BALANÇO HÍDRICO E CLASSIFICAÇÃO CLIMÁTICA DE THORNTHWAITE EM FEIRA DE SANTANA (BA)

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1 BALANÇO HÍDRICO E CLASSIFICAÇÃO CLIMÁTICA DE THORNTHWAITE EM FEIRA DE SANTANA (BA) ROBSON ARGOLOS DOS SANTOS 1 DANIEL LIMA MARTINS 2 ROSANGELA LEAL SANTOS 3 Resumo: O estudo da meteorologia caracteriza o estado médio da atmosfera para determinação das condições geográficas, buscando estratégias para avaliação de fenômenos naturais. O objetivo deste trabalho foi caracterizar o clima em Feira de Santana (BA), e para isso contou com dados disponibilizados pelo INMET e os cálculos do balanço hídrico climático, índice hídrico, índice de aridez e índice de umidade, e auxílio das chaves de classificação de Thornthwaite. O balanço hídrico mostrou que o município apresenta uma ETP de 1323 mm ano -1, ETR de 684 mm ano -1, DEF de 639 mm ano -1 e EXC igual a zero. O tipo climático segundo Thornthwaite é o C 1w 2A a, clima Sub-úmido seco com largo excesso de verão, megatérmico e com concentração de evapotranspiração potencial no verão igual a 33%. O município de Feira de Santana apresenta uma alta ETP, influenciada pelas altas temperaturas. O clima caracterizado foi em um período de 16 anos e por falta de mais dados, é necessário reformular a pesquisa com dados de no mínimo 30 anos. Palavras-chaves: Clima, semiárido, agropecuária, solo-agua-atmosfera. Resumen: El estudio de la meteorología caracteriza el estado medio de la atmósfera para determinar las condiciones geográficas, em busca de estrategias para la evaluación de los fenómenos naturales. El objetivo de este estudio fue caracterizar el clima en Feira de Santana (BA) y para eso fueron utilizados datos proporcionados por el INMET y los cálculos del balance hídrico climático, índice hídrico, índice de aridez y humedad y el apoyo de las llaves de la clasificación de Thornthwaite. El balance hídrico mostró que el municipio tiene una ETP 1323 mm año -1, ETR 684 mm año -1, DEF 639 mm año -1 y EXC igual a cero. El tipo de clima segundo Thornthwaite es C 1w 2A a, clima sub-húmedo seco ancho con exceso de verano, megatermico y con concentración de evapotranspiración potencial en la concentración en verano igual a 33%. La ciudad de Feira de Santana presenta una alta ETP, 1 Acadêmico do curso de Agronomia da Universidade Estadual de Feira de Santana. argolo.agro@gmail.com 2 Acadêmico do curso de Agronomia da Universidade Estadual de Feira de Santana. danielmartinsagro@gmail.com 3 Docente do Departamento e Tecnologias da Universidade Estadual de Feira de Santana. rosangela.leal.uefs@gmail.com 1889

2 influenciada por las altas temperaturas. El clima caracterizado fue en un período de 16 años y por la falta de más datos hay la necesidad de reformular los datos de la investigación, al menos para 30 años. Palabras-Claves: Clima, semiárido, agroganadería, suelo-água-atmósfera 1 Introdução A crescente demanda de água, em conjunto com as barreiras impostas pelo déficit e pelo excesso desta, aumenta progressivamente a necessidade de realizar um planejamento racional para o uso da água aumentando a eficiência do seu uso (HORIKOSHI e FISCH, 2007; SANTOS et al., 2010). Para isso sabemos da grande importância dos estudos climatológicos que nos permitirão classificar uma região de acordo com a sua disponibilidade hídrica. A climatologia nos fornece inúmeras possibilidades de aplicação, pois segundo Mota el al. (2013), o conjunto de fenômenos meteorológicos caracterizam o estado médio da atmosfera para determinadas condições geográficas. Além disso, a busca por estratégias para as avaliações dos fenômenos atmosféricos adversos, produção agropecuária e interação da bioclimatologia com a biodiversidade (fauna e flora) dependem fortemente dos efeitos do clima. A cidade de Feira de Santana-BA e região, localizada no semiárido baiano, é conhecida pela sua produção agrícola e pecuária, principalmente pela produção dos grãos feijão e milho, além da pecuária extensiva de corte. Por esse motivo é de suma importância o entendimento das condições climáticas da região, pois tal produção depende dos fatores climáticos, necessitando de uma melhor gestão e manuseio dos seus recursos hídricos naturais. As condições climáticas e hidrológicas de determinada região são os principais parâmetros na estimativa das disponibilidades hídricas desse território. Estão nos estudos hidroclimatológicos as premissas básicas que nortearão o desenvolvimento dos trabalhos na definição do modelo de planejamento e gestão dos recursos hídricos a ser implementado, (MEDEIROS et al., 2013). Mesmo com toda a importância com relação à disponibilidade hídrica, existem poucas pesquisas sobre balanço hídrico do solo, sendo a maioria com irrigação. O balanço hídrico quase sempre é utilizado como base e permite uma primeira avaliação, na escala macro, da disponibilidade hídrica no solo ao longo do tempo. Sendo assim, como unidade de gerenciamento, permite classificar o clima de uma região, realizar o zoneamento 1890

3 agroclimático e ambiental, o período de disponibilidade e necessidade hídrica no solo, além de favorecer ao planejamento integrado dos recursos hídricos (LIMA & SANTOS, 2009). Thornthwaite e Mather (1955) desenvolveram um método para determinar o fluxo hídrico de uma localidade de modo rápido e simples, sem carecer de medidas diretas das condições do solo chamado de balanço hídrico climatológico (BHC). Para este há a necessidade de definir a precipitação total (P), o armazenamento máximo no solo (capacidade de água disponível CAD) e a evapotranspiração potencial (ETP). Com esses parâmetros pode-se, calcular o BHC estimando o total de água retida no solo (ARM), a evapotranspiração real (ETR) e o déficit (DEF) ou excedente (EXC) hídrico do local selecionado. Com todos esses componentes, a contabilização de água de uma determinada camada do solo permite definir os períodos secos (deficiência hídrica) e úmidos (excedente hídrico) de um determinado local (REICHARDT, 1990). A partir dos cálculos do Balanço Hídrico, torna-se simples fazer a classificação climática de uma área estudada, pois os dados necessários são justamente variáveis determinadas na resolução e aplicação do balanço hídrico. Segundo Cunha & Martins (2009), a classificação objetiva definir os limites geográficos dos diferentes tipos de clima que ocorrem no mundo por meio da descrição e mapeamento das regiões climáticas, necessitando identificá-las e classificá-las em diferentes tipos. A classificação climática tem como base os dados meteorológicos médios mensais padronizados por um período de 30 anos recomendado pela Organização Meteorológica Mundial (OMM), denominando-se, portanto, Normal Climatológica (INMET, 2003). Dessa forma, a elaboração da Normal Climatológica se torna uma ferramenta de classificação climática por um período de tempo para determinada localidade, podendo servir como base de planejamento territorial bem como para o zoneamento econômico-ecológico de determinada região. O presente trabalho teve como principal objetivo calcular o balanço hídrico e realizar a classificação climática pelo método de Thornthwaite (1948) para o município de Feira de Santana BA. 2 - Matérias e Métodos O estudo foi realizado no município de Feira de Santana, localizada no estado da Bahia, que, apesar de estar a apenas 90 km do litoral, situa-se numa zona intermediária entre o clima úmido do litoral e o semiárido do interior (Figura 01-A). O índice pluviométrico 1891

4 médio anual de 850 mm, possui dois períodos chuvosos distintos: o primeiro no outonoinverno e o segundo no final da primavera (Figura 02-B). A B Figura 01- Localização do município de Feira de Santana (A); Gráfica Termo-Hídrico do município de Feira de Santana (B). Os dados climáticos foram disponibilizados pela Estação Climatológica pertencente ao IV Distrito do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) localizada no Campus da Universidade Estadual de Feira de Santana, no município em estudo. De posse dos dados de temperatura, calculou-se o a evapotranspiração potencial (ETP) a partir do modelo proposto por Thornthwaite (1948). Após o cálculo da ETP e aquisição dos dados de precipitação (P) realizou-se o balanço hídrico seguindo a metodologia de THORNTHWAITE & MATTER (1955). Na realização do balanço hídrico utilizou a seria temporal de 16 anos ( ) e a capacidade de água disponível de 100 mm. Finalizando a etapa dos cálculos do balanço hídrico, fez-se elaborações de gráficos para permitir uma melhor visualização do comportamento da água no solo e o armazenamento, enfocando o excesso, déficit hídrica. A classificação climática foi determinado a partir do método proposto por Thornthwaite (1948). Utilizando dados do excesso e déficit hídrica anual, derivada do balanço hídrico. Determinou para cada período o índice de hídrico (Ih), que é a relação entre excesso de água pela evapotranspiração potencial expressa em porcentagem (CUNHA & MARTINS, 2009), equação

5 (01) A seguir determinou-se o índice de aridez (Ia), que expressa a déficit hídrica em porcentagem em relação a evapotranspiração potencial, variando de 0 a 100. Segundo MIRANDA & SANTOS (2008) quando o índice de aridez atinge valor 0, isso indica que não há déficit hídrica, porém quando o Ia atinge o valor de 100, isso quer dizer que a déficit é igual a evapotranspiração potencial, estando em condições de extrema aridez. O índice de aridez é determinado pela equação 02. (02) Finalizado os cálculos do Ih e do Ia estimou-se o índice umidade (Iu) que relaciona os dois índices acima e é responsável por determinar o tipo climático local (CUNHA & MARINS, 2009), obtendo o primeiro indicativo da fórmula climática representado por uma letra alfabética maiúscula, com ou sem um algarismo subscrito. O índice umidade representa toda uma condição climática durante o ano, abrangendo períodos úmidos e secos (THORTHWAITE, 1948). Segundo esse mesmo autor, se ocorrer uma situação em que a deficiência hídrica não ultrapassa 60% dos excedentes hídricos no período úmido, então não ocorrerá uma seca, ou seja, o índice umidade terá que ser igual a zero (Iu=0). Este índice foi posteriormente utilizado para a classificação climática do local estudado, equação 03. (03) Segundo MIRANDA & SANTOS (2008), a segunda letra da fórmula, que pode ser maiúscula ou minúscula com ou sem subscrito, mostrando o subtipo climático e diferenciando o período de umidade e aridez que correr durante o ano em função da distribuição intra-anual da pluviosidade. Para determinação da terceira letra da fórmula climática é necessário o índice de eficiência térmica, este índice corresponde ao valor numérico da evapotranspiração potencial, sendo a função direta da temperatura e do fotoperíodo. É apresentada por uma letra maiúscula com apóstrofo e, com ou sem, um algoritmo subscrito. 1893

6 Na determinação da quarta letra da fórmula leva-se em consideração a porcentagem da evapotranspiração potencial que ocorrer nos meses do verão, fornecendo o subtipo climático. É indicada por uma letra minúscula com apostrofo e, com ou sem, um algarismo subscrito. Esta variação estacional de ETP (verão) é que estabelece as estações de crescimento e desenvolvimento das culturas, sendo daí, importante relacionar a condição energética do verão contra outros períodos do ano (MIRANDA & SANTOS, 2008). Os índices estabelecido acima é então comparado a chave de classificação de Thornthwaite Tabela 01: Chave inical da classificação climática segundo Thornthwaite, baseado nos índices de umidade. Tipos Climáticos Índice de Umidade (Iu) A - Super-úmido 100 Iu B 4 - Úmido 80 Iu < 100 B 3 - Úmido 60 Iu< 80 B 2 - Úmido 40 Iu < 60 B 1 - Úmido 20 Iu < 40 C 2 - Sub-úmidp 00 Iu < 20 C 1 - Sub-úmido seco -33,33 Iu <00 D - Semi-árido -66,7 Iu < -33,33 E - Árido -100 Iu < -66,7 FONTE: Ometto (1981) Tabela 02: Segundo chave da classificação climático segundo Thornthwaite, baseados nos índices de aridez e umidade. Climas úmidos (A, B 4, B 3, B 2, B 1 e C 2) Índice de Aridez (Ia) Clima secos (C 1, D e E) Índice de umidade (Iu) r pequena ou 0 16,7 d pequeno ou 0-10 nenhuma deficiência de água nenhum excesso de água s moderada 16,7 33,33 s moderado excesso deficiência no verão de inverno w moderada 16,7 33,33 w moderado deficiência no inverno excesso de verão s 2 grande deficiência > 33,33 s 2 largo excesso de 20 no verão w 2 grande deficiência no inverno inverno > 33,33 w 2 largo excesso de verão FONTE: Ometto (1981) 20 Tabela 03: Terceira chave de classificação cimática segundo Thornthwaite, baseado no índice térmico (ETP anual) Tipo climático Índice térmico (ETP anual) A - megatérmico B 4 - mesotérmico

7 B 3 - mesotérmico B 2 - mesotérmico B 1 - mesotérmico C 2 - microtérmico C 1 - microtérmico D - tundra E gelo perpétuo < 142 FONTE: Ometto (1981) Tabela 04: Quarta chave de classificação climática segundo Thornthwaite, baseado na relação entre a ETP de verão e anual. Subtipo climático Concentração da ETP no verão (%) a' < 48% b' ,9 b' 3 51, b' 2 56,3 61,6 b' 1 61,6 68,0 c 2 68,0 76,3 c' 1 76,3 88,00 d' > 88,00 FONTE: Ometto (1981) 3 - Resultados e Discussão Segundo Miranda e Santos (2008) a precipitação pluviométrica é um dos principais dados para entrada no cálculo do balanço hídrico, e para tal, necessita de um certo rigor de sua medida para determinar se este será ou não condizente com a realidade, devendo sua variabilidade interanual ser leva em conta, situação que não ocorre na maioria dos casos. Na Tabela 05 está disponível os resultados do balanço hídrico climático. Se observa que a média anual das chuvas em Feira de Santana (BA), no período de estudo, é de 684 mm ano -1 com distribuição irregular ao longo do ano. O mês de Junho (83 mm) apresento maior precipitação mensal, enquanto que outubro (31 mm) registra a menor precipitação. Os meses de maio a agosto apresentam a maior porcentagem de chuvas (40%), evidenciando o período chuvoso da região, seguindo de janeiro a abril com 35% e setembro a dezembro com 25%. Kousky (1980) notou que o máximo de chuvas no leste do Nordeste, de Maio a Julho, está possivelmente associado à máxima convergência dos alísios com a brisa terrestre, a qual deve ser mais forte durante as estações de outono e inverno quando o contraste de temperatura entre a terra e o mar é maior. O município de Feira de Santana apresenta uma déficit hídrica anual de 639 mm e sem nenhum excesso (Figura 02). Os meses que apresentam as piores situações de 1895

8 deficiência encontram-se nas extremidades do ano, período onde concentra-se as altas temperaturas e baixas precipitações, de forma contraria os meses entre Maio a Julho apresentam baixa deficiência hídrica, meses em que é realizado o plantio do feijão e do milho, principais cultivos agrícolas da região. Tabela 05: Resultado da elaboração do Balanço Hídrico Climatológico para Feira de Santana, BA, conforme metodologia proposta por Thornthwaite & Mather, (1955). Feira de Santana, BA, Mês T ETP P (P-ETP) NAc(L) ARM ALT ETR DEF EXC º C mm mm mm mm mm mm mm mm mm Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez TOTAL T-Temperatura do ar; ETP-Evapotranspiração Potencial; P-Precipitação; NAc-Negativa Acumulada; ARM-Armazenamento; ALT-Alteração; ETR-Evapotranspiração Real; DEF-Deficiência Hídrica; ECX- Excedente Hídrico. 1896

9 Figura 02: Deficiência (DEF) e excedente (EXC) hídrico do Balanço Hídrico Climatológico, evidenciando todos os meses secos. O municio é caracterizado por uma alta evapotranspiração real (1323 mm), influenciada diretamente pelas temperaturas altas da região, sendo o principal dado no cálculo da evapotranspiração de Thornthwaite (1948). A evapotranspiração real (684 mm) coincide com a quantia de pluviosidade (684), ou seja, a quantidade de entrada de água no sistema, é igual quantidade de água que sai dele. Verifica-se ainda, de acordo com a figura 03, que o mês de junho a evapotranspiração potencial, praticamente, coincide com evapotranspiração real indicando que a evaporação máxima para o período, nas condições climatológicas observadas, foi atingido, caracterizado pela quantidade de água disponibilizada no solo pelos elevados volumes de chuvas e baixa temperaturas (Tabela 05). Esta observação é importante na determinação do clima de uma região, a qual não deve ser levando em consideração apenas os valores de precipitação, mas também o da temperatura (AZEVEDO & SILVA, 2000), ou seja, é necessário realizar o estudo termo hídrico de uma determinada região através do balanço hídrico (ROLIN & SENTELHAS, 1999). Já nos outros meses do ano a evapotranspiração real é inferior a potencial, o que pode ser explicado pela elevada temperatura e baixa disponibilidade de água durante esse período, resultante de uma maior necessidade de água pela atmosfera (JESUS, 2015). 1897

10 Figura 03: Variação dos dados mensais meteorológicos de precipitação (P), evapotranspiração potencial (ETP) e Evapotranspiração real (ETR). A partir dos cálculos dos índices de aridez, hídrico e de umidade (tabela 06) e com o auxílios das tabela 01 (índice de umidade, tabela 02 (índice de aridez e umidade), tabela 03 (índice térmico), tabela 04 (ETPs de verão e anual) e tabela 05 (BHC de Feira de Santana), foi possível classificar o clima do municípios de Feira de Santana (BA) Tabela 06: Índices: hídrico (Ih), de aridez (Ia) e de umidade (Iu), térmico, relação entre a evapotranspiração potencial no verão (ETPv) e a evapotranspiração potencial (ETPa) total anual. Ih (%) Iu (%) Ia (%) It (ETP anual) ETPv/ETPa (%) C 1 w 2 A a' Utilizando-se a primeira chave, em função do Iu igual a -29%, obteve-se a letra C 1 (Tabela 01 e 06), caracterizando o clima Sub-úmido seco. Em seguida, através da segunda chave, e baseando-se no Ia a 48%, obteve-se a letra w 2 (Tabela 02 e 06), apresentando largo excesso de verão. Com o auxílio da terceira chave, em função do It (ETP anual) de 1323 mm, obteve-se a letra A (Tabela 03 e 06), indicando clima megatérmico. Finalmente, através da quarta chave, em função da relação da evapotranspiração de verão (ETPv) igual a 371 mm, pelo evapotranspiração anual, de 1323 mm, obteve-se a letra a. Para o município de Feira de Santana (BA), em um período de análise de 16 anos (2000 a 2015), o clima segundo Thornthwaite foi caracterizado como sendo C 1w 2A a, clima 1898

11 Sub-úmido seco com largo excesso de verão, megatérmico e com concentração de evapotranspiração potencial no verão igual a 33%. 4 Conclusão O município apresenta altas temperaturas, tendo como consequências uma maior evapotranspiração potencial (ETP), concentrando-se principalmente no início e no fim do ano, épocas de poucas chuvas e alta déficit hídrica no solo. A previa classificação climática para o município fico descrito como C 1w 2A a, chamando atenção para o período pequeno de estudo, devido a falta de dados, carecendo de uma reformulação com dados de no mínimo 30 anos. 5 - Referências AZEVEDO, P.V., da SILVA, G.B. Potencial agroclimático da região da Chapada Diamantina no Estado da Bahia. Revista Brasileira de Meteorologia. Vol 15, n1, CUNHA, A. R.; MARTINS, D. Classificação climática para os municípios de Botucatu e São Manuel, SP. Revista Irriga. 2009; 14(1):1-11. HORIKOSHI, A. S.; FISCH, G. Balanço hídrico atual e simulações para cenários climáticos futuros no município de Taubaté, SP, Brasil. Revista Ambiente & Água, Taubaté, v. 2, n. 2, p INMET. Instituto Nacional de Meteorologia. Clima [Internet]. [acesso em out 2013]. Disponível em: Acesso em: abril JESUS, J. B. Estimativa do balanço hídrico climatológico e classificação climática pelo método de Thornthwaite e Mather para o munícipio de Aracaju-SE. Scientia Plena, n.05, v.11, p , março, Kousky, V.E, 1980: Diurnal rainfall variation in Northeast Brazil. Mon. Weather Rev, 108, LIMA, F.B.; SANTOS, G.O. Balanço hídrico-espacial da cultura para o uso e ocupação atual da bacia hidrográfica do Ribeirão Santa Rita, Noroeste do Estado de São Paulo f. Monografia. Fundação Educacional de Fernandópolis, Fernandópolis - SP, MEDEIROS, R. M.; SANTOS, D. C.; SOUSA, F. A. S.; GOMES FILHO, M. F.; Análise Climatológica, Classificação Climática e Variabilidade do Balanço Hídrico Climatológico na Bacia do Rio Uruçui Preto, PI. Revista Brasileira de Geografia Física. Rio de Janeiro, v. 06, n 04, p , MIRANDA, R. A. C.; SANTOS, A. S. Balanço Hídrico e classificação climática de Thornthwaite em Duas barras (RJ). Geo UERJ. n.18, v. 1, p ,

12 MOTA, L.L.; BOTON, D.; FONSECA, F.C.; SILVA W.C.; SOUZA, A.P. Balanço hídrico climatológico e classificação climática da região de Sinop, Mato Grosso. Scientific Electronic Archives. Versão Eletrônica Disponível em :< A&url=http%3A%2F%2Fwww.seasinop.com.br%2Frevista%2Findex.php%2FSEA%2Farticle %2Fdownload%2F39%2F33&ei=U7YOU8bIGMXNkQe0goCoBg&usg=AFQjCNH0oVTdXxLq TdAe5TXkcL45Ty7EgQ&sig2=oaHRwxL8v8escAoQpHebBg&bvm=bv ,d.eW0>. Acesso em: abril OMETTO, J. C. Bioclimatologia vegetal. São Paulo: Agronômica Ceres, p. REICHARDT, K. A água em sistemas agrícolas. Barueri (SP): Manole, ROLIM, G.S.; SENTELHAS, P.C. Balanço hídrico normal por Thornthwaite &Matter (1955). Piracicaba. ESALQ CD-ROM. THORNTHWAITE, C. W. An approach toward a rational classification of climate. Geogr. Rev., 38:55-94, THORNTHWAITE, C.W., MATHER, J.R. The water balance. Publications in Climatology, New Jersey, Drexel Institute of Technology, 104p