Elaboração de normais climatológicas: Caracterização e tendências de temperatura em Itirapina - SP, Brasil

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1 Elaboração de normais climatológicas: Caracterização e tendências de temperatura em Itirapina - SP, Brasil Marcos José de Oliveira 1*, Francisco Vecchia 1 1 Centro de Recursos Hídricos e Ecologia Aplicada, Departamento de Hidráulica e Saneamento, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo Caixa Postal 292, São Carlos, SP, Brasil, CEP * marcos.jose@gmail.com ABSTRACT: From a series of maximum and minimum temperatures of the period 1973-, the provisional climatological normals of the average, maximum and minimum temperatures were calculated from a conventional station located in Itirapina, SP, Brazil. The annual deviations and the trends were determined from the average value. In 35 years, the mean temperature showed a warming trend of 0.13 C; the mean maximum temperature showed an increase of 1.00 ºC; and the mean minimum temperature, the trend was cooling of 0.74 C. Therefore, the days are getting warmer and the nights are becoming cooler. On average, there is a little warming. Palavras-chave: normais climatológicas, temperatura do ar, tendências climáticas 1 - ITRODUÇÃO A Organização Mundial de Meteorologia (OMM) (WMO, ) define normais como médias computadas para um período relativamente longo e uniforme, compreendendo pelo menos três períodos consecutivos de dez anos e normais climatológicas padronizadas como médias de dados climatológicos calculadas para períodos consecutivos de 30 anos da seguinte forma: 01 Jan Dez. 1930; 01 Jan Dez. 1960, etc.. o caso das estações mais recentes em que não existem dados suficientes para o cálculo da normal climatológica padrão, as normais provisórias podem ser calculadas, que são médias de curto prazo com base em observações que se prolonguem por um período de pelo menos dez anos. As normais, obtidas por cálculos de médias, seguem critérios estabelecidos pela OMM, publicados em um documento (WCPD. 10) que estabeleceu procedimentos gerais a serem utilizados para o cálculo de normais mensais e anuais padronizadas (séries de 30 anos) ou provisórias (séries com menos de 30 anos e mais de 10 anos) e sugerir outros descritores climáticos (WMO, ). Considerando que todas as estações climatológicas ordinárias devem, no mínimo, observar as temperatura máximas e mínimas diariamente, a OMM ( WMO 2009) estabelece que metodologia recomendada para o cálculo da temperatura média diária é tomar a média das temperaturas máximas diárias e mínimo, cuja utilização consistente satisfaz os efeitos comparativos das normais. 2 - MATERIAL E MÉTODOS Dados diários das temperaturas máximas e mínimas roram utilizados da Estação Climatológica do Centro de Recursos Hídricos e Ecologia Aplicada (CRHEA), Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), Universidade de São Paulo (USP), localizada no município de Itirapina, São Paulo, Brasil (Latitude: 22º10' Sul, Longitude: 47º50' Oeste, Altitude: 753m), a 25 km do município de São Carlos. Os dados de temperatura foram registrados na estação convencional, equipada com termômetros de máximas e mínimas acondicionados em uma câmara de Stevenson, com início das coletas no ano de 1973, estendendo até os dias atuais. A série de 1973 a foi manipulada em planilha eletrônica do MS Office Excel.

2 O cálculo das temperaturas mensais máximas ( T ), mínimas ( T M m ), e médias ( T ) deve ser realizado a partir dos valores diários, por meio das seguintes fórmulas: M T TM n m TM Tm / 2 T A variável é o número de dias em que as médias mensais são calculadas, podendo variar de 23 a 31 dias. O número de dias menor que a quantidade de dias de um mês é devido a uma regra referida como 3/5, ou seja, se os valores de mais de 3 dias consecutivos ou mais de 5 valores no total do mês estão faltando, a média mensal não deve ser computada e o ano deve ser considerado como incompleto (WMO, ). O Guia de Práticas Climatológicas (WMO, 2009), recomenda o uso da regra 5/10, ou seja, o valor mensal não deveria ser calculado se estivessem faltando 5 ou mais valores diários consecutivos ou 10 valores diários não consecutivos ao longo do mês. O cálculo dos valores de temperatura procede com o cálculo da média mensal no seu período das normais. As médias das normais-padrão (30 anos) são calculadas a partir dos valores mês-ano (Jan -1961, Jan Jan-). Se para um dado mês (por exemplo, janeiro), 3 ou mais valores mês-ano consecutivos estão ausentes (por ex., janeiro de 1970, 1971, 1972), ou se 5 valores no total do mês dado estiverem faltando, então o valor médio da normal-padrão de 30 anos não deve ser calculado. Assim, segundo WMO,, a normal da temperatura (T ) para cada mês é calculada por: T M onde M, variando de 25 e 30, é o número de meses que tem os valores de mês-ano disponíveis. Por fim, o valor anual das normais de 30 anos de temperatura é obtido pela média aritmética dos 12 valores das normais mensais. este caso, todos os meses devem possuir os valores normais, ou seja, não é permitida a falta de qualquer mês no cálculo da normal anual. 3 - RESULTADOS E DISCUSSÃO Foram identificadas as falhas na série de temperatura e utilizou-se o critério 5/10 de exclusão nos cálculos dos meses com muitas falhas (ver Figura 1). Considerando estas falhas e a regra 5/10 recomendada por norma da OMM (WMO, 2009), a Tabela 1 exibe o resultado final da norma de temperatura média. A Figura 2 apresenta a representação gráfica do resultado final dos cálculos das normais, incluindo os valores das temperaturas médias e máximas e mínimas, e também seus valores absolutos. Por fim, a Figura 3 apresenta as tendências (dada pelas retas de regressão linear) e os desvios anuais (barras verticais) em relação ao valor médio do período COCLUSÕES As normais aqui calculadas, para o período de 1973-, não se enquadram na definição de normais-padrão, pois o período disponível não se enquadra em nenhum dos períodos padronizados estabelecidos ( e -2021); também não podem ser definidas como normais, já que também não compreendem pelo menos três períodos consecutivos de dez anos, pois no período existem falhas completas nos anos de 1977, 1978 e 1979; logo, as normais da estação analisada seriam, a rigor, enquadradas na categoria de normais provisórias, uma vez que possuem pelo menos 10 anos de dados. Em relação a tendências, para o caso da temperatura média, gráfico (A) Figura 3, existe uma tendência de aquecimento, da ordem de 0,13 ºC em 35 anos. Analisando as normais anuais da temperatura máxima média, gráfico (B), verifica -se um aumento mais significativo: a tendência foi de 1,00 ºC. o entanto, embora os dias possam estar ficando mais quentes, as noites parecem estar ficando mais frias. É o que o gráfico (C) indica para as

3 normais anuais das temperaturas mínimas médias: a tendência é de resfriamento de 0,74 ºC nos 35 anos analisados. Considerando estes três gráficos conjuntamente infere-se que na região representativa à coleta dos dados apresentou, nos 35 anos, um aumento da amplitude de variação da temperatura, ou seja, as temperaturas máximas estão ficando maiores e as mínimas estão ficando menores, resultando, na média, em um aquecimento local. Os dias estão ficando mais quentes, e as noites mais frias. a média, a magnitude do aquecimento durante o dia (horário em que ocorrem as temperaturas máximas) é maior que a magnitude de redução dos valores mínimos, implicando assim na tendência de aumento do valor médio X X X X X X X X X X X X 1 X 1 X 1 1 X 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 0 X 1 X 1 X 1 1 X 1 X 1 1 X 1 X 1 X 1 1 X 1 X X X X X X X X X X X X 1 X 1 X 1 1 X 1 X 1 0 X 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 X 1 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 X 1 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 X 0 0 X 0 X X X X X X X X X X X X X 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 X 0 0 X 0 X 1 0 X 0 X 0 X 0 0 X 1 X 1 0 X 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 X 0 0 X 0 X 0 0 X X X X X X X X X X X X X Meses com falhas; valores desconsiderados nos cálculos Falhas de dados diários Meses com falhas; valores considerados nos cálculos Figura 1- Falhas de dados na série de

4 Tabela 1 ormais da temperatura média no período de JA FEV MAR ABR MAI JU JUL AGO SET OUT OV DEZ AO 1973 [19,7] 20,8 21,5 [21,5] 23,4 [21,9] 23,8 25,0 23,3 21,4 18,6 17,4 18,0 18,5 20,5 20,1 20,9 21,1 20,7 21,9 22,6 23,2 18,9 17,0 16,4 15,1 20,0 20,6 20,8 20,9 22,5 20, ,1 21,4 21,4 19,8 17,2 15,5 14,7 17,5 20,3 22,2 22,4 [19,6] , ,6 23,3 23,9 21,4 19,5 16,3 18,9 19,8 18,9 21,8 22,4 23,4 21, ,2 24,1 23,3 20,9 19,6 16,3 18,9 21,3 20,2 23,0 22,1 [21,2] ,9 23,6 22,3 19,6 [17,3] 18,4 [17,8] 19,2 20,4 20,8 22,5 21,6 [21,0] 22,4 22,9 21,8 22,1 20,7 17,8 18,9 18,3 18,5 20,3 21,2 22,1 20,6 24,0 25,0 23,7 21,1 21,0 18,6 19,0 18,1 19,1 22,4 23,0 22,1 21,4 22,1 23,7 22,9 21,9 18,5 15,6 15,5 19,3 20,6 22,9 23,3 23,6 20, ,1 23,4 22,7 21,9 20,0 16,6 16,3 18,6 19,5 20,9 [20,4] ,5 22,6 22,1 22,1 18,1 16,4 19,1 17,9 19,9 [22,6] [24,2] [20,2] 23,6 23,6 23,1 22,3 19,7 16,2 15,0 18,7 22,2 21,2 22,0 23,3 20,9 23,0 23,4 23,2 21,9 17,9 16,7 15,6 18,4 18,9 20,0 21,8 22,8 20,3 24,4 24,1 23,7 22,5 17,7 16,5 16,1 17,8 18,5 22,6 24,6 24,0 21,0 23,1 23,6 22,3 21,0 18,3 17,4 16,6 19,1 20,7 22,0 23,5 23,3 20,9 23,4 22,7 22,3 20,6 19,5 18,4 17,6 18,7 18,3 22,1 22,4 22,8 20,7 23,6 22,8 23,9 21,3 18,4 16,8 17,4 17,3 19,9 22,2 23,5 22,9 20,8 23,1 25,0 22,3 21,4 20,0 16,8 17,1 18,4 21,3 23,3 22,5 23,2 21,2 24,5 22,5 22,4 21,6 18,4 17,0 18,6 20,0 20,1 20,1 21,4 21,9 20,7 23,1 23,5 22,7 20,6 17,3 15,8 15,7 19,2 20,0 22,3 22,2 23,8 20,5 23,6 23,8 22,2 20,3 17,9 16,7 17,4 17,5 21,0 21,9 23,0 23,3 20,7 24,0 23,4 23,4 20,4 16,8 15,3 16,4 18,9 20,1 19,8 21,3 22,5 20,2 23,6 22,0 21,1 18,7 15,4 15,3 16,9 17,0 19,3 20,2 20,5 22,4 19, ,4 21,9 21,3 21,4 18,7 18,6 16,5 18,9 21,0 24,4 23,3 23,9 21,0 24,6 23,2 24,0 22,8 18,1 16,7 17,1 18,3 19,4 20,5 22,3 21,9 20,7 23,2 21,9 23,5 22,3 19,8 19,0 17,0 20,1 18,8 24,5 23,8 24,7 21,5 24,2 24,5 23,4 21,9 18,0 19,2 18,1 17,5 20,2 21,6 21,4 23,0 21,1 22,0 21,8 21,7 21,2 17,5 17,3 16,6 17,7 22,1 19,9 21,2 22,1 20,1 22,3 22,0 22,5 21,8 18,4 17,2 16,0 18,9 19,2 22,6 21,2 21,6 20,3 23,2 22,7 24,1 21,1 16,5 16,5 17,1 20,1 20,5 22,7 23,0 24,1 21,0 23,5 24,6 24,6 22,8 18,6 18,3 16,7 19,6 22,5 23,2 22,2 23,8 21,7 22,8 23,7 22,9 21,9 17,7 18,1 17,3 19,0 18,7 22,2 21,9 22,1 20,7 Meses MÉDIA 23,2 23,3 22,9 21,3 18,4 17,0 16,9 18,7 20,1 21,6 22,3 22,8 [ ] Falhas completas Falhas parciais com valores desconsiderados Valores exibidos como ilustração; não foram utilizados nos cálculos das médias anuais Falhas parciais com valores considerados 20,7 40,0 36,0 32,0 Máxima Absoluta Máxima Mínima 28,0 Temperatura (ºC) 24,0 20,0 16,0 12,0 8,0 4,0 0,0 JA Mínima Absoluta FEV MAR ABR MAI JU JUL AGO SET OUT OV DEZ Mês Figura 2 ormais das temperaturas média (preto); máximas (vermelho) e mínimas (azul), além das temperaturas máximas e mínimas absolutas (cruzes vermelhas e azuis, respec.).

5 2,00 1,50 y = 0,0038x - 0,0685 MÉDIA 1,00 0,50 0,00-0,50-1,00 ' ,50-2,00 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00-0,50-1,00 (A) y = 0,0287x - 0,6327 MÁXIMA -1,50-2,00 (B) y = -0,0211x + 0,466 MÍIMA 2000 (C) Figura 3 Desvios (barras) positivos (vermelho) e negativos (verde) e tendências das temperaturas (A) média (B) máximas e (C) mínimas. As curvas azuis representam médias móveis. 5 - REFERÊCIAS BIBLIOGRÁFICAS WMO (World Meteorological Organization). Calculation of Monthly and Annual 30-Year Standard ormals, WCDP-o. 10, WMO-TD/o. 341, Geneva: WMO,.. Guide to Climatological Practices, Third Edition (draft). Geneva: WMO, 2009.