ANÁLISE QUANTITATIVA DE EVENTOS EXTREMOS DE PRECIPITAÇÃO NA CIDADE DE FLORIANÓPOLIS - PARTE 2: CLIMA FUTURO ( )

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1 ANÁLISE QUANTITATIVA DE EVENTOS EXTREMOS DE PRECIPITAÇÃO NA CIDADE DE FLORIANÓPOLIS - PARTE 2: CLIMA FUTURO ( ) Gilson Carlos da Silva 1 André Becker Nunes² 1 Faculdade de Pós-Graduação em Meteorologia, Universidade Federal de Pelotas (UFPel) Campus Universitário s/n Caixa Postal 354, Pelotas (RS), Brasil CEP Gilson.carloss@ig.com.br ²Faculdade de Meteorologia, Universidade Federal de Pelotas (UFPel) Campus Universitário s/n Caixa Postal 354, Pelotas (RS), Brasil CEP andre.nunes@ufpel.edu.br Abstract: The future climatology of the extreme precipitation events that may cause flooding in Florianopolis-SC is analyzed in this second part of the work. The methodology used to quantify these extreme events is the same presented in part 1, i.e., the events are selected according to mean thresholds of present day precipitation obtained through local analysis of the 30 days preceding the flood. The precipitation data used for the analysis, determination of thresholds and detection of present day climate extreme events were obtained from CPC/NOAA (Climate Prediction Center / National Oceanic and Atmospheric Administration), for period. For future climate analysis, the data from HadRM3P regional climate model, for period were used. This model was run in INPE (National Institute for Atmospheric Research), employing the A2 scenario (more pessimist about greenhouse gases concentration) according to IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). The results, whose function is to provide information to better planning of the city, indicate an increase, in all seasons, of frequency of the extreme precipitation events that may cause flooding. Resumo: Nesta segunda parte do trabalho é analisada a climatologia futura dos eventos extremos de precipitação que tem potencial para causar inundação, baseado em modelagem climática regional, para a cidade de Florianópolis SC. A metodologia usada para quantificar os eventos extremos foi a da parte 1, que é de acordo com os limiares médios de precipitação do tempo presente, através da análise pontual dos 30 dias que antecederam as inundações. Os dados de precipitação usados para análise, determinação dos limiares e detecção dos eventos extremos do clima presente foram obtidos do CPC/NOAA (Climate Prediction Center / National Oceanic and Atmospheric Administration) no período de 1951 a Para a análise do clima futuro, foram usados dados da simulação do Modelo Climático Regional HadRM3P para o período de 2070 a O modelo foi executado no INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), cujo cenário usado foi o A2 do IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), mais pessimista com relação à concentração de gases efeito estufa. Os resultados, com função de fornecer informações para um melhor planejamento da cidade, indicam aumento da freqüência dos eventos extremos de precipitação com potencial de causar inundação, para todas as estações do ano. 1- Introdução Uma das principais conseqüências negativas do excesso pluviométrico está relacionada ao fator humano nas grandes cidades, onde a expansão urbana diminui a taxa de infiltração das chuvas no solo e expõe população aos riscos causados pela força destrutiva das águas das chuvas. Além disso, várias pesquisas apontam que a elevação da temperatura do ar, provocada pela maior concentração de gases que contribuem para o efeito estufa, poderia aumentar o número de ocorrência de tempestades severas em vários países, inclusive no Brasil, e como conseqüência, as ocorrências de eventos extremos de chuva (Tebaldi et al., 2006; Marengo et al., 2007, entre outros). O Estado de Santa Catarina já apresenta grande freqüência de inundações (Herrmann 2006; Herrmann et al., 2007; Marcelino et al., 2004), que ocorrem tanto de forma brusca quanto gradual. A cidade de Florianópolis está entre as mais atingidas pelas inundações, principalmente pelas inundações bruscas. Marcelino et al. (2006) realizaram um estudo de mapeamento de risco de desastres naturais, relacionando aspectos sociais e de desenvolvimento municipal e casos de

2 inundação gradual e brusca e vendavais, que são provocados por eventos atmosféricos severos. Verificaram que Florianópolis lidera a lista dos municípios catarinenses mais vulneráveis aos riscos de desastres naturais. As inundações graduais estão associadas aos prolongados períodos de chuva, típico de situações de bloqueios atmosféricos, onde o acúmulo diário de precipitação leva às inundações, devido ao solo estar saturado, provocando o transbordamento de rios, córregos e planícies alagáveis. As inundações bruscas (também chamadas de enxurradas) ocorrem com a precipitação intensa e em curto intervalo de tempo, causando a rápida subida das águas e com grande potencial destrutivo (Herrmann 2006). É de interesse social o conhecimento destes tipos de eventos para o futuro, mesmo distante, para que se possam planejar as cidades com o objetivo de se mitigar as conseqüências dos transtornos provocados pelos eventos de chuva intensa. Nesse sentido, o presente trabalho usa a Modelagem Climática Regional para a obtenção da variação climática entre o clima presente e o clima futuro ( ) de Florianópólis, considerando a concentração de gases de efeito estufa de acordo com o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas da ONU (Organização das Nações Unidas). 2- Dados e metodologias Os dados usados foram os mesmos da Parte 1, do qual foram coletados o histórico de inundações e enchentes ocorridos na cidade, para o período de 1980 a 2005 disponibilizados pela Defesa Civil Estadual decretos de situação de emergência (SE) ou estado de calamidade pública (ECP) trabalhos científicos como o de Herrmann e Mendonça (2007); Herrmann (2006); além de notícias dos casos de inundação mais impactantes publicadas em jornais da região (Diário Catarinense, A Notícia) (Medina et al., 2010; Da Silva et al. 2010a,b). Depois de obtida as datas das inundações, foram realizadas a análise da precipitação diária que antecedeu todos os eventos de inundação para a determinação do limiar de precipitação que detecta eventos extremos de chuva com potencial de inundação. Foram usados os dados de precipitação diária de acordo com o CPC/NOAA, que tem resolução espacial de 1 x 1 latitude/longitude para o Brasil (disponível em: Desta forma, foi analisado o acumulado diário de precipitação em até 30 dias antes dos eventos de inundação por meio do software GrADS. A partir dos dados observados de chuva, usou-se média aritmética dos casos de inundação para determinar limiares para a detecção dos eventos extremos de precipitação que causam tal inundação na cidade de Florianópolis SC. Esta etapa foi realizada com a construção de códigos desenvolvidos em FORTRAN 90. Através da análise diária da precipitação acumulada préinundação, foi feito o cálculo da média e desvio padrão. Considerou-se o valor médio mais comum, ou seja, que apresenta o menor desvio padrão de precipitação acumulada associado com o valor médio da precipitação, como um indicativo de um caso com potencial de causar inundação numa cidade. Esta análise levou ao valor de precipitação acumulado de 87 mm em 3 dias, sendo este o limiar usado para análise quantitativa dos eventos extremos que atingiram a cidade no período entre 1951 e 2005 (Parte 1 do trabalho) e período futuro ( ). Assim como na Parte 1, aqui o emprego do limiar de acordo com o histórico de inundações tem como objetivo considerar o efeito da urbanização nos transtornos provocados pelos efeitos da precipitação intensa. Obviamente, ao longo do século os fatores urbanísticos tendem a se modificar. Contudo, aqui considera-se razoável o fato de se usar o mesmo limiar para se analisar o futuro pois, assim como os efeitos urbanísticos tendem a se intensificar, espera-se, em contrapartida, uma ação pública no sentido de minimização de tais transtornos baseada no que já ocorre atualmente. Desta forma, foi usado o Modelo Climático Regional HadRM3P, do Hadley Centre (Reino Unido), que possui o sistema de modelagem PRECIS (Providing REgional Climates for Impacts Studies), e que está sendo empregado por vários países para previsões climáticas regionais (Alves, 2007). O modelo foi executado no Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), apresentando resolução com escala espacial de 50 km e condições de contorno geradas pelo modelo de circulação geral (escala global) HadAM3P,

3 também do Hadley Centre, cujas principais forçantes para a simulação do período (baseline) são a temperatura da superfície do mar e a cobertura de gelo marinho. Para as simulações dos cenários futuros, o HadAm3P adiciona às condições do baseline tendências geradas pelo modelo acoplado HadCM3 (Gordon et al. 2000), cujas componentes atmosféricas levam, para o caso do baseline, dados de emissões de gases de efeito estufa observados e, para o caso dos cenários futuros, emissões simuladas do SRES (Special Reports for Emissions Scenarios). A validação do modelo em relação à precipitação para o presente ( ) foi realizada na América do Sul (Marengo et al. 2009), onde comparou-se com dados observados, para assegurar a habilidade em simular a tendência de extremos do clima para o futuro. No Brasil foi implantado um sistema para estudo do clima futuro ( ) e impactos das mudanças climáticas, o CREAS (Regional Climate Change Scenarios for South America), gerando cenários de alta resolução para a América do Sul, levando em conta os GEE (gases efeito estufa) e SO 2 emitidos a partir de cenários do IPCC (A2, pessimista e B2, otimista). A concentração de CO2 no SRES A2 é de aproximadamente 300ppm durante a década de 1980 e de aproximadamente 700ppm durante a década de 2080, enquanto que as concentrações de NO2 são da ordem de 280 e 400 ppb, respectivamente (Soares, 2008). A destreza deste modelo climático foi testada por Marengo et al. (2009), para a América do Sul e Alves (2007), respectivamente, concluindo que a simulação foi razoavelmente boa, tanto na variabilidade espacial quanto temporal da precipitação. Baseado no limiar para a detecção dos eventos com potencial para causar inundação de acordo com a Parte 1 do trabalho, são analisados nas saídas do HadRM3P os eventos extremos de precipitação na simulação do clima no presente ( , chamado BASELINE) e do cenário A2 do clima futuro ( ). Para fins de uma análise mensal (valores médios de cada mês), o cálculo dos eventos extremos no futuro será definido da seguinte forma: NF VarNP A Var 2 BASELINE Onde: NF é o número de eventos com potencial para causar inundação, simulados para o período ; NP é o número de eventos observados no presente; e BASELINE e A2 são o número dos eventos extremos simulados pelo modelo no presente ( ) e no futuro ( ), respectivamente, sendo todas as variáveis médias mensais. Var representa a variação climática entre os períodos. 3- Resultados De acordo com a metodologia descrita acima foi obtido uma taxa de 87 mm de precipitação acumulada em 3 dias como valor de limiar para a seleção dos casos com potencial de causar inundação em Florianópolis, conforme mostrado na Parte 1 do trabalho. Na figura 1 é apresentada a média sazonal do número de casos de eventos extremos com potencial de provocar inundações na cidade de Florianópolis. É quantificado o número de eventos observados no presente ( ) e no futuro ( ), projetado pelo modelo HadRM3P para o cenário A2, sendo apresentados em relação à freqüência dos eventos extremos e correspondem à médias anuais. Nota-se um aumento na freqüência dos eventos extremos em todas as estações, com o trimestre MAM (outono) tendo um aumento de mais de 6 vezes em relação ao clima presente.

4 Figura 1. Freqüência de eventos extremos de precipitação para Florianópolis. Além disso, observa-se um comportamento diferente em relação à estação de maior número de eventos extremos no presente: no cenário futuro a maior freqüência ocorreria no outono, enquanto que no presente ocorre no verão. Por ser este um limiar que detecta eventos mais intensos com relação à taxa de precipitação, de chuva (3 dias de duração), espera-se que os eventos extremos de precipitação tenham grandes acumulados diários significativos, o que seria um agravante para a cidade. A menor variação climática projetada pelo modelo é na estação do inverno (ligeiramente inferior à primavera), porém com o dobro dos casos observados no presente. Os resultados concordam com os obtidos em outros trabalhos, como por exemplo, Soares e Marengo (2008), que encontraram aumento da precipitação em todas as estações no clima futuro, para o mesmo período e modelo climático regional, em parte da região sul do Brasil, do Paraguai, da Argentina e Uruguai. Os autores sugerem que com o clima mais aquecido, haveria mudanças no padrão de circulação regional, com a atuação dos Jatos de Baixos Níveis mais intensos e freqüentes nesta região, além de maior convergência de umidade, ocorrendo o inverso na Bacia Amazônica, com diminuição da taxa de umidade em algumas estações do ano, e decréscimo da precipitação o ano todo. Neste estudo, considera-se como principal função do modelo climático a determinação da variação climática ao longo do século. Contudo, também foi observada a tendência do número de ocorrências dos eventos durante o período , como mostrado na Figura 2.

5 Figura 2. Evolução temporal do número de ocorrências de eventos extremos de precipitação (linha preta) e respectiva linha de tendência (linha vermelha). Assim como no tempo presente, nota-se que no período a tendência também é positiva (no caso, ainda mais positiva). Tal resultado corrobora com o indício de que a cidade deve se prevenir quanto aos transtornos futuros. 4- Conclusões O presente estudo, que é a Parte 2 do trabalho, teve como objetivo a análise da variação temporal das ocorrências de eventos de precipitação com potencial para causar inundação na cidade de Florianópolis no clima futuro. Para isso, foram usados os dados do modelo climático regional HadRM3P para o período de , empregando o cenário mais pessimista com relação à concentração de gases de efeito estufa de acordo com o IPCC. A detecção de tais eventos foi feita de acordo com o limiar obtido a partir do histórico de inundações na cidade usando os dados de precipitação estimados pelo CPC para o período presente ( ). Os resultados indicam um aumento no número de eventos em todas as estações do ano, especialmente no outono. Observa-se uma mudança no padrão sazonal: enquanto no clima presente a estação mais atingida é o verão, no clima futuro será o outono. Além disso, foi observada uma tendência positiva no número de ocorrências durante o período Referências Bibliográficas ALVES, Lincoln Muniz. Simulações da variabilidade do clima presente sobre a América do Sul utilizando um modelo climático regional f. Dissertação (Mestrado) - INPE, São José dos Campos. DA SILVA, G. C.; MEDINA, B. L.; NUNES, A. B.. VARIAÇÃO TEMPORAL DE EVENTOS EXTREMOS DE PRECIPITAÇÃO EM CIDADES DO LESTE DE SANTA CATARINA. In: 1 Salão Universitário - UCPEL, 2010, PELOTAS. 1 Salão Universitário - UCPEL (19º Congresso de Iniciação Científica e 9ª Mostra de Pós-Graduação), 2010a. DA SILVA, G. C.; MEDINA, B. L.; NUNES, A. B.. VARIAÇÃO TEMPORAL DE EVENTOS EXTREMOS DE PRECIPITAÇÃO NAS CIDADES DE BLUMENAU E JOINVILLE (SC). In: XIX Congresso de Iniciação Científica e XII Encontro de Pós-Graduação, 2010, PELOTAS. CD- Rom dos anais do XIX Congresso de Iniciação Científica e XII Encontro de Pós-Graduação, 2010b.

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