ANALISE COMPARATIVA ENTRE A PRECIPITAÇÃO ESTIMADA POR SATELITES E MEDIDA POR PLUVIÔMETROS NA CIDADE DE BELÉM-PA Rafael Cordeiro Ferreira 1, Galdino Viana Mota², Nilzele Vilhena Gomes³ 1 Instituto de Estudos Superiores da Amazônia IESAM, Belém- PA Brasil, aluno da Pós graduação em Gestão, Consultoria e Auditoria Ambiental. rafael_cordeiro11@hotmail.com, ²Universidade Federal do Pará, Centro de Geociências, Faculdade de Meteorologia, Professor adjunto da faculdade de meteorologia. galdinov@ufpa.br ³Universidade Federal de Campina Grande, Unidade Acadêmica de Ciências Atmosféricas, Doutorado em andamento em Meteorologia. nevoa2002@hotmail.com RESUMO: Neste trabalho são apresentados resultados referentes ao estudo comparativo de dados de precipitação do período de janeiro de 1998 a dezembro de 2007 obtidos de um pluviômetro pertencente ao Instituto Nacional de Meteorologia 2º DISME-BELÉM (INMET) da estação meteorológica convencional localizada na latitude 01 43 S, longitude 48 43 W e altitude de 10m e os dados estimados pelo Algoritmo 3B42 em uma grade de 1 x 1 de latitude e longitude, que combina dados de satélites no canal de microondas para ajustar aqueles do canal infravermelho. A comparação apresentou médias trimestrais aproximados no período estudado. Com destaque para o período chuvoso que são os trimestres de dezembro, janeiro e fevereiro (DJF) e março, abril e maio (MAM), onde a estimativa pelo 3B42 esteve próxima, cerca de 13mm e 35mm por mês respectivamente da precipitação pluviométrica, No período menos chuvoso que são os trimestres de junho, julho e agosto (JJA) e setembro, outubro e novembro (SON), em qual a estimativa do 3B42 também esteve com seus valores aproximados, porém maiores do que a estação chuvosa cerca de 40mm e 24mm por mês respectivamente em relação aos dados de pluviômetros, fazendo com que ambas as técnicas de avaliação quantitativa de precipitação acompanhem a variação sazonal e estimando de forma bastante aproximada o comportamento das chuvas. Palavras-Chave: Precipitaçã. Estimativa. TRMM. 3B42. Pluviômetros. ABSTRACT: This presents paper results related to the study comparative data of the period from January of 1998 till December of 2007 collected by pluviometers of the National Institute of Meteorology - 2º DISME BELÉM (INMET) in a conventional meteorological station located in 01 43'S of latitude and 48 43'W of longitude and 10m of altitude and the data estimated by the Algorithm 3B42 in a 1 x 1 grid that combines Satellite data in the microwaves channel to adjust to those of infra-red channel. The comparison showed approached trimester averages for the studied period With prominence for the rainy period that is the trimesters of December, January and February (DJF) and March, April and May (MAM), where the estimate for 3B42 was next to the pluviometric precipitation, aronde 13mm and 35mm respectively for month and also the less rainy period than is the trimesters of June, July and August (JJA) and September, October and November (SON ), where the estimate of 3B42 also was with its values approached chuvosa, around 40mm and 24mm respectively for month in relation to the pluviometers data, making with that both the techniques of quantitative precipitation evaluation follow the seasonal variation and correctly esteem the rains behavior. Key Words: Precipitation. Estimate. TRMM. 3B42. Pluviometers.
1. INTRODUÇÃO A precipitação pluviométrica é o elemento meteorológico de grande variabilidade, sendo o principal fator utilizado na subdivisão do clima em uma região. Estudos prévios mostram que a Região Amazônica é caracterizada por altos índices pluviométricos (FIGUEROA; NOBRE, 1990) e são predominantemente do tipo convectivas, em forma de pancadas e de curta duração, estando assim associadas às nuvens Cumulunimbus e Cumulus Na região Metropolitana de Belém são mais freqüentes as chuvas de convecção, que são provocadas pela intensa evapotranspiração de superfícies úmidas e aquecidas como as florestas, cidades e oceanos tropicais. O ar ascende em parcelas de ar que se resfriam de forma praticamente adiabática sem trocar calor com o meio exterior durante sua ascensão. Também ocorrem tempestades convectivas associadas à entrada de brisa marítima no período da tarde que muitas vezes se deslocam para o interior da Amazônia (COHEN, 1995). Estas chuvas também são conhecidas popularmente como pancadas de chuva, aguaceiros ou torós. Os pluviômetros espalhados pela superfície terrestre coletam informações precisas da precipitação, no entanto esta é valida somente para uma pequena área localizada no entorno do dispositivo. O monitoramento detalhado sobre extensas áreas exige a existência de uma densa rede de pluviômetros, o que em certos casos é inviabilizado em regiões de difícil acesso como a floresta Amazônica e regiões montanhosas (ANGELIS,2004). Diversas metodologias para estimativa de precipitação através de imagens de satélite vêm sendo propostas. Estas metodologias se baseiam em imagens feitas por vários satélites, em diversas bandas do espectro eletromagnético. Destacam-se os satélites da série GOES (Geoestationary Operational Environmental System), e o satélite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM), este último com o objetivo específico de medição de precipitação nos trópicos. Por isso, este trabalho tem como objetivo a comparação da chuva medida num pluviômetro com a aquela estimativa por satélites meteorológicos, no período de 1998 a 2007, Com o intuito de verificar se a estimativa de precipitação através de satélite pode ser considerada um bom método de avaliação quantitativa de precipitação na região de Belém. 2. METODOLOGIA Neste trabalho será realizado um estudo comparativo da precipitação proveniente de dois métodos distintos de avaliações quantitativas da precipitação, que são os dados obtidos de um pluviômetro e dados estimados através de satélites. A partir das séries de precipitação interpoladas do pluviômetro e do Algoritmo 3B42, foi possível extrair informações da média sazonal da precipitação sobre a região de Belém para o período de 1998 a 2007. Foi feito para comparação das médias trimestrais o cálculo da diferença percentual entre as estimativas do 3B42 e a precipitação medida na estação meteorológica do INMET de Belém de acordo com a fórmula abaixo: ( 3 B42 INMET ) DIF. PERC 100 Onde: DIF.PERC: Percentual da diferença entre a precipitação estimada entre o 3B42 e a INMET medida no pluviômetro da estação meteorológica do INMET 3B42 : Precipitação estimada pelo algoritmo 3B42. INMET : Precipitação medida no pluviômetro da estação meteorológica do INMET.
Foram feitas comparações entre a precipitação pluviométrica e a precipitação estimada por satélite com o objetivo de compreender e chegar a conclusões referentes à utilização do sensoriamento remoto para a aquisição de resultados climatológicos. 3. RESULTADOS Para o período de 1998 a 2007 verificou se que Belém possui uma variabilidade relativa de BIEL (VREB) abaixo de 15% onde p ode ser considerada uma região de alta pluviosidade. VREB = Média Absoluta x 100 Média Anual O calculo da variabilidade da precipitação proposto por BIEL foi de 9,2%, para este período, confirmando assim a alta pluviosidade da região. A ocorrência dois períodos distintos tanto nos dados pluviométricos quanto nos dados proveniente do algoritmo 3B42, um período chuvoso nos trimestre de Dezembro, Janeiro e Fevereiro (DJF) e Março, Abril e Maio (MAM); e o menos chuvoso nos trimestre de Junho, Julho e Agosto (JJA) e Setembro, Outubro e Novembro (SON) é evidente na Figura 01 onde se observa com clareza. Fig. 01: Média Sazonal da precipitação estimada por satélites e obtida através de pluviômetros no período de 1998-2007 na cidade de Belém-Pa. FONTE: INMET;TRMM/NASA (2008). Estes dados seguem aproximados os valores quantitativos de chuvas, o que faz do satélite TRMM um bom recurso estimador, ou seja, a alternância entre estações úmidas e secas, característica da região, é bastante bem representada. TABELA 01: Média da precipitação pluviométrica sazonal da cidade de Belém do período de 1998 a 2007. TRIMESTRE TRMM mm/mês Pluviômetro mm/mês Dif. Percentual % DJF 337,4 350,3-3,7 MAM 432,4 397,0 8,9 JJA 197,9 158,2 25,1 SON 110,9 134,4-17,5 A média trimestral da precipitação estimada pelo algoritmo 3B42 e a precipitação pontualmente medida em Belém apresenta valores aproximados no período chuvoso, com diferença percentual de apenas -3,7% e 8,9% em DJF e MAM, respectivamente. Por outro
lado no período menos chuvoso a diferença percentual entre a precipitação estimada por satélite e medida em superfície mostra-se maior que no período menos chuvoso, sendo 25,1% e -17,5% em JJA e SON, respectivamente (TABELA 2). Gomes (2006 ) obteve resultados semelhantes para a região de Caxiuanã e sugeriu que este resultado seja explicado com base na desigual natureza dos sistemas precipitantes que ocorrem nos diferentes trimestres, pois o tipo, distribuição de tamanhos e densidade dos hidrometeoros dentro das nuvens precipitantes interferem na resposta pelos canais de microoondas (MOHR; ZIPSER, 1996) e infravermelho utilizados no algoritmo 3B42, devido a presença dos diferentes hidrometeoros que são peculiares a cada tipo de sistema precipitante. E ainda a semelhança entre a precipitação medida e estimada no trimestre DJF e MAM pode ser justificada pela predominância de sistemas precipitantes durante este período do ano que se caracterizam por ocupar grandes áreas, tornando assim a precipitação pontualmente medida semelhante à precipitação estimada numa grade de 0,25 x 0,25 de latitude e longitude pelo 3B42 em Belém. A Figura 7 mostra a distribuição espacial da média de precipitação durante os trimestres DJF, MAM, JJA e SON para o período de janeiro de 1998 a dezembro de 2007. A precipitação média trimestral pelo algoritmo 3B42 apresenta semelhanças com a climatologia prévia de Figueroa e Nobre (1990), com a Região de Belém sempre localizada nos locais de núcleos de máxima precipitação tanto no período chuvoso quanto no período menos chuvoso, que se encontram distribuídos próximo a faixa litorânea da Amazônia Oriental. Os máximos de precipitação no período chuvoso são devidos principalmente a atuação da ZCIT e a interação da ZCIT na formação de LIs (COHEN; SILVA DIAS e NOBRE, 1995). No período menos chuvoso estes máximos ocorrem principalmente devido a atuação de linhas de LIs que tem maior ocorrência nos meses de abril e agosto (COHEN; SILVA DIAS e NOBRE, 1989) e a atuação de DOLs. Fig.02:Precipitação acumulada trimestral através do algoritmo 3B42 para a Cidade Belém PA (apontado pela seta) e proximidades. Período de 1998 a 2007. FONTE: TRMM/NASA (2008) Portanto, se percebe que o algoritmo 3B42 acompanha a variação sazonal: Há uma tendência do algoritmo 3B42 superestimar a precipitação total em MAM e JJA e subestimar a precipitação nos trimestre DJF e SON. Essa diferença é da mesma ordem das verificadas em trabalhos encontrados em pesquisas, e os resultados podem ser considerados satisfatórios.
4. CONCLUSÕES As comparações das médias trimestrais levaram a conclusão que a estimativa do algoritmo 3B42 mostrou um resultado satisfatório, em que a serie comparativa anual do algoritmo 3B42 estima de forma aproximada a precipitação sobre a região de Belém. Nota se uma variação sazonal com resultados bastante aproximados aos valores quantitativos de chuvas onde a alternância entre as estações úmidas e secas, característica da região é bem representada pelo algoritmo 3B42. Um resultado importante para este estudo foi a constatação de que as maiores diferenças percentuais entre os dois métodos de avaliação quantitativa de precipitação, estão em geral durante o período menos chuvoso e no período chuvoso os valores estimado pelo algoritmo 3B42 são mais próximos ao medido em superfície. Por fim, a precipitação estimada pelo algoritmo 3B42 também pode ser considerado um bom resultado no que diz respeito à comparação entre ambas as técnicas de avaliações quantitativas da precipitação pela distribuição seqüencial das chuvas desde Janeiro de 1998 até Dezembro de 2007. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS COHEN, J. C. P.; SILVA DIAS, M. A. F.; NOBRE, C. A. Environmental conditions associated with Amazonian squall lines: A case study. Mon. Wea. Rev., n. 123, 1995, p. 3163-3174. CONTI, G. N. Estimativa da precipitação através de técnicas de sensoriamento remoto: Estudo de caso para o estado do Rio Grande do Sul. 2002. 120f. Dissertação de Mestrado, IPH-UFRGS, 2002. ANGELIS C. F; McGregor, GR; Kidd, C A three year climatology of rainfall characteristics over tropical and subtropical South America based on TRMM-PR data. International Journal of Climatology, Inglaterra, v. 24, n. 3, 2004,p. 385-399. CUTRIM, E. M. C. Chuvas na Amazônia durante o século. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, 20f, 2000, Rio de Janeiro. Anais. Rio de Janeiro. 2000. FIGUEROA, S. N.; NOBRE, C. Precipitation distribution over Central and Western tropical South-America. Climanálise, n. 5, 1990, p.36-44. GOMES, N. de V. Estudo da variabilidade espacial e temporal da precipitação na Amazônia através do algoritmo GPI. 2006. 80f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Meteorologia)- Universidade Federal do Pará, Belém, 2006. MOTA, G. V. Characteristics of rainfall and precipitation features defined by the tropical rainfall measuring mission over South America. 201f. Utah: University of Utah, Tese (Doutorado em Meteorologia), University of Utah, Utah, EUA, 2003. MOHR K. I. ZIPSER E. J. Mesoscale convective system defined by their 85 GHz ice scattering signature: size and intensity comparison over tropical oceans and continents, Mon. Wea. 1996, Rev. 124 2417-2737.