TENDÊNCIA NA PRECIPITAÇÃO DO MUNICÍPIO DE PASSO FUNDO/RS

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1 TENDÊNCIA NA PRECIPITAÇÃO DO MUNICÍPIO DE PASSO FUNDO/RS Pamela Bilhafan Disconzi¹; Rita Fraga de Cássia Damé²; Claudia Fernanda Almeida Teixeira- Gandra³ Resumo Trabalhos recentes têm mostrado alguns indicadores de mudanças climáticas em escala regional e global, estão sendo observadas mudanças da precipitação em várias partes do mundo, incluindo as regiões sul e sudeste do Brasil, especialmente nos últimos 50 anos. Com isso, viu-se a importância de uma análise das tendências de precipitação para a compreensão dos possíveis impactos que as mudanças no clima possam ocasionar na sociedade em geral. O presente trabalho teve como objetivo identificar a presença ou ausência de tendência nas séries de precipitação média anual da localidade de Passo Fundo/RS. Para tanto foram analisados os dados de precipitação pertencentes a uma estação climatológica. Para detectar a existência de tendência e pontos de mudança foram utilizados os testes não paramétricos de Mann-Kendall e Mann-Whitney. Através dos resultados obtidos, pode-se observar que ao aplicarmos o teste Mann-Kendall a séria não apresentou alteração na tendência, porem ao ser aplicado o teste de Mann-Whitney a série de precipitação mostrou alteração na tendência, a partir de Palavras-Chave Tendência, Mann-Kendall, Mann-Whitney. RAINFALL TREND IN PASSO FUNDO/RS Abstract Recent studies have shown some indicators of climate change at regional and global scale rainfall changes are being observed in various parts of the world, including South and Southeast regions of Brazil, especially in the last 50 years. Thus, we saw the importance of an analysis of rainfall trends to understand the possible impacts that climate change can cause in society in general. This study aimed to identify the presence or absence of trend in the series of average annual rainfall of the town of Passo Fundo / RS. For both the rainfall data belonging to a meteorological station were analyzed. To detect the existence of trends and turning points we used the nonparametric Mann-Kendall and Mann-Whitney tests. From the results obtained, it can be seen XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 that by applying the Mann-Kendall test showed no serious change in trend, however when applying the Mann-Whitney test showed the number of precipitation change in trend from Keywords Trend, Mann-Kendall, Mann-Whitney. INTRODUÇÃO A precipitação é reconhecida por muitos pesquisadores como a variável climatológica mais importante na região Tropical. Ela é determinante nas características da região, como o tipo de vegetação, as atividades agrícolas, na geração de energia, entre outros. Isso mostra sua importância, assim diversos estudos e métodos para sua caracterização foram desenvolvidos, para entender seus impactos e sua evolução no tempo, intensidade, tendências, duração e freqüência (Delgado e Souza, 2014). As informações sobre mudanças no regime pluvial como resultado das mudanças climáticas são essenciais para o desenvolvimento de gestões públicas que venham conduzir ações sobre gerenciamento dos recursos hídricos. Com isso, há uma necessidade crescente de entender as alterações no clima, o ponto de partida para este entendimento seria observar a homogeneidade de séries temporais e a existência de tendências, pois uma série é considerada homogênea quando os dados pertencem à mesma população, não havendo alteração nos parâmetros (Wanderley et al., 2013). O acelerado crescimento da população, associado à falta de planejamento urbano e de infraestrutura tem levado há uma maior vulnerabilidade às tragédias causadas pelas precipitações. Portanto, é de grande relevância um amplo estudo de tendências das precipitações, principalmente as severas e extremas, para fins de planejamento urbano e implementação de medidas para conter e/ou amenizar seus efeitos (Raimundo et al., 2014). Com este âmbito o objetivo deste trabalho foi identificar a presença ou ausência de tendência na série de precipitação média anual da localidade de Passo Fundo/RS. MATERIAL E MÉTODOS Foi utilizada uma série de dados diários de chuva do município de Passo Fundo/RS, localizado na latitude 28º15 46 S, longitude 52º24 25 O e altitude 687 m (Fig. 1), no período de 1974 a 2009, perfazendo 35 anos, obtidos junto a Agência Nacional de Águas (ANA). XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 Figura 1 Localização do Município de Passo Fundo/RS ] O clima da região corresponde ao tipo subtropical úmido (Cfa), segundo classificação de Köppen. A precipitação anual é de 1785 mm, sendo setembro o mês mais chuvoso, com precipitação média de 207 mm, e abril, o mês menos chuvoso, com precipitação média de 118 mm. A temperatura média anual é 17,5ºC, sendo junho o mês mais frio, com temperatura média de 12,7ºC e janeiro o mês mais quente, com temperatura média de 22,1ºC (Buzatto et al., 2008). A partir dos dados diários pode-se calcular as médias mensais, e posteriormente fez o somatório das médias mensais para se calcular os valores médios totais anuais. Foi utilizada a análise gráfica para conhecer o comportamento de tendência das séries temporais e, logo após, aplicados os testes estatísticos não paramétricos de Mann-Kendall e Mann-Whitney, para aceitar ou rejeitar a hipótese de nulidade, H0. A estatística do teste dada pela expressão (1) (XU et al., 2003): em que, Zc estatística do teste; (1) XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 S estatística do teste que segue a distribuição normal, cuja média E (.) e variância var (.), representados matematicamente pelas expressões (2), (3) e (4), respectivamente. 0 (2) $# =!#! "# = (3) (4) Em caso de valores repetidos na série a var(s) é calculada: = 12+5!# ) *** 12*+5 18 em que, x k e x i - valores contidos na amostra com ordem k e i, respectivamente; sgn (q) - igual a 1, 0, e -1, se q (x k e x i ) for maior, igual ou menor do que zero, respectivamente; n - tamanho da amostra. A hipótese de nulidade é aceita se Z c Z 1-a/2, em que Z 1-a/2, é o quartil da distribuição normal padrão correspondente ao nível a (0,05) de probabilidade, usado para a aplicação do teste. Para detectar a ocorrência ou não dos pontos de mudança nas séries de precipitação analisadas foi utilizado o teste de Mann-Whitney (CHEN et al., 2007), que é utilizado para testar se duas amostras independentes foram retiradas de populações com médias iguais. Desta forma a hipótese de nulidade do teste é que não existe diferença significativa entre a média do grupo 1 e do grupo 2. Para aplicar o teste deve-se seccionar a série de dados X = (x 1, x 2, x 3,..., x n-1, x n ), de tal forma que Y = (x 1, x 2, x 3,..., x n1 ) e Z = (x n+1, x n+2, x n+3,..., x n1+n2 ). A estatística do teste de Mann- Whitney é dada pelas expressões (6 e 7): += #, + # # = #, +,, +1 2 em que, - # -, R 1 e R 2 ordem das observações; n 1 e n 2 - número de elementos das sub-amostras X e Y, respectivamente. Para a obtenção do valor crítico de U para n > 20 valores aplicam-se as equações 8, 9 e 10. (5) (6) (7) XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 .= + / (8) / 0 = #., =3 #, # +, A hipótese de nulidade, H0, é aceita se U<Ucritico. (9) (10) RESULTADOS E DISCUSSÃO Nas Figuras 1 são apresentados a Precipitação Média Total Anual, os valores de média, média móvel com retardo 5, bem como o ajuste linear. Na Figura 1 pode-se observar que ao avaliarmos os dados, já se pode notar uma suba nos valores médios de precipitação a partir do ano de 1992, mostrando a possibilidade da alteração de tendência dos dados. A maior precipitação média total anual observada na região foi de 218 mm no ano de 2007 e a menor foi de 104 mm no ano de Os valores das estatísticas descritivas, média, desvio padrão, coeficiente de variação e coeficiente de assimetria, foram 157,61 mm, 29,55 mm, 18,75% e -0,01, respectivamente. Precipitação Média Total Anual (mm) Ano Precipitação Média Toatal Anual (mm) Média Média Móvel Linear (Precipitação Média Toatal Anual (mm)) Figura 2 Precipitação Média Total Anual do Município de Passo Fundo/RS, considerando o período de 1975 a XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 O valor da estatística de Mann-Kendall foi de -0,01 sendo inferiores ao valor crítico da estatística, no nível a de probabilidade de 5% (Zcrit=1,96), indicando que não existem evidências estatísticas que comprovem a alteração de tendência da precipitação média total anual. DELGADO & SOUZA (2014), estudaram a tendência climática anual da precipitação na região da Amazônia Ocidental brasileira, para tal, foi aplicado o teste não-paramétrico de Mann- Kendall, ao observarem os resultados notaram uma leve tendência positiva dos dados pluviométricos. Na análise do teste de Mann-Kendall, o valor Z = 0,5636 apresentou tendência crescente, já que Z foi superior a zero indicando tendência positiva dos dados de precipitação. O nível α de 5% e 10% a probabilidade p = 0,5731confirma uma tendência insignificante. Concluíram assim que estes valores resultam em apenas aleatoriedade da precipitação ao longo de 34 anos, não podendo ser levantada a hipótese de modificação climática para esta localidade. Já os pesquisadores WANDERLEY et al. (2013), ao estudarem a homogeneidade e a existência de tendências na distribuição temporal da precipitação para a microrregião do Sertão do São Francisco, no estado de Alagoas, com a aplicação do teste de Mann-Kendall, observaram tendência significativa de aumento da precipitação em sete meses, para o período de O que se pode verificar também neste trabalho, no qual ao aplicarmos o teste de Mann- Whitney observou-se uma alteração na tendência dos dados de precipitação média total anual do município de Passo Fundo/RS a partir do ano de Os valores da estatística do teste foram U 1 = -2075,98 e U 2 = -2557,51 respectivamente, inferiores ao valor crítico, U crit = 28336,67, rejeitando assim a Hipótese de Nulidade, mostrando que a partir do ano de 1992 existe uma suba nos valores médios totais anuais da precipitação. O que segundo RAIMUNDO et al. (2014), é de grande importância para a região de estudo, já que a avaliação dos dados nos permiti a futura ou/não utilização dos mesmos para outros fins, como a predição. CONCLUSÃO Quando aplicado o teste de Mann-Kendall aos dados de precipitação média total anual, não apresentaram alteração de tendência. Quando aplicado o teste de Mann-Whitney aos dados de precipitação média total anual, apresentaram alteração de tendência a partir do ano de XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 REFERÊNCIAS AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS (Brasil) (ANA). HidroWeb: sistemas de informações hidrológicas. Disponível em: < Acesso em: 05 janeiro BUTAZO, C.R.; SEVERO, B.M.A.; WAECHTER, J.L. Composição florística e distribuição ecológica de epífitos vasculares na Floresta Nacional de Passo Fundo, Rio Grande do Sul. (2008). IHERINGIA, v. 63, n. 2, p CHEN, Y.N.; LI, W.H.; XU, C.C.; HAO, X.M. Effects of climate change on water resources in Tarim River Basin, Northwest China. (2007). Journal of Environmental Sciences, Beijing, v.19, n.4, p DELGADO, R.C.; SOUZA, L.P. Tendência da precipitação e seu aproveitamento para fins não potáveis na Amazônia Ocidental, Acre. (2014). Nativa, Sinop, v. 02, n. 04, p RAIMUNDO, C.C.; SANSIGOLO, C.A.; MOLION, L.C.B. Tendência das classes de precipitação na região metropolitana de São Paulo. (2014). Revista Brasileira de Meteorologia, v.29, n.3, , WANDERLEY, H.S.; SEDIYAMA, G.C.; JUSTINO, F.B.; ALENCAR, L.P.; DELGADO, R.C. Variabilidade da precipitação no Sertão do São Francisco, estado de Alagoas. (2013). Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. v.17, n.7, p XU, Z.X.; TAKEUCHIA, K.; ISHIDAIRAA, H. Monotonic trend and step changes in Japanese precipitation. Journal of Hydrology, Amsterdam, v.279, p , XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7