ANÁLISE CLIMÁTICA DAS ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS DO INMET NO ESTADO DE SÃO PAULO UTILIZANDO A TÉCNICA DOS QUANTIS: PARTE II

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1 ANÁLISE CLIMÁTICA DAS ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS DO INMET NO ESTADO DE SÃO PAULO UTILIZANDO A TÉCNICA DOS QUANTIS: PARTE II Ester Regina K. Ito 1, Marcelo Schneider,, Franco N. J. Villela 1, Franscielly A. Marquardt1, Micheline de S. Coelho 2 RESUMO: Esta é a segunda parte de um trabalho que emprega a técnica dos quantis e pretende investigar a variabilidade climática dos regimes de precipitação e temperatura para oito estações meteorológicas do INMET localizadas no estado de São Paulo (a maioria abrange o período 1961 a 2005). Os resultados evidenciam importantes diferenças encontradas entre a parte leste e o interior do estado. Uma análise para o quantil de 85% (limiar da categoria muito chuvoso ) no mês de janeiro (mais chuvoso do ano) indicou 599,5mm de precipitação para Ubatuba enquanto que um valor bem menor de 342,9mm para Presidente Prudente. Por outro lado na faixa centro-norte encontrou-se forte variabilidade de temperatura para setembro (evidenciada pelos extremos e calculada através da diferença observada entre os limiares de 15-85%). Dessa forma, a climatologia dos quantis para o estado de São Paulo pode ser utilizada pelos centros operacionais de previsão de tempo e clima para separar períodos normais de anômalos e, a partir disso, servir como base para a elaboração de produtos que forneçam ao usuário informações úteis e de fácil compreensão para o público em geral, que auxiliarão nas tomadas de decisão. ABSTRACT: This is the second part of a work that applies the technique of quantis and investigates the climate variability for precipitation and temperatures patterns (mostly dataset covers the period) for eight meteorological stations from INMET located at São Paulo- Brazil. The results point toward important differences found between the east and interior part of São Paulo state. An analysis for the 85% quantil (edge of very rainy category) in january indicates a precipitation of 599,5mm for Ubatuba city, while Presidente Prudente had 342,9mm. In the other hand, in the central-north region the results showed strong variability of temperature in September (this was evident for the extremes values observed through the % quantis differences). In this way, the climatology of quantis obtained for the São Paulo state may be used by operational weather and climate centers to distinguish normal from abnormal periods. So, it may be used to build products that feed helpful information to the user and the general public, in order to help in decisions processes. Palavras-chave: Quantis, Precipitação, Temperatura. INTRODUÇÃO A atuação de três tipos principais de massas de ar sobre São Paulo (massa polar atlântica, massa tropical úmida e massa continental equatorial - Parte I deste trabalho) leva à caracterização de regiões com regimes climáticos relativamente diferenciados no estado. Somado a este predomínio de massas de ar, ocorre a atuação de diversos sistemas meteorológicos transientes, tais 1 Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) - 7 Distrito de Meteorologia 2 Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) - Coordenação de Desenvolvimento e Pesquisa (CDP) Corresponding authors address: Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Av. Indianópolis, 189 Moema CEP São Paulo/SP Brasil ester.ito@inmet.gov.br, marcelo.schneider@inmet.gov.br, franco.villela@inmet.gov.br, franscielly.marquardt@inmet.gov.br, coelho.micheline@inmet.gov.br

2 como frentes frias, bloqueios atmosféricos, eventos de ZCAS, CCMs, e linhas de instabilidade (Climanálise, 1996), que contribuem por regular o clima do estado, em virtude da sua posição geográfica. Sendo assim, com o intuito de determinar o regime de distribuição da precipitação e das temperaturas mínimas e máximas para diferentes regiões paulistas, esta segunda parte do trabalho amplia o emprego da técnica dos quantis para outras estações meteorológicas do estado de São Paulo. Um dos objetivos foi caracterizar a variabilidade climática das séries por meio da distância observada entre os limiares quantílicos. A obtenção dessas informações facilitará na estimativa das previsões climáticas da região, utilizando-se valores objetivos que sejam úteis e de fácil compreensão para o público em geral. METODOLOGIA A mesma metodologia dos quantis descrita na Parte I deste trabalho (e melhor detalhada em Xavier et al. 2002) foi aplicada às séries históricas das estações meteorológicas selecionadas no litoral e no interior de São Paulo, a saber: Ubatuba, Campos do Jordão, São Carlos, São Simão, Franca, Catanduva, Votuporanga e Presidente Prudente, todas geograficamente identificadas por meio de um mapa apresentado na Parte I. No entanto, para ilustração deste trabalho serão mostradas apenas quatro estações, visando representar microrregiões paulistas, a saber: Ubatuba representando litoral norte, Campos do Jordão a Serra da Mantiqueira, Presidente Prudente o oeste e, por último, Catanduva representando a parte norte. A estatística das séries temporais foram feitas e serão mostradas em tabelas juntamente com os valores das ordens quantílicas associados a cada estação estudada. RESULTADOS Nesta Parte II do trabalho, procurou-se investigar e discutir o regime de precipitação baseado nas séries históricas de outras cidades paulistas, com o objetivo de identificar e separar os períodos chuvosos, secos e os meses de transição para todo o estado. A mesma discussão vale para o regime de temperatura na análise dos períodos frios, quentes e meses de transição. Algumas variáveis foram escolhidas a fim de identificar as peculiaridades de cada região (caso da temperatura mínima para Campos do Jordão e da temperatura máxima para Presidente Prudente e Catanduva, assim como a precipitação para as estações de Presidente Prudente e Ubatuba). Análise dos quantis para o leste do estado: Com base na série histórica de precipitação total mensal da estação de Ubatuba, foi montada a Tabela 1 de maneira que melhor fosse possível relacionar a distribuição dos quantis com os elementos da Análise Descritiva Exploratória (ADE). A partir disso, elaborou-se uma comparação

3 entre os valores médios, a mediana, o mínimo e máximo da série, além do desvio padrão (desv pad) e da diferença entre os limiares do quantil normal de 65 35% (dif q(65-35)). Assim como ocorrido com a estação do Mirante de Santana na cidade de São Paulo (Parte I do trabalho) foram identificados dois regimes bem distintos: um que compreende os meses mais chuvosos (outubro a março) e outro referente aos meses mais secos (maio a agosto). Os meses de transição ficam evidenciados em abril (chuvoso para seco) e setembro (seco para chuvoso). Ressalta-se que o auge da estação chuvosa fica caracterizado entre os meses de dezembro e março, com valores da categoria normal entre 190,2 mm e 402,6mm. O mês de fevereiro apresentou o maior valor de desvio padrão desv pad (186,7mm). Por outro lado a maior variabilidade da categoria normal (dif q(65-35)) foi registrada no mês de março, período onde se encontra o maior valor do quantil de 65% (402,6mm) (Tabela 1). Tabela 1: Análise descritiva para a estação de Ubatuba. A faixa em negrito corresponde aos quantis de 35-65% (normal), para a variável de precipitação (mm). PREC JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ media 357,9 304,4 316,3 229,5 126,6 85,96 101,5 82,05 182,8 233,7 258,9 329,5 minimo 97,2 16,0 72,5 25,5 10,1 6,6 7,2 7,5 22,0 68,0 57,6 95,0 Q(15) 199,6 106,4 154,6 115,9 53,7 27,8 35,8 32,6 93,1 117,1 129,2 185,8 Q(35) 280,0 190,2 212,6 153,1 90,8 59,3 68,1 62,2 145,9 179,3 197,2 252,2 mediana 347,2 291,1 279,1 190,3 116,1 75,5 80,0 70,4 184,8 222,0 260,3 295,4 Q(65) 380,3 361,3 402,6 249,6 136,1 101,4 117,4 104,3 219,4 276,2 279,8 346,2 Q(85) 599,5 512,7 472,2 380,7 195,7 142,0 155,9 137,1 276,5 348,9 346,6 513,7 maximo 712,3 898,8 958,5 672,6 367,6 269,2 311,9 194,9 350,1 462,3 802,4 736,4 desv pad 162,9 186,7 169,4 141,5 79,0 52,7 69,8 44,7 79,3 104,3 131,4 159,6 dif q(65-35) 100,3 171,1 190,0 96,5 45,3 42,1 49,3 42,1 73,5 96,9 82,6 94,0 dif q(85-15) 399,9 406,3 317,6 264,8 142,0 114,2 120,1 104,5 183,4 231,8 217,4 328,0 Observa-se que o quantil de 85% (limiar de muito chuvoso) alcança valores acima dos 500mm no trimestre dezembro-janeiro-fevereiro (com máximo de 599,5 mm em janeiro). Em contrapartida o trimestre mais seco (junho-julho-agosto) possui valores extremos (limiar de 15%) próximos de 30mm (27,8 mm em junho) com faixa de normalidade que varia de 59,3 mm a 101,4mm. Observa-se também uma brusca transição nos meses de agosto-setembro com valores da faixa chuvoso que sobem de 104,3 para 219,4 mm. Em contrapartida, também merece destaque a transição no limiar da mesma categoria chuvosa (Q65%) que é observada nos meses de março (abril), com valores de 402,6 (249,6) mm, respectivamente. Tabela 2: Análise descritiva para a estação de Campos do Jordão. A faixa em negrito correspondem aos quantis de 35-65% (normal), para a variável de temperatura mínima (ºC). TMIN JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ média 13,0 13,1 12,0 9,5 6,2 4,3 3,4 4,5 7,3 9,8 11,0 12,4 mínimo 9,2 10,2 9,0 5,0 0,9 0,5 0,3 1,5 4,0 6,7 6,1 8,0 Q(15) 11,9 12,0 10,6 7,7 4,3 2,1 0,8 2,7 5,8 8,3 9,2 11,1 Q(35) 12,7 12,6 11,4 8,7 5,4 3,7 2,8 4,1 6,5 9,5 10,8 11,8 mediana 13,3 13,2 12,3 10,0 6,1 4,5 3,5 4,5 7,6 9,9 11,1 12,6 Q(65) 13,5 13,5 12,8 10,7 6,6 5,5 4,3 5,0 7,9 10,2 11,6 13,0 Q(85) 14,1 14,2 13,3 11,4 8,7 6,2 5,7 6,1 8,9 11,1 12,4 13,7 máximo 15,1 14,7 14,2 12,7 10,5 7,7 6,8 7,2 10,3 12,8 13,1 14,3 desv pad 1,2 1,0 1,2 1,8 2,1 1,8 1,9 1,5 1,5 1,3 1,5 1,3 dif q(65-35) 0,8 0,9 1,4 2,0 1,2 1,8 1,5 0,9 1,4 0,7 0,8 1,2 dif q(85-15) 2,1 2,2 2,7 3,7 4,4 4,1 5,0 3,4 3,1 2,8 3,2 2,5

4 De acordo com a Tabela 2 construídas para Campos do Jordão observa-se que o mês mais frio julho tem valores de normalidade entre 2,8 C e 4,3 C. Neste mês ocorre a maior variabilidade (5 C) entre as categorias muito frio muito quente, com valores entre 0,8 e 5,7 C. Análise dos quantis para o interior do estado: Em relação às demais áreas do estado de São Paulo, o oeste é a região que primeiro recebe os efeitos da chegada das massas continentais (massa polar ou massa equatorial) e por alguns sistemas convectivos, tais como CCMs, linhas de instabilidade e frentes frias. A tabela comparativa entre as categorias de quantis e os elementos da ADE é mostrada a seguir (Tabela 3). A análise do quantil associado à categoria muito quente (quantil de 85%) para a estação de Presidente Prudente mostra uma brusca transição entre os meses de julho e agosto para a variável de temperatura máxima (sobe de 28 C para 30 C). O mês de setembro é o que apresenta a maior desvio entre os valores das ordens quantílicas (5,1 C entre 15%-85%). Fevereiro destaca-se como sendo o mês mais quente, com valores de temperatura mínima entre 20,8-21,7 C e de máxima entre 30,7-31,5 C. Tabela 3: Análise descritiva para a estação de Presidente Prudente. A faixa em negrito corresponde aos quantis de 35-65% (normal), para a variável de temperatura máxima (ºC). TMAX JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ média 31,0 31,2 30,9 29,5 26,7 25,8 26,1 28,4 28,9 30,1 30,6 30,7 mínimo 29,2 28,5 28,8 26,9 23,2 22,7 22,9 24,4 24,8 27,3 28,9 28 Q(15) 29,6 29,8 29,7 28,1 25,6 24,5 24,5 26,3 26,3 28,5 29,4 29,4 Q(35) 30,5 30,7 30,6 28,9 26,2 24,9 25,2 27,5 27,6 29,2 30,0 30,2 mediana 31,1 31,2 30,9 29,3 26,5 25,4 26,1 28,6 28,6 30,3 30,7 30,7 Q(65) 31,5 31,5 31,2 29,7 27,0 26,6 26,8 29,1 29,9 30,5 31,1 30,9 Q(85) 32,2 32,5 32,3 31,0 28,2 27,7 28,0 30,0 31,4 31,9 32,0 31,9 máximo 33,8 34,8 33,5 33,9 29, ,6 31,9 35,2 33,7 32,8 33,3 dev pad 1,1 1,2 1,2 1,4 1,3 1,5 1,6 1,8 2,4 1,5 1,0 1,2 dif (65-35) 1,9 1,8 1,5 1,6 1,4 2,1 2,3 2,8 3,6 2,0 1,7 1,6 dif (85-15) 2,6 2,7 2,6 2,9 2,7 3,3 3,5 3,7 5,1 3,4 2,6 2,5 Na parte oeste do estado de SP, a Estação de Presidente Prudente revela o mês mais chuvoso em janeiro, com valores de normalidade (ordem quantílica de 35-65%) entre 155,1mm e 227,5mm, muito seco (abaixo de 15%) abaixo de 97,6mm e muito chuvoso (acima de 85%) acima de 342,9 mm. Por outro lado, o mês mais seco que é julho situa-se com valores de normalidade na faixa entre 13,2mm e 41,8mm. No que se refere às temperaturas a Região Centro-Norte, de maneira geral, apresenta uma antecipação do período de calor. Um exemplo disso é a estação de Catanduva onde pode ser observado o aumento da freqüência de eventos extremos no limiar da categoria muito quente com valores de 29,2 C a 31,4 C ocorrido na transição julho-agosto (Tabela 4).

5 QUANTIS DE TEMPERATURA MÁXIMA MÉDIA - PRESIDENTE PRUDENTE ( ) Temperatura ( C) MUITO FRIO FRIO NORMAL QUENTE MUITO QUENTE 22 JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Meses Figura 1: Quantis da estação meteorológica de Presidente Prudente para a temperatura máxima (ºC). Todas as estações do centro-norte do estado apresentam os maiores desvios de temperatura (referentes aos extremos 15%-85) no mês de setembro. Como discutido anteriormente é nesta época do ano em que ocorre a alternância entre as ondas de frio (massas de ar de origem polar) e a entrada do ar tropical aquecido (maior radiação solar incidente) a partir do norte do estado. Tabela 4: Análise descritiva para a estação de Catanduva. A faixa em negrito corresponde aos quantis de 35-65% (normal), para a variável de temperatura máxima (ºC). TMAX JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ média 30,7 31,0 31,0 30,1 27,9 27,2 27,4 29,6 30,4 31,1 31,0 30,4 mínimo 28,9 27,8 28,6 27,8 24,2 24,3 24,5 26,6 25,6 28,1 29,0 28,5 Q(15) 29,2 29,3 29,6 28,8 26,4 25,7 25,5 27,5 27,9 29,6 29,8 29,3 Q(35) 30,1 30,4 30,5 29,4 27,2 26,4 26,6 29,1 29,0 30,1 30,5 29,7 mediana 30,9 31,1 31,05 29,9 27,8 26,8 27,3 29,65 30,2 30,85 30,9 30,4 Q(65) 31,3 31,8 31,5 30,6 28,4 27,9 28,0 30,1 31,3 31,5 31,5 30,6 Q(85) 32,0 32,6 32,1 31,6 29,2 29,0 29,2 31,4 33,1 32,8 32,0 31,6 máximo 33,8 35,0 34,0 33,5 31,6 30,4 30,7 33,6 35,1 35,2 33,9 34,4 dev pad 1,3 1,5 1,2 1,3 1,5 1,5 1,6 1,7 2,4 1,6 1,1 1,1 dif (65-35) 1,2 1,4 1,0 1,2 1,2 1,5 1,4 1,0 2,3 1,4 1,0 0,9 dif (85-15) 2,8 3,3 2,4 2,8 2,8 3,3 3,8 3,9 5,2 3,2 2,2 2,3 QUANTIS DE TEMPERATURA MÁXIMA MÉDIA - CATANDUVA ( ) Temperatura ( C) MUITO FRIO FRIO NORMAL QUENTE MUITO QUENTE 22 JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Meses Figura 2: Quantis da estação meteorológica de Catanduva para a temperatura máxima (ºC).

6 A análise na região centro-norte, em geral, indica que os meses mais chuvosos (associados à freqüência dos valores da ordem quantílica de 65-85%) ocorrem no período de dezembro a fevereiro. Nessa região, no entanto, observa-se um aumento progressivo da quantidade de precipitação a partir do mês de setembro em direção ao mês mais chuvoso de janeiro, decorrente principalmente da presença de episódios ZCAS (Zona de Convergência do Atlântico Sul). Por outro lado, nestas estações o período mais seco do ano encontra-se no trimestre de junho, julho e agosto, meses nos quais predomina a atuação do sistema de alta pressão subtropical. CONCLUSÕES De forma geral os resultados indicaram que as estações meteorológicas localizadas no leste (no caso Ubatuba e Campos do Jordão) apresentaram comportamentos semelhantes ao identificado na capital paulista, uma vez que as localidades estão inseridas em regimes climáticos semelhantes que são determinados especialmente pela influência da massa tropical atlântica. Em termos quantitativos, no entanto, encontraram-se particularidades em Ubatuba e Campos do Jordão, no que diz respeito respectivamente à precipitação e à temperatura, isto em decorrência das características físicas de cada localidade. Um resultado importante revela que todas as estações do centro-norte do estado apresentam os maiores desvios de temperatura máxima (referentes aos extremos 15%-85%) no mês de setembro. Nesta época do ano ocorre uma forte variabilidade, visto que ocorre a alternância de esporádicas ondas de frio de final de inverno (massas de ar de origem polar) com a entrada do ar tropical já mais aquecido devido ao aumento da radiação solar incidente. A metodologia aqui utilizada foi baseada na técnica dos quantis e fornece uma métrica objetiva de determinação de períodos anômalos em comparação com a conhecida marcha do ciclo anual. Por meio da ordenação das categorias quantílicas (de muito seco / frio a muito chuvoso / quente ) obteve-se importantes resultados na determinação de limiares de temperatura e precipitação. Dessa forma, a climatologia dos quantis para algumas regiões do estado de São Paulo aqui elaborada pode ser utilizada pelos centros operacionais de previsão de tempo ou clima para separar períodos normais de anômalos e, a partir disso, servir como base para a elaboração de produtos que forneçam ao usuário informações úteis e de fácil compreensão para o público em geral, o que auxiliará nas tomadas de decisão. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Climanálise Especial Boletim de Monitoramento e Análise Climática. São José dos Campos-SP, Brasil. CPTEC/INPE, Xavier, T da Ma. B. S.; Silva, J. de F. da; Rebello, E. R. G. (2002). A Técnica dos Quantis e suas aplicações em Meteorologia, Climatologia e Hidrologia com ênfase nas regiões brasileiras. Thesaurus Editora. Brasília- DF. 141 p.