Variabilidade Espaço-Temporal de Precipitações na Paraíba: Análise Pluviométrica, Notas de estudo de Engenharia Agrícola

Baixe Variabilidade Espaço-Temporal de Precipitações na Paraíba: Análise Pluviométrica e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Agrícola, somente na Docsity! Revista Brasileira de Agricultura Irrigada v.9, nº.6, p. 360 - 371, 2015 ISSN 1982-7679 (On-line) Fortaleza, CE, INOVAGRI – http://www.inovagri.org.br DOI: 10.7127/rbai.v9n600354 Protocolo 354.15 – 30/07/2015 Aprovado em 04/11/2015 OSCILAÇÕES PLUVIOMÉTRICAS DENTRE OS REGIMES DIFERENCIADOS DE PRECIPITAÇÃO NO ESTADO DA PARAÍBA Paulo Roberto Megna Francisco1, Raimundo Mainar de Medeiros2, Djail Santos3 RESUMO A precipitação pluviométrica é um dos elementos meteorológicos mais significantes e influentes nas condições ambientais. Utilizaram-se séries mensais e anuais de precipitação pluvial do Estado com 102 a 51 anos de dados e foram selecionadas com base no critério de análise apenas daquelas sem falhas e contínuas, bem como distribuídas homogeneamente na área de estudo. Para as regiões do Litoral, Agreste, Brejo, Cariri/Curimataú, Sertão e Alto Sertão foram elaborados histogramas dos totais mensais e anuais de dois municípios mais representativos de cada região. Para a determinação dos diferentes níveis de probabilidade de precipitação foi realizada com auxílio do modelo probabilístico de distribuição Gama incompleta. Os resultados demonstraram que as contribuições pluviométricas foram de 70% para a região do Litoral, 69% para as regiões do Agreste e Brejo, na região do Cariri/Curimataú sua contribuição foi de 66%, nas regiões Sertão e Alto Sertão as contribuições foram de 86 e 75% respectivamente. A distribuição anual demonstra a alta variabilidade espacial de precipitação no setor central do Estado com menores valores em torno de 300 a 500 mm, e no Sertão e Alto Sertão em torno de 700 a 900 mm; no Brejo e Agreste de 700 a 1.200 mm; e no Litoral em média de 1.200 a 1.600 mm. Palavras-chave: krigeagem, gama incompleta, kolmogorov-smirnov, variabilidade anual das chuvas. RAINFALL OSCILLATIONS AMONG THE DIFFERENT ARRANGEMENTS OF PRECIPITATION IN THE PARAÍBA STATE ABSTRACT Rainfall is one of the most significant and influential meteorological elements in environmental conditions. We used monthly and annual precipitation series with State 102-51 years of data and were selected based on the analysis criterion only those flawless and continuous and evenly distributed in the study area. For regions: Seaside; Agreste; Swamp; Cariri/Curimataú; Hinterland Hinterland and Alto were built histograms of the monthly and annual totals 2 most representative municipalities in each region. To determine the different ___________________ 1Dr. Pesquisador Bolsista DCR CNPq/Fapesq, Universidade Federal da Paraíba, UFPB, Areia-PB, paulomegna@ig.com.br; 2Doutorando em Meteorologia, Universidade Federal de Campina Grande, UFCG, Campina Grande-PB, mainarmedeiros@gmail.com; 3Doutor em Ciência do Solo, Prof. Titular do CCA, Universidade Federal da Paraíba, UFPB, Areia-PB, santosdj@cca.ufpb.br 361 Francisco et al. Rev. Bras. Agric. Irr. v. 9, nº.6, Fortaleza, p. 360 - 371, Nov - Dez, 2015 levels of probability of precipitation was performed using the probabilistic distribution model incomplete Gama. The results showed that the rainfall contributions were 70% for the coastal region; 69% for regions of Agreste and Brejo, in the region of Cariri/Curimataú its contribution was 66% in Hinterland Hinterland regions and High contributions were 86 and 75% respectively. The annual distribution demonstrates the high spatial variability of rainfall in the central sector of the state with lower values around 300 to 500mm, and the Hinterland and High Hinterland around 700 to 900mm; in Heath and Agreste from 700 to 1,200 mm; and the Coast averaged 1,200 to 1,600mm. Keywords: Kriging, Incomplete gamma, Kolmogorov-Smirnov, Annual variability of rainfall. INTRODUÇÃO Para melhor analisar o clima de uma região torna-se necessário uma caracterização de seus elementos constituintes, tais como temperatura do ar, precipitação pluvial, umidade relativa do ar, radiação solar, intensidade e direção predominante do vento (SILVA et al., 2013). De acordo com Vianello e Alves (2002), o clima é uma generalização ou a integração, o sequenciamento das condições do tempo para um período maior ou igual há 30 anos, e o tempo é a descrição instantânea do estado da atmosfera. Conforme Moreira et al. (2010) e Silva et al. (2013), a precipitação pluviométrica é um dos elementos meteorológicos mais significantes e influentes nas condições ambientais, em específico para o setor agrícola, tendo papel fundamental no desenvolvimento dos cultivos agrícolas e na produção final (DALLACORT et al., 2008; MELLO; SILVA, 2009). Deve-se considerar que algumas características podem afetar direta ou indiretamente as condições ambientais, dentre elas destacam-se as quantidades relativas de precipitações, as intensidades de chuvas individuais, o volume e os regimes sazonais ou diários (SOUSA et al., 2007). O Estado da Paraíba, possui, pelo menos, seis áreas que apresentam estações chuvosas distintas (BRITO et al., 2004) e apresentam características diversificadas de média climatológica ao longo do Estado (MARCELINO et al., 2012). Moreira et al. (2010) afirmam que a precipitação pluviométrica de um determinado local pode ser prevista em termos probabilísticos, mediante modelos teóricos de distribuição, ajustados a uma série de dados. Fietz et al. (1997) relatam que os modelos gerados, após a comprovação da aderência dos dados à distribuição teórica, podem fornecer informações úteis para o planejamento de muitas atividades. Thom (1958) e Cunha et al. (1996), consideram que, dentre os modelos probabilísticos avaliados por meio de análises em histogramas de frequência, o modelo da distribuição Gama é o que tem apresentado melhores resultados, em estimativa de probabilidades e na simulação de dados climáticos diários. Silva et al. (2013) demostraram que Estado do Piauí tem condições climáticas diferenciadas, com oscilação nos índices pluviométricos cuja origem é bastante individualizada, apresentando também temperaturas médias anuais relativamente variáveis. As precipitações pluviométricas apresentam grande variabilidade espacial e temporal, mostrando dois regimes chuvosos: no sul do Estado chove de novembro a março; no centro e norte, a estação chuvosa tem inicio em dezembro, prolongando-se até maio. Ainda Moreira et al. (2010), relatam que diversos estudos indicam a distribuição gama, como o meio probabilístico mais confiável na determinação de totais mensais de precipitação. Os autores pesquisaram em vários trabalhos de Murta et al. (2005), Silva et al. (2007), Sampaio et al. (2007) e Lima et al. (2008) que utilizaram a distribuição gama, sendo estes estudos aplicados nas diversas áreas. De acordo com Catalunha et al. (2002), o teste de Kolmogorov-Smirnov é baseado no módulo da maior diferença entre a 364 OSCILAÇÕES PLUVIOMÉTRICAS DENTRE OS REGIMES DIFERENCIADOS DE PRECIPITAÇÃO NO ESTADO DA PARAÍBA Rev. Bras. Agric. Irr. v. 9, nº.6, Fortaleza, p. 360 - 371, Nov - Dez, 2015 Utilizaram-se séries mensais e anuais de precipitação pluvial do Estado com 102 a 51 anos de dados. Essas séries foram selecionadas com base no critério de análise apenas daquelas sem falhas e contínuas, bem como distribuídas homogeneamente na área de estudo. Utilizando planilha eletrônica foram elaborados para cada região do Estado (Litoral, Brejo, Agreste, Cariri/Curimataú, Sertão e Alto Sertão) (Figura 3), histogramas dos totais mensais e anuais de dois municípios mais representativos de cada região (Tabela 1). Figura 3. Regiões pluviometricamente homogêneas do Estado da Paraíba. Fonte: Adaptado de Silva et al. (2004). Tabela 1. Municípios por região do Estado e suas coordenadas geográficas e períodos de anos estudados Região Município Latitude Longitude Altitude Período (m) (anos) Litoral Alhandra 07º28’ 34º55’ 49 1934-2013 Mamanguape 06º50’ 35º07’ 54 1910-2013 Agreste Araruna 06º31’ 35º44’ 580 1911-2013 Araçagi 06º51’ 35º22’ 170 1962-2013 Brejo Bananeiras 06º46’ 35º38’ 552 1930-2013 Areia 06º58’ 35º42’ 445 1911-2013 Cariri/ Curimataú São João do Cariri 07º24’ 36º32’ 445 1911-2013 Cabaceiras 07º30’ 36º17’ 390 1926-2013 Sertão Santa Luzia 06º52’ 36º56’ 290 1911-2013 Patos 07º01’ 37º17’ 250 1911-2013 Alto Sertão Uiraúna 06º31’ 38º25’ 300 1962-2013 Teixeira 07º13’ 37º16’ 770 1911-2013 Para a determinação dos diferentes níveis de probabilidade de precipitação foi realizada com auxílio do modelo probabilístico de distribuição Gama incompleta (THOM, 1958). Sua função densidade de probabilidade é dada pela equação 1. 365 Francisco et al Rev. Bras. Agric. Irr. v. 9, nº.6, Fortaleza, p. 360 - 371, Nov - Dez, 2015 . 𝑓𝑓(𝑥𝑥) = 1 βα Γ(α) x α−1 e – x β� (1) Onde: a = parâmetro de forma (adimensional); b = parâmetro de escala (mm); e = base do logaritmo neperiano; x = total de precipitação (mm) e; Γ = símbolos da função gama, definida conforme a equação 2. Γ (α + 1) = √2 π α αα eα �1 + 112α + 1 288α2 − 1 51840α3 � (2) Um dos métodos frequentemente empregados é o método dos momentos, que iguala a média (X) e a variância (S2) da amostra a média e a variância da população, sendo determinado pelas equações 3 e 4 (ASSIS et al., 1996). 𝑥𝑥 = 𝑋𝑋2 S2 (3) β = 𝑆𝑆2 X (4) Em que: X = precipitação média do período (mm); S2 = Variância (mm2). Posteriormente, o ajuste das distribuições de foram avaliados pelo teste Kolmogorov-Smirnov a 5% de significância. A estatística do teste é dada por D, representando a diferença máxima entre as funções acumuladas de probabilidade teórica (F(x)) e empírica (F(a)), o teste apresenta a seguinte equação 5: 𝐷𝐷 = 𝑚𝑚á𝑥𝑥 |𝑓𝑓(𝑥𝑥)− 𝑓𝑓(𝑎𝑎)| (5) RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Figura 4 observam-se os totais médios mensais para o período de 102 a 51 anos de dados observados nos doze municípios representativos das regiões que compõem o Estado da Paraíba. Pode-se observar que a variabilidade dos totais mensais das chuvas oscila entre 18 mm.mês-1 e 320 mm.mês-1. Estas variabilidades são decorrentes dos elementos meteorológicos atuantes sobre as regiões pluviométricas durante a sua quadra chuvosa. Figura 4. Totais médios mensais de precipitação dos municípios das regiões do Estado. 366 OSCILAÇÕES PLUVIOMÉTRICAS DENTRE OS REGIMES DIFERENCIADOS DE PRECIPITAÇÃO NO ESTADO DA PARAÍBA Rev. Bras. Agric. Irr. v. 9, nº.6, Fortaleza, p. 360 - 371, Nov - Dez, 2015 À medida que vai se caracterizando o período chuvoso, observam-se grandes oscilações espaço-temporal dos referidos índices. Desta forma, pelos resultados obtidos pode-se observar uma flutuabilidade dos índices pluviométricos inter e intra- municipais. Na Figura 5 têm-se as variabilidades climatológicas dos totais anuais das chuvas e que pelos resultados observa-se que oscila entre 330 mm.ano-1 no município de Cabaceiras na região do Cariri, a 1.700 mm.ano-1 no município de Alhandra localizado na região do Litoral. Estas oscilações são decorrentes dos fenômenos de larga escala El Niño/La Niña quando de suas atuações sobre a América do Sul e em especial no Estado da Paraíba. Figura 5. Totais médios anuais de precipitação dos municípios das regiões. Araújo et al. (2003), afirma que é pouco conhecido que a Paraíba é o Estado do Nordeste que apresenta uma das maiores variabilidades espacial nas chuvas, uma vez que o agreste/litoral apresenta precipitação média anual acima de 1083,4 mm.ano-1, seguido do sertão com valores médios de 821,9 mm.ano-1, e por fim a região do Cariri/Curimataú com média alcançando ate 516,1 mm.ano-1. A localidade de Cabaceiras, localizada no Cariri paraibano, registra média anual em torno de 300 mm, enquanto que na faixa litorânea, distante aproximadamente 150 km, o total médio anual de precipitação é superior a 1500 mm. Na Figura 6 observam-se flutuações das precipitações mensais máximas absolutas dos municípios em estudo. Os valores de pico ocorrem durante o período chuvoso, influenciados pelos fatores provocadores de chuva no Estado. Podem-se perceber também as oscilações mensais nas cotas pluviométricas, município a município, com destaque para os municípios de Alhandra, Mamanguape, Bananeiras, Areia, Teixeira e Uiraúna que apresentaram valores elevados em relação os outros municípios. 369 Francisco et al. Rev. Bras. Agric. Irr. v. 9, nº.6, Fortaleza, p. 360 - 371, Nov - Dez, 2015 Paraíba. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal de Campina Grande. Campina Grande, 2006. ARAÚJO, L. E.; BECKER, C. T.; PONTES, A. L. Periodicidade da precipitação pluviométrica no estado da Paraíba. In: XIII CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA, 2003, Rio Grande do Sul. Anais... Santa Maria: RS, 2003. p.947 - 948. ASSIS, F. N. de; ARRUDA, H. V. de; PEREIRA, A. R. Aplicações de estatística à climatologia: teoria e prática. Pelotas: UFPEL, 1996. 161p. BRITO, J. I. B.; BRAGA, C.C. Chuvas no estado da Paraíba em 2004. Boletim SBMET, p.27-32. 2005. BECKER, C. T.; MELO, M. M. M. S.; COSTA, M. N. M.; RIBEIRO, R. E. P. 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