Análise de tendências climáticas nas bacias hidrográficas do interior de Pernambuco Lais Alves Santos¹, José Ivaldo Barbosa de Brito², Francinete Francis Lacerda³ 1 Estudante de Meteorologia, Bolsista CNPQ/ITI-A/UFCG da Unidade Acadêmica de Ciências Atmosféricas. lais_lg@hotmail.com. 2 Professor Doutor, Unidade Acadêmica de Ciências Atmosféricas. Universidade Federal de Campina Grande, Aprígio Veloso 882 CEP - 58.109 970, Campina Grande PB. jibdebrito@yahoo.com.br. ³ Meteorologista/Agrometeorologista do Instituto de Tecnologia de Pernambuco, francis@itep.br RESUMO: Neste trabalho foram analisados os índices extremos de precipitação sobre as bacias hidrográficas dos rios Brígida, Garças, Terra Nova, Moxotó e Pajeú do interior de Pernambuco. Foram usados dados de precipitação diária. Foi observado uma tendência decrescente do total anual de precipitação e crescente na intensidade das chuvas. Palavras-Chave: Chuva, clima, RClimdex ABSTRACT: In this work the extreme indexes of precipitation were analyzed on the watersheds of the interior of Pernambuco. It was used data precipitation diaries. It was observed a tendency of decrease of the annual total of the precipitation and an increase of the intensity of the rains. Key Word: Rain, climate, RClimdex 1. INTRODUÇÃO O estado de Pernambuco é cortado de norte a sul pelo Planalto da Borborema, que representa uma das características mais marcantes do relevo estadual, no rebordo oriental domina a Baixada Litorânea com topografia pouco ondulada. Na direção oeste o planalto alcança 800 metros em seu centro. Na parte centro-sul do planalto eleva-se o Maciço Dômico de Garanhuns, que ultrapassa 1.000 metros acima do nível do mar. Além do rebordo ocidental do Planalto da Borborema estende-se o Pediplano Cristalino, também denominado de Depressão Sertaneja. Cujo relevo regular, com nível que oscila entre 300 e 500 metros, é dominado pelo cristalino e por pequenas serras de caráter residual. O Planalto da Borborema ainda divide Pernambuco em dois domínios hidrográficos, um ao leste, que corta a baixada litorânea em bacias hidrográficas independentes, formadas por rios que correm diretamente para o Atlântico, a exemplo do Goiana, Capibaribe, Ipojuca e Una. O outro, ao oeste do Planalto, é constituído pela porção pernambucana da bacia do rio São Francisco. Formado por afluentes da margem esquerda, entre os quais, o Pontal, Garça, Brígida, Terra Nova, Pajeú e Moxotó. Outra característica marcante do Planalto da Borborema é que ele também divide o estado de Pernambuco em duas tipologias climáticas. A Baixada Litorânea apresenta um clima úmido a sub-úmido, com chuvas de outono e inverno e total pluviométrico médio anual de 1000 a 2000 mm/ano. O Agreste predomina clima semiárido e sub-úmido seco com brejos de altitude, com regime pluviométrico de março a junho e total médio anual de 500 a 1000 mm/ano. O Sertão, ao oeste do Planalto, também predomina clima semiárido com chuva de janeiro a maio e totais médios anuais de 400 a 900 mm/ano.
Pelo exposto, é facilmente observável que o Planalto da Borborema é um acidente geográfico que tem grande influência na caracterização ambiental de Pernambuco, pois serve de divisor de água entre as bacias litorâneas, cujos rios correm para o Atlântico, e interiores, cujos rios correm para o São Francisco, além disso, faz uma clara divisão climática entre o litoral úmido e o sertão seco. Portanto, no estudo de tendências climáticas de bacias hidrográficas de Pernambuco é necessário fazer investigações separadas das bacias do litoral e do sertão. A propósito, investigações sobre tendências climáticas no Nordeste Brasileiro tem sido o objetivo de inúmeros estudos (HASTENRATH & HELLER, 1977). Várias pesquisas tem sido de cunho regional e outras local. Entretanto, nos últimos dez anos devido às controvérsias sobre aquecimento global. Estudos de caráter regional sobre tendências climáticas tem se intensificado. Procurando dar uma padronização às pesquisas a OMM (Organização Mundial de Meteorologia) criou um grupo de trabalho que construiu índices de monitoramento e detecção de mudanças climáticas, ao tudo são vinte e sete índices, dezesseis de temperatura e onze de precipitação (RUSTICUCCI et al., 2006). Além disso, o grupo elaborou um soft denominado RClimdex, que proporciona uma interface amigável para o cálculo de índices de extremos climáticos (SANTOS & BRITO, 2007). Ressalta-se que alguns estudos regionais têm sido elaborados usando o RClimdex, mas ainda existem lacunas, como por exemplo, o seu uso no estudo de índices de precipitação para uma bacia hidrográfica. Portanto, o presente trabalho objetiva analisar índices de monitoramento e detecção de mudanças climáticas baseado no RClimdex para as bacias hidrográficas do interior de Pernambuco. 2. MATERIAL E MÉTODOS O artigo foi desenvolvido para verificar tendências de índices climáticos extremos nas bacias hidrográficas do interior de Pernambuco como, a do Brígida, Garças, Terra Nova, Moxotó e Pajeú. Foram utilizadas séries de 40 anos de totais diários de precipitação pluviométrica oriundas do Laboratório de Meteorologia de Pernambuco (LAMEPE). A precipitação diária de cada bacia foi estimada como sendo a média aritmética dos totais diários de precipitação dos postos pluviométricos de cada bacia, sendo 9 postos no Brígida, 4 no Garças, 5 em Terra Nova, 7 no Moxotó e 4 no Pajeú. Ressalta-se que também foram calculados os índices para cada posto. O Software RClimdex 1.9.0 foi usado para o processamento de dados e para a obtenção dos índices climáticos. O RClimdex foi desenvolvido para proporcionar uma interface amigável para calcular índices de extremos climáticos. Calcula 27 índices básicos, recomendados pela equipe de peritos do CCI/CLIVAR para Climate Change Detection Monitoring and Indices (ETCCDMI), sendo 16 de temperatura do ar máxima e mínima e 11 de precipitação (SANTOS & BRITO, 2007). No presente artigo optou-se por calcular os 11 índices de precipitação. Ressalta-se que o controle de qualidade dos dados é um pré-requisito para o cálculo dos índices. O RClimdex inclui um procedimento simples de controle de qualidade dos dados, que não permite que dados aberrantes seja utilizado. O RClimdex está capacitado para ler os dados cujo arquivo obedece a seguinte formatação: arquivo em extensão txt com seis colunas, na primeira o ano, na segunda o mês, na terceira o dia, na quarta a precipitação total diária e as duas últimas a temperatura do ar máxima diária e a temperatura do ar mínima diária, respectivamente. Portanto, o primeiro trabalho a ser realizado é colocar os dados no formato de leitura do RClimdex. Os dados foram recebidos em arquivo txt, porém em um formato muito diferente do RClimdex. Portanto, foram repassados para o EXCEL dividindo-os em seis colunas correspondentes ao ano, mês, dia, precipitação, temperatura máxima e mínima. Os valores de
temperatura foram codificados como -99.9. Os valores de precipitação negativos e os dados faltosos, também foram codificados como -99.9. Desta forma o RClimdex processou e forneceu os índices relacionados à precipitação pluvial. Após os dados serem tratados no EXCEL, foram transferidos para um arquivo de texto ASCII onde as seis colunas deviam apresentar-se separadas por um ou dois espaços. Os índices climáticos extremos obtidos foram: CDD = número máximo de dias consecutivos secos (precipitação total diária menor que 1mm) em um determinado ano ; CWD = número máximo de dias consecutivos úmidos (precipitação total diária maior ou igual a 1mm) em um determinado ano ; PRCPTOT = precipitação total anual em um determinado ano (mm/ano); R10mm = número de dias por ano com precipitação maior ou igual a 10mm ; R20mm = número de dias por ano com precipitação maior ou igual a 20mm ; Rnnmm = número de dias por ano com precipitação maior ou igual a nnmm, nesse estudo utilizou-se nn = 50mm ; Rx1day = quantidade máxima de precipitação em 1 dia em um determinado ano (mm/dia); Rx5day = quantidade máxima de precipitação em 5 dias consecutivos em um determinado ano (mm/5 dias); R95p = dias muito chuvosos no ano representa os 5% de dias no ano com maiores totais diário de precipitações, corresponde ao percentil 95; R99p = dias extremamente chuvoso no ano representa 1% de dias no ano com maiores totais diário de precipitações, corresponde ao percentil 99; SDII = intensidade de precipitação em um determinado ano, é o total anual de precipitação em mm dividido pelo número de dias com chuva no ano ((mm/ano)/dia). Para cada índice são estimados a tendência, a significância estatística da tendência, medida através da estimativa do nível de significância, p, calculado pelo teste F, e o erro padrão de estimativa da tendência. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A Figura 1 mostra a distribuição geográfica das bacias hidrográficas de Pernambuco, mostrando em destaque as bacias do Rio Brígida, Garças, Terra Nova, Moxotó e Pajeú. Esta configuração é importante na análise dos resultados porque pode-se diferenciar as bacias mais ao oeste ou leste.
Figura 1 - Mapa do estado de Pernambuco mostrando as delimitações das bacias hidrográficas com destaque para as do Brígida, Garças, Terra Nova, Moxotó e Pajeú (Escala 1:5.220.000) (Fonte: adaptado de Costa, 2002). A Tabela 1 mostra as tendências dos índices de extremos de precipitação para as bacias interiores de Pernambuco. O valor p calculado pelo teste F representa o nível de significância estatística, caso o valor de p de um índice qualquer seja igual ou inferior a 0,1 a tendência do índice é estatisticamente significativa em 90%, se for igual ou inferior a 0,05 em 95% e para p menor que 0,01 tem-se uma tendência com significância estatística de 99%. Para o índice CDD observa-se que o mesmo apresentou tendência positiva, ou seja, aumento dos dias consecutivos secos em todas as cinco bacias, sendo que para o Pajeú a tendência não foi estatisticamente significativa. Já para o CWD apenas a bacia do Pajeú apresentou tendência positiva (aumento de dias consecutivos com chuva), porém sem significância estatística, a propósito, para este índice apenas Terra Nova a sua tendência foi estatisticamente significativa, valor p igual a 0,042 (Tabela 1). Tabela 1 Tendências dos índices de extremo climáticos e seus respectivos valores (teste F) da estatística p (significado no texto). BACIAS Brígida Terra Nova Garças Moxotó Pajeú CDD CWD PRCPTOT ((mm/ano)/ano) R10mm R20mm Rnnmm tendência 0,915-0,052-4,53-0,154 0,03 0,007 valor p 0,004 0,411 0,047 0,062 0,462 0,191 tendência 0,68-0,097-6,198-0,23-0,028 0,005 valor p 0,11 0,042 0,004 0,005 0,45 0,354 tendência 0,913-0,043-6,86-0,219-0,026 0,014 valor p 0,024 0,156 0,002 0,007 0,541 0,176 tendência 0,402-0,012-2,211 0,015-0,006 0 valor p 0,061 0,856 0,282 0,828 0,792 0,874 tendência 0,218 0,015-2,739-0,02 0,049 0,014 valor p 0,327 0,783 0,140 0,810 0,134 0,026 Continuação da Tabela 1 BACIAS Brígida Terra Nova Garças R95p (mm/ano) R99p (mm/ano) RX1dia ((mm/dia/ano) RX5dias ((mm/5dia5/ano) SDII ((mm/ano)/dia) tendência 1,791 0,916 0,188 0,266 0,03 valor p 0,102 0,154 0,178 0,436 0,0073 tendência -0,28 0,515 0,235-0,259 0,033 valor p 0,751 0,258 0,15 0,341 0,034 tendência 0,716 1,091 0,125 0,038 0,034 valor p 0,556 0,064 0,475 0,908 0,075
Moxotó Pajeú tendência -0,033-0,716-0,198-0,162 0,002 valor p 0,963 0,136 0,221 0,528 0,823 tendência 1,641 1,318 0,221 0,285 0,034 valor p 0,071 0,022 0,127 0,294 0,045 Para a precipitação total observa-se tendência de diminuição em todas as cinco bacias, sendo que para as três bacias localizadas mais para oeste este decaimento é estatisticamente significativo. Simulações elaboradas pelo CPTEC-PNUD (CPTEC-PNUD, 2010) como o modelo eta-hadmc apresenta tendência de aumento de precipitação em todo Nordeste, enquanto a feita com o eta-echam mostra diminuição na parte norte do Nordeste incluindo Pernambuco. Ressalta-se que na simulação do CPTEC-PNUD usou-se informações do período de 1961 a 1990. Enquanto, no presente trabalho, o período foi de 1964 a 2006. A década de 1991-2000 foi uma das mais secas no Nordeste e esta década não foi utilizada nas simulações do CPTEC-PNUD. Da Tabela 1 mostra que o R10mm (número de dias no ano com chuvas superior a 10 mm/dia) apresentou tendência de diminuição nas quatro bacias mais ao oeste e aumento no Moxotó, a bacia mais ao leste. O índice R20mm (número de dias no ano com chuvas superior a 20 mm/dia) não apresentou bacias com tendências estatisticamente significativas. Para Rnnmm (número de dias no ano com chuvas superior a 50 mm/dia) observou-se aumento de tendência em todas as cinco bacias. Portanto, verifica-se que, de um modo geral, o número de dias com chuvas entre 10 mm/dia e 20 mm/dia nas bacias do Brígida e Pajeú diminuiu, enquanto, os dias com chuvas superiores a 20 mm/dia aumentaram. Para as bacias do Garças e Terra Nova o número de dias no ano com chuva entre 10 mm/dia e 50 mm/dia diminuíram, e os com chuvas superiores a 50 mm/dia aumentaram. Para os índices R95p (total anual de chuvas dos 5% dos dias do ano com maiores precipitações) e R99p (total anual de chuvas de 1% dos dias do ano com maiores precipitações) observou-se tendência de aumento em todas as bacias, com exceção do Moxotó, a bacia que esta mais ao leste (Figura 1). Isto mostra que ocorreu um aumento do total de precipitação nos dias mais chuvosos. Este resultado é reforçado pelos índices Rx1dia (maior chuva em um dia no ano) e Rx5dias (maior total de chuvas no ano de cinco dias consecutivos) que apresentaram tendências de aumento em todas as bacias com exceção do Moxotó (Tabela 1). Já para o índice SDII (intensidade de precipitação) verifica-se aumento da tendência em todas as bacias, porém para o Moxotó este aumento não foi estatisticamente significativo. Para os três últimos índices (Rx1dia, Rx5dias e SDII) as simulações do CPTEC- PNUD mostraram tendências contrastantes, enquanto o modelo eta-hadcm apresenta tendência de aumento, na do eta-echam verifica-se diminuição. 4. CONCLUSÕES A partir dos resultados obtidos pode concluir que, de um modo geral, a precipitação total anual nas bacias interiores de Pernambuco apresentou tendência de diminuição com aumento dos dias consecutivos sem chuva, enquanto os dias com chuvas mais intensas mostraram tendência de aumento, ou seja, a uma quantidade anual menor de chuvas e um número maior de dias sem chuvas, porém as chuvas que ocorrem são mais intensas. 5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS COSTA, M. R. Avaliação do potencial de aproveitamento de reservatórios constituídos por barragens subterrâneas no semi-árido brasileiro. Recife: UFPE, 2002, 198p. (Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil UFPE).
HASTENRATH, S.; HELLER, L. Dynamics of climatic hazards in north-east Brazil. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, v. 110, p. 411-425, 1977. RUSTICUCCI, M.; BERMAN, A. L.; GATTINONI, N.; LLANO, M. P.; ZOTELO, C. Análise de las temperaturas y sus extremos sobre Sud América. IN: Anais, XIII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Florianópolis, 2006. SANTOS, C.A.C.; BRITO, J. I. B. Análise dos índices de extremos para o semi-árido do Brasil e suas relações com TSM e IVDN. Revista Brasileira de Meteorologia, v.22, n.3, 303-312, 2007. CPTEC-PNUD. Projeção de Cenários Climáticos. Simulações de Índices Extremos. http://pnud.cptec.inpe.br/pnud_ie.html, acessado em 10 de maio de 2010.