Espacialização da Temperatura do Ar do Polo de Desenvolvimento Petrolina, PE Juazeiro, BA, Submédio São Francisco

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1 Espacialização da Temperatura do Ar do Polo de Desevolvimeto Petrolia, PE Juazeiro, BA, Submédio São Fracisco Brauliro Goçalves Leal 1 ; Sérgio Aurélio Ferreira Soares 2 ; Raiéri Carlos Ferreira de Amorim 3 Resumo A área de estudo, o Polo de Desevolvimeto Petrolia, PE Juazeiro, BA, é um exemplo bem sucedido da aplicação de políticas públicas fudametadas a agricultura irrigada. Assim, o uso eficiete dos recursos hídricos é muito importate. O balaço hídrico é um método que pode aumetar a eficiêcia da irrigação, pois quatifica as ecessidades hídricas das culturas. Ele é feito a partir dos elemetos meteorológicos e fatores do solo, da cultura e do sistema de irrigação. As variáveis meteorológicas requeridas por este método são medidas em estações meteorológicas do Istituto Nacioal de Meteorologia que matém uma rede de estações meteorológicas em operação este polo. Uma maeira de estimar dados meteorológicos em qualquer poto de uma região é utilizar o método de iterpolação espacial e avaliar a sua eficiêcia através da validação cruzada. Desta forma, a temperatura do ar foi espacializada utilizado o método do Iverso da Potêcia da Distâcia a partir dos dados medidos em ove estações meteorológicas automáticas. O período estudado foi de 21 de juho de 2008 a 20 de julho de 2009 perfazedo as quatro estações do ao. A aálise dos resultados utilizado o Erro Absoluto Médio idicou o valor da potêcia p como sedo iguais a 5,2, 5,3, 4,6, 4,9 e 6,5 para o período aual, ivero, primavera, verão e outoo, respectivamete. Os valores do erro ecotrados foram pequeos e comparáveis aos erros istrumetais. Palavras-chave: iterpolação, validação cruzada, estação meteorológica. Itrodução O Polo de Desevolvimeto Petrolia, PE Juazeiro, BA é uma bem sucedida política pública para o desevolvimeto do semiárido, situado a zoa mais árida do Nordeste brasileiro, às marges do Rio São Fracisco, o extremo Oeste de Perambuco e Norte da Bahia. Ele cota com uma área de cerca de hectares irrigados de um potecial de até hectares, divididos etre agricultura familiar e empresarial. No Brasil e o mudo o maior usuário de água é a irrigação para a produção de alimetos, com 69% do cosumo destiado a esta fialidade (BRAGA, 2008). Para mater-se sustetável, em termos ambietais, a agricultura irrigada é ecessário que se utilize os recursos hídricos com maior eficiêcia, o que pode ser alcaçado por meio do balaço hídrico, um método que permite a gestão da água de irrigação, utilizado-se 1 Professor, D.Sc., Uiversidade Federal do Vale do São Fracisco, pesquisador do CNPq, Juazeiro, BA, brauliro.leal@uivasf.edu.br. 2 Estudate de Egeharia da Computação, Uiversidade Federal do Vale do São Fracisco, bolsista da FAPESB, Juazeiro, BA. 3 Pesquisador DCR do Istituto Federal de Esio Técico de Alagoas (IFAL), Campus de Marechal Deodoro, AL.

2 da quatificação das ecessidades hídricas das culturas em termos de lâmia e duração da irrigação. Isso pode ser feito a partir dos elemetos meteorológicos e fatores do solo, da cultura e do sistema de irrigação (ALLEN et. al., 1998). Detre as variáveis meteorológicas requeridas para proceder-se ao cálculo do balaço hídrico destaca-se a temperatura do ar, medida em estações meteorológicas de forma potual. A Poderação do Iverso da Potêcia das Distâcias (IPD) é um método de iterpolação espacial que coverte dados de observações potuais em campos cotíuos (JAKOB; YOUNG, 2006). Um dos procedimetos mais utilizados para avaliar o desempeho de métodos de espacialização é o processo de validação cruzada, que permite comparar valores teóricos de um, detre vários modelos, e os valores empíricos obtidos a amostragem. Com base a aálise dos erros de estimação, pode-se selecioar o melhor modelo (PIOVESAN et al., 2009). Willmott e Matsuura (2006), estudado erros de temperaturas iterpoladas pelo Iverso do Quadrado da Distâcia, obtidos a partir de 10 aos de observações mesais e de 1807 estações meteorológicas da Rede Climatológica Histórica Global, observaram que o Erro Absoluto Médio (MAE, do iglês Mea Absolute Error) é a medida mais adequada para avaliar os erros médios de iterpolação espacial. Tedo em vista a importâcia das variáveis meteorológicas para a gestão de recursos hídricos e devido à carêcia de trabalhos cietíficos relacioados à espacialização de variáveis meteorológicas o Polo de Desevolvimeto Petrolia, PE Juazeiro, BA, o objetivo deste trabalho foi testar e validar, por meio do processo de validação cruzada, o desempeho de uma metodologia para espacialização dos valores médios diários da temperatura do ar. Material e Métodos A área de estudo, um círculo de aproximadamete 250 km de raio em toro da cidade de Petrolia-PE, é a região a qual se isere o Polo de Desevolvimeto Petrolia Juazeiro. Na Tabela 1 costam iformações das estações meteorológicas automáticas do INMET, modelo Vaisala MAWS301, em operação a área de estudo. Foram calculados os valores médios diários da temperatura a partir dos dados horários medidos estas estações o período de 21 de juho de 2008 a 20 de juho de 2009, perfazedo quatro estações do ao, isto é, ivero (21 de juho a 22 de setembro de 2008), primavera (23 de setembro a 20 de dezembro de 2008), verão (21 de dezembro de 2008 a 20 de março de 2009) e outoo (21 de março a 20 de juho de 2009). Os valores diários da temperatura do ar foram espacializados através do IPD, Equação 1, variado-se o parâmetro de potêcia p de 0,0 a 25,0, com icremeto de 0,1. O desempeho do IPD foi determiado pelo MAE, Equação 2, calculado por meio da validação cruzada aplicada aos dados do período estudado as bases aual e sazoal.

3 p d r,ri fm ri f e(r) (1) p d r,r em que, f e (r) - valor estimado de f o vetor posição r, f m (r i ) - valor medido de f o vetor posição r i, - úmero total de potos cohecidos e utilizados a iterpolação, d(r,r i ) - distâcia euclidiaa etre os vetores r e r i, e p - parâmetro de potêcia. i 1 MAE fm ri fe(ri ) (2) Tabela 1. Estações meteorológicas automáticas do Istituto Nacioal de Meteorologia em operação a região do Polo de Desevolvimeto Petrolia Juazeiro, com código, local, uidade federativa, latitude, logitude e altitude. Código Nome UF Latitude ( ) Logitude ( ) Altitude (m) A307 Petrolia PE -9, , ,5 A329 Cabrobo PE -8, , ,0 A330 Paulistaa PI -8, , ,0 A331 São João do Piauí PI -8, , ,0 A337 Caracol PI -9, , ,0 A343 Picos PI -7, , ,0 A345 São Raimudo Noato PI -9, , ,0 A351 Floresta PE -8, , ,0 A354 Oeiras PI -6, , ,0 A411 Paulo Afoso BA -9, , ,7 A423 Remaso BA -9, , ,0 A424 Irecê BA -11, , ,0 A428 Sehor do Bofim BA -10, , ,0 A435 Uauá BA -9, , ,0 A436 Queimadas BA -10, , ,0 A440 Jacobia BA -11, , ,0 A442 Euclides da Cuha BA -10, , ,0 A443 Delfio BA -10, , ,0 Fote: INMET (2009). Para selecioar as estações meteorológicas que melhor represetam a temperatura da região, as 18 estações da Tabela 1 foram combiadas, totalizado cojutos. Foram calculados os valores de MAE de cada cojuto utilizado seus valores médios diários de temperatura. O cojuto selecioado foi aquele composto pelas estações A307, A329, A423, A330, A428, A331, A351, A440 e A343, destacadas em egrito, pois apresetou os meores valores de MAE. Para avaliar o desempeho do IPD, foi calculado o valor do MAE utilizado-se valores médios diários de temperatura, para cada valor de potêcia p, obtidos a partir de dados horários previamete selecioados, medidos as estações do cojuto, sedo 664, 682, 722 e 828 medidos o ivero, primavera, verão e outoo, respectivamete.

4 Resultados e Discussão A Figura 1a apreseta a variação de MAE em fução de p os períodos estudados. A variação geral do MAE foi similar estes períodos, com valor iicial alto, acompahado por uma dimiuição acetuada até um valor míimo e em seguida um crescimeto moderado até o fial do período. Os valores míimos de MAE foram 0,6731 C, 0,6489 C, 0,6729 C, 0,7406 C e 0,6292 C para o período aual, ivero, primavera, verão e outoo, respectivamete. Os correspodetes valores de p foram 5,2, 5,3, 4,6, 4,9 e 6,5 para o período aual, ivero, primavera, verão e outoo, respectivamete. (a) (b) Figura 1. Variação dos valores de (a) MAE em fução de p os períodos ao, ivero, primavera, verão e outoo; e (b) Variação do erro em fução da data os períodos ivero, primavera, verão e outoo. A Figura 1b apreseta a variação do erro médio diário da temperatura de todas as estações durate o período estudado. Esses valores são a média da difereça etre os valores diários da temperatura obtidos com dados medidos e os iterpolados pelo IPD para os valores de p iguais a 5,3, 4,6, 4,9 e 6,5 os períodos ivero, primavera, verão e outoo, respectivamete. O valor do erro médio variou de -0,17 C a 0,33 C, com média 0,08 C e desvio padrão 0,09 C, sedo que 50% dos erros ficaram etre -0,03 C e 0,14 C. O erro médio dos valores iterpolados foi iferior à precisão do sesor, que é de ±0,12 C (VAISALA, 2004). A sazoalidade iflueciou os resultados, sedo o verão e o outoo os períodos com os maiores e meores valores do erro, respectivamete. Amorim et al. (2008), ao espacializarem a temperatura e umidade relativa, com a correção do gradiete adiabático seco, ecotraram erro relativo médio de 11,1% e 6,6%, com amplitudes de temperatura variado de 6,9% e 16,8% e de umidade relativa etre 1,6% e 18,9%, respectivamete. Esses autores aida observaram que os resultados obtidos foram idepedetes da ifluêcia a sazoalidade as escalas espacial e temporal cosideradas. Os valores dos erros ecotrados este trabalho foram meores do que aqueles ecotrados por Amorim e colaboradores devido a pouca variação da altitude etre as estações utilizadas (Tabela 1). Raupach e Fiiga (1997) verificaram que a topografia perturba os processos e variáveis evolvidas a iteração Terra-Atmosfera, icluido a umidade relativa, iflueciado o clima próximo à superfície, as trocas de eergia, a dispoibilidade de água e mometum a biosfera. A sazoalidade dos erros aqui ecotrados pode estar relacioada ao clima da região que apreseta períodos secos e chuvosos bem defiidos. Coclusões

5 Os valores da potêcia do Iverso da Potêcia da Distâcia correspodetes aos meores do Erro Absoluto Médio foram iguais a 5,2, 5,3, 4,6, 4,9 e 6,5 para o período aual, ivero, primavera, verão e outoo, respectivamete. Como os valores do erro médio ecotrados foram pequeos e comparáveis aos erros istrumetais, recomeda-se o IPD para a espacialização da temperatura média do ar da região estudada. Agradecimetos Ao Coselho Nacioal de Desevolvimeto Cietífico e Tecológico CNPq e à Fudação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia FAPESB pelo suporte fiaceiro. À Uiversidade Federal do Vale do São Fracisco (UNIVASF) pelo suporte técico-cietífico. Ao Istituto Nacioal de Meteorologia (INMET) por forecer dados meteorológicos em seu site. Referêcias ALLEN, R. G.; PEREIRA, L. S.; RAES, D.; SMITH, M. Crop evapotraspiratio: guidelies for computig crop water requerimets. Rome: FAO, p. (FAO. Irrigatio ad Draiage Paper 56). AMORIM, R. C. F. RIBEIRO, A.; LEAL, B. G. Avaliação do comportameto de variáveis meteorológicas espacializadas em áreas de relevo odulado a bacia do Rio Doce. Egeharia a Agricultura, Viçosa, MG, v. 16,. 1, p , BRAGA, P. F. Gestão de águas o Brasil. Scietific America Brasil, São Paulo,. 70, p , mar INMET. Moitorameto das estações automáticas. Dispoível em: < automaticas.php>. Acesso em: 26 jul JAKOB, A. A. E.; YOUNG, A. F. O uso de métodos de iterpolação espacial de dados as aálises sociodemográficas. I: ENCONTRO NACIONAL DA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ESTUDOS POPULACIONAIS, 15., 2006, Caxambu. Aais... Rio de Jaeiro:Associação Brasileira de Estudos Populacioais, PIOVESAN, P.; ARAUJO, L. B. de; DIAS, C. T. dos S. Validação cruzada com correção de autovalores e regressão isotôica os modelos de efeitos pricipais aditivos e iteração multiplicativa. Ciecia Rural, Sata Maria, v. 39,. 4, p , RAUPACH, M. R.; FINNIGAN, J. J. The ifluece of topography o meteorological variables ad surface-atmosphere iteractios. Joural of Hydrology, Amsterdam, v. 190, p VAISALA. MAWS HydroMet TM Systems for Meteorological ad Hydrological Moitorig: techical descriptio, Dispoível em: < Acesso em: 23 jul WILLMOTT, C. J.; MATSUURA, K. O the use of dimesioed measures of error to evaluate the performace of spatial iterpolators. Iteratioal Joural of Geographical Iformatio Sciece, Lodo, v. 20,. 1, p , 2006.