconhece que um período de 30 anos de dados é relativamente longo para descrever o regime climático de uma região. Os resultados apresentados na Figura 4 mostram que para regiões de grande flutuações interdecadais do -60

7 clima, 30 anos de dados é relativamente pouco. Para uma análise mais precisa são necessários pelos menos 60 anos. Isto aumenta as dificuldades no planejamento de longo prazo, quando uma das variáveis a ser analisada é a precipitação. Vale salientar que além das dificuldades inerentes as flutuações interdecadais, o Semiárido Nordestino também apresenta grande variabilidade interanual da precipitação tanto nas décadas mais chuvosa, por exemplo 1928 e 1983 foram anos secos, como nas décadas mais secas, por exemplo 1940 e 1994 foram anos relativamente chuvosos (Figura 5). Aumentando ainda mais as dificuldades de planejamento a longo prazo. Precipitação (mm/ano) média móvel de 9 anos Região da Borborema - Paraíba 700 Precipitação (mm/ano) Figura 4 Precipitação da parte central do compartimento da Borborema na Paraíba totais anuais média móvel de 9 anos (linha azul) e média climatológica (linha vinho). Anos Precipitação média anual (mm) Região da Borborema, exceto Brejo Precipitação (mm) Figura 5 Precipitação da parte central do compartimento da Borborema na Paraíba totais anuais para o período de 1911 a Anos CONCLUSÃO

8 O planejamento de captação de água de chuvas a longo prazo em regiões de grande variabilidade interanual e interdecadal da precipitação, tipo o Semi-árido do Nordeste Brasileiro, torna-se uma tarefa engenhosa e de difícil execução, pois são necessários no mínimo o dobro de anos de dados de precipitação que devem serem analisados, quando comparado pelo período de anos recomendado pela WMO. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FENNESSEY, N.M.; VOGEL, R.M. Regional models of potential evaporation and reference evapotranspiration for the northeast USA. Journal of Hydrology, v.184, n.3-4, p , OLIVER, J. E. Climate and Man s Environment: An Introduction to Applied Climatology. New York: John Wiley & Sons, INC, 1973, 517p. PHILANDER, S.G. El Niño, La Niña, and the Southern Oscillation. Academic Press. San Diego p. THORNTHWAITE, C. W.; MATHER, J. R. Instructions and Tables for Computing Potential Evapotranspiration and Water Balance. Publications in Climatology, Vol. 10, No. 3. Drexel Institute of Technology, Centerton

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