Estudo dos Eventos de Seca Meteorológica na Região Sul do Brasil

Transcrição

1 TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Estudo dos Eventos de Seca Meteorológica na Região Sul do Brasil Priscila Bogo Pessini Orientador: Professor Dr. Pedro Luiz Borges Chaffe Coorientador: Vinícius Bogo Portal Chagas

2 CONTEXTUALIZAÇÃO

3 CONTEXTUALIZAÇÃO SECA CONCEITO Um evento de seca constitui em um período contínuo de deficiência na disponibilidade de água em relação às condições normais esperadas para uma determinada região. 3

4 CONTEXTUALIZAÇÃO CATEGORIAS DE SECA Anomalias na Precipitação Anomalias na Temperatura Seca Meteorológica Deficiência de Precipitação Seca Agrícola Baixa umidade do solo Seca Hidrológica Deficiência de Vazão Deficiência no armazenamento de água subterrânea Seca Socioeconômica Impactos na sociedade e nas atividades econômicas 4

5 CONTEXTUALIZAÇÃO Global A seca é o fenômeno responsável por um quinto dos prejuízos socioeconômicos causados por desastres naturais; Responsável por 35% das mortes relacionadas aos desastres naturais; Segundo o IPCC, desde a década de 1950, algumas regiões do mundo têm experimentado secas mais severas e longas. Brasil A seca que ocorreu em 1978 gerou um prejuízo de 8 bilhões de dólares; Na região Nordeste foram registradas 124 secas; A região Sudeste enfrentou a pior crise hídrica de sua história no período de 2014 a 2015; A irrigação é atividade responsável por 72% do consumo de água no Brasil; 70% da matriz energética é baseada na geração de energia hidrelétrica. 5

6 CONTEXTUALIZAÇÃO Região Sul A seca é o evento meteorológico que causa maior impacto negativo na agricultura Eventos de seca registrados na Região Sul: IMPORTÂNCIA Planejamento de Recursos Hídricos Análise de riscos Identificação de padrões temporal e espacial Estudo de causas e impactos 6

7 OBJETIVOS

8 OBJETIVOS OBJETIVO GERAL Realizar um estudo dos eventos de seca meteorológica na região Sul do Brasil. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Identificar os eventos de seca aplicando o Índice de Precipitação Padronizado (SPI) para as escalas de tempo de 24, 12, 9, 6 e 3 meses; Analisar a variação espacial e temporal das características de intensidade, duração e frequência dos eventos de seca; Relacionar os resultados do SPI com o sistema climático da região Sul do Brasil. 8

9 METODOLOGIA

10 METODOLOGIA ÁREA DE ESTUDO Regime de precipitação transitório: - Ao norte: regime de monção; - Ao sul: regime de latitudes médias; Influência do relevo; Influência dos fenômenos El Niño e La Niña. 10

11 METODOLOGIA ÁREA DE ESTUDO Dados Fonte: Agência Nacional de Águas (ANA) Período: 1975 a 2010 Estações com até 10% de falhas Análise exploratória dos dados 671 estações pluviométricas ± Altitude (m) BRASIL km -20 Estações Pluviométricas

12 METODOLOGIA ÍNDICES DE IDENTIFICAÇÃO E MONITORAMENTO DE SECA Índice Autor Descrição Variável Vantagens Desvantagens Índice de Precipitação Padronizado (SPI) McKee et al.(1993) Baseado na distribuição de probabilidade da precipitação. Precipitação Pode ser calculado para diferentes escalas de tempo; Possibilita prever eventos de seca; É menos complexo que o PDSI. Necessita de séries históricas longas; Baseado em dados preliminares que podem variar. Índice de Severidade de Seca de Palmer (PDSI) Palmer (1965) Conceitos de balanço entre demanda e suprimento de água. Precipitação, temperatura. Utiliza um algoritmo para calcular o balanço hídrico e a umidade do solo; Útil em aplicações agrícolas. Os valores podem não identificar as secas tão facilmente como outros índices; A metodologia é complexa. Deciles Gibbs e Maher (1967) Dividir os dados de precipitação em 10 escalas, numa ordem ascendente e descendente. Precipitação Fornece uma medida estatística exata da precipitação. Exige no mínimo 30 anos de registro de dados. 12

13 METODOLOGIA ÍNDICE DE PRECIPITAÇÃO PADRONIZADO - SPI Interpretação para as diferentes escalas de tempo SPI Fenômeno refletido Aplicação/Observação SPI-3 Condições de umidade de médio e curto prazo Estimativa sazonal de precipitação. Tem grande aplicação na análise de umidade do solo. SPI-6 Condições de médio prazo Estimativa da precipitação ao longo das estações do ano. SPI-9 Padrões de precipitação em uma escala de tempo médio SPI-9 < -1,5 trata-se de um bom indicador de impactos significativos da seca na agricultura. SPI-12 Padrões de precipitação de longo prazo Associado às vazões, níveis de água de reservatórios e níveis de água subterrânea. Fonte: Adaptado de NDMC (2017), Albuquerque (2010) e Zargar et al. (2011). 13

14 METODOLOGIA ÍNDICE DE PRECIPITAÇÃO PADRONIZADO - SPI Cálculo Função densidade de probabilidade: Função de distribuição acumulada: SPI 14

15 METODOLOGIA CARACTERÍSTICAS DA SECA Categorias de Intensidade da Seca SPI Categoria 0 a -0,99 Seca fraca -1,00 a -1,49 Seca moderada -1,50 a -1,99 Seca severa Eventos -2,00 Seca extrema Intensidade Máxima Distribuição Espacial: método Krigagem 15

16 METODOLOGIA INTERFERÊNCIA DO FENÔMENO EL NIÑO OSCILAÇÃO SUL (ENOS) NA PRECIPITAÇÃO El Niño: anomalias positivas na TSM e redução da diferença de pressão La Ninã: anomalias negativas na TSM e aumento do gradiente de pressão Índice Oceânico Niño (ONI) Fonte: National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Período: 1975 a 2010 Média de 3 meses consecutivos Região: Niño

17 RESULTADOS E DISCUSSÃO

18 RESULTADOS E DISCUSSÃO IDENTIFICAÇÃO DOS EVENTOS DE SECA ± Altitude (m) BRASIL km -20 Estações Pluviométricas

19 RESULTADOS E DISCUSSÃO IDENTIFICAÇÃO DOS EVENTOS DE SECA ± Altitude (m) BRASIL km -20 Estações Pluviométricas

20 RESULTADOS E DISCUSSÃO ANOS MAIS SECOS Anos que apresentaram eventos de seca em 60% do tempo Anos mais secos:

21 RESULTADOS E DISCUSSÃO INTENSIDADE Resultado converge com as isoietas de precipitações médias anuais; Regiões como sudoeste do Paraná, centro-oeste de Santa Catarina e noroeste do Rio Grande do Sul apresentaram altos valores de precipitação limiar; Eventos de seca extrema -2 > SPI > -3: - SPI-3: 83% das estações - SPI-6: 34% - SPI-9: 19% - SPI-12: 13% - SPI-24: 10% Precipitação (mm) (SPI= -1)

22 RESULTADOS E DISCUSSÃO FREQUÊNCIA (b) SPI-6 (c) SPI-9 SPI-3 (a) ± Número de Eventos 24 Número de Eventos Número de Eventos km SPI-12 (d) SPI-24 (e) 23 Número de Eventos 11 6 Número de Eventos

23 RESULTADOS E DISCUSSÃO DURAÇÃO SPI-6 (b) (c) SPI-9 (a) SPI-3 ± Duração (meses) 30 Duração (meses) 36 Duração (meses) 21 (d) 10 SPI-12 (e) 20 SPI km Duração (meses) 21 7 Duração (meses)

24 Número de RESULTADOS E DISCUSSÃO Eventos 24 Número Duração de Eventos (meses) Duraç (mese 3 00 km Duração (meses) SPI-12 (d) SPI-24 (e) (d) 8 10 SPI-12 (e) 2 SPI km Número de Eventos 11 Número Duração de Eventos (meses) 7 21 Duração (meses)

25 RESULTADOS E DISCUSSÃO RELAÇÃO ENTRE A OCORRÊNCIA DE SECA E OS EVENTOS ENOS 25

26 CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES

27 CONCLUSÃO No período entre 1975 a 2010, os anos mais secos identificados pelo SPI foram: 1978, 1979, 1988, 1989 e 2006; A região sul da área de estudo não apresenta variações significativas ao longo do ano, portanto a aplicação de escalas de longo termo mostram-se mais adequadas. Na região norte do Paraná, há variação na precipitação entre verão e inverno, podendo ser observada em escalas de médio e curto termo; Região norte do Paraná apresentou maior frequência de ocorrência dos eventos de seca; Região sul e centro-oeste apresentaram maiores durações dos eventos; Regiões como sudoeste do Paraná, centro-oeste de Santa Catarina e noroeste do Rio Grande do Sul apresentaram altos valores de precipitação limiar, devendo ser interpretada como anomalia meteorológica, não necessariamente um evento de seca; Resposta à ocorrência do fenômeno La Niña nos anos 1985, 1989 e A maior relação foi encontrada entre SPI-12. Porém, não há relação de ocorrência do fenômeno La Niña em todos os períodos secos. 27

28 RECOMENDAÇÕES Realizar uma análise conjunta das características de seca, procurando estabelecer uma relação qualitativa e quantitativa; Quantificar a magnitude dos eventos; Relacionar os resultados do SPI com registros de eventos de seca; Sugere-se que em futuros trabalhos seja aplicado o Índice de Precipitação e Evapotranspiração Padronizado (SPEI) em comparação com o SPI, a fim de determinar a influência da evapotranspiração nos resultados; A resposta do SPI frente a ocorrência dos eventos ENOS apenas foi testada para a região Niño 3.4, podendo outras regiões mostrarem maior influência; Sugere-se realizar a correlação entre o SPI e o Índice Oceânico El Niño (ONI) e avaliar a distribuição espacial dessa correlação, identificando as áreas mais sujeitas à influência dos eventos ENOS. 28

29 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALBUQUERQUE, Tatiana Máximo Almeida. Estudo dos processos de gestão de seca: aplicação no estado do Rio Grande do Sul Tese de Doutorado. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. GUTTMAN, Nathaniel B.. Comparing the Palmer Drought Index and Standardized Precipitation Index. Journal Of The American Water Resources Association, Usa, v. 34, n. 1, p , fev MCKEE, Thomas B. et al. The relationship of drought frequency and duration to time scales. In: Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology. Boston, MA: American Meteorological Society, p NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration. Historical El Nino/ La Nina episodes (1950- present). Disponível em: < Acesso em: 3 jun NDMC. National Drought Mitigation Center. Interpretation of Standardized Precipitation Index Maps. Disponível em: < Acesso em: 05 maio PENALBA, Olga Clorinda; RIVERA, Juan Antonio. Precipitation response to El Niño/La Niña events in Southern South America emphasis in regional drought occurrences. Advances In Geosciences, [s.l.], v. 42, p.1-14, 4 mar RAZIEI, Tayeb et al. Spatial Patterns and Temporal Variability of Drought in Western Iran. Water Resources Management,[s.l.], v. 23, n. 3, p , 19 jun Springer Nature. VAN LOON, Anne F.. Hydrological drought explained. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water. Birmingham, UK, v. 2, n. 4, p jul./ago ZARGAR, Amin et al. A review of drought indices. Environmental Reviews, [s.l.], v. 19, n., p , dez Canadian Science Publishing. 29

30 OBRIGADA! TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO