V-061- BALANÇO HÍDRICO NA REGIÃO DE GUARATINGUETÁ SÃO PAULO - BRASIL

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1 V-061- BALANÇO HÍDRICO NA REGIÃO DE GUARATINGUETÁ SÃO PAULO - BRASIL João Ubiratan de Lima e Silva (1) Engenheiro Civil. Professor da Unesp Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá - SP. Especialista em Meteorologia (Ministério da Aeronáutica). Doutor em Geociências e Meio Ambiente. Endereço (1) : Rua Avenida Ariberto Pereira da Cunha, Guaratinguetá - São Paulo - SP - CEP: Brasil - Tel: (12) R RESUMO No ciclo hidrológico tem-se a precipitação como uma das suas forças condutoras. Por isso, a partir da distribuição da pluviosidade, obteve-se o Balanço Hídrico dos anos-padrão para a região em estudo, o que irá ajudar estabelecer as interações dos parâmetros climáticos. PALAVRAS-CHAVE: Distribuição da Pluviosidade, Balanço Hídrico. INTRODUÇÃO Precipitação, escoamento subterrâneo, deflúvio e evaporação são os estágios do ciclo hidrológico de qualquer região. A precipitação e a evaporação são suas forças condutoras, com a irradiação solar como principal fonte de energia. Por intermédio dessas pode-se contabilizar indiretamente a quantidade de água no solo na região em questão, com base nos elementos meteorológicos e, portanto, ter-se o seu respectivo balanço hídrico. JUSTIFICATIVA O conhecimento do balanço hídrico, através da distribuição da pluviosidade e da evaporação, é de suma importância no gerenciamento de recursos hídricos, especificamente nos diferentes campos do conhecimento científico, como nas aplicações da meteorologia e da hidrologia às diversas atividades humanas. Aos meteorologistas interessa o estudo do fenômeno, pois ele condiciona a energética da atmosfera e altera as características das massas de ar nela existentes. Os hidrologistas estão interessados em conhecer a perda d água em correntes, canais, reservatórios, bem como qual a quantidade d água a ser adicionada por irrigação; os engenheiros florestais interessam-se pela secagem de superfícies de madeira, da relva; os patologistas, pela secagem de superfície das plantas, para verificar a expansão de certas doenças; os agrônomos, pela perda d água na superfície do solo, quando se utilizam de diferentes culturas; botânicos e fisiologistas estão interessados na perda d água nas plantas em relação ao seu crescimento; além desses, médicos, geógrafos, climatologistas, todos estão interessados em conhecer a resultante da quantidade de água que vem da atmosfera (chuva) e da que retorna à mesma (evaporação). A REGIÃO EM QUESTÃO O município de Guaratinguetá está situado no Vale do Rio Paraíba do Sul, região oriental no estado de São Paulo- Brasil, entre as serras de Quebra-Cangalha e Mantiqueira. A sede do município tem as seguintes coordenadas geográficas: latitude sul e longitude oeste, distando 237Km da cidade do Rio de Janeiro e 163Km da cidade de São Paulo. A região está assentada em terrenos que geologicamente podem ser divididos em bacias sedimentares terciárias e quaternárias, e rochas pré-cambrianas, com predominância das metamórficas e ígneas. Em relação aos dados climáticos (período entre 1962 e 1991) tem-se: ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 a) temperatura máxima = 37 C b) temperatura mínima = 0 C c) temperatura média anual = 22 C d) umidade relativa máxima = 100 % e) umidade relativa mínima no verão = 35 % f) umidade relativa mínima no inverno = 15 % g) índice pluviométrico médio anual = 1401,9 mm h) índice pluviométrico médio do verão = 615,9 mm i) índice pluviométrico médio do outono = 159,2 mm j) índice pluviométrico médio do inverno = 124,4 mm k) índice pluviométrico médio da primavera = 502,6 mm l) massas de ar mais freqüentes = tropical atlântica, polar atlântica e frente polar atlântica. OBJETIVO Para que se possa considerar se são ou não suficientes as chuvas na região em questão, se há deficiência ou excesso de água nos vários meses do ano, é indispensável apontar dois elementos opostos do balanço hídrico: as chuvas que representam o fornecimento de umidade para o solo, e a evaporação, que significa o consumo dessa umidade. Os fatores que influenciam nesse balanço hídrico são os elementos climáticos (precipitação, insolação, temperatura, umidade relativa e vento), elementos físicos ( erosão, textura, estrutura e teor de umidade do solo), elementos biológicos (cobertura vegetal) e influência geológica e topográfica (latitude, altitude, relevo e estrutura geológica). Portanto, através do balanço hídrico da região em questão, tem-se como finalidade fornecer a disponibilidade de água no solo, permitindo quantificar as reservas de umidade desse solo, indicando os volumes e épocas das deficiências e excedentes hídricos. Com base nesse balanço hídrico e conhecendo-se o sistema de distribuição de isoietas, poder-se-á ajudar na caracterização racional do clima da região em questão. METODOLOGIA Para se obter as deficiências e excessos d água na região em questão, teve-se os seguintes procedimentos: a) O desenvolvimento se dá com base em anos-padrão, isto é, um ano extremo chuvoso (índice pluviométrico elevado), um ano extremo seco (índice pluviométrico reduzido) e um ano tido como regular (índice pluviométrico médio). Assim obtém-se as deficiências e os excessos hídricos nas três situações distintas e que revelam o todo de um período (no caso de 30 anos); b) São calculadas as isoietas, utilizando-se do programa computacional Winsurf para os três anos-padrão e assim poder-se-á comparar a distribuição da pluviosidade na região em questão, e verificar a sua representatividade; c) Foi feito o balanço hídrico para os anos-padrão aplicando o método de THORNTHWAITE E MATHER,1955, onde o confronto das curvas de precipitação e de evapotranspiração potencial (água necessária) pode indicar as disponibilidades hídricas climáticas anuais. O método consiste em contabilizar a água no solo, em que a chuva representa o abastecimento de água e a evapotranspiração. São equações de aferições: 2) ALT = 0 PRP = precipitação (mm) EP = evapotranspiração potencial corrigida (mm) ALT = altura da lâmina d água (mm) DEF = deficiência hídrica (mm) EXC = excedente hídrico (mm) ER = evapotranspiração real (mm) d) Com os índices mensais da pluviosidade, da evaporação e da evapotranspiração, faz-se o balanço hídrico da região em questão, para os três anos-padrão ; e) Os dados meteorológicos necessários são fornecidos pela estação meteorológica do Ministério da Aeronáutica (Guaratinguetá-SP). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 CONCLUSÕES De acordo com a distribuição da pluviosidade nos anos-padrão escolhidos, obteve-se reflexos numéricos nos fenômenos meteorológicos (dados fornecidos pela estação meteorológica de Guaratinguetá- Ministério da Aeronáutica), a saber: temperatura, umidade relativa, pressão atmosférica e precipitação, de acordo com a tabela 1. Temperatura Média ( C) Umidade Média (%) Pressão Média (mb) Precipitação total (mm) Ano Chuvoso (1983) Ano Seco (1984) Ano Médio (1985) V O I P V O I P V O I P 25,4 21,4 19,7 24,2 27,2 20,7 19,4 24,7 25,8 19,5 20,2 23,9 69,5 69,2 65,2 68,7 62,2 66,5 61,7 62,0 69,5 64,5 60,8 61,2 950,9 953,4 956,0 952,2 950,4 954,4 955,2 950,7 949,7 955,7 957,0 950,8 784,8 247,8 481,6 567,4 235,3 162,2 79,6 320,0 855,0 109,6 121,1 465,1 V = Verão O = Outono I = Inverno P = Primavera Tabela 1 Dados Meteorológicos Sazonais dos Anos-Padrão Guaratinguetá ( Região Oriental Paulista ) Observa-se que a diferença básica entre o ano chuvoso (1983) e o ano médio (1985) são os índices pluviométricos elevados no outono e no inverno. Já a diferença básica entre o ano seco (1984) e os anos chuvoso (1983) e médio (1985) são os índices pluviométricos reduzidos nas quatro estações do ano. As temperaturas são menores no verão do ano chuvoso (1983) e maiores no ano seco (1984), fazendo com que a umidade relativa guarde proporções inversas, isto é, maiores no ano chuvoso e menores no ano seco (1984). As pressões no verão são as menores das quatro estações e no ano chuvoso (1983) são maiores que as do ano seco (1984). As temperaturas continuam maiores no outono do ano chuvoso (1983) em relação ao ano seco (1984), porém no ano médio (1985) são ainda menores, fazendo com que a umidade relativa guarde proporções diretas, isto é, maiores no ano chuvoso (1983) e menores no ano seco (1984). As pressões no outono estão em ordem crescente do ano chuvoso (1983), passando pelo ano seco (1984) até o ano médio (1985). As temperaturas são maiores no inverno do ano médio (1985)em relação ao ano chuvoso (1983), porém o ano seco (1984) é o mais frio, fazendo com que a umidade relativa varie em ordem decrescente do ano chuvoso (1983), passando pelo ano seco (1984) até o ano médio (1985). As pressões são menores no ano seco (1984) e maiores no ano médio (1985). As temperaturas são maiores na primavera do ano seco (1984) e menores no ano médio (1985), fazendo com que a umidade relativa varie em ordem decrescente do ano chuvoso (1983), passando pelo ano seco (1984) até o ano médio (1985). As pressões são menores no ano seco (1984) e maiores no ano médio (1985). Através da tabela 2, tem-se o cálculo para a verificação do Balanço Hídrico nos anos-padrão. Aplicando o método de THORNTHWAITE E MATHER,1955, verificaram-se as equações como devidas aferições, de acordo com a Tabela 2: Distribuição da Pluviosidade, Balanço Hídrico Para o ano chuvoso (1983) Para o ano seco (1984) Para o ano médio (1985) 1833,8 = 1136, ,8 2) Σ ALT = ,0 = 1101,3 + 34,7 1833,8 = 1101, ,5 841,4 = 1177,0 335,6 2) Σ ALT = ,0 = 841, ,6 841,4 = 841,4 0,0 1550,8 = 1165, ,2 2) Σ ALT = ,6 = 999, ,3 1550,8 = 999, ,5 Tabela 2 Resultantes das Aferições do Método THORNTHWAITE E MATHER Guaratinguetá - SP ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 ANO CHUVOSO (1983) Meses Temp. EP* Correção EP PRP PRP - EP Negativa Armaz ALT ER DEF EXC. `C mm mm mm mm mm Acumulada mm mm mm mm mm Jan 25,6 4,1 34,8 142,7 349,0 206,3 0,0 125,0 0,0 142,7 0,0 206,3 Fev 25,8 4,3 30,3 130,3 161,6 31,3 0,0 125,0 0,0 130,3 0,0 31,3 Mar 24,3 3,7 31,5 116,6 274,2 157,7 0,0 125,0 0,0 116,6 0,0 157,7 Abr 23,2 3,2 28,8 92,2 36,3-55,9-55,9 79,1-45,9 82,2 10,0 0,0 Mai 21,9 2,8 28,5 79,8 100,8 21,0-34,9 100,1 21,0 79,8 0,0 0,0 Jun 19,4 2,0 26,7 53,4 110,7 57,3 0,0 125,0 24,9 53,4 0,0 32,4 Jul 19,9 2,1 27,9 58,6 13,3-45,3-45,3 85,7-39,3 52,6 6,0 0,0 Ago 19,2 1,8 29,4 52,9 8,4-44,5-89,8 60,0-25,7 34,1 18,7 0,0 Set 19,4 2,0 30,0 60,0 212,1 152,1 0,0 125,0 65,0 60,0 0,0 87,1 Out 22,4 3,0 32,7 98,1 173,6 77,5 0,0 125,0 0,0 98,1 0,0 75,5 Nov 25,0 3,9 33,0 128,7 215,2 86,5 0,0 125,0 0,0 128,7 0,0 86,5 Dez 24,1 3,5 35,1 122,9 178,6 55,8 0,0 125,0 0,0 122,9 0,0 55,8 Anual 22,5 1136,0 1833,8 697,8 0,0 1101,3 34,7 732,5 ANO SECO (1984) Meses Temp. EP* Correção EP PRP PRP - EP Negativa Armaz ALT ER DEF EXC `C mm mm mm mm mm Acumulada mm mm mm mm mm Jan 27,2 4,3 34,8 149,6 110,0-39,6-39,6 90,0 31,4 78,6 71,0 0,0 Fev 28,2 4,3 30,3 130,3 26,6-103,7-143,3 39,0-52,9 77,6 52,7 0,0 Mar 25,6 4,0 31,5 126,0 98,6-27,4-170,7 31,0-8,0 106,6 19,4 0,0 Abr 19,4 1,9 28,8 54,7 76,5 21,8-112,2 52,8 21,8 54,7 0,0 0,0 Mai 22,5 2,9 28,5 82,7 78,3-4,4-4,3 120,7 67,9 10,4 72,3 0,0 Jun 19,9 2,1 26,7 56,1 7,4-48,7-53,0 81,0-39,7 47,1 9,0 0,0 Jul 20,3 2,3 27,9 64,2 6,9-57,3-110,2 51,0-30,0 36,9 27,3 0,0 Ago 19,3 1,9 29,4 55,9 65,3 9,4-89,6 60,4 9,4 55,9 0,0 0,0 Set 21,4 2,5 30,0 75,0 51,8-23,2-112,8 50,0-10,4 62,2 12,8 0,0 Out 25,4 4,0 32,7 130,8 31,6-99,2-212,0 22,0-28,0 59,6 71,2 0,0 Nov 24,8 3,8 33,0 125,4 149,6 24,2-122,8 46,2 24,2 125,4 0,0 0,0 Dez 24,6 3,6 35,1 126,4 138,8 12,4-93,4 58,6 12,4 126,4 0,0 0,0 Anual 23,2 1177,0 841,4-335,6 0,0 841,4 335,6 0,0 ANO MÉDIO (1985) Meses Temp. EP* Correção EP PRP PRP - EP Negativa Armaz ALT ER DEF EXC `C mm mm mm mm mm Acumulada mm mm mm mm mm Jan 24,2 3,5 34,8 121,8 303,3 181,5 0,0 125,0 0,0 121,8 0,0 181,5 Fev 25,9 4,3 30,3 130,3 198,6 68,3 0,0 125,0 0,0 130,3 0,0 68,3 Mar 25,2 3,9 31,5 122,9 353,1 230,3 0,0 125,0 0,0 122,9 0,0 230,3 Abr 23,7 3,5 28,8 100,8 46,0-54,3-54,8 80,0-45,0 91,0 9,8 0,0 Mai 20,1 2,1 28,5 59,9 55,2-4,7-59,5 76,6-3,4 58,6 1,2 0,0 Jun 17,1 1,4 26,7 37,4 8,4-29,0-88,4 60,6-16,0 24,4 13,0 0,0 Jul 17,9 1,7 27,9 47,4 0,3-47,1-135,6 41,0-19,6 19,9 27,5 0,0 Ago 21,1 2,5 29,4 73,5 25,3-48,2-183,8 28,3-12,7 38,0 35,5 0,0 Set 21,3 2,6 30,0 78,0 95,5 17,5-166,3 45,8 17,5 78,0 0,0 0,0 Out 23,7 3,5 32,7 114,5 97,8-16,7-16,7 108,4 62,6 35,2 79,3 0,0 Nov 25,4 4,1 33,0 135,3 186,8 51,5 0,0 125,0 16,6 135,3 0,0 34,9 Dez 25,4 4,1 35,1 143,9 180,5 36,6 0,0 125,0 0,0 143,9 0,0 36,6 Anual 22,6 1165,6 1550,8 385,2 0,0 999,3 166,3 551,5 Legenda Temp. Temperatura Média Mensal PRP Precipitação EP* Evapotranspiração Potencial obtida em tabela Armaz. Armazenamento de água no solo EP Evapotranspiração Potencial corrigida ALT Altura da lâmina de água ER Evapotranspiração Real DEF Deficiência Hídrica EXC Excedente Hídrico Confecção: João Ubiratan Tabela 3 - Cálculo do Balanço Hídrico nos "Anos-Padrão" na Região de Guaratinguetá-SP Chama-se a atenção para a distinção dos anos-padrão nos balanços hídricos, quanto a deficiência e o excedente de água, ou seja, para o ano chuvoso (1983) tem-se como resultante um excedente de 697,8 mm de água, enquanto para o ano seco (1984) uma deficiência de 324,8 mm e para o ano médio (1985) um excedente de 385,2 mm. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Os gráficos resultantes dos cálculos da tabela 3, encontram-se na figura 1, que tem como características: a) o ano chuvoso (1983) tem um verão com água excedente, um outono com pouca deficiência e com um excedente significativo, um inverno com pouca deficiência e uma primavera voltando a ter excedente; b) o ano seco (1984) tem um verão já com deficiência significativa de água nos três meses, um outono onde somente o mês de abril tem excedente e os outros meses volta a deficiência, um inverno com deficiência e retirada de água nos três meses e uma primavera ainda no mês de outubro com deficiência e retirada de água, para nos outros meses ter-se reposição de água ; c) o ano médio (1985) tem um verão com excedente de água nos três meses, um outono com pouca deficiência e retirada de água, um inverno onde aumentou-se a deficiência e retirada de água e uma primavera onde há deficiência, porém com reposição de água. Constatou-se também a relação entre o clima e o balanço hídrico da região de Guaratinguetá-SP. Fez-se isso através dos anos-padrão escolhidos, uma vez que eles refletem os anos de pluviosidade habitual (ano médio) e os anos extremos, isto é, de pluviosidade elevada (ano chuvoso) e pluviosidade reduzida (ano seco). A partir da tabelas 1 e 3 e figura 1, concluiu-se: a) para o clima excessivamente úmido ou muito úmido, relativo ao verão-primavera, não existe deficiência hídrica para o ano chuvoso; já para o ano seco tem-se deficiência hídrica, enquanto para o ano médio no verão não há deficiência e na primavera existe (na realidade tem-se uma reposição hídrica); b) para o clima úmido, sub-úmido ou semi-árido relativo ao outono-inverno tem-se para os três anos-padrão deficiência hídrica, guardando as proporcionalidades segundo os índices pluviométricos. Fig. 1 Balanço Hídrico nos anos-padrão da Região de Guaratinguetá-SP AN O C HUVO SO (1983) E P P R P E R 250 (mm) Jan Fev M ar Abr M ai Jun Jul Ago Set O ut Nov Dez m e s e s ANO SECO (1984) EP PRP ER ( mm ) Jan Fev M ar Abr M ai Jun Jul Ago Set O ut Nov Dez m e s e s ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. AYOADE, J. O. Introdução à Climatologia para os Trópicos. São Paulo: Editora Bertrand Brasil S.A., p. 2. BLAIR e FITE, THOMAS e ROBERT. Meteorologia. Rio de Janeiro: Centro de Publicações Técnicas da Aliança, p. 3. CAMARGO, A. P. O Balanço Hídrico no Estado de São Paulo. Campinas: Instituto Agronômico, Bol.116, p 4. CONTI, José Bueno. Circulação Secundária e Efeito Orográfico na Gênese das Chuvas na Região Lesnordeste Paulista. São Paulo: IGEOG/USP, p 5. INPE. Climanálise Especial. Cachoeira Paulista, SP: CPTEC, p. 6. LANDIM, P.M.B., Análise Estatística de Variáveis Regionalizadas. Rio Claro, SP: Unesp, p. 7. LINSLEY, R.K. e FRANZINI, J.B. Engenharia de Recursos Hídricos. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, p. 8. MONTEIRO, C.A.F. A Dinâmica Climática e as Chuvas no Estado de São Paulo. São Paulo: IGEOG/USP, SANTA NNA, J.L. Indicadores Ambientais: Mudanças Climáticas no Estado de São Paulo. Sorocaba, SP: DSD/USP, p. 10. SILVA, J. U.L. A Dinâmica atmosférica e a Distribuição das Chuvas na Região Oriental Paulista. Rio Claro, SP: Unesp, 1999, Tese de Doutorado, 212p 11. TAVARES, A.C. Critérios de Escolha de Anos Padrões para Análise Rítmica. Rio Claro, SP: Geografia Teorética, AGETEO, (1): THORNTHWAITE,C.W. e MATHER,J.R. The Water Balance. U.S.A. Centerton N.J. Laboratory of Climatology,1955. Vol 8, 104p. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

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