A PREVISÃO DA PRECIPITAÇÃO NO NORTE DO NORDESTE DO BRASIL PARA O PERÍODO CHUVOSO DE FEVEREIRO A MAIO: OS ANOS 1997/98 José Oribe Rocha de Aragão Secretaria de Ciência, Tecnologia e Meio Ambiente / Departamento de Hidrometeorologia Rua Irmã Maria da David, 180 - Casa Forte - 52.061-070 - Recife - PE - Brasil fone: (081) 441 5636 ramal 214; fone/fax: (081) 441 7627; E-mail: oribe@sectma.pe.gov.br Abstract The forecast of the Northeast Brazil (NEB) rainfall during its main rainy season from February through May is currently made using all available tools: the historical rainfall data; SST in the Pacific (ENSO) and Atlantic (Dipole); atmospheric general circulation; meteorological systems; and ocean, weather and climate forecasts. All those information are analyzed seven months before the rainy season and forecasts are made and updated month by month until February. The ENSO and the Atlantic Dipole are the principal phenomena responsible for NEB's rainfall interannual variability, changing the Walker and Hardley circulations causing anomalous subsidence in the drought years and accelerated vertical motion during years of excess in rainfall. A 12-13 years variation in NEB's rainfall may be used to forecast group of years with excess or deficit in rainfall. 1. Introdução A precipitação em diversas regiões tropicais é relacionada com as temperaturas da superfície do mar (TSMs) nos oceanos tropicais (Aragão, 1986; Aragão et al., 1994; Aragão, 1996). Os dois oceanos mais importantes para o Nordeste do Brasil (NEB) são o Atlântico (fenômeno Dipolo do Atlântico) e o Pacífico (fenômeno El Niño/Oscilação do Sul (ENOS)). As precipitações abaixo do normal no norte semi-árido do Nordeste do Brasil (n-neb) (região entre 2 o e 12 o S e 36 o e 43 o W, incluindo os semi-áridos do Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba, Pernambuco, Alagoas, Sergipe e norte da Bahia) ocorrem quando o Dipolo do Atlântico apresenta TSMs acima do normal no Atlântico tropical norte e TSMs abaixo do normal no Atlântico equatorial e tropical sul. As precipitações acima do normal no n-neb ocorrem quando o Dipolo do Atlântico apresenta anomalias de TSM opostas ao acima mencionado. A circulação atmosférica é modificada na ocorrência dessas anomalias (Moura e Shukla, 1981; Aragão, 1986; Aragão et al., 1994; Roucou et al., 1996). No primeiro caso (secas), a circulação troposférica meridional (Hadley) se modifica com movimentos ascendentes anômalos no Hemisfério Norte e subsidência anômala no Hemisfério Sul. Esse ramo sul da circulação anômala de Hadley inibe a formação de nuvens sobre o Atlântico Sul e sobre o n-neb causando secas. Quando o sinal do Dipolo é oposto, ou seja, águas mais frias no norte e mais quentes no sul, o movimento vertical ascendente no Hemisfério Sul, sobre o n-neb e o Atlântico Sul, acelera causando chuvas em excesso. Quando as TSMs no Pacífico centro-leste equatorial estão acima do normal (eventos do fenômeno El Niño ou Índice de Oscilação do Sul negativo), a circulação troposférica equatorial zonal (Walker) é modificada fazendo com que os movimentos ascendentes sejam acelerados sobre o Pacífico com o aparecimento de um ramo anômalo descendente da Circulação de Walker sobre a Amazônia, n-neb e oceano Atlântico adjacente (Aragão, 1986, 1996; Roucou et al., 1996), inibindo a formação de nuvens e causando as secas. Quando o contrário ocorre, ou seja, TSMs no Pacífico centro-leste equatorial mais frias do que o normal (eventos de Anti-El Niño ou Índice de Oscilação do Sul positivo), a circulação anômala de Walker acelera o movimento vertical ascendente sobre a Amazônia, n-neb e oceano Atlântico adjacente. A série histórica sobre os eventos de El Niño é longa (Quinn et al., 1978) e
podemos correlaciona-la com as secas do n-neb, desde 1914, quando começou a observação sistemática de precipitação no NEB. Segundo Aragão (1990), considerando os episódios de El Niño muito fracos, fracos, moderados e fortes durante o período de 1864 a 1972, a média de intervalos entre episódios é de 3,2 anos. Se os episódios muito fracos forem excluídos, essa média é de 3,7 anos entre 1844 e 1976, coincidindo com o intervalo médio de anos entre as secas no n-neb. Excluindo os episódios muito fracos e fracos, a média sobe para 5,4 anos no período de 1791 e 1976. E, finalmente, se só os episódios fortes forem considerados, a média é de 12,3 anos durante o período que vai de 1763 a 1972, coincidindo aproximadamente com o intervalo médio de anos entre as secas severas no NEB (entre 12 e 13 anos). Dos episódios fortes de El Niño pesquisados de 1845 até 1998 (14 episódios), ocorreram 5 anos secos no mesmo ano do evento (ano com o máximo de anomalia de TSM no Pacífico), 7 anos secos no ano seguinte e 1 ano seco no segundo ano após o máximo de anomalia de TSM. 2. Anos Secos, Normais e Chuvosos no norte do Nordeste A tabela I mostra as anomalias na precipitação total observada de fevereiro a maio no n-neb em referência ao mínimo no período de 13 anos, usando a média de área de 67 estações. A figura 1 representa a série histórica dessas anomalias de 1914 a 1989. Os anos foram classificados em normais quando a anomalia de precipitação variou entre 25mm/mês para mais ou menos da média histórica. Anos secos e muito secos foram classificados, respectivamente, dentro das faixas de -25 a -50mm/mês e menores que -50mm/mês. E, finalmente, anos chuvosos e muito chuvosos, dentro das faixas respectivas de +25 a +50 mm/mês e maiores que +50mm/mês. Podemos notar vários fatos nessa série: a impossibilidade de se determinar quais os anos com mínimos na precipitação; erros podem ser cometidos na determinação do início ao término dos grupos de anos secos em até dois anos; na maioria dos casos os anos secos se sucedem em pelo menos dois anos; e pelo menos um dos anos é muito seco. Tabela I - Anomalias na precipitação total observada de fevereiro a maio no norte semi-árido do Nordeste do Brasil (média de área de 67 estações) com indicação de grupos anos secos, normais e chuvosos em referência ao mínimo no período de 13 anos. ANO (MÍNIMO NA SÉRIE ANOS SECOS ANOS NORMAIS ANOS CHUVOSOS DE 13 DE 13 ANOS) 1919 1914*, 1915*, 1919* 1916, 1918, 1920, 1922, 1923, 1917, 1921, 1924 *, 1925 1932 1928, 1930, 1931, 1932*, 1936 1927, 1933, 1937, 1938 1926*, 1929, 1934, 1935* 1945 1942, 1943, 1944, 1946, 1951* 1939, 1941, 1948, 1949, 1950 1940*, 1945, 1947 1958 1952, 1953*, 1954, 1955, 1958*, 1956, 1957, 1961, 1962, 1963 1960, 1964* 1959 1971 1970*, 1972 1965, 1966, 1969, 1971, 1973, 1976, 1977 1967, 1968*, 1974*, 1975 1984 1979, 1982, 1983* 1978, 1980, 1981, 1987, 1988 1984, 1985*, 1986*, 1989 1997 1992, 1993*, 1997, 1998* 1990, 1991, 1994, 1995, 1996 2010 (???) Observação: * anos muito secos ou muito chuvosos Com referência aos episódios de El Niño, podemos relacionar os fatos seguintes (Aragão, 1998): todos os episódios de El Niño moderados ou fortes que coincidiram com o mínimo da série de 13 anos tiveram como resposta um ano seco no n-neb no mesmo ano ou no ano seguinte; todos os episódios fortes, com exceção de 1957, tiveram um ano seco no mesmo ano e um ano muito seco no ano seguinte. No entanto, 1958 foi um ano muito seco.
Observed Rainfall Anomaly of the northern NEB (area averaged of 67 Stations) from 1914 to 1989 and Mean of February, March, April and May) (mm/month). 150 100 Desvio 50 0-50 Desvio 5-100 -150 1914 1918 1922 1926 1930 1934 1938 1942 1946 1950 1954 1958 1962 1966 1970 1974 1978 1982 1986 Ano Figura 1 - Anomalias da precipitação observada no norte do Nordeste do Brasil (média de 67 estações) de 1914 a 1989 nos meses de fevereiro, março, abril e maio em mm/mês, com a média móvel de cinco anos. Evidentemente, para uma boa análise da variação da precipitação tropical, além dos dados históricos, é necessário o monitoramento dos parâmetros atmosféricos e oceânicos. Estudos recentes (Aragão, 1996, Harzallah et al., 1996) mostram que informações com até seis meses de antecedência podem dar uma indicação da qualidade da estação chuvosa de fevereiro a maio sobre o n-neb, especialmente nos casos extremos de secas severas ou chuvas em excesso. No entanto, quando não existe uma boa definição dos fenômenos de Dipolo do Atlântico ou ENOS, essa análise deve ser considerada com o máximo cuidado. 3 - Configurações de clima e tempo nos Oceanos Pacífico e Atlântico tropicais e na Atmosfera e Previsões Climáticas nos anos de 1997/98 Os dados divulgados pelos National Centers for Enviromental Prediction (NCEP/NWS/NOAA) dos Estados Unidos da América são normalmente utilizados para o diagnóstico do sistema oceanoatmosfera, e como ferramentas que auxiliam na previsão da precipitação no n-neb. Esses dados são: as TSMs do Pacífico e do Atlântico; a previsão das TSMs no Pacífico; a evolução temporal de episódios de El Niño; pressão atmosférica ao nível médio do mar; o vento em 850 e 200 hpa; e a radiação de ondas longas (ROL). Além desses, os resultados de modelos de circulação geral da atmosfera (dentre os quais o do CPTEC/INPE) muito auxiliam nas previsões. Nos meses de janeiro a abril de 1997, só havia indicações de início de um episódio de El Niño no aquecimento das águas do Pacífico equatorial de 100 a 200 m de profundidade e com o movimento para este de uma onda de Kelvin oceânica. Já de maio a agosto de 1997, o evento de El Niño começou a se mostrar como um dos mais fortes deste século e as informações do Dipolo indicavam que ele ficaria desfavorável a precipitação nos meses de fevereiro a maio de 1998. Quando o Dipolo do Atlântico está bem definido nos meses de agosto a novembro, e o fenômeno ENOS se mostra bem definido nos meses de outubro a dezembro (casos extremos de secas severas ou totais de precipitação 50% ou mais acima do normal) podemos fazer uma previsão climática com probabilidade de acerto de
95% para o ano seguinte. Em 1997, a redução de precipitação no NEB variou de 30 a 50%, e os dados do Pacífico e Atlântico, juntamente com as previsões de modelos indicavam que haveria uma redução na precipitação entre 50 a 70%, em 1998. As TSMs do Pacífico centro-leste equatorial (na região conhecida por Niño-3) continuaram mais aquecidas do que o normal (chegando até 5 o C no final do ano) e o Dipolo do Atlântico se desenvolveu de forma a ficar desfavorável às chuvas no n-neb. O episódio de El Niño alcançou o seu máximo em janeiro de 1998 (dois meses após o mês de novembro, mês de máxima anomalia na média dos eventos deste século). Os dados de fevereiro e março de 1998 mostraram que as anomalias positivas de TSM no Pacífico começaram a diminuir. As previsões das TSMs no Pacífico foram acertadas. O campo de pressão atmosférica mostrou em 1997/98, claramente, o sinal esperado de um episódio de El Niño, com anomalias negativas no Pacífico centro-leste tropical e positivas no restante da região tropical, incluindo o Atlântico sul (Aragão, 1986). Essas anomalias são consistentes com a posição mais ao norte da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) observada em anos de redução de precipitação no N-NEB. De novembro de 1997 a junho de 1998, tanto a ZCIT como as frentes frias não atuaram de forma normal sobre o NEB. O campo de vento em 200 hpa mostrou as anomalias da circulação de Walker, os dois anticiclones anômalos tropicais nos dois hemisférios, a intensificação da Alta da Bolívia, e o cavado sobre o NEB e oceano adjacente. Essas configurações anômalas são consistentes com o aparecimento e persistência de vórtices ciclônicos de ar superior (VCAS) nos anos de 1997/98. As chuvas que ocorreram no Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba e Pernambuco, em janeiro de 1998, foram devidas a VCAS com as bandas norte e oeste (onde chove mais) se posicionando sobre esses estados. Em fevereiro de 1998, os centros desses vórtices (onde chove menos) se posicionaram sobre o NEB diminuindo a precipitação na região (Aragão, 1976). Harzallah et al. (1996) já haviam mostrado que esses vórtices se formam com mais freqüência na estação pré-chuvosa dos anos El Niño. O campo de vento em 850 hpa mostrou as anomalias da circulação de Walker, com ventos de oeste no Pacífico oeste e ventos de este no lado leste do oceano. As anomalias da radiação de onda longa (ROL) sugeriram precipitação acima do normal no Pacífico equatorial, Atlântico equatorial norte, sul do Brasil, e precipitação abaixo do normal no n-neb. Modelos atmosféricos experimentais foram utilizados para a previsão climática ao longo de 1997/98. Alguns desses modelos previram uma diminuição substancial de precipitação no n-neb e Amazônia, no período de fevereiro a maio de 1998. O modelo do Centro de Previsão e Estudos Climáticos (CPTEC) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) fez uma previsão acertada em dezembro de 1997. Esse resultado foi a resposta da atmosfera as condições de fronteira superficiais, principalmente da superfície dos oceanos tropicais e representou a média de 25 simulações individuais com condições iniciais diferenciadas de novembro de 1997, mantendo-se a tendência das anomalias de TSM. 4 - Considerações finais Vários estados do NEB se encontram em situação de calamidade pública devido a seca. Os estados mais atingidos pela seca são Pernambuco e Paraíba devido ao fato de que os VCAS permaneceram mais tempo com seus centros sobre esses estados. Considerando que o ano de 1997 apresentou uma redução de 30 a 50% nos totais de precipitação, que o primeiro semestre de 1998 apresentou redução de mais de 50%, o déficit hídrico foi intensificado em 1998 com grandes impactos na agricultura e pecuária. Os parâmetros atmosféricos e oceânicos e as previsões estatísticas e de modelos atmosféricos e oceânicos indicaram redução da precipitação no n-neb. As previsões feitas por este autor foi de um ano seco em 1997 e um ano muito seco em 1998, numa classificação com cinco possibilidades: muito seco, seco, normal, chuvoso e muito chuvoso. Lembramos, também, que mesmo com uma redução na precipitação, existia a possibilidade de ocorrência de chuvas em algumas sub-regiões isoladas em
poucos dias e a ocorrência de veranicos. O conhecimento atual não nos permite determinar quais as sub-regiões favorecidas por essas chuvas isoladas. Veranico é a ausência de chuvas de uma semana até um mês e, quando esse fenômeno acontece em determinadas fases do cultivo vegetal, ocorre a conhecida seca verde, ou seja, por exemplo no caso da cultura do milho, as folhas ficam verdes mas a espiga não desenvolve os grãos. No caso dos recursos hídricos para abastecimento d água em geral e para o consumo animal, a maioria do n-neb deveria apresentar um déficit substancial. As previsões para as chuvas no litoral leste do NEB, incluindo a Zona da Mata do Rio Grande do Norte até Sergipe foram de redução na precipitação de março a agosto de 1998. Essas previsões foram acertadas. Referências Bibliográficas Aragão, J. O. R., 1976, Um estudo da estrutura das perturbações sinóticas no Nordeste do Brasil, Dissertação de Mestrado, Instituto de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos, SP, Brasil, 51 pp. Aragão, J. O. R., 1986, 'A general circulation model investigation of the atmospheric response to El Niño', NCAR/CT-100, 144 pp. Aragão, J. O. R., 1990, Fatos sobre o fenômeno de El Niño e sua relação com as secas no Nordeste do Brasil Boletim da Sociedade Brasileira de Meteorologia, 14(1), março 1990, 2-8. Aragão, J. O. R., Roucou, P., Harzallah, A., Fontaine, B, e Janicot, S., 1994, 'Variabilité atmosphérique sur le Nordeste brésilien dans le modèle de circulation générale du LMD (1970-1988)', Publications de l'association Internationale de Climatologie, 7, Panaglotis Maheras (Ed), Grécia, 432-438. Aragão, J. O. R., 1996, A influência dos Oceanos Atlântico e Pacífico sobre a circulação atmosférica e a chuva na Região Semi-Árida do Nordeste do Brasil: Simulação e Observação SBMet, Anais do IX Congresso Brasileiro de Meteorologia, 6-13 de novembro de 1996, Campos do Jordão - SP, 830-833. Aragão, J. O. R., 1998, 'Análise de parâmetros meteorológicos globais e oceanográficos no Pacífico e Atlântico tropicais e a tendência climática da precipitação no norte do Nordeste do Brasil para o período chuvoso de março a junho de 1998', Boletim INFOCLIMA/SECTMA, 18 de março de 1998, Ano 4, 2, 4-19. Harzallah, A., Aragão, J. O. R., Sadourny, R., 1996, 'Interannual rainfall variability in North-east Brazil: Observation and model simulation', Int. J. Climatol., 16, 861-878. Moura, A. D., e Shukla, J., 1981, On the dynamics of droughts in North-East Brasil: Observation, theory and numerical experiments with a general circulation model, J. Atmos. Sci., 38, 2653-2675. Quinn, W. H., Zopt, D. O., Short, K. S., e Kuo Yang, T. T. W., 1978, Historical trends and statistics of the Southern Oscillation, El Niño and Indonesian droughts, Fishery Bulletin, 76, 663-678. Roucou, P., Aragão, J. O. R., Harzallah, A, Fontaine, B., e Janicot, S., 1996, 'Vertical Motion changes related to North-east Brazil rainfall variability: A GCM simulation', Int. J. Climatol., 16, 879-891.