Estudo da Pluviometria no Estado de Goiás Aplicando a Técnica de Analise Fatorial em Componentes Principais.

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1 Estudo da Pluviometria no Estado de Goiás Aplicando a Técnica de Analise Fatorial em Componentes Principais. Roberto C. G. Pereira, Célia Campos Braga e Rosidalva L. F. da Paz e Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) Av. Aprígio Veloso, 88, bairro do Bodocongó - Campina Grande PB Brasil, CEP; 58.., roberto_cgp@ig.com.br, celia@dca.ufcg.edu.br. Sistema de Meteorologia e Hidrologia do Estado de Goiás (SIMEHGO), Rua 8 s/nº Palácio Pedro Ludovico Teixeira ºAndar Setor Sul, Goiânia GO. CEP 75-98, . dalvapaz@yahoo.com.br. ABSTRACT: The main economic activity of the state of Goias is agro-industry. The period during which the rains and the regions that are most affected is of great importance for this type of economy. In this study we applied the technique of Principal Component Analysis (PCA) to identify the distribution of rainfall in the state. Palavras-chave: Analise de componentes principais, Goiás. - INTRODUÇÃO Em Goiás uma das principais atividades econômicas é a agroindústria, por tanto, é de grande importância para o Estado o regime das chuvas e qual o principal período que elas ocorrem e como estão distribuídas, então se pensou em utilizar uma metodologia que permitisse obter informações mais confiáveis da variabilidade espacial e temporal da precipitação na região de estudo. Neste contexto, optou-se pela Análise Fatorial em Análise em Componentes Principais (ACP), que nos últimos tempos vem sendo utilizada em todo o mundo. A técnica da ACP foi utilizada por Eastman & Fulk (99) para analisar as condições ambientais e relaciona-los com eventos periódicos e não periódicos na África. Já Ceballos & Braga (995) aplicaram a ACP em regiões homogêneas de radiação global diária para estimar valores em locais onde não se disponham de dados. Fragoso e Gomes (8) aplicaram a ACP a dados de chuva para identificar padrões de precipitação associados aos eventos intensos de chuva no sul do Portugal, dentre outros. Este estudo visa obter padrões espacial e temporal da precipitação no estado de Goiás e relacioná-los com os fenômenos atmosféricos que atuam provocando chuva na região. - MATERIAIS E METODOS O Estado de Goiás está localizado no Planalto Central brasileiro, entre chapadas, planaltos, depressões e vales, há bastante variação no relevo e o ponto mais elevado é a Chapada dos Veadeiros a 78m de altitude que fica na região leste. A diversidade de topografia é um indicativo de diferentes regimes pluviométricos. A partir de junho de 999 o programa da Secretaria do Estado de Goiás de Ciência e Tecnologia, o SIMEHGO, com a cooperação do INPE vem instalando e dando manutenção as estações meteorológicas que registra entre outras variáveis a precipitação. São estações conhecidas como Plataforma de Coleta de Dados ( PCDs) distribuídas pelo território do Estado de Goiás, com uma maior concentração no centrosul e uma menor concentração nas regiões norte e leste do Estado (Figura ). Os dados utilizados neste trabalho serão médias mensais de precipitação do período de 999 a 9. Empregou-se a técnica da Analise Fatorial em Componentes Principais para determinar os padrões espaciais e correlações da precipitação do estado de Goiás. A técnica da Análise de Componentes Principais (ACP), normalmente é utiliza quando se trabalhar com

2 grandes amostras, porque ela tem a vantagem de reduzir ao máximo o volume total das variáveis iniciais, com perda mínima das informações as quais são indispensáveis na investigação das variáveis envolvidas no problema em questão ( Bouroche & Saporta,98; Richman, 985; Wilks, 6). O principio matemático consiste em fazer a transformação linear e ortogonal das variáveis iniciais sobre o critério de maximizar as variâncias, ou seja, a ACP consiste em projetar uma nuvem de indivíduos situados em um espaço afim de dimensão p, em um subespaço afim de dimensão q, de tal forma que sua projeção sofra a menor deformação possível. O plano sobre o qual são efetuadas essas projeções é denominado plano principal. O regime de chuvas no Estado de Goiás é dividido em dois períodos um chuvoso e outro seco (Pereira et all, 9), o chuvoso tem seu inicio em outubro e se estende até abril do ano seguinte com uma média mensal superior mm/mês, enquanto o período seco inicia-s em maio e vai até setembro e o volume total de precipitação médio não chega a mm (Figura ). Luíz Alves Porangatu Minaçu PRECIPITACAOMEDIAMENSAL 5 Britânia Ceres Jataí Itaberaí Anápolis Iporá Anicuns Goiânia Palmeiras de Goiás Vianópolis Cristalina Jandaia Santa Helena Vicentinópolis Caldas Novas Goiatuba Itumbiara mm/mes 5 5 jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez Figura Distribuição das estações meteorológicas automáticas conhecidas como PCDs no Estado de Goiás. Figura Precipitação média mensal no Estado de Goiás no período entre os anos de 999 a 9. O principal fenômeno meteorológico responsável pela precipitação no Estado Goiás, durante a estação chuvosa, é a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). Este fenômeno forma-se a partir da chegada de frentes subtropicais a região central do Brasil e associa-se à umidade proveniente da região amazônica favorecendo a ocorrência de chuvas, por um período superior a três dias consecutivo, com volumes expressivos de precipitação (Quadro et al, 996). A este sistema meteorológico, em altitude (~ Km), tem associado a presença de um sistema de alta pressão sobre a região do Estado do Mato Grosso, conhecida como Alta da Bolívia. Sobre a região Nordeste em altos níveis se forma um centro de baixa pressão denominado de Vórtice Ciclonico (VCANS) e um cavado sobre a Região Sudeste do Brasil (Sanchez e Silva 998). No decorrer da estação chuvosa o volume médio no Estado de Goiás é de 86,mm com a ocorrência de um núcleo com valores acima da média na região sudeste(figura ). A maior parte do Estado de Goiás o volume é acima dos mm. Nos meses de novembro a março a precipitação é acima dos mm/mês, sendo dezembro o mês mais chuvoso, pois a média neste mês ultrapassa os 5mm/mês. Os meses de abril e outubro a precipitação média é em torno dos mm/mês (meses de transição).

3 As características meteorológicas da estação seca é a presença de uma massa de ar quente e seca sobre o centro do Brasil. Essa massa de ar inibe a formação de nuvens e desvia as frentes frias que vem do sul do continente para o Oceano Atlântico. Durante este período as chuvas são escassas, no inicio desta estação algumas massas de ar frio chegam a atingir essa região e ocasiona as menores temperaturas do ano. Já no fim da estação são registradas as maiores temperaturas do ano e a umidade relativa do ar diminui bastante ocorrendo valores abaixo dos %. O volume da precipitação acumulado nos meses que formam a estação seca não chega a mm. Na região sul do Estado ocorrem chuvas que ultrapassam essa média, mas no restante as chuvas ficam bem a abaixo da média (Figura ). O maior volume de chuva na estação seca ocorre no mês de setembro, podendo atingir em média 5mm/mês, com grande variabilidade e o desvio padrão da ordem de,mm/mês (Pereira, 9). ESTACAO CHUVOSA Total da precipitacao nos meses chuvosos Figura Total da precipitação nos meses mais chuvosos no Estado de Goiás, que compreende o período entre outubro a abril do ano seguinte. Figura Total da precipitação nos meses secos no Estado de Goiás, que compreende o período entre maio a setembro. RESULTADOS E DISCUSSÃO Aplicando o método de ACP aos dados de precipitação médio mensal das estações PCDs, as três primeiras componentes explicam 85,8% da variância total da precipitação. Na tabela consta as componentes principais extraídas não rotacionada e rotacionada. Optou-se pela rotacionada por apresentar melhor coerência espacial. A seleção dos dados foi feita baseado no critério de Kaiser (Corrar et al.7) que sugere manter na análise as componentes correspondentes onde os autovalores sejam superiores a unidade. Tabela Mostra os valores dos fatores para a variável chuva média mensal das estações do Estado de GO. Os três primeiros fatores explicam 85,8% da variância total dos dados de precipitação média mensal. Valores iniciais Valores Extraídos Valores Extraídos com rotação Componentes Total % da Var Acum % Total % da Var Acum % Total % da Var Acum % O primeiro fator explica 5,8%, apresentando fortes correlações de dezembro a abril e outubro, indicando a estação chuvosa. O padrão espacial deste fator mostra que as maiores contribuições são observadas no sudeste, região com maior volume de precipitação possivelmente devido a ocorrência de frentes subtropicais e ZCAS (Figura 6).

4 O segundo fator tem altas correlações de maio a setembro (estação seca). O padrão espacial deste fator apresenta contribuições mais elevadas no sudoeste goiano. Isto tem forte relação com entradas de massa de ar seco que ocorre nesta época do ano (Figura 7). O terceiro fator tem correlações negativa (r) inferior,8, no mês de junho e positiva no mês de novembro (Figura 5). O padrão deste fator tem contribuições negativa, superiores a, em junho no sudoeste. Na parte central da região sudeste os valores são positivos, acima de. Este fator pode está associado as massas de ar que entram no Estado, provocando queda nas temperaturas em junho e os veranicos em novembro (Figura 8). FATORES DAS COMPONENTES PRINCIPAIS JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Fator Fator Fator Figura 5 Distribuição temporal dos fatores das componentes principais. FATOR FATOR FATOR Figura 6 Espacialização sobre o Estado de Goiás do primeiro fator das componentes principais Figura 7 Espacialização sobre o Estado de Goiás do segundo fator das componentes principais Figura 8 Espacialização sobre o Estado de Goiás do terceiro fator das componentes principais. - CONCLUSÃO Aplicação da ACP a séries temporais e espaciais aos dados de precipitação do Estado de Goiás, possibilitou um melhor entendimento dos fenômenos atmosféricos que influenciam a precipitação na região. O primeiro fator evidencia a estação chuvosa e está associada a ocorrência das ZCAS que atuam com mais freqüências nos meses de dezembro, janeiro e fevereiro. O segundo fator tem forte correlação com a estação seca e a transformação que as massas de ar seco e frio sofrem quando ficam estacionadas no Brasil central. O terceiro fator pode estar relacionado com as massas de ar que ocorrem no inicio da estação seca, provocando fortes quedas nas temperaturas e veranicos que ocorrem no mês de novembro.

5 Embora a série utilizada não compreenda um período climatológico, os resultados obtidos apresentaram coerência espacial com o regime pluviométrico da região. 5 - REFERÊNCIA BIBLIOGRAFICA CEBALLOS, J. C.; BRAGA, C. C. Missing Data Assessment in a Solarimetric Network. International Journal of Climatology, v.5, p. 5, 995. EASTMAN, J.R., FULK, M. Long sequence time series evaluation using standardized principal components. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, v.59, n.9 p.7-, 99. EVERITT, B., Cluster analysis. Publicado pela Social Science Reseach Council, Londres, Inglaterra. Edição, 97. FRAGOSO, M., GOMES, P.T. Classification of daily abundant rainfall patterns and associated large-scale atmospheric circulation types in Southern Portugal. International Journal of Climatology, v.8, p. 57, 8. GARAYALDE, E. J. G.; da SILVA, M. G. A.; TAVARES, A. de SÁ. Classificação mesoclimática da região sul do Brasil pela análise de Componentes Principais. In: Congresso Interamericano de Meteorologia,, Congresso Brasileiro de Meteorologia, 986, Brasília. Anais, v., p.9, 986. GREEN, M. C., FLOCCHINE, R. G., e MYRUP, L. Use of temporal principal components analysis to determine seasonal periods. Journal of Applied Meteorology, vol p.99. PEREIRA, R. C. G., DA PAZ, R. F. e AMORIM, A. O. Estação chuvosa 89 do Estado de Goiás: analise e relação com o fenômeno la niña. Congresso Brasileiro de Agrometeorologia, 9. PEREIRA, R. C. G., DA PAZ, R. F. e AMORIM, A. O. Analise da correlação entre as estações PCDs do Estado de Goiás. XV Congresso Brasileiro de Meteorologia. São Paulo, 8. QUADRO, M. F. L., CUSTODIO, M. A. e ETCHICHURY, P. C. Estudo observacional de um episódio de ZCAS Ocorrido Em Janeiro De 99. Congresso Brasileiro de Meteorologia. SANCHES, M. B. e SILVA DIAS, M. A. Análise Sinótica de verão. a influência da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). Congresso Brasileiro de Meteorologia RICHMAN, M. B. Review article on rotation of principal components. Journal of Climatology, v.6, p. 95, 986. WILKS, D. S. Statistical Methods in the Atmospheric Sciences. ª Edition. California: Elsevier Science & Technology Books. Academic Press, 6.