VARIABILIDADE PLUVIOMÉTRICA ANUAL NA BACIA DO RIO IVAÍ PR ( ).

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1 VARIABILIDADE PLUVIOMÉTRICA ANUAL NA BACIA DO RIO IVAÍ PR ( ). DENIS ANDERSON VIEIRA DE MOURA 1 DEISE FABIANA ELY 2 Resumo Esta pesquisa objetivou analisar a variabilidade pluviométrica anual na Bacia do Rio Ivaí (PR) com o intuito de verificar se há padrões na ocorrência de períodos secos e/ou chuvosos, de modo que os resultados possam ser úteis para possíveis aplicações no planejamento de setores socioeconômicos, tais como o hidrológico e o agrícola; que é um dos principais responsáveis pela economia dos municípios localizados na mesma. A pesquisa foi realizada a partir de dados pluviométricos de estações meteorológicas e postos pluviométricos distribuídos ao longo da área de estudo para um período de 39 anos ( ). A área de estudo possui um total de 31 postos e estações que pertencem aos órgãos ANA (Agência Nacional de Águas), IAPAR (Instituto Agronômico do Paraná) e INMET (Instituto Nacional de Meteorologia). Palavras-chave: Variabilidade; chuvas anuais; Bacia do Rio Ivaí. Abstract This research aimed to analyze the annual rainfall variability in the basin Ivaí River (PR) in order to check for patterns in the occurrence of dry and/or wet periods, so that the results can be useful for potential applications in planning socio-economic sectors such as hydrological and agricultural which is a major contributor to the economy of the municipalities in this basin. The survey was conducted from precipitation data from weather stations and rain gauges distributed throughout the study area for a period of 39 years ( ). The study area has a total of 31 stations and stations belonging to the organs ANA (National Water Agency), IAPAR (Agronomic Institute of Paraná) and INMET (National Meteorological Institute). Keywords: Rainfall Variability; Annual Rainfall; Ivaí River Basin. 1 Introdução A Climatologia é um ramo da Ciência Geográfica que nos permite estudar o clima, seus problemas decorrentes e, principalmente, aqueles ligados à sua variabilidade. Tais conhecimentos climáticos permitem amenizar problemas oriundos de fenômenos como secas, processos erosivos, determinar épocas de plantio e colheita, além de contribuir para mitigar diversos problemas socioeconômicos. 1 Acadêmico do curso de graduação em Geografia da Universidade Estadual de Londrina. de contato: denis_davm@hotmail.com 2 Docente Associada do curso de graduação em Geografia da Universidade Estadual de Londrina. E- mail de contato: deise.ely@gmail.com 2149

2 A chuva é um dos elementos constituintes do ciclo natural de renovação da água, sendo ela responsável pelo abastecimento de rios, lagos e outros reservatórios. Desse modo, são necessários estudos sobre sua dinâmica características e sua variabilidade, pois em virtude das características intrínsecas ao fenômeno climático que é [...] muito dinâmico, torna-se necessária à observação de seus principais elementos, como a temperatura, a umidade e a pluviosidade, por um longo período de tempo, para verificar-se as variações de seu comportamento. (BALDO, 2006, p.1) Devido ao expressivo aumento populacional, seja em escala regional, continental ou global, a demanda por serviços como a produção de energia elétrica (usinas hidrelétricas), o abastecimento de reservatórios para uso industrial e doméstico e, é claro, a produção agrícola vem crescendo gradativamente; sendo todos esses setores da economia dependentes do ciclo de renovação natural da água, ou seja, da chuva. A partir desta significativa importância social e econômica das chuvas, faz-se necessário a produção de estudos que analisem sua distribuição espaço temporal. Deste modo, este trabalho objetivou analisar a dinâmica climática e a variabilidade anual das chuvas com o intuito de identificar padrões na variabilidade das precipitações na área de estudo. A pesquisa foi desenvolvida a partir da coleta e tabulação de dados pluviométricos diários referentes a 31 estações, para o período de 1976 a 2012, que foram tabulados para a escala dos totais anuais. A bacia hidrográfica em estudo possui uma intensa atividade agrícola que é desenvolvida no território de 105 municípios, ou seja, a água enquanto recurso possui importância social (abastecimento doméstico) e econômica (atividades agrícolas e industriais) fundamental. 2 Clima, chuvas e sociedade O clima é caracterizado por uma complexa dinâmica que incorpora diversos elementos atmosféricos e espaciais. Desse modo, para o seu estudo faz-se 2150

3 necessário a observação e análise de seus principais componentes, como a temperatura e a pluviosidade (BALDO, 2006), por meio de dados numéricos. O clima pode ser definido como uma sucessão habitual de diferentes tipos de tempos atmosféricos num dado lugar. Além das condições atmosféricas, os condicionantes espaciais são determinantes para a configuração do clima, como por exemplo, a latitude, a altitude, a continentalidade e a maritimidade. A latitude determina a incidência dos raios solares sobre o lugar, quanto maior for a latitude (mais próximo dos Polos 90º N e S) menor será a intensidade dos raios solares que incidem sobre o mesmo; enquanto que a menor latitude (regiões próximas à Linha do Equador) promove uma maior incidência da radiação solar sobre o lugar. Vale destacar a importância da radiação solar no sistema climático, considerada sua principal entrada de energia. As pesquisas relacionadas à Climatologia Geográfica têm uma preocupação com as diferentes formas de espacialização do fenômeno climático e, portanto, estão subsidiadas numa escala espaço-temporal, ou seja, às dimensões espacial (extensão) e temporal (duração) são empregadas conjuntamente em suas análises (MENDONÇA; DANNI-OLIVEIRA, 2007). Ainda assim, para a produção de estudos climatológicos [...] é preciso uma série de dados meteorológicos produzidos por uma ou mais estações meteorológicas, de preferência superior a 30 anos (MENDONÇA; DANNI- OLIVEIRA, 2007, p.25) que subsidiam uma análise do clima em uma Escala Contemporânea, muito utilizada na atualidade para verificar as variações nos padrões climáticos em escala regional, cujo princípio constitui um dos alicerces do presente trabalho. No Brasil as chuvas possuem uma grande variação em seu regime pluviométrico, sendo elas associadas [...] à atuação e à sazonalidade dos sistemas convectivos de macro e mesoescala e, em especial, da frente polar atlântica (FPA) [...] que se expressam na diversidade climática do país. Com tipos chuvosos, semiáridos, tropicais e subtropicais. (MENDONÇA; DANNI- OLIVEIRA, 2007, p.146) 2151

4 Possuindo uma grande amplitude latitudinal, o Brasil apresenta uma grande diversidade de climas, desde áreas semiáridas, chuvosas e subtropicais. Nesta última área climática as chuvas são bem distribuídas ao longo do ano, podendo haver períodos curtos de secas. Por estar em uma área de transição climática, a Região Sul do Brasil possui um clima Subtropical e [...] apresenta índices pluviométricos médios sazonais superiores a 251mm mensais, como consequência da atuação da FPA ao longo de todo o ano [...] A FPA é a principal agente promotora das chuvas nesse setor do território. (MENDONÇA; DANNI-OLIVEIRA, 2007, p.149) Esse domínio climático atribui à região uma boa distribuição das chuvas ao longo do ano, sendo o verão a estação com maior volume de precipitação. O Paraná apresenta variações significativas em relação à distribuição da precipitação sobre seu território, o norte do estado (porção mais setentrional da Região Sul) pode apresentar curtos períodos de secas, em especial nos últimos meses do inverno (Agosto e Setembro); enquanto que na porção sul e no litoral os episódios de seca são menos frequentes. O regime do padrão pluviométrico da Região Sul é altamente afetado por eventos climáticos como El Niño e La Niña, já que ambos provocam mudanças na circulação atmosférica e, também, na precipitação; seja em nível regional ou global. (OLIVEIRA; SATYAMURTY, 1998) Em períodos de El Niño são constatadas alterações positivas no volume pluviométrico, enquanto que em eventos de La Niña são percebidas alterações negativas no regime pluviométrico. Ambos eventos alteram a pluviosidade da Região Sul, períodos de El Niño são chuvosos e de La Niña secos. (GRIMM, 1996) Os estudos das tendências pluviométricas podem constituir métodos que auxiliem, não apenas na prevenção de períodos secos, mas no mapeamento destes e na elaboração estratégias para lidar com seus impactos. A seca é um fenômeno climático que agrava a situação econômica do país, pois pode ocasionar aumentos nas tarifas de energia, dentre outros que afetam as unidades consumidoras, sejam elas domésticas, comerciais e industriais. 2152

5 Nas práticas agrícolas o clima é apresentado como um condicionante para o seu desenvolvimento. Portanto, estudos sobre a variabilidade pluviométrica podem beneficiar as práticas agrícolas desenvolvidas, não apenas na área da Bacia em estudo como também em todo estado paranaense, uma vez que sua economia é altamente pautada sobre as atividades agrícolas e pode ser fortemente afetada por qualquer variação ou oscilação climática. A distribuição das chuvas no decorrer do ano apresenta grande importância para a manutenção de diversos segmentos socioeconômicos, sejam eles voltados à agropecuária, ao setor energético e, até mesmo, ao abastecimento urbano (industrial e doméstico), pois estas atividades são programadas de acordo com um ritmo mensal e sazonal. (BALDO, 2006) 3 Caracterização da área A bacia hidrográfica tem sido amplamente utilizada como referencial geográfico para pesquisas ou práticas de planejamento para o uso dos recursos naturais, principalmente em virtude da importância da água, o que vem transformando-as em unidades básicas de planejamento e gestão ambiental (BALDO, 2006). O estado do Paraná possui 16 grandes bacia hidrográficas (Figura 1), instituídas pela Resolução Nº 024/2006/SEMA, como segue: Litorânea, Iguaçu, Ribeira, Itararé, Cinzas, Tibagi, Ivaí, Paranapanema 1, Paranapanema 2, Paranapanema 3, Paranapanema 4, Pirapó, Paraná 1, Paraná 2, Paraná 3 e Piquiri (SEMA, 2013). 2153

6 Figura 1 - Bacias Hidrográficas do Paraná. Fonte: SEMA PR, A bacia do Rio Ivaí está inserida quase que totalmente no Terceiro Planalto Paranaense, apenas uma pequena porção está inserida no Segundo Planalto, onde se encontra a nascente do Rio que lhe dá nome. Possui uma área total de km², situada entre as coordenadas 22º 54 a 25º 33 de latitude sul e 50º 44 a 52º 42 de longitude oeste. Nesta área encontra-se um total de 105 municípios que, juntos, somam 21% da população do estado do Paraná. As principais cidades são: Maringá, Guarapuava, Apucarana, Umuarama, Campo Mourão e Paranavaí. (BALDO, 2006) A nascente do rio Ivaí encontra-se no município de Irati, enquanto que sua foz está localizada no município de Querência do Norte, desaguando no rio Paraná. De sua foz até sua nascente a bacia possui um perfil topográfico que varia de 250 a 1200m. (BALDO, 2006) A economia dos municípios da bacia é pautada principalmente em atividades agrícolas, desse modo às chuvas são encaradas como um dos principais insumos para essa prática socioeconômica. Além da prática agrícola, a área de estudo também possui duas Usinas Hidrelétricas: a UHE Mourão, localizada no Município de Campo Mourão, com 2154

7 potencial energético de 8,7MW e a UHE Rio dos Patos, em Guarapuava, com 1,72MW de potência instalada. (COPEL, 2014) A área em estudo possui uma dinâmica atmosférica complexa, sendo as chuvas frontais e advectivas os tipos de maior ocorrência pluviométrica, podendo ocorrer secas prolongadas ou episódios de chuvas intensas. Uma melhor compreensão dessa variabilidade propicia uma menor vulnerabilidade das atividades agrícolas, podendo dar subsídios para amenizar problemas decorrentes dessas variações climáticas. 4 Materiais e métodos Os dados pluviométricos diários foram coletados junto aos bancos de dados digitais, que estão disponíveis nas páginas dos órgãos que possuem redes de coletas de dados pluviométricos. Ao longo da extensão da bacia do Rio Ivaí estão distribuídas 133 estações pluviométricas, meteorológicas e agrometeorológicas pertencentes à Agência Nacional de Águas (ANA), ao Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR) e ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Das 133 estações foi possível trabalhar com apenas 31 (Figura 2 e quadro 1) em virtude da quantidade de dados faltantes para o período de estudo ( ). A ausência de dados nestas 102 estações apresenta uma grande amplitude temporal, variando entre 8 até 2367 dias. Figura 2: Espacialização das estações e postos pluviométricos utilizados. 2155

8 Org.: Moura, Quadro 1: Relação das estações e postos pluviométricos. Fonte dos dados: ANA (2015); IAPAR (2015); INMET(2015). Org.: Moura, A metodologia que subsidia a análise produzida baseia-se no método gráfico cronológico de processamento da informação (MGCTI) do tipo Matriz de Bertin (NOUACEUR; LAIGNEL; TURKI, 2014). Esta investigação permite verificar a extrema variabilidade das chuvas na escala regional, mostrando a permanência de períodos secos e úmidos em uma determinada área. Após a tabulação dos dados em totais anuais para cada posto ou estação para a série temporal ( ), iniciou-se a primeira etapa da aplicação da metodologia: (1) os totais pluviométricos de cada posto foram ordenados do mínimo para o máximo; (2) após, foram calculados os valores-limites dos quantis (Q1, Q2, Mediana, Q3 e Q4) para todas as estações de toda a série; (3) foi feita uma 2156

9 classificação dos totais anuais em cinco intervalos, enumerados de 1 a 5 de acordo com os quantis. No qual os anos com valores inferiores ao valor-limite do quintil 1 corresponde aos anos extremamente secos, os anos com valores situados acima do valor-limite do quintil 1 e abaixo do valor do quintil 2 foram classificados como anos secos, para o intervalo do quintil 2 até o valor-limite do quintil 3 ficaram os anos habituais, entre o intervalo do quintil 3 até o valor do quintil 4 os anos chuvosos, e os valores superiores ao valor-limite do quintil 4 foram agrupados os anos classificados como extremamente chuvosos. Como mostra consta na figura 3: Figura 3: Tabela Valores-limites dos quantis. Org.: Moura, Posterior a essa classificação, (4) os totais anuais foram reordenados em suas ordem anual, os valores pluviométricos anuais foram recodificados através de uma da gama de cores representada na figura 3, que classificam a tendência pluviométrica do ano (a partir dos valores limites dos quintis, obtidos no passo anterior). Este procedimento permite visualizar a evolução da pluviosidade em duas dimensões (tempo e espaço). Numa segunda etapa de manipulação dos dados (2.1) os valores (de 1 a 5) atribuídos para cada ano de cada estação ou posto foram somados e calculada a média do período em análise e o desvio padrão para cada estação ou posto. (2.2) Por meio da soma dessas ocorrências, dos valores da média geral e do desvio padrão foi calculado o índice padronizado que foi utilizado para compor o gráfico da esquerda da figura

10 5 Resultados VARIABILIDADE E SUSCEPTIBILIDADE CLIMÁTICA: Na imagem a seguir (figura 4), estão expostos a tabela dos anos padrões (esquerda) e um gráfico com o índice padronizado da pluviosidade das estações da bacia. Figura 4: Tabela anos padrões e gráfico do Índice Padronizado. Fonte dos dados: ANA (2015); IAPAR (2015); INMET(2015). Org.: Moura, 2016 A tabela dos anos padrões foi dividida em quatro agrupamentos de tendências pluviométricas. Esta divisão foi feita a partir de uma análise visual que permitiu identificar períodos mais secos e mais chuvosos. Foram constatados dois períodos secos ( ; ) e dois chuvosos ( ; ). No gráfico do índice padronizado é possível observar que, numericamente, houve uma maior ocorrência de anos chuvosos, totalizando 21 episódios, enquanto que para os secos foram registrados 18 anos. No entanto, nota-se que os anos secos foram mais intensos, já que seus valores são mais expressivos na tabela do índice padronizado. Os dois maiores períodos identificados, nos mostram que as tendências do regime pluviométrico da bacia seguem um padrão decenal (para a série temporal em estudo). Seguindo esta hipótese, pode-se classificar o primeiro período identificado 2158

11 ( ) como o fim de uma década seca; sendo este período sucedido por duas décadas ( ) de padrão chuvoso; sendo intercalado por um novo período decenal de regime seco ( ) e posteriormente o início de um novo período de padrão chuvoso ( ) que poderá se estender por mais alguns anos. O período de , mesmo sendo classificado como chuvoso, possuí alguns anos secos, como 1985, 1988 e 1991, que se destacaram com valores negativos na tabela do índice padronizado. Além desses extremos houve outros quatro anos com uma leve tendência seca, sendo os anos 1981, 1984, 1986 e A mesma situação ocorreu no período de , o qual foi classificado como seco, mas apresentou três anos com uma pequena tendência chuvosa, para os anos de 2000, 2001 e Considerações Os resultados deste trabalho permitem verificar a extrema variabilidade das chuvas na escala regional, monstrando a ocorrência aleatória de períodos secos e úmidos. Para a bacia do Rio Ivaí pode-se detectar fases de tendências bem definidas: três fases úmidas entre ( ; ; ) e outras três secas ( ; ; ). A análise desses períodos demonstra uma relação do El Niño-Oscilação Sul (ENOS) para a ocorrência de períodos chuvosos, já que nos anos de suas ocorrências mais intensas demonstram a ocorrência de um número maior de anos úmidos. Os resultados do índice padronizado demonstram que o território da bacia possui um clima com tendência à ocorrência de anos mais úmidos. 7 Referências BALDO, Maria Cleide. Variabilidade Pluviométrica e a dinâmica atmosférica na Bacia Hidrográfica do Rio Ivaí PR f. Tese (Doutorado em Climatologia) UNESP. CAVALCANTI, Iracema F. A; AMBRIZZI, Tércio. Teleconexões e suas influencias no Brasil. In: Cavalcanti; et. al. Tempo e Clima no Brasil. 1º ed. São Paulo: Oficina de Textos, p COPEL. Usina Mourão Disponível em: < 2159

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