UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE CINCIAS NATURAIS E EXATAS PROGRAMA DE PS- GRADUAO EM METEOROLOGIA

INVESTIGAO DO MODO SUL NO CLIMA PRESENTE E FUTURO NO RIO GRANDE DO SUL

DISSERTAO DE MESTRADO

Luana Albertani Pampuch

Santa Maria, RS, Brasil 2010

INVESTIGAO DO MODO SUL NO CLIMA PRESENTE E FUTURO NO RIO GRANDE DO SUL

Por

Luana Albertani Pampuch

Dissertao apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Ps-Graduao em Meteorologia, rea de Concentrao em Climatologia, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obteno do grau de Mestre em Meteorologia.

Orientador: Prof. Simone Erotildes Teleginski Ferraz

Santa Maria, RS, Brasil 2010

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Universidade Federal de Santa Maria Centro de Cincias naturais e Exatas Programa de Ps-Graduao em Meteorologia

A Comisso Examinadora, abaixo assinada, aprova a Dissertao de Mestrado

INVESTIGAO DO MODO SUL NO CLIMA PRESENTE E FUTURO NO RIO GRANDE DO SUL

elaborada por Luana Albertani Pampuch

como requisito parcial para obteno do grau de Mestre em Meteorologia

COMISO EXAMINADORA: Simone Erotildes Teleginski Ferraz, Dra. (Presidente/Orientador) Rosmeri Porfrio da Rocha, Dra. (USP) Otvio Costa Acevedo, Dr. (UFSM)

Santa Maria, 11 de maro de 2010.

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Para meus pais Ana Luiza e Valdir pelo amor incondicional.

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AGRADECIMENTOS

minha orientadora Dra. Simone Erotildes Teleginski Ferraz pela dedicao com que me orientou durante o mestrado e na graduao como aluna de iniciao cientfica. Agradeo a ela pela sua pacincia, discusses e pela amizade conquistada. todos os professores do curso de Graduao e Ps Graduao em Meteorologia da Universidade Federal de Santa Maria. Dra. Rosmeri Porfrio pela ajuda na instalao e instruo do Modelo Regional RegCM na UFSM, sem o qual parte deste trabalho no seria possvel. Ao Dr. Trcio Ambrizzi e a Dra. Rosmeri Porfrio pela cesso dos dados do Projeto PROBIO. Msc. Bernadete Reckziegel e Defesa Civil do Rio Grande do Sul pela disponibilizao dos dados de desastres naturais amplamente utilizados nesse trabalho. Ao Dr. Brant Liebmann pela cesso dos dados pluviomtricos. Coordenao de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior (CAPES), pelo suporte financeiro. Universidade Federal de Santa Maria, particularmente ao Centro de Cincias Naturais e Exatas pela oportunidade de realizar o curso. Aos meus colegas do curso de Ps Graduao e Graduao em Meteorologia pelo apoio, sugestes e incentivo em todas as etapas do meu trabalho. Aos meus amigos pela amizade, incentivo, apoio motivao e fora em todos momentos. Em especial, agradeo minha famlia: minha me Ana Luiza, meu pai Valdir, minha madrinha Maria Cristina, meu irmo Erick e minha av Nancy, por estarem sempre presentes em todos os momentos dessa caminhada.

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RESUMO Dissertao de Mestrado Programa de Ps-Graduao em Meteorologia Universidade Federal de Santa Maria INVESTIGAO DO MODO SUL DE PRECIPITAO NO CLIMA PRESENTE E FUTURO NO RIO GRANDE DO SUL AUTORA: Luana Albertani Pampuch ORIENTADOR: Simone Erotildes Teleginski Ferraz Data e Local da Defesa: Santa Maria,11 de maro de 2010.Este trabalho apresenta um modo de variabilidade de precipitao que atua na regio sul do Brasil denominado Modo Sul. Procurou-se mostrar que a ocorrncia de eventos do Modo Sul de precipitao esto relacionados ocorrncia de eventos extremos de precipitao no Rio Grande do Sul, como vendaval, enchentes, granizo e estiagens. Utilizando a anlise de componentes principais em dados de precipitao diria filtrados na banda 10/50 dias so encontrados campos espaciais e temporais que representam a mxima varincia de determinadas variabilidades, e neles so detectados Modos de Variabilidade de precipitao. Desta maneira, foi possvel determinar este modo de variabilidade que aparece bem configurado na regio do Rio Grande do Sul e tem ncleo entre 25S e 35S de latitude e 52W e 62W de longitude. Este modo apresenta alternncia entre sinais positivos e negativos, e estes podem ser relacionados aos eventos extremos. A srie de componentes principais foi usada para a escolha desses eventos. Componentes principais maiores (menores) que 1,35 (-1,35) desvios padres so relacionados aos eventos de extremos chuvosos (secos) de precipitao. O Modo Sul foi calculado para o perodo de 01/03/1982 31/05/2006 para os dados de precipitao real e para dados do Modelo Regional RegCM3. Na anlise decadal foi possvel concluir que das dcadas de 80 para 90, 90 para 2000 e 80 para 2000 em geral ocorreu um aumento na ocorrncia desses eventos tanto para os dados de precipitao, quanto para os dados de modelo. O aumento encontrado de 1980 para 2000 foi mais expressivo. Mostrada a importncia do Modo Sul para a precipitao no Rio Grande do Sul no perodo atual, a mesma metodologia foi empregada para dados de modelo de

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clima futuro. O perodo utilizado foi de 01/03/2070 31/05/2086 para dois diferentes cenrios de emisso: A2 (dito pessimista) e B2 (otimista). Concluiu-se que tanto os eventos secos quanto chuvosos tendem a ser mais extremos nesse perodo para os dois cenrios de emisso. Na anlise decadal, foi possvel observar um aumento considervel na ocorrncia de eventos chuvosos quando so comparadas as dcadas de 2000 e 2070 e 2000 e 2080 em ambos os cenrios. Este trabalho est dividido em seis captulos tratando respectivamente de: reviso de literatura; de coleta e anlise de dados; ocorrncia do Modo Sul em dados de precipitao; ocorrncia do Modo Sul em dados de modelo; Modo Sul em dados de clima futuro; anlise sintica de alguns eventos do Modo Sul; e das consideraes finais da autora.

Palavras- chave: climatologia; Modo Sul de precipitao; desastres naturais

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ABSTRACT

RESERACH METHOD OF SOUTH MODE OF RAINFALL ON PRESENT AND FUTUTE CLIMATE IM RIO GRANDE DO SUL

This paper presents a mode of variability of precipitation that influence in southern Brazil, called South Mode. We tried to show that the occurrence of events Mode south of precipitation are related to the occurrence of extreme events of rainfall in Rio Grande do Sul, as storm, flood, hail and drought. Using principal component analysis of daily rainfall data filtered in the band 10/50 days, are found spatial and temporal fields that represent the maximum variance of certain variability, and then are detected modes of precipitation variability. Thus it was possible to determine the mode of variability that appears well set in the Rio Grande do Sul and has core between 25 S and 35 S latitude and 52 W and 62 W longitude. This mode presents alternating between positive and negative signals, and these may be related to extreme events. The series of principal components was used to select these events. Principal components larger (smaller) than 1.35 (-1.35) times standard deviations are related to events of extreme wet (dry) of precipitation. The South Mode was calculated for the period from 01/03/1982 to 31/05/2006 for the rainfall real data and for the Regional Model RegCM3 data. On decadal analysis it was concluded that the 80 to 90, 90 and 80 for 2000 to 2000 there was a general increase in the occurrence of these events for both the rainfall data, and to model data. The increase found from 1980 to 2000 was more significant. Shown the importance of South mode for precipitation in the Rio Grande do Sul in the current period, the same methodology was used to model data of future climate. The period used was 01/03/2070 to 31/05/2086 for two different emission scenarios: A2 (said pessimistic) and B2 (optimistic). It was concluded that both the dry and rainy events tend to be more extreme in that period for the two emission scenarios. On decadal analysis, we observed a significant increase in the occurrence

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of rainfall events when compared to the decades of 2000 and 2070 and 2000 and 2080 in both scenarios. This paper is divided into six chapters dealing respectively with: a literature review, collection and analysis, occurrence of South Mode in rainfall data, occurrence of South Mode in model data, South Mode in future climate data, synoptic analysis of some events of South Mode, and the final considerations of the author. Keywords: climatology, South Mode of rainfall, natural desasters.

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SUMRIO INTRODUO ................................................................................ 1 REVISO BIBLIOGRFICA ........................................................ 2 DADOS E METODOLOGIA .........................................................2.1 Dados de Precipitao .............................................................................. 2.2 Estaes Pluviomtricas Utilizadas no Estudo .................................... 2.3 Filtragem dos dados ................................................................................. 2.3.1 Filtro de Lanczos ...................................................................................... 2.4 Clculo do Modo Sul ................................................................................ 2.4.1 Anlise de Componentes Principais (ACP) .............................................. 2.4.2 Anlise de Componentes Principais com Rotao .................................. 2.4.2.1 Rotao Ortogonal Varimax .................................................................. 2.5 Valores extremos do Modo Sul ............................................................... 2.6 Comparao das datas de eventos do Modo Sul com Eventos extremos de precipitao no Rio Grande do Sul ........................................... 2.7 Comparao com dados de Modelo ......................................................... 2.7.1 Breve descrio do modelo climtico RegCM ........................................... 2.8 Comparao com dados de Modelo para Clima Futuro .......................... 2.8.1 Dados do Projeto PROBIO ........................................................................

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33 37 38 41 41

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2.9 Caracterizao Sintica de Alguns Eventos do Modo Sul ...................

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3 MODO SUL NOS DADOS DE PRECIPITAO ..........................3.1 Modos espaciais sem rotao ................................................................... 3.2 Modos espaciais com rotao ................................................................... 3.3 Modos temporais Anlise das datas de eventos do Modo Sul ............ 3.4 Comparao das datas do Modo Sul com datas de desastres naturais ocorridos no Rio Grande do Sul ......................................................................

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4 MODO SUL NOS DADOS DE MODELO PARA O PERODO DE 01/03/1982 31/05/2006 ..................................................................4.1 Validao do Modelo Regional RegCM ..................................................... 4.2 Modos espaciais sem rotao para dados do Modelo ............................ 4.3 Modos espaciais com rotao para dados do Modelo ............................ 4.4 Modos Temporais Anlise das datas de eventos do Modo Sul para dados do Modelo ............................................................................................... 4.5 Comparao das datas do Modo Sul para dados do Modelo com desastres naturais e dados do Modo Sul para dados de precipitao ........

68 68 71 73

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5 MODO SUL NOS DADOS DE MODELO PARA O PERODO DE 01/03/2070 31/05/2086 ..................................................................5.1 Cenrios de Emisso .................................................................................. 5.2 Modo Sul para dados de Modelo Futuro ...................................................

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5.3 Quantificao dos eventos chuvosos do Modo Sul para dados de Modelo Futuro ................................................................................................... 5.4 Quantificao dos eventos secos do Modo Sul para dados de Modelo Futuro .................................................................................................................

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6 ANLISE SINTICA DE EVENTOS DO MODO SUL ................. 1026.1 Evento de 19 23 de outubro de 1982 ...................................................... 6.2 Evento de 11 19 de abril de 1998 ............................................................ 6.3 Evento de 8 14 de setembro de 2005 .....................................................

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7 CONSIDERAES FINAIS ........................................................... 120 8 PERSPECTIVAS ............................................................................ 124 9 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS .............................................. 125 ANEXOS ........................................................................................... 134 ANEXO A Dados desastres naturais ............................................................ 135 ANEXO B Configuraes do Modelo ........................................................... 136 ANEXO C Sries de Componentes Principais parciais para os dados deprecipitao ......................................................................................................... 141

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INTRODUOProcessos de dinmica superficial e atmosfrica, como enchentes, vendavais e granizo so manifestaes prprias da natureza e ocorrem independentemente da presena do homem. Porm, quando esses processos ocorrem em reas habitadas podem acarretar grandes impactos econmicos e sociais. Em geral, as reas urbanas no so adequadamente projetadas para absorver grandes quantidades de chuva, assim, eventos extremos de precipitao, causam grandes transtornos populao. Alm disso, perodos prolongados de seca podem causar abaixamento nos nveis de reservatrios, causando desabastecimento nos centros urbanos e na produo de energia hidroeltrica. Culturas agrcolas, tambm, so altamente influenciadas pelas condies de tempo (Streck et. al, 2008). A gua fundamental no metabolismo das plantas e uma reduo na sua disponibilidade no solo (ou um aumento desproporcional) pode afetar o crescimento, o desenvolvimento e a produtividade das culturas (Sinclair & Ludlow, 1986). A regio sul do Brasil, alm de amplamente povoada, possui uma economia basicamente agrcola, sendo, desta forma, altamente dependente da precipitao. Portanto, conhecer a variabilidade da precipitao e os mecanismos atmosfricos que produzem extremos secos e chuvosos torna-se indispensvel. A precipitao do Sul do Brasil afetada por diversos fenmenos desde fenmenos de baixssima freqncia com o El Nio e Oscilao Decadal do Pacfico, at por fenmenos com freqncia menor do que dois anos, como a Oscilao de Madden- Julian. Fenmenos na escala de tempo intrasazonal tambm so includos nesse ltimo grupo, entre eles est o Modo Sul, que um modo de variabilidade de precipitao que influencia na precipitao da regio sul do Brasil. Utilizando a anlise de componentes principais (captulo 2 seo 2.4.1) em dados de precipitao diria filtrados na banda 10/50 dias (captulo 2 seo 2.3) so encontrados campos espaciais e temporais que representam a mxima varincia de determinadas variabilidades. Na figura 1 apresentado o campo espacial que representa a mxima precipitao no Rio Grande do Sul, este modo de variabilidade foi denominado Modo Sul.

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Figura 1 Modo de variabilidade de precipitao - Modo Sul (Fonte: Ferraz, 2004)

O Modo Sul caracterizado por um alternncia entre sinais negativos e positivos, em que sinais positivos indicam extremos chuvosos e sinais negativos extremos secos. O objetivo deste trabalho realizar uma anlise detalhada do modo Sul de precipitao, analisar se a ocorrncia desses extremos secos e chuvosos se relaciona com eventos extremos de precipitao no Rio Grande do Sul,verificar se este modo de variabilidade bem reproduzido em dados de Modelo e fazer uma anlise desse modo para dados de clima futuro.

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1 REVISO BIBLIOGRFICAA precipitao no Brasil afetada por diversos fenmenos, desde interaes locais com a superfcie at padres de grande escala como o conhecido El Nio Oscilao Sul (ENOS). O El Nio caracterizado por um aquecimento anormal das guas do Oceano Pacfico Equatorial (fase quente), enquanto a La Nia a fase fria do ENOS e se caracteriza pelo resfriamento das guas do Oceano Pacfico Equatorial. O gradiente de presso entre o Oceano Pacfico Central e Oeste experimenta variaes associadas a esse aquecimento ou resfriamento do Pacfico Equatorial. A interao entre as anomalias da Temperatura da Superfcie do Mar (TSM) do Pacfico Tropical e mudanas na circulao atmosfrica causada por este aquecimento representa a componente atmosfrica do ENOS. (Sampaio, 2001). O fenmeno ENOS caracterizado como cclico e acontece em intervalos de dois a sete anos, com durao mdia de seis a dezoito meses. Alguns ndices tem sido utilizados para medir a intensidade do ENOS. O mais utilizado o ndice de Oscilao Sul (IOS), que reflete a diferena normalizada de presso atmosfrica entre duas estaes: Darwin e Taiti. O IOS mede a intensidade da Oscilao Sul (componente atmosfrico) e a anomalia da TSM na regio do Nio 3 mede a intensidade do El Nio (componente ocenico). De modo geral, as anomalias de chuva relacionadas com El Nio so guas do Oceano Pacfico tropical mais quentes que o normal e IOS negativo, e com La Nia so guas do Oceano Pacfico tropical mais frias que o normal e IOS positivo. Ao caracterizar as variaes anuais da chuva sobre o Brasil, Rao e Hada (1990) completaram seus estudos diagnsticos correlacionando a precipitao sobre o Rio Grande do Sul e o IOS. Os resultados mostraram que a chuva nessa regio negativamente correlacionada com o IOS, sendo que a correlao mais alta foi verificada na primavera. Os autores sugeriram que na fase negativa da oscilao ocorre um fortalecimento da circulao de Hadley, que por sua vez transporta mais momento angular absoluto, mantendo um jato subtropical mais forte. Esta situao do escoamento em altitude mantm os sistemas frontais no sul do Brasil, favorecendo a maior acumulao de chuva nesta regio e reduzindo a precipitao no Nordeste Brasileiro (NEB). As condies atmosfricas e Ocenicas sobre o

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Oceano Pacfico, que so observadas quando no so detectadas as presenas de fenmenos extremos (El Nio ou La Nia), indicam guas superficiais relativamente mais aquecidas no Pacfico Equatorial Oeste e relativamente mais frias junto costa oeste da Amrica do Sul. Nestas circunstncias, o ar sobe devido s guas quentes (reas de baixa presso), ocorrendo fortes chuvas sobre esta regio, e desce sobre o Oceano (rea de altas presses), nas proximidades da costa sul-americana, onde as chuvas so escassas. Esse movimento do ar das reas de alta presso para as de baixa presso atmosfrica sobre o Oceano pacfico Equatorial denominado Clula de Walker. Desta forma, outra situao que pode estar relacionada a diminuio da chuva no NEB, seria a modificao da circulao de Walker associada a anomalias de TSM no Oceano Pacfico Equatorial. Bezerra e Cavalcanti (2008) investigaram as caractersticas da circulao atmosfrica de grande escala, nas regies Norte de Nordeste do Brasil, relacionadas com a variabilidade da temperatura da superfcie do mar nos Oceanos Atlntico e Pacfico Tropicais, a partir de fontes aparentes de calor e do sumidouro aparente de umidade. Concluram que a regio Amaznica se comportou como um sumidouro de vapor dgua, apesar dos episdios de El Nio e La Nia. Na regio do Nordeste Brasileiro, a atmosfera se comportou como uma fonte aparente de vapor dgua durante os anos de El Nio e dipolo positivo e sumidouro de umidade para os anos de La Nia. Souza e Nobre (1998), investigaram, sob o ponto de vista observacional, as caractersticas atmosfricas e ocenicas de grande escala na superfcie e a circulao de ar superior, associadas ao modo de variabilidade climtica conhecido como Padro de Dipolo que se manifesta sobre a Bacia do Atlntico Tropical. Atravs da anlise dos campos atmosfricos e ocenicos conseguiram identificar a existncia de diversas interaes entre as variveis ocenicas e atmosfricas durante a manifestao dos eventos de Dipolo. Em ambas as fases, o resfriamento anmalo das guas superficiais associa-se com a manifestao de presso ao nvel do mar (PNM), anomalamente alta, e a Alta Subtropical intensificada, a qual ocasiona a impulso dos alsios na superfcie do oceano. De maneira inversa, o aparecimento das guas superficiais mais aquecidas do que o normal relaciona-se com a ocorrncia de PNM, irregularmente baixa, e o enfraquecimento da Alta Subtropical, a qual resulta no relaxamento dos alsios na superfcie ocenica.

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De acordo com Kousky et al. (1984), ocorre o estabelecimento de uma circulao caracterizada por movimentos verticais ascendentes sobre a regio de anomalias positivas de TSM no Oceano Pacfico e movimentos descendentes sobre o leste da Amaznia e Regio Nordeste do Brasil, o que est associado s secas severas nestas regies em casos de fortes eventos El Nio (Cardoso, 2005). Os impactos do El Nio na regio Sul tm sido identificados em diversos estudos (Ropelewski e Halpert, 1987; Kiladis e Dias, 1989; Aceituno, 1988; Diaz et al. 1998; Grimm et al.,1998, 2000). Grimm et al. (2000) detectou oito regies no sul da Amrica do Sul que apresentam impactos significativos durante eventos de El Nio. O Rio Grande do Sul se localiza na regio onde a precipitao menor do que a normal desde abril do ano anterior ao evento at maro do ano do evento; durante o inverno, as anomalias de precipitao so positivas. Tambm observou que enquanto a chuva acima do normal no sul do Brasil, durante o inverno do ano seguinte ao incio do evento, as anomalias de precipitao so secas em todas as outras regies. Para eventos de La Nia foram identificadas seis regies que tambm apresentam impacto na precipitao. Uma caracterstica importante que as anomalias de precipitao geralmente possuem sinais opostos em ciclos de El Nio e La Nia indicando alto grau de linearidade na resposta destes eventos, mas em perodos distintos. A Oscilao Sul apresenta tambm, grande impacto no clima da Amrica do Norte. Hong e Leetmaa (1999) notaram que eventos significativos de El Nio correspondem a apenas 40% da variabilidade sazonal que ocorre em escalas de tempo interanual e interdecadal. Este fato motivou a pesquisa por novos padres sobre o Oceano Pacfico em escala de tempo decadal. Nas ltimas duas dcadas, a produo de salmo no Alaska foi abundante enquanto no Oceano Pacfico Norte era decadente. A situao contrria ocorria at as dcadas de 60 e 70. A mudana de safra na produo dos peixes sugeriu que existia um outro fenmeno semelhante ao ENSO, porm, em uma escala de tempo decadal. Foi detectado um padro de 20 a 30 anos, chamada Oscilao Decadal (ou Decenal) do Pacfico (ODP). A ODP uma flutuao da temperatura da superfcie do mar no Pacfico em uma escala de tempo interdecadal. A regio tropical do Oceano Pacfico e a costa do continente norte americano se tornam mais frias

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(quentes), enquanto sua regio extratropical se torna mais quente (fria). Mantua et al. (1997) descreveram a ODP como sendo um evento El Nio Oscilao Sul de longa durao. O ndice da ODP (IODP) foi desenvolvido por Hare (1996) e Zhang (1996) e definido como a diferena entre as anomalias observadas e a mdia mensal global da anomalia da TSM (Zhang et al., 1997). O IODP de 1900- 2000 mostrado na figura 2. Os valores do IODP foram obtidos no website: http://jisao.washington.edu/pdo/PDO.latest. Estes dados so obtidos de sries histricas de TSM da UKMO (United Kingdom Meteorological Office ) no perodo de 1900 a 1981, para o perodo de 1982 a 2001 so dados de interpolao (Reynolds) de TSM.

Figura 2 - Srie temporal do ndice da Oscilao Decadal do Pacfico.

Da mesma forma que o ENOS, a ODP apresenta duas fases. A fase fria caracterizada por anomalias negativas de TSM no Oceano Pacfico Tropical e, simultaneamente, anomalias de TSM positivas no Oceano Pacfico Extratropical em ambos os hemisfrios. A ltima fase fria ocorreu no perodo 1947-1976. J a fase quente apresenta configurao contrria, com anomalias de TSM positivas no

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Oceano Pacfico Tropical e negativas no Oceano Pacfico Extratropical. A fase quente se estendeu de 1977 a 1998 (figura 2). Mantua et al. (1997) comparando o IODP com o inverso do IOS, durante o perodo de 1900 a 2000, notaram que durante a ODP positiva (1925-1946 e 19772000) houve uma maior ocorrncia de El Nios, enquanto que na ODP negativa (1910-1924 e 1947-1976) observou-se um maior nmero de La Nias apenas no perodo 1910-1924. Isto mostra que a ODP positiva pode atuar de forma construtiva para a ocorrncia de El Nios. No se sabe ainda qual a causa da ODP, tampouco seus impactos sobre o clima. Porm, considerando que a atmosfera terrestre aquecida por debaixo, os oceanos so a condio de contorno inferior mais importante para o clima e, certamente, o Pacfico, por ocupar um tero da superfcie terrestre, deve ter um papel preponderante na variabilidade climtica interdecadal (Molion, 2005). Rebello (2006) analisou a influncia da ODP no Rio Grande do Sul. Verificou que as anomalias positivas de ODP (fase fria) durante o perodo de 1977-1997 tiveram uma boa correlao com as anomalias positivas de precipitao e viceversa. A partir de 1999, quando comeou a fase quente do ODP (ndices negativos do ODP), foram detectadas estiagens seguidas no Rio Grande do Sul 2001/02, 2002/03, 2003/04 e 2004/05 e 2005/06. Conseqentemente, como vem ocorrendo nos ltimos cinco anos a ocorrncia de poucas chuvas no outono e inverno, faz com que o Estado do Rio Grande do Sul, entre na primavera/vero com pouca disponibilidade hdrica no solo. Cera et. al. (2009), investigaram a influncia da ODP e as mudanas no regime de chuva do Rio Grande do Sul em trs perodos: 1960- 1975, 1976- 1990 e 1991- 2005. O estudo foi feito com base em dados dirios de precipitao da Agncia Nacional de guas (ANA) no perodo de 1960 2006, dados de TSM reconstruda com base nos dados do Comprehensive Ocean- Atmosphere Data (COADS) no perodo de 1954 a 2005 e ndice mensal da ODP baseado nos estudos de Hare (1996), Zhang (1996) e Mantua et. al. (1997). Primeiramente, foi realizada uma correlao entre a precipitao do Rio Grande do Sul e a TSM, onde se destacou uma maior correlao de perodos mais secos no primeiro perodo, na regio localizada no Atlntico Sul prximo costa do Brasil. A seguir, as mdias mensais de precipitao foram convertidas em quantis e estes foram usados para caracterizar as faixas de chuva. Observou-se que no vero as categorias Muito Seco

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e Normal predominaram em todo o estado nos dois perodos iniciais, enquanto no perodo final a regio Sul e Sudeste passaram de um regime muito seco para seco. No outono, a distribuio das chuvas variou de seco normal no centro e norte do estado no perodo de 1960- 1975, j na regio sul prevaleceu a categoria seco. O inverno foi a estao que mais apresentou mudanas nos trs perodos, durante 1960- 1975 houve um perodo muito seco na regio sul, valores normais na regio central e seco no extremo norte. J na primavera, o extremo sul apresentou predominncia da categoria normal nos trs perodos. Sugere-se que a ODP entrou novamente em uma fase negativa em 1999 (Figura 1), e deve permanecer nesta at cerca de 2025, ou seja, pelos prximos 25 anos, com um conseqente aumento (reduo) da freqncia de eventos La Nia (El Nio). Alm dos fenmenos de variabilidade de baixssima freqncia, existem os fenmenos com freqncia menor do que dois anos (variabilidade de baixa freqncia), e que tambm atuam nesta regio (Ferraz, 2004). Baixa freqncia normalmente definida como perodos maiores que 10 dias. Nesta escala, a variabilidade intrasazonal a mais representativa, com variabilidade entre 10 e 100 dias. O sinal intrasazonal tambm pode ser sub-dividido em bandas menores: submensal (10/30 dias; Liebmann et al, 1999) e acima da mensal (30-50 dias; Ghil e Mo, 1991; Madden e Julian, 1971, 1994). O sinal intrasazonal exibe considervel complexidade em ambos aspectos, espaciais e temporais. Dois fenmenos aparecem nesta banda: i) anomalias temporalmente recorrentes e geograficamente fixas, como bloqueios e vrios padres regionais de teleconexo; ii) ondas com extensivos, mas bem definidos, picos espectrais em freqncia, viajando ou estacionrios no espao. O mais conhecido fenmeno na escala intrasazonal a Oscilao de Madden Julian (OMJ). Na dcada de 70 dois pesquisadores norte-americanos: Madden e Julian, analisando sries histricas de 10 anos de dados de radiossondagem em vrias estaes prximas da Indonsia (Pacfico Tropical Oeste) observaram que num perodo entre 30 e 60 dias os sistemas meteorolgicos, que atuavam em diversos locais na regio tropical, eram intensificados (inibidos) o que favorecia (desfavorecia)

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a precipitao. Eles verificaram que este comportamento estava associado atuao de clulas de circulao de grande escala, orientadas no plano equatorial, que se deslocam de oeste para leste do Oceano ndico para o Oceano Pacfico Central (Madden e Julian, 1994). Na Amrica do Sul, a OMJ causa variaes na posio e intensidade da Zona de Convergncia do Atlntico Sul (ZCAS) que, por sua vez, interfere na precipitao das Regies Centro-oeste, Sudeste, setor sul do Nordeste e norte da Regio Sul. Por outro lado, a OMJ influencia toda a Regio Nordeste podendo inibir ou favorecer a atuao de sistemas meteorolgicos associados ocorrncia de chuva. Diversos trabalhos analisaram a influncia da variabilidade intrasazonal na precipitao do Brasil. Paegle e Mo (1997) e Paegle et al. (2000) mostraram um modo de variabilidade intrasazonal que representa alternncia de condies secas e midas sobre a Amrica do Sul tropical e Subtropical. Este modo est diretamente relacionado com a atuao da Zona de Convergncia do Atlntico Sul (ZCAS). Diaz et al. (1998) mostraram a existncia de relaes significativas entre anomalias de precipitao sobre o Uruguai e o estado do Rio Grande do Sul e a TSM dos oceanos Pacfico e Atlntico. Eles encontraram que nos perodos de outubro a dezembro e abril a junho, h uma ligao entre anomalias positivas de TSM no sudoeste do Atlntico sul e a precipitao acima do normal sobre o Uruguai e Rio Grande do Sul. Kidson (1999) analisou os principais modos de variabilidade de baixa freqncia no Hemisfrio Sul e observou que cobrem um perodo tpico de 10/50 dias. Os modos preferenciais de variao so estacionrios ou so trens de onda que se propagam para leste, confinados entre 40S - 60S, onde o jato polar atua como um guia de onda durante o vero. Os padres so equivalentes barotrpicos, mas movem-se ligeiramente para oeste com a altura e no vero predomina o nmero de onda 5. Mo e Paegle (2001) analisaram os dois modos Pacific South American (PSA) e como eles influenciam a circulao e anomalias de chuva na Amrica do Sul. Esses modos exibem padres hemisfricos de nmero de onda 3 em mdias e altas latitudes, so influenciados pela OMJ e influenciam a chuva sobre a ZCAS. Ferraz (2000,2004) analisou, durante o vero, as oscilaes intrasazonais no Sudeste do Brasil e Sul da Amrica do Sul. A variabilidade na banda de 7/20 dias a mais significativa no Sul da Amrica do Sul, enquanto que a variabilidade nas

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bandas de 21/35 dias e de 36/70 dias mais importante no Sudeste e Nordeste do Brasil. Esta anlise levou em conta a banda intrasazonal completa de 10/100 dias e sub-bandas 10/20, 20/30 e 30/70 dias, para determinar qual sub-banda era mais importante em cada regio do pas. Na regio sul do pas foi observado que a banda 20/30 dias era mais importante para modular a precipitao do que a banda 30/70 dias. Esse fato tambm foi observado por Paul et al. (2000). Alm disso, foram detectados os principais padres espaciais e temporais que regem a precipitao de vero na Amrica do Sul. Os modos foram denominados Modo Nordeste- Sul (NES), Modo ZCAS Norte (ZCN), Modo ZCAS Sul (ZCS) e Modo SUL (SUL). O Modo Sul aparece em todas as bandas de variabilidade, sendo caracterizada por um ncleo na regio entre 25S e 35S de latitude e 52W e 62W de longitude (figura 1). Este modo apresenta um alternncia de sinal, sendo os eventos positivos do Modo Sul caracterizados por extremos chuvosos e os eventos negativos do Modo Sul por extremos secos. Nas figuras 3, 4 e 5 so apresentadas algumas caractersticas atmosfricas durante eventos secos e midos. Em 3, mostrada anomalia da Radiao de Onda Longa (ORL), nota-se que durante eventos secos podem-se observar anomalias positiva de OLR na regio de atuao do modo, o que indica falta de precipitao. Em eventos positivos surgem anomalias negativas na regio de atuao. Na figura 4, so mostradas anomalias do vetor vento em baixos nveis (850 mb), possvel notar uma circulao ciclnica sobre o sudeste da Brasil e um fluxo do Paraguai para o Sul da Argentina, favorecendo chuva nestas regies. Em eventos midos o vento mais intenso e se direciona da regio Amaznica para o Sul do Brasil e sobre o Atlntico uma circulao anticiclnica tambm fornece umidade para a regio Sul. Em 5 apresentado a anomalia do vetor vento em altos nveis (250 mb). O vetor vento, durante eventos secos, apresenta um fluxo de Sul para Sudeste acompanhado de um ciclone sobre o Atlntico, este ciclone transposta umidade para o continente e o fluxo favorece o transporte para o resto do continente, deixando a regio sul seca. Em eventos midos, surge um anticiclone na mesma regio que faz com que o transporte seja de sudeste para sul.

12

Figura 3 - Anomalia de radiao de onda longa durante eventos de Modo Sul secos (esquerda) e midos (direita). Fonte: Ferraz, 2009.

Figura 4 - Anomalia do vetor vento e geopotencial em baixos nveis (850 mb) durante eventos de Modo Sul secos (esquerda) e midos (direita). Fonte: Ferraz, 2009.

Figura 5 - Anomalia do vetor vento e geopotencial em altos nveis (250 mb) durante eventos de Modo Sul secos (esquerda) e midos (direita). Fonte: Ferraz, 2009.

Tendo em vista os resultados encontrados em Ferraz (2004) e baseado nos trabalhos de outros autores, o objetivo deste trabalho analisar a relao do modo

22

de variabilidade Modo Sul com eventos extremos de precipitao ocorridos no sul do Brasil para o perodo de 01/03/1982 31/05/2006. Ferraz (2004) calculou o Modo Sul apenas para o perodo de novembro maro durante os anos de 1965 1990, pois o enfoque principal daquele trabalho era verificar a estao chuvosa do Sudeste do Brasil. Como o Rio Grande do Sul no apresenta uma estao chuvosa bem definida, apresentando-se com altos ndices pluviomtricos distribudos durante todo o ano (Cera e Ferraz, 2007) o novo clculo do Modo Sul foi realizado para o ano inteiro (janeiro dezembro). Com isso foi possvel verificar qual estao (vero, outono, inverno ou primavera) se apresenta mais seca ou mais chuvosa e o perodo de maro de 1982 maio de 2006 foi escolhido para caracterizar o Modo em um perodo mais recente. Aps determinada a importncia desse modo de variabilidade para precipitao do Rio grande do Sul, foi verificado se o Modo Sul bem reproduzido em modelos de Clima Futuro. No captulo 2 so apresentados os dados utilizados e o tratamento aplicado. No captulo 3 so mostrados os resultados do Modo Sul para dados dirios de precipitao no perodo atual. No captulo 4 a mesma anlise feita no captulo 3 refeita, s que para dados de precipitao do Modelo Regional REGCM, para verificar se o Modo Sul bem representado em modelos. J no captulo 5, feita a mesma anlise para o futuro, dando uma anlise estatstica de possveis ocorrncias de eventos extremos no futuro. No captulo 6 so apresentadas algumas anlises de casos do Modo Sul que foram confirmados tanto em dados reais como no modelo, fazendo uma anlise sintica e destacando os principais mecanismos atmosfricos responsveis por esses eventos.

32

2 DADOS E METODOLOGIAPara o presente estudo, foram utilizados dados dirios de precipitao para o perodo de 1 de maro de 1982 31 de maio de 2006.

2.1 Dados de Precipitao Os dados de precipitao foram obtidos de um conjunto de dados compilado e disponibilizado por Liebmann e Allured (NOAA CIRES Climate Diagnostics Center). Este conjunto formado por dados dirios de diversas fontes de pluvimetros na Amrica do Sul. Os dados combinados de maneira simples em campos de grade de 1 e 2,5 para o perodo de 1940 2006. Os campos de grade foram construdos com base em 7900 estaes. A maior parte das estaes possuem dados com menos de 65 anos, tendo portanto, dados faltantes. Porm, uma dada grade incorpora todas as estaes disponveis, o que faz com que um determinado dado faltante em uma das estaes no afete aquele ponto de grade. A maior parte das estaes est presente no leste da Cordilheira dos Andes e existe uma variao substancial em sua distribuio. No Brasil que esto a maior quantidade e densidade de estaes. Porm a densidade das estaes brasileiras varia consideravelmente, de 1940 at 1961 as estaes cresceram gradualmente, tendo em 1962 um aumento at 1983, onde novamente comeou a decair. Esses dados foram submetidos um controle de qualidade, porm, a maior dificuldade encontrada em dados faltantes dos dados das estaes originais (Liebmann e Allured, 2005). Os dados foram obtidos no website:

2.2 Estaes Pluviomtricas Utilizadas no Estudo Para facilitar a anlise cada ponto de grade de 1 foi considerado como sendo uma nica estao. Deste modo, foi realizada uma seleo das estaes com maior cobertura temporal de dados; e foram usadas apenas estaes com no mnimo 80 % dos dados. Estaes com uma quantidade maior de dados faltantes poderiam

42

comprometer a confiabilidade dos resultados. De todas as estaes usadas, 258 possuem pelo menos 80% dos dados. A distribuio destas estaes mostrada na figura 6. Aps a seleo das estaes, foram calculadas as climatologias dirias para que estas pudessem ser usadas no preenchimento de dados faltantes. O preenchimento dos dados faltantes foi realizado utilizando apenas a climatologia da prpria estao. Como a quantidade de dados faltantes pequena (no mximo 20%), isso, provavelmente, no afetou a caracterizao do Modo Sul.

Figura 6 - 258 estaes utilizadas

2.3 Filtragem dos dados A deteco do aumento das precipitaes em estaes meteorolgicas um problema em sries climatolgicas, pois variveis como precipitao, temperatura,

52

etc, apresentam flutuaes significativas ao longo do tempo, causando dificuldade em distinguir anos mais secos e anos mais chuvosos. A figura 7 abaixo mostra a srie temporal de precipitao para o ano de 1983 de uma das estaes utilizadas.

Figura 7 - Srie temporal de precipitao da estao 1036.

No se notam tendncias ntidas no grfico da srie temporal em foco. Porm, percebem-se anos que choveram mais (mais chuvosos), e anos que choveram menos (mais secos), e no se pode detectar a ocorrncia de seqncias ou ciclos de anos com predominncia de uma ou outra destas caractersticas. Esta dificuldade causada, sobretudo, pela presena de flutuaes climticas naturais, na srie de precipitao. Uma das formas de tentar identificar a eventual presena de ciclos chuvosos ou secos em sries de precipitaes anuais utilizar filtros capazes de separar as vrias variabilidades mostradas na srie. No presente estudo ser utilizado o Filtro de Lanczos (Duchon, 1979) a fim de se reter a variabilidade intrasazonal (este mtodo descrito na seo 2.3.1).

62

Baseado no que a literatura sugere (Ferraz, 2004 e Paul et. al., 2000) e em alguns experimentos realizados, optou-se neste trabalho em utilizar a banda intrasazonal de 10/50 dias, por ser esta mais presente no Rio Grande do Sul. Na figura 8, mostrada a srie filtrada da srie da figura 7.

Figura 8 - Srie filtrada (Filtro de Lanczos) da estao 1036.

Aps a filtragem da srie, pode-se perceber os perodos mais secos (partes em que o grfico ficou negativo) e perodos em que houve mais chuva (partes em que o grfico ficou positivo).

2.3.1 Filtro de Lanczos O objetivo geral de um filtro alterar as amplitudes de Fourier que descrevem a srie, e isto feito quando alteramos a srie de dados utilizando pesos, para produzir uma nova seqncia de dados (Duchon,1979).

72

O Filtro de Lanczos um filtro passa banda,desenvolvido por Claude Duchon (Duchon, 1979) e largamente utilizado para dados meteorolgicos. O Filtro de Lanczos transforma uma seqncia de dados de entrada ( xt ) , sendo t o tempo, em uma seqncia de dados de sada ( yt ) , usando uma relao linear:+

Yt =

w xk k =

t k

(1)

sendo wk o peso escolhido. A relao entre a entrada ( X ( f ) ) e a ( Y ( f ) ), obtida se calcularmos a transformada de Fourier de (1):

Y ( f ) = R( f ).X ( f )

(2)

sendo R( f ) a funo resposta de freqncia. A funo peso e a funo resposta contm um par de transformadas de Fourier:+

R( f ) =

wk =

k

exp( 2ikf )

(3)

n 1 wk = R( f ) exp(2ikf)f (2 f n ) n f

f

(4)

k = ...,1 , 0 , 1

sendo o intervalo de amostragem e f n a freqncia de Nyquist com valor de 1 2 ciclo por intervalo de amostragem. A funo peso para o filtro passa-banda dada por: sen2f c 2 sen2f c1 wk = k k

(5)

82

sendo f c 2 e f c1 os limites das freqncias que sero mantidas. O nmero mnimo de pesos requerido para o filtro passa-banda de Lanczos dado por:

n

1,3 f c 2 f c1

(6)

Como neste trabalho foi usada a banda 10/50 dias, temos que f c 2 =f c1 = 1 , assim na equao (6) temos que n 16,25 . 50

1 e 10

Conforme visto em Ferraz (2000), um nmero maior de pesos que o mnimo necessrio, produz uma funo resposta mais prxima da janela retangular ideal que se deseja. O efeito indesejvel de um maior nmero de pesos a perda de um maior nmero de dados nas extremidades da srie a ser filtrada. Assim, escolhemos o nmero de pesos de n = 110 . Desta forma, so tirados 55 dias do incio da srie de dados e 55 dias do final da srie. Assim, a nova srie ser do perodo de 26/02/1975 06/06/2006. Porm, daqui para frente, para este estudo ser usado apenas o perodo de 01/03/1982 31/05/2006. Esta mudana no perodo inicial dos dados de 1975 para 1982 ocorreu por que para as rodadas do Modelo Regional eram necessrios dados de TSM e estes somente foram obtidos a partir de 1982. Como um dos focos do trabalho comparar as datas de eventos obtidos a partir de dados reais e de dados modelos optou-se pela diminuio no perodo de anlise.

2.4 Clculo do Modo Sul Com as estaes pluviomtricas preenchidas e os dados dirios filtrados na banda intrasazonal 10/50 dias, o Modo Sul foi calculado para o perodo de 01/01/1982 06/06/2006, usando a Anlise de Componentes Principais (ACP).

92

2.4.1 Anlise de Componentes Principais (ACP) Uma das tcnicas mais utilizadas em Cincias Atmosfricas a Anlise de Componentes Principais (ACP). Esta tcnica tornou-se popular para a anlise de dados atmosfricos aps o trabalho de Lorenz (1956), que a chamou de anlise de funes ortogonais empricas (FOE). O objetivo da ACP reduzir, de forma eficiente, um conjunto de dados com grande nmero de variveis em um conjunto de dados com novas variveis que representem uma grande frao da varincia contida nos dados originais. Ou seja, dadas mltiplas observaes de um vetor x, espera-se encontrar um vetor u cujos elementos so funes dos elementos dos valores de x, e que contenham grande parte de informaes da coleo original dos valores de x. Esta meta pode ser alcanada se existem correlaes substanciais entre as variveis contidas em x. Os elementos desse novo vetor u so chamados de componentes principais. Geralmente, dados atmosfricos exibem muitas correlaes entre os campos das variveis xk , em que k o nmero de variveis (aqui a precipitao), e n o nmero de observaes (tamanho da srie de precipitao de cada regio), a ACP resulta em representaes mais compactas de suas variveis. Basicamente, a ACP baseada na anlise da matriz de varincia e covarincia [S].

[S ] =

1 [ X ' ]T [ X ' ] n 1

(7)

Esta matriz contm em sua diagonal as varincias dos k elementos do vetor x, e as covarincias dessas variveis nos elementos fora da diagonal. A varincia e covarincia da matriz relacionada matriz de correlao [R] por: [ R] = [ D]1[ S ][ D]1

(8)

Sendo [D] uma matriz diagonal e sua inversa tambm diagonal cujos elementos so recprocos do desvio padro da diagonal de [D]. Isto mostra que [R]

03

produzida dividindo cada elemento de [S] pelos desvios padres variveis que ocupam a i-sima linha e a j-sima coluna.

si ,i e

s j, j

das

' Uma anomalia xk obtida subtraindo de xk o valor da mdia dos valores.

Analogamente, o vetor anomalia x ' obtido de:

x1 x1 x x ' x = x x = 2 2 M M xk xk

(9)

Anomalias diferem de seus dados originais apenas pelas suas mdias e possuem a mesma dimenso das variveis originais, varincia e correlao. Desta forma, as matrizes de varincia-covarincia de x e x ' so idnticas. A nova varivel um (componente principal), ser obtida atravs dos

autovetores de [S ] , ou seja, a m-sima componente principal um obtida da projeo do vetor de dados x ' no m-simo autovetor em .

T ' em = em x ' = k =1 ekm xk , k

m = 1, ... M

(10)

Assim, os autovetores definem um novo sistema de coordenadas na qual se vem os dados. Cada autovetor possui K elementos que tem correspondncia a cada uma das K regies e pode ser representado sobre um mapa. Este mapa mostra claramente quais localizaes contribuem mais ao respectivo componente principal e quais so as anomalias simultneas representadas por esse componente principal. Os autovetores representam a distribuio espacial dos modos de variabilidade do campo analisado. O primeiro componente principal (CP) a combinao linear normalizada das variveis originais, que representa a mxima frao ou porcentagem da varincia; o segundo componente principal aquela combinao linear que no est correlacionada com o primeiro e representa a maior parte da varincia restante; e assim por diante (Wilks, 1995).

13

2.4.2 Anlise de Componentes Principais com Rotao Na anlise sem rotao a orientao do primeiro autovetor no espao Kdimensional determinada somente pela direo da mxima variao nos dados; os autovetores subseqentes precisam ser ortogonais aos previamente determinados, sem considerao aos processos fsicos que do origem aos dados. Como estes processos subjacentes no so independentes, a interpretao de que os componentes principais correspondentes so modos de variabilidade independentes no correta. Embora o primeiro componente principal possa representar um modo importante de variabilidade ou processo fsico, este pode incluir aspectos de outros modos ou processos, ou seja, a influncia de diversos processos fsicos pode estar misturada em um s componente principal (Wilks, 1995). Na maioria das anlises, as variveis de distribuem em grupos em que esto altamente correlacionadas, de modo que uma mesma influncia poderia ser designada para cada uma das variveis no grupo. Rotacionar os autovetores para posies em que eles expliquem a maior parte da varincia desses grupos facilita a interpretao fsica de cada componente principal e mostra uma influncia que no est relacionada a outras influncias associados aos outros grupos. O tipo de rotao utilizada neste trabalho a Rotao Ortogonal Varimax. 2.4.2.1 Rotao Ortogonal Varimax A rotao do tipo Varimax aceita como a rotao ortogonal algebricamente mais eficaz, quando aplicada a uma srie de dados conhecidos, alm de ser a rotao mais utilizada (Rummel, 1970 ; Mulaik, 1972; Harman, 1976). A simplicidade V * de uma CP r definida em termos da varincia do quadrado dos autovetores:

2 2 n (bij ) 2 ( bij ) 2

n

n

V* =

i =1

i =1

n

2

,

j = 1, ..., r

(11)

Sendo n o nmero de variveis, r o nmero de CPs e bS os autovetores.

23

Kaiser (1958, 1959) argumenta que quando a varincia mxima, o CP tende a ter maior simplicidade, ou seja, interpretabilidade, pois os autovetores tendem a ser 0 ou 1 (Richman, 1986).

2.5 Valores extremos do Modo Sul A srie de componentes principais do Modo Sul foi utilizada para a escolha dos eventos. Paegle e Mo (1997) usaram filtros nas anomalias intrasazonais de ROLE para obter componentes principais (CP) e analisar a ocorrncia de eventos secos e chuvosos na Amrica do Sul. O desvio padro foi utilizado para determinar essa caracterizao. Eventos positivos (negativos) foram escolhidos quando a CP era maior (menor) do que o desvio padro (que naquele estudo foi considerado de 1,2). No presente trabalho, foi utilizada a mesma tcnica, porm eventos com desvio padro de 1,35. Eventos com o desvio padro menor que -1,35 foram classificados como extremos chuvosos, com o desvio padro maior que 1,35, classificados como extremos secos e desvio padro entre -135 e 1,35, classificados como normais. O uso de valores diferentes de Paegle e Mo (1997) restringe extremos (secos e chuvosos) mais intensos. Neste estudo, foi considerado para a determinao das datas de extremos apenas a srie de componentes principais com rotao. Os eventos considerados tem durao de pelo menos 3 dias. Foram avaliadas, a ocorrncia de eventos do Modo Sul por ano, por estao do ano e feita uma anlise decadal, a fim de se verificar a importncia deste Modo em cada dcada. Uma anlise comparativa (nmero de eventos, quantidade de extremos, etc.) foi feita para qualificar estas mudanas.

2.6 Comparao das datas de eventos do Modo Sul com Eventos extremos de precipitao no Rio Grande do Sul Reckziegel(2007) realizou um Levantamento dos Desastres Naturais Desencadeados por Eventos Naturais Adversos no Estado do Rio Grande do Sul no Perodo de 1980 a 2005. Este estudo classifica os desastres ocorridos no estado

33

nesse perodo de acordo com sua origem, em dois grupos: Desastres Atmosfricos e Desastres Geomorfolgicos, sendo os de origem Geomorfolgica subdivididos em: desastres ligados dinmica fluvial e desastres ligados dinmica de encostas (tabela1).

CLASSIFICAO

PROCESSOS Vendavais/tempestades Precipitao de granizo

Desastres Atmosfricos

Tornados Ciclones extratropicais e furaces Estiagens/secas Associados dinmica Fluvial Enchentes Enxurradas Deslizamentos Quedas/Tombamento de blocos Rolamento de Mataces

Desastres Geomorfolgicos

Associados dinmica de Encostas

Tabela 1 - Classificao dos Desastres Naturais Utilizados por Reckziegel (2007)

O levantamento dos dados referentes s ocorrncias de desastre naturais no perodo de 1980 2005, por Reckziegel(2007) no estado do Rio Grande do Sul foi realizado em duas fontes: no dirio Oficial e na imprensa. Os dados legais referemse aos decretos de Situao de Emergncia e de Estado de Calamidade Pblica, tendo sido levantados junto Defesa Civil do Estado do Rio Grande do Sul e nas publicaes do Dirio Oficial do Estado. O veculo de imprensa escolhido foi o jornal Zero Hora, no qual foram levantadas as reportagens que continham alguma notcia a respeito da ocorrncia de enchentes, enxurradas, eroses de margem, vendavais, precipitao de granizo, vendavais acompanhados de precipitao de granizo, tornados, furaces, estiagens e deslizamentos no estado do Rio Grande do Sul.

43

Reckziegel(2007) em seu estudo faz uma anlise geral dos desastres naturais ocorridos no perodo de 1980 2005 e constata que foram observados 7.080 ocorrncias destes eventos neste perodo. Dentre estes, 1.258 eventos foram de enchentes (EC), 925 foram de enxurradas (EX), 13 de eroso de margem (EM); 4.812 foram associados dinmica atmosfrica, sendo: 1.344 vendavais (V), 264 precipitaes de granizo (G), 357 vendavais acompanhados de precipitao de granizo (VG), 6 tornados (T), 5 furaces (F) e 2.836 estiagens (E); e 72 eventos esto associados dinmica de encosta: 72 deslizamentos (D) (tabela 2).

EVENTO ANO 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 EC 27 13 75 155 145 22 23 45 39 38 84 9 50 67 21 22 4 91 3 2 1 82 6 146 25 42 23 16 118 1 1 1 2 2 EX 7 10 13 7 19 3 EM V 25 21 52 63 59 8 32 54 70 70 33 18 42 32 30 31 26 90 2 10 14 12 12 8 4 2 G 6 6 1 2 20 7 3 1 23 4 31 6 7 21 23 18 1 11 33 1 1 18 22 160 12 150 53 26 205 1 8 1 12 263 224 2 3 4 2 1 2 3 2 1 2 2 VG 6 91 53 T F E D 1 1 4 1 7

Tabela 2 - Publicaes Dirias do Jornal Zero Hora e Dirio Oficial do Estado do Rio Grande do Sul Reckziegel (2007).

53

EVENTO ANO 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 TOTAL 42 96 78 30 2 25 1258 EC 55 EX 102 7 47 95 83 42 10 16 925 13 2 2 1 1 EM V 51 67 82 74 103 141 23 47 1344 G 36 15 16 32 19 22 19 28 264 VG 25 15 32 16 11 23 5 13 357 1 6 5 1 2 5 233 1 406 458 2836 233 206 T F E D 3 2 6 5 6 6 3 3 72

Tabela 2 - Publicaes Dirias do Jornal Zero Hora e Dirio Oficial do Estado do Rio Grande do Sul Reckziegel (2007) - continuao

Reckziegel (2007) forneceu as datas, tipo de evento e a cidade em que ocorreu, conforme tabela 3 abaixo, e a lista completa para o perodo de 1982 2005 est no anexo 2.

Municpio Canoas Santa Maria Canoas Porto Alegre Arroio do Meio Bento Gonalves Bom Retiro do Sul Cachoeira do SulTabela 3 - Exemplo Reckziegel (2007).

Evento Vendaval e Granizo Enxurrada Vendaval Vendaval Enchente Enchente Enchente Enchentede alguns

Data do Evento 11/02/1982 15/02/1982 10/05/1982 10/05/1982 28/06/1982 28/06/1982 28/06/1982 29/06/1982eventos ocorridos em

Ano 1982 1982 1982 1982 1982 1982 1982 19821982

Ms Fevereiro Fevereiro Maio Maio Junho Junho Junho Junhofornecidos por

63

Municpio Canela Cruzeiro do Sul Encantado

Evento Enchente Enchente Enchente

Data do Evento 28/06/1982 28/06/1982 28/06/1982

Ano 1982 1982 1982

Ms Junho Junho Junho

Tabela 3 - Exemplo de alguns eventos ocorridos em 1982 fornecidos por Reckziegel (2007) continuao.

Desta forma, estes dados, no perodo de 1982 2005 foram usados para comparao com as datas dos eventos do Modo Sul calculadas. Para o ano de 2006, o mesmo mtodo utilizado por Reckziegel(2007) foi realizado, utilizando os dados da Defesa Civil do Estado do Rio Grande do Sul. Todas estas datas esto disponveis no anexo A. A comparao foi feita da seguinte forma: O evento do Modo Sul foi considerado como confirmado no caso em que pelo menos um municpio do Estado do Rio Grande do Sul apresentou-se na lista fornecida por Reckziegel (2007). A data do evento real pode ter variado de 3 dias antes ou 3 dias depois da data calculada do Modo Sul. Por exemplo: se houvesse registro de ocorrncia do Modo Sul no perodo de 05/02/1982 09/02/1982, este evento seria confirmado, pois na tabela 3 acima, temos que no municpio de Canoas foi registrado Vendaval e Granizo no dia 11/02/1982.

2.7 Comparao com dados de Modelo Foi analisada a representatividade do Modo Sul em dados de clima futuro. Esta anlise foi feita em rodadas regionais do Modelo Climtico Regional ICTP (RegCM3) para o perodo atual (01/03/1982 31/05/2006). Estas rodadas so provenientes de uma parceria entre a UFSM com o Departamento de Cincias Atmosfricas da USP (Dr. Trcio Ambrizzi e Dra. Rosmeri Porfrio da Rocha) e Universidade Federal do Paran (Dra. Alice M. Grimm) - Projeto Universal 472641/ 2006-9.

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2.7.1 Breve descrio do modelo climtico RegCM O modelo RegCM (Giorgi et al., 1993 a-b) originou-se no NCAR (National Center for Atmospheric Research) a partir do Mesoscale Model version 4 (MM4, Anthes et al. 1987). O RegCM um modelo compressvel, em diferenas finitas, hidrosttico e em coordenada vertical sigma. Para integrao no tempo utiliza um esquema split-explicit e inclui um algoritmo para reduzir a difuso horizontal na presena de intensos gradientes de topografia (Giorgi et al., 1993 a-b). Para descrever os processos de interao solo-planta-atmosfera o RegCM utiliza o esquema BATS (Biosphere-Atmosphere Transfer Scheme; Dickinson et al. 1993). Este esquema considera a presena de vegetao e a interao com o solo nas trocas turbulentas de momento, energia e vapor dgua entre a superfcie e atmosfera. Atualmente, o BATS possui uma camada de vegetao, uma de neve e trs camadas de solo em diferentes profundidades: uma de 10 cm de espessura, uma na zona de raiz (2 m de espessura) e uma de solo profundo (3 m de espessura). Na presena de vegetao, as temperaturas do ar no dossel e na folhagem so diagnosticadas atravs do balano de energia. O ciclo hidrolgico obtido atravs de equaes de previso do contedo de gua nas trs camadas de solo. Finalmente, os fluxos de calor, vapor dgua e momento na superfcie so calculados em funo dos coeficientes de arrastos obtidos da teoria da similaridade aplicada camada superficial. Os transportes turbulentos de calor, momento e umidade na camada limite planetria (CLP) resultam do produto entre o gradiente vertical destas variveis e o coeficiente de difuso vertical turbulenta com correes para turbulncia no local propostas por Holtslag et al. (1990). Para a transferncia radiativa o RegCM utiliza o mesmo esquema do CCM3 (Community Climate Model 3; Kiehl et al., 1996). Neste esquema so calculadas separadamente as taxas de aquecimento e fluxos na superfcie para a radiao solar e infravermelho sob condies de cu claro e nublado. Os clculos de transferncia radiativa consideram os efeitos dos gases CO2, H2O, O3 no infravermelho e dos gases CO2, H2O, O3 e O2 para radiao solar. O CCM3 considera tambm os efeitos dos gases de efeito estufa (NO2, CH4, CFCs), aerossis atmosfricos e gua de nuvem. Os processos midos no RegCM so resolvidos atravs de um esquema para a conveco em cumulus profundo e outro para a precipitao na escala da grade.

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Atualmente, os esquemas de cumulus disponveis no RegCM so: Grell (1993), Kuo (Anthes, 1977), Emanuel (1991) e Betts-Miller (1986). As simulaes analisadas aqui utilizaram o esquema de Grell com o fechamento de Fritsch-Chappell (Elguindi et al. 2004). No esquema de Grell (1993) as nuvens convectivas profundas so representadas por um fluxo para cima (updraft) e por um fluxo para baixo (downdraft) que so inseparveis e que se misturam com o ar ambiente somente na base e no topo da nuvem. O aquecimento e os perfis de umidade so derivados da liberao ou absoro de calor latente, ligado com os fluxos up/downdraft e movimentos de compensao. O esquema de Grell usa o fechamento convectivo de Fritsch-Chappell (Fritsch e Chappell, 1980) que considera que a energia disponvel dissipada durante um perodo de tempo convectivo especificado (entre 30 minutos e 1 hora). O esquema na escala da grade, descrito em detalhes em Pal et al. (2004), possui apenas uma equao para previso de gua de nuvem que ento diretamente utilizada nos clculos de transferncia radiativa. Este esquema considera formao de gua de nuvem, adveco e mistura turbulenta, reevaporao em condies sub-saturadas, acreo e converso para precipitao atravs de um termo de autoconverso. Nas fronteiras laterais do RegCM utilizou-se a relaxao exponencial entre as previses do modelo e as re-anlises do NCEP. Giorgi et al. (1993) mostraram que a relaxao exponencial permite uma transio mais suave entre a previso do modelo e os campos de fronteira implicando em impacto positivo na simulao como um todo. Para os experimentos numricos com o RegCM a topografia e tipo de cobertura do solo do USGS (United States Geologycal Survey) e GLCC (Global Land Cover Characterization; Loveland et al. 2000), respectivamente, com 10 de resoluo horizontal, foram interpoladas para a grade do RegCM para fornecer a condio de fronteira inferior sobre o continente. A escolha do domnio e resoluo horizontal so fatores crticos em estudos com modelos climticos regionais. Normalmente, estes dois aspectos so escolhidos atravs do compromisso em resolver os principais sistemas atmosfricos atuantes e disponibilidade computacional.

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A figura 9 mostra o campo de topografia do modelo. possvel identificar tambm o domnio utilizado (16S-36S e 42W-64W).

Figura 9 Campo de topografia do Modelo Regional ReCM3.

No anexo B so apresentados os dados de entrada e as parametrizaes utilizadas nesse trabalho. Neste trabalho foi simulado o perodo de janeiro de 1982 a dezembro de 2006. Aps, foi realizada a mesma metodologia empregada para os dados de precipitao, onde foram usados os mesmos pontos de grade (figura3): Filtragem dos dados do modelo com nmero de pesos n=55, desta forma, so retirados 55 dias do incio e 55 dias do final da srie de dados, a assim, o novo perodo fica de 26/02/1982 26/11/2006. Clculo do Modo Sul para o perodo de 01/03/1982 31/05/2006. Comparao das datas do Modo Sul (modelo) com as datas de Reckziegel(2007) .

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Alm disso, tambm foram comparadas as datas do Modo Sul calculadas com os dados de precipitao e as datas do Modo Sul calculadas com o Modelo.

2.8 Comparao com dados de Modelo para Clima Futuro Na anlise em dados de clima futuro, foi usado o perodo de janeiro de 2070 dezembro e 2086. Para este procedimento foram usados os dados oriundos das rodadas climticas regionais do Projeto PROBIO (Projeto de Conservao e Utilizao Sustentvel da Diversidade Biolgica Brasileira) realizadas no IAG/USP, utilizando o Modelo RegCM. 2.8.1 Dados do Projeto PROBIO Este projeto, liderado por Marengo (2007), teve como objetivo fornecer informao tcnico-cientifica sobre as possveis mudanas climticas sobre o territrio brasileiro que j aconteceram e podem vir a acontecer nos prximos cem anos. Para isto, foram analisados diversos cenrios climticos com diferentes concentraes de gases de efeito estufa (ou cenrios SRES Special Report on Emissions Scenarios) dos modelos do Intergovernmental Panel on Climate Changes (IPCC). Porm, devido a estes modelos apresentarem baixa resoluo, por serem modelos globais, e pela necessidade de se ter resultados mais especficos e detalhados, foi feita uma regionalizao (downscaling dinmico) utilizando como base o modelo acoplado oceano-atmosfera do Hadley Center (HadCM3) e o modelo climtico regional RegCM3. A regionalizao foi feita para escala de 0,5 latitude x 0,5 longitude. Foi realizada a mesma metodologia empregada para os dados de precipitao e de modelo, onde foram usados os mesmos pontos de grade (figura3): Filtragem dos dados do modelo com nmero de pesos n=55, desta forma, so retirados 55 dias do incio e 55 dias do final da srie de dados, a assim, o novo perodo fica de 26/02/2070 26/11/2086. Clculo do Modo Sul para o perodo de 01/03/2070 31/05/2086. Ento, foram feitas anlises para trs perodos: 2070 2080; 2081 2086 e 2070 2086, onde foram quantificados nmero de eventos por ano, por dcada e

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por estao do ano. Estes dados foram comparados com os valores encontrados para o perodo de 1982 2006 para saber se h a possibilidade de aumento desses eventos do Modo Sul que causam extremos secos e chuvosos no Rio Grande do Sul.

2.9 Caracterizao Sintica de Alguns Eventos do Modo Sul Alguns eventos significativos, que afetaram muitos municpios do estado do Rio Grande do Sul e que tiveram suas datas confirmadas com o as datas do Modo Sul para os dados de precipitao e do modelo, foram selecionados para serem realizadas anlises sinticas. As condies atmosfricas relacionadas a alguns casos foram estudadas atravs de composies de campos de divergncia e linhas de corrente em 300 hPa e de convergncia do fluxo de vapor de gua associada as linhas de corrente em 850hPa, para detectar mecanismos associados. Para isto, foram utilizados dados dirios dos parmetros atmosfricos (temperatura, umidade especfica, umidade relativa, vento nas direes u e v e velocidade vertical do vento (Omega)) em 850 hPa e 300 hPa do conjunto gerado pela reanlise 2 de observaes convencionais e de satlite realizada no National Centers for Enviromental Prediction (NCEP) por sistemas de assimilao global atuais. Estas reanlises (Kalnay et al., 1996) so um projecto cooperativo entre o NCEP e o NCAR que assenta numa tcnica de assimilao de dados para produzir um nmero relativamente elevado de variveis climticas e meteorolgicas. Numa primeira fase os dados de observao (temperatura, velocidade do vento, presso, etc) so analisados e interpolados para sistema de redes tridimensionais ou tetradimenisionais com o auxlio de modelos de circulao geral, utilizados nas previes do estado do tempo. O modelo ento posto em marcha com os dados de observao em que os outputs da simulao so variveis climticas (algumas no obtidas de forma directa) e interpoladas em zonas do globo nas quais no possvel recolher qualquer informao sobre o estado do tempo. Neste processo especfico so produzidos e reanalizados dados a vrios passos temporais, que vo desde uma frequncia de quatro vezes por dia (de 6 em 6 horas) at aos resumos mensais (mdias mensais), sem esquecer as mdias dirias, tendo como base o Tempo Universal(UTC).Na segunda verso os dados so desde 1948 at ao presente. Os dados esto dispostos numa rede regular global de resoluo de 2,5Latx2.5Long

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Foram utilizados tambm campos de precipitao acumulada, anomalia do ms e climatologia (60-90) do ms a partir do dados de Liebmann e Allured. Jornais locais, como Dirio de Santa Maria e A Razo, foram utilizados para quantificao de prejuzos aos municpios atingidos. Os programas aqui utilizados para o clculo do Modo Sul, teste de significncia e anlise de componentes principais j haviam sido desenvolvidos e pertencem ao Grupo de Pesquisas em Clima da UFSM (GPC) e todos os alunos desse grupo fazem uso dos programas.

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3 MODO SUL NOS DADOS DE PRECIPITAOA anlise de componentes principais aplicada aos dados dirios filtrados de precipitao foi utilizada para determinar os modos de variabilidade de precipitao que afetam o Rio Grande do Sul. Foram calculados modos espaciais e temporais com e sem rotao. No item 3.1 sero apresentados os modos sem rotao e no item 3.2 os modos com rotao.

3.1 Modos espaciais sem rotao Na figura 10 abaixo, so mostrados os quatro primeiros modos encontrados no modo sem rotao.(a) (b)

(c)

(d)

Figura 10 - Modos de variabilidade de dados de precipitao filtrados na banda intrasazonal de 10/50 dias - sem rotao.

44

Pode-se verificar que na figura 10 (a) entre as regies sul e sudeste h um dipolo, onde valores maiores (em mdulo) so encontrados no sudeste. Na figura 10(b) uma regio com ncleo mais intenso se localiza sobre o Paran e Santa Catarina. J em (c) existe uma diferena de sinal entre as regies sul e sudeste, ou seja, enquanto valores negativos so encontrados no sul, valores positivos so encontrados no Sudeste, e ainda mais, os valores encontrados no sul so superiores em mdulo do que na regio Sudeste, e isto caracteriza o Modo Sul. J em (d), nenhuma caracterstica importante encontrada, apresentando apenas alternncia de sinal entre as regies. Desta forma, o Modo Sul foi encontrado no 3 modo sem rotao, explicando 7,78% da varincia total (os dois primeiro modos explicam juntos 33,57%).

3.2 Modos espaciais com rotao Na figura 11, so mostrados os 4 primeiros modos encontrados na anlise com rotao. Da mesma forma, pode-se verificar que na figura 11 (a) valores positivos so encontrados no sul enquanto que no sudeste valores negativos esto presentes e so maiores(em mdulo), caracterizando um Modo de variabilidade possivelmente relacionado com o dipolo de precipitao encontrado por Paegle et al (1997) e posteriormente confirmado por Ferraz (2004). J em (b) o sinal registrado no modo anterior invertido e este deslocado um pouco para norte, ficando sobre o centronorte do Brasil. Em (c) observa-se um sinal negativo sobre Paran e Santa Catarina. J em (d) os valores encontrado na regio sul so negativos enquanto que no sudeste so positivos, e no sul os valores so superiores em mdulo do que na regio Sudeste, o que caracterizou o Modo Sul. Desta forma, o Modo Sul foi encontrado no 4 modo com rotao, explicando 7,75% da varincia total (os dois primeiro modos explicam juntos 35,86%)

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(a)

(b)

(c)

(d)

Figura 11 - Modos de variabilidade de dados de precipitao filtrados na banda intrasazonal de 10/50 dias - com rotao.

3.3 Modos temporais Anlise das datas de eventos do Modo Sul Pode-se observar (figura 12) que o caso com rotao (4 modo) do Modo Sul se apresentou mais bem distribudo em todo o estado do Rio Grande do Sul e com valores mais extremos (no caso sem rotao o valor mnimo encontrado foi de -0,6, enquanto que no caso com rotao foi -0,9). Desta forma, o caso rotacionado apresentou uma melhor caracterizao do Modo Sul neste perodo considerado.

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(a)

(b)

Figura 12 - Caracterizao espacial do Modo Sul (a) sem rotao (b) com rotao

Para se determinar eventos extremos, utilizamos a srie temporal do Modo Sul rotacionado e determinamos os extremos secos e chuvosos baseado no desvio padro desta srie. Eventos com desvio padro menor que -1,35 foram classificados como extremos chuvosos; desvio padro maior que 1,35, classificados como extremos secos; e desvio padro entre -1,35 e 1,35, classificados como normais. Na figura 13 pode-se verificar a srie de componentes principais (parcial) do Modo Sul sem rotao (vermelha) e com rotao (preta). No anexo C apresentado a srie completa com os 25 anos. As linhas horizontais indicam o limite para eventos de extremos secos ou extremos chuvosos. Pde-se verificar, tambm, que no caso com rotao os eventos foram mais extremos, portanto apenas esta ltima srie foi considerada. Foram selecionados apenas os eventos com durao mnima de 3 dias.

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Figura 13 - Srie de componentes principais parcial do Modo Sul sem rotao (vermelha) e com rotao (preta). As linhas horizontais indicam o limite para eventos muito forte e muito fraco.

Nas tabelas 4 e 5 so apresentadas as datas encontradas para o Modo Sul no perodo de 01/03/1982 31/05/2006 para o caso seco (tabela 4) e chuvoso (tabela 5), com o respectivo desvio padro. Verificou-se que para o caso de extremos secos, o desvio padro variou de 1,448 3,428. A mdia de 2,108 de desvio padro para esses eventos foi observada. J para o caso de eventos de extremos chuvosos o maior desvio padro encontrado foi de -1,4345 e o menor -6,1199, tendo mdia de -2,623. As mdias para os dois casos (seco e chuvoso) ficaram bem acima do desvio padro mnimo considerado para escolha dos eventos (1,35 para o caso seco e -1,35 para o caso chuvoso), o que mostra que alguns eventos foram muito secos e outros muito chuvosos.

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DIA 25,26,27,28,29 29,30,31,01,02 04,05,06 13,14,15,16 26,27,28,29 05,06,07,08,09 01,02,03,04,05,06 07,08,09,10 21,22,23 05,06,07 20,21,22,23 08,09,10,11,12,13 27,28,29,30 11,12,13,14,15,16 12,13,14,15,16 19,20,21,22,23,24 22,23,24 22,23,24,25 24,25,26,27,28 04,05,06,07 18,19,20,21 30,01,02 23,24,25,26 12,13,14,15,16 16,17,18,19Tabela 4 - Eventos secos do Modo Sul.

MS 6 7/8 10 10 10 2 3 7 7 10 11 4 4 5 6 3 7 1 3 4 4 4/5 10 11 3

ANO 1982 1982 1982 1982 1982 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1984 1984 1984 1984 1985 1985 1986 1986 1986 1986 1986 1986 1986 1987

DESVIO PADRO 1,9917 2,2631 1,8068 2,0059 2,2373 3,2138 2,9694 2,3316 1,8745 1,6016 1,6574 2,0179 1,9942 2,9781 2,5186 1,6826 1,6367 2,1932 2,0654 1,9827 2,5315 1,6171 1,8675 1,5684 1,6835

94

DIA 08,09,10,11,12,13 24,25,26,27,28,29 20,21,22,23,24 04,05,06,07 11,12,13 14,15,16,17,18 02,03,04,05,06 18,19,20,21,22 03,04,05,06,07 21,22,23,24 06,07,08,09 27,28,29,30 21,22,23 30,31,01 23,24,25,26 03,04,05 13,14,15 03,04,05,06,07,08 19,20,21,22,23,24 18,19,20,21 29,30,31 13,14,15,16,17,18 25,26,27,28 08,09,10,11

MS 4 5 8 9 1 9 2 2 3 3 4 9 11 3/4 4 7 7 4 4 5 5 6 12 1

ANO 1987 1987 1987 1987 1988 1988 1990 1990 1990 1990 1990 1990 1990 1991 1991 1991 1991 1992 1992 1992 1992 1992 1992 1993

DESVIO PADRO 2,6207 2,4523 2,7516 1,9403 1,5392 2,3321 1,8771 2,9746 2,7275 1,5368 1,8059 1,6901 1,8037 1,7721 2,2605 1,9253 1,747 3,4286 3,0773 2,0831 1,7621 2,1171 2,3638 2,4224

Tabela 4 - Eventos secos do Modo Sul continuao.

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DIA 01,02,03,04,05 17,18,19,20,21,22 07,08,09,10,11 23,24,25,26 10,11,12,13 14,15,16 06,07,08 09,10,11,12 21,22,23,24 28,29,30,31,01,02 12,13,14 26,27,28,29,30 21,22,23,24 06,07,08,09 12,13,14,15,16,17 21,22,23 15,16,17,18,19,20 02,03,04,05 24,25,26,27,28 01,02,03,04,05,06 17,18,19,20,21 10,11,12 05,06,07 10,11,12 25,26,27,28

MS 5 5 11 11 6 7 8 7 7 1/2 5 5 10 12 1 1 2 4 4 6 8 9 7 3 4

ANO 1993 1993 1993 1993 1994 1994 1994 1995 1995 1997 1997 1997 1997 1997 1998 1998 1998 1998 1998 1998 1998 1998 1999 2000 2000

DESVIO PADRO 2,3131 3,3437 2,7124 1,8707 1,7416 1,5091 1,9853 2,6564 2,6347 2,5259 1,9256 2,2374 2,1409 1,7449 2,1712 1,5046 1,8616 1,5738 2,1356 2,9184 2,6613 1,7217 1,6334 1,5467 2,4883

Tabela 4 - Eventos secos do Modo Sul continuao.

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DIA 09,10,11,12,13 02,03,04 22,23,24,25,26 27,28,29,30 01,02,03 15,16,17,18,19,20,21 06,07,08,09,10 25,26,27,28 09,10,11 24,25,26,27,28,29 11,12,13,14 19,20,21,22,23,24,25 17,18,19 05,06,07,08,09 01,02,03,04,05,06 10,11,12,13 23,24,25 10,11,12,13,14 14,15,16,17 14,15,16,17 04,05,06 25,26,27,28,29,30 14,15,16,17 26,27,28,29

MS 5 6 6 9 4 4 5 5 6 8 9 9 11 4 5 5 5 6 7 8 9 9 10 11

ANO 2000 2000 2000 2000 2001 2001 2001 2001 2001 2001 2001 2001 2001 2002 2002 2002 2002 2002 2002 2002 2002 2002 2002 2002

DESVIO PADRO 3,0339 1,9564 2,318 1,6476 1,8922 2,3179 2,2745 1,9876 1,7228 2,9946 1,6072 2,1916 1,6236 1,8682 2,3999 1,7424 1,6455 2,0176 1,6021 2,0949 1,8042 2,2565 1,8858 2,2257

Tabela 4 - Eventos secos do Modo Sul continuao.

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DIA 11,12,13,14,15,16,17 30,31,01,02 20,21,22 05,06,07,08 12,13,14,15,16 27,28,29,30 29,30,01,02 29,30,01 04,05,06 17,18,19

MS 12 12/1 4 5 5 5 4/5 4/5 9 9

ANO 2002 2002/2003 2003 2003 2003 2003 2004 2005 2005 2005

DESVIO PADRO 1,9034 2,0346 1,7725 2,1697 2,2839 2,5038 2,0155 1,448 1,812 1,7962

Tabela 4 - Eventos secos do Modo Sul continuao.

A seguir sero apresentadas as datas encontradas para eventos chuvosos.

DIA 08,09,10 12,13,14,15,16,17,18 10,11,12,13,14,15,16 16,17,18,19 31,01,02,03,04,05 23,24,25,26,27,28,29 09,10,11 26,27,28,29,30,31 16,17,18,19,20,21 19,20,21,22,23

MS 02 03 04 05 10/11 11 01 03 04 05

ANO 1986 1986 1986 1986 1986 1986 1987 1987 1987 1987

DESVIO PADRO -1,8057 -2,4559 -4,5513 -2,2508 -2,5193 -2,5041 -1,509 -1,8564 -3,8487 -2,7299

Tabela 5 - Eventos chuvosos do Modo Sul.

35

DIA 14,15,16 27,28,29,30,31 17,18,19,20,21,22 04,05,06 21,22,23,24,25,26 26,27,28 22,23,24 23,24,25 16,17,18,19 09,10,11,12,13,14,15,16 10,11,12,13,14,15 30,31,01,02 21,22,23,24,25,26 08,09,10,11 02,03,04,05,06 06,07,08,09,10,11 14,15,16,17,18,19,20 26,27,28,29 19,20,21,22,23 16,17,18 15,16,17,18 25,26,27 10,11,12,13,14,15,16,17 10,11,12,13,14 04,05,06,07,08,09,10 30,31,01 24,25,26 31,01,02,03,04,05 08,09,10,11,12,13,14

MS 08 08 01 07 09 01 09 11 12 02 03 03/04 04 10 11 12 04 06 07 09 10 11 04 05 06 07/08 09 01 05

ANO 1987 1987 1988 1988 1988 1989 1989 1989 1989 1990 1990 1990 1990 1990 1990 1990 1991 1991 1991 1991 1991 1991 1992 1992 1992 1992 1992 1993 1993

DESVIO PADRO -1,57 -2,9635 -3,0024 -1,7808 -2,7306 -1,6123 -1,5652 -1,8262 -1,9115 -4,8184 -3,105 -2,0106 -2,783 -1,8488 -3,3995 -2,9312 -5,595 -2,1326 -3,0561 -1,6399 -2,6275 -2,0641 -6,1199 -2,575 -3,6941 -1,5556 -1,6731 -4,6721 -5,3555

Tabela 5 - Eventos chuvosos do Modo Sul continuao.

45

DIA 05,06,07 07,08,09 29,30,31 14,15,16,17,18,19 16,17,18,19,20,21,22 28,29,30,31,01,02 31,01,02,03 14,15,16,17,18,19,20 03,04,05 30,01,02,03,04,05 15,16,17 03,04,05 15,16,17,18 28,29,30,31 10,11,12,13,14,15 27,28,29 23,24,25,26,27 25,26,27,28,29,30 24,25,26,27 01,02,03,04,05,06,07 05,06,07,08,09,10 18,19,20,21,22,23 03,04,05,06 11,12,13,14 23,24,25,26,27,28 06,07,08 06,07,08,09,10 11,12,13,14,15,16,17,18,19 13,14,15,16,17,18

MS 06 07 07 11 06 0708 08/09 10 12 04/05 06 07 07 07 09 10 12 01 02 04 02 05 10 11 12 01 02 04 05

ANO 1993 1993 1993 1993 1994 1994 1994 1994 1994 1995 1995 1995 1995 1995 1995 1995 1995 1996 1996 1996 1997 1997 1997 1997 1997 1998 1998 1998 1998

DESVIO PADRO -1,7067 -1,569 -1,7406 -4,1293 -3,6122 -3,9519 -1,7629 -2,4865 -1,6988 -2,5126 -1,6708 -2,0607 -2,9434 -2,2156 -2,8387 -1,5928 -2,2925 -2,9742 -1,8187 -3,3873 -3,4125 -4,1768 -2,2694 -2,0975 -3,2955 -1,6866 -2,3194 -3,1135 -2,921

Tabela 5 - Eventos chuvosos do Modo Sul continuao.

55

DIA 09,10,11,12,13,14 23,24,25,26,27,28,29 01,02,03,04,05,06 27,28,29,30,31 27,28,29,30,01 06,07,08 13,14,15 02,03,04,05 01,02,03,04,05,06 08,09,10,11 29,30,01,02,03,04 25,26,27 18,19,20,21,22 24,25,26,27 26,27,28,29,30,01,02,03 31,01,02,03,04,05 31,01,02,03,04,05,06,07 29,30,01,02,03,04 09,10,11,12,13 30,31,01,02 22,23,24,25,26,27,28 29,30,31,01,02,03,04,05 08,09,10,11 20,21,22,23 10,11,12,13,14 04,05,06,07,08,09,10 02,03,04,05,06,07 22,23,24,25,26 07,08,09

MS 06 08 04 05 06/07 09 10 03 05 06 06/07 08 09 03 04/05 05/06 09 10 11 01/02 04 05/06 08 08 09 10 12 12 02

ANO 1998 1998 1999 1999 1999 1999 1999 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2001 2001 2001 2001 2001 2001 2002 2002 2002 2002 2002 2002 2002 2002 2002 2003

DESVIO PADRO -2,9495 -4,4077 -2,9754 -2,6827 -2,8218 -1,5032 -1,7156 -2,0358 -4,3071 -1,8753 -3,6551 -1,7157 -1,8502 -1,7151 -4,4101 -3,9687 -5,0386 -3,1174 -2,7433 -1,7783 -5,2535 -2,631 -1,9873 -2,191 -2,4456 -3,1117 -4,0418 -2,6639 -1,4984

Tabela 5 - Eventos chuvosos do Modo Sul continuao.

65

DIA 26,27,28,29,30,01,02 19,20,21,22,23,24 23,24,25,26,27 22,23,24,25 25,26,27

MS 04/05 05 08 09 10

ANO 2003 2003 2003 2003 2003

DESVIO PADRO -4,5003 -3,6651 -2,338 -1,6943 -1,6131

Tabela 5 - Eventos chuvosos do Modo Sul continuao.

A figura 14 mostra a durao dos eventos secos e chuvosos. Foram encontrados 108 eventos de extremos secos, sendo que estes tiveram durao entre 3 e 7 dias. A maioria dos eventos foram curtos, os eventos com durao de 4 dias foram os que predominaram (figura 14). J os eventos chuvosos ocorreram 135 vezes e tiveram durao entre 3 e 9 dias. A maioria dos eventos teve durao de 6 dias, o que mostrou que os eventos chuvosos foram mais longos que os secos.

Figura 14 - Durao dos eventos de extremos secos e chuvosos do Modo Sul.

75

O ano de 2002 foi o que apresentou maior ocorrncia de eventos de extremos secos (12 eventos), enquanto que nos anos de 1989, 1996 e 2006 no houve registro de ocorrncia destes eventos. J para os eventos chuvosos, tanto o ano de 1983 e de 2002 foram os que apresentaram o maior nmero de eventos, um total de 9 eventos. J o ano de 2006 no apresentou nenhum evento chuvoso (figura 15). A dcada de 80 (1982 -1989) composta do perodo de 01/03/1982 31/12/1989, apresentando 7,833 anos. Como foram apresentados 31 eventos secos e 43 eventos chuvosos, esta dcada apresentou uma mdia de 3,957 eventos secos por ano e 5,489 eventos chuvosos por ano. A dcada de 90 (1990-1999) a nica completa, apresentando 10 anos. Foram identificados 41 eventos secos e 56 eventos chuvosos, assim, a dcada de 90 apresentou tendo uma mdia de 4,1 eventos secos por ano e 5,6 eventos chuvosos por ano. J na dcada de 2000 (2000-2006) o perodo de 01/01/2000 31/05/2006, tendo 6,416 anos. Como apresentou 36 ocorrncias de eventos tanto secos e 36 de eventos chuvosos, teve mdia de 5,6109 eventos secos e chuvosos por ano. Desta forma, nessa anlise decadal, pode-se notar que da dcada de 80 para a de 90, houve um aumento de 0,143 eventos secos por ano e 0,111 de eventos chuvosos, o que corresponde a um aumento de 3,61% de eventos secos por ano e 2,02% para eventos chuvosos. Da dcada de 90 para de 2000, houve um aumento de 1,51 eventos secos por ano e de 0,0109 de eventos chuvosos, o que corresponde a um aumento de eventos secos em 36,85% por ano de 0,19% para eventos chuvosos. Agora, comparando as dcadas de 80 e de 2000, houve um aumento de 1,65 eventos secos por ano e de 0,1219 eventos chuvosos por ano, o que corresponde a um aumento de eventos secos em 41,79% ao ano e de 2,22% para eventos chuvosos. Assim, possvel afirmar que os eventos extremos secos e chuvosos do Modo Sul vem aumentando cada dcada, tendo os eventos secos um aumento maior em todos os perodos.

85

Figura 15 - Eventos extremos secos e chuvosos do Modo Sul no perodo de 1982 2006.

Fazendo uma anlise por estao do ano, e considerando vero (de 21/12 19/03), outono (20/03 20/06), inverno (21/06 21/09) e primavera (22/09 20/12), pode-se verificar que o outono foi a estao que teve maior ocorrncia de eventos extremos secos do Modo Sul (47 eventos), enquanto que nas outras estaes os eventos ocorreram quase que no mesmo nmero (no vero foram 18 eventos, no inverno, 23 eventos e na primavera, 20 eventos). J para o caso de eventos chuvosos, nota-se que todas as estaes foram bem distribudas quanto ao nmero de eventos, o que mostra que o Rio Grande do Sul no apresenta uma estao tpica chuvosa. A figura 16 apresenta essa distribuio por estao do ano.

95

Figura 16 -

Ocorrncia de eventos extremos secos e chuvosos do Modo Sul por

estao do ano.

3.4 Comparao das datas do Modo Sul com datas de desastres naturais ocorridos no Rio Grande do Sul As datas dos eventos secos, da tabelas 4, foram comparadas com as datas das tabelas disponibilizadas por Reckziegel (2007) e que esto no anexo A. Dos 108 eventos secos, foram confirmados apenas 9 eventos. Desta forma, foram confirmados 8,33% dos eventos de extremos secos do Modo Sul. Este valor to baixo devido dificuldade de encontrar dados que caracterizem eventos secos ou estiagens. As datas dos eventos chuvosos, da tabelas 5, foram comparadas com as datas dos eventos classificados por Reckziegel (2007), mas foram considerados apenas os eventos associados a desastres atmosfricos (tabela 1): vendaval (V), vendaval e granizo (VG), enxurrada (EX), enchente (EC), granizo (G) e tornado (T). Dos 135 eventos chuvosos do Modo Sul, 109 foram confirmados, o que corresponde a 80,74% dos eventos. Desta forma, pode-se afirmar que o Modo Sul

06

responsvel por grande parte da variabilidade da precipitao do Rio Grande do Sul, o que causa extremos secos e chuvosos. A tabela 6 mostra as datas do Modo Sul que foram confirmadas. Os nmeros dispostos nas colunas V, VG, EX, EC, G e T afetados por esses eventos. indicam o nmero de municpios

DIA 11,12,13,14,15 5,6,7,8,9,10 19,20,21,22,23 1,2,3,4 12,13,14,15,16 23,24,25,26 2,3,4,5,6,7 21,22,23 13,14,15,16,17 28,29,30 12,13,14,15,16 12,13,14,15,16 12,13,14,15,16 21,22,23,24,25, 26,27,28,29 21,22,23 27,28,29,30,31,1 08,09,10,11 13,14,15,16,17, 18,19

MS 5 8 10 11 2 2 5 6 7 9 10 11 1 5 6 03/04 8 9

ANO 1982 1982 1982 1982 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1984 1984 1984 1985 1985 1985

V 2 0 47 1 0 1 1 0 0 3 2 0 0 2 0 0 0 1

VG 0 0 0 0 0 0 0 2 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0

EX 0 1 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0

EC 0 2 22 0 10 7 12 0 5 0 0 1 0 28 29 1 18 0

G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

T 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

TOTAL 2 3 72 1 10 8 13 2 5 4 3 2 1 31 29 2 18 1

Tabela 6 - Eventos do Modo Sul confirmados e nmero de municpios afetados pelos eventos vendaval (V), vendaval e granizo (VG), enxurrada (EX), enchente (EC), granizo (G) e tornado (T).

16

DIA 10,11,12,13,14, 15,16 16,17,18,19 31,1,2,3,4,5 23,24,25,26,27, 28,29 09,10,11 16,17,18,19,20, 21 19,20,21,22,23 14,15,16 27,28,29,30,31 17,18,19,20,21, 22 21,22,23,24,25, 26 26,27,28 22,23,24 23,24,25 09,10,11,12,13, 14,15,16 10,11,12,13,14, 15 30,31,1,2 21,22,23,24,25, 26 08,09,10,11

MS 4 5 10/11 11 1 4 5 8 8 1 9 1 9 11 2 3

ANO 1986 1986 1986 1986 1987 1987 1987 1987 1987 1988 1988 1989 1989 1989 1990 1990

V 0 11 8 0 0 1 0 5 0 7 14 1 1 12 0 2

VG 0 0 0 0 0 0 0 1 2 0 2 0 0 1 0 0

EX 0 0 0 0 0 1 0 2 0 0 1 0 0 0 5 0

EC 1 0 6 1 1 5 4 18 0 1 21 0 10 0 2 1

G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

T 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

TOTAL 1 11 14 1 1 1 4 26 2 8 39 1 11 13 8 3

03/04 4 10

1990 1990 1990

1 1 3

1 0 0

0 0 1

0 3 3

0 0 2

0 0 0

2 4 9

Tabela 6 - Eventos do Modo Sul confirmados e nmero de municpios afetados pelos eventos vendaval (V), vendaval e granizo (VG), enxurrada (EX), enchente (EC), granizo (G) e tornado (T) continuao.

26

DIA 02,03,04,05,06 06,07,08,09,10, 11 14,15,16,17,18, 19,20 26,27,28,29 15,16,17,18 10,11,12,13,14, 15,16,17 10,11,12,13,14 04,05,06,07,08, 09,10 08,09,10,11,12, 13,14 05,06,07 07,08,09 14,15,16,17,18, 19 16,17,18,19,20, 21,22 28,29,30,31,01, 02 14,15,16,17,18, 19,20 03,04,05 30,01,02,03,04, 05 03,04,05

MS 11 12

ANO 1990 1990

V 3 0

VG 0 0

EX 8 1

EC 5 0

G 0 0

T 0 0

TOTAL 16 1

4 6 10 4 5 6 5 6 7 11 6

1991 1991 1991 1992 1992 1992 1993 1993 1993 1993 1994

0 0 0 1 6 5 1 2 0 0 0

0 1 4 0 0 0 0 0 0 0 0

2 0 1 8 1 3 1 1 3 0 1

9 0 2 23 4 4 4 2 44 4 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

11 1 8 32 11 12 6 5 47 4 1

07/08 10 12 04/05 7

1994 1994 1994 1995 1995

0 1 13 2 1

0 0 0 0 0

0 1 0 0 0

1 9 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

1 11 13 2 1

Tabela 6 - Eventos do Modo Sul confirmados e nmero de municpios afetados pelos eventos vendaval (V), vendaval e granizo (VG), enxurrada (EX), enchente (EC), granizo (G) e tornado (T) continuao.

36

DIA 15,16,17,18 28,29,30,31 10,11,12,13,14, 15 23,24,25,26,27 25,26,27,28,29, 30 24,25,26,27 01,02,03,04,05, 06,07 05,06,07,08,09, 10 18,19,20,21,22, 23 03,04,05,06 11,12,13,14 23,24,25,26,27, 28 06,07,08 06,07,08,09,10 11,12,13,14,15, 16,17,18,19 13,14,15,16,17, 18 09,10,11,12,13, 14 23,24,25,26,27, 28,29

MS 7 7 9 12 1 2 4 2 5 10 11 12 1 2 4 5 6 8

ANO 1995 1995 1995 1995 1996 1996 1996 1997 1997 1997 1997 1997 1998 1998 1998 1998 1998 1998

V 0 0 3 0 4 1 2 5 4 6 16 6 4 2 5 1 0 2

VG 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

EX 1 1 0 13 3 0 1 0 0 0 2 16 5 1 1 10 0 0

EC 7 10 0 1 1 0 0 0 0 0 1 12 2 9 17 1 3 10

G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

T 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

TOTAL 8 11 3 14 10 1 3 5 4 6 19 34 11 12 23 12 3 12

Tabela 6 - Eventos do Modo Sul confirmados e nmero de municpios afetados pelos eventos vendaval (V), vendaval e granizo (VG), enxurrada (EX), enchente (EC), granizo (G) e tornado (T) continuao.

46

DIA 01,02,03,04,05, 06 27,28,29,30,31 27,28,29,30,01 06,07,08 13,14,15 02,03,04,05 01,02,03,04,05, 06 29,30,01,02,03, 04 25,26,27 18,19,20,21,22 26,27,28,29,30, 01,02,03 31,01,02,03,04, 05 31,01,02,03,04, 05,06,07 29,30,01,02,03, 04 09,10,11,12,13 30,31,01,02 22,23,24,25,26, 27,28 29,30,31,01,02, 03,04,05 08,09,10,11 10,11,12,13,14

MS 4 5 06/07 9 10 3 5 06/07 8 9 04/05 05/06 9 10 11 01/02 4 05/06 8 9

ANO 1999 1999 1999 1999 1999 2000 2000 2000 2000 2000 2001 2001 2001 2001 2001 2002 2002 2002 2002 2002

V 0 0 5 9 1 0 7 23 2 6 0 0 11 1 4 6 1 0 2 2

VG 0 1 0 1 1 0 1 0 0 14 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0

EX 3 0 0 0 0 3 0 1 0 1 0 2 25 0 0 0 1 1 0 2

EC 0 0 0 0 0 0 2 1 0 0 2 5 38 0 0 0 14 4 0 4

G 0 0 0 0 7 0 0 0 1 0 17 0 10 0 3 1 0 0 0 5

T 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

TOTAL 3 1 5 10 9 3 10 25 3 20 19 7 86 1 7 8 16 5 2 13

Tabela 6 - Eventos do Modo Sul confirmados e nmero de municpios afetados pelos eventos vendaval (V), vendaval e granizo (VG), enxurrada (EX), enchente (EC), granizo (G) e tornado (T) continuao.

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DIA 04,05,06,07,08, 09,10 02,03,04,05,06, 07 07,08,09 26,27,28,29,30, 01,02 19,20,21,22,23, 24 22,23,24,25 25,26,27 16,17,18 22,23,24,25 21,22,23 14,15,16,17 11,12,13,14 10,11,12,13,14, 15 10,11,12,13,14 04,05,06 TOTAL

MS 10 12 2 04/05 5 9 10 11 4 9 10 4 5 9 10

ANO 2002 2002 2003 2003 2003 2003 2003 2003 2004 204 2004 2005 2005 2005 2005

V 13 16 0 30 0 1 36 10 0 2 7 0 4 4 7 433

VG 3 1 0 1 0 1 2 1 0 3 1 1 0 0 0 52

EX 4 4 4 0 0 0 3 0 0 1 3 0 0 3 6 170

EC 12 0 0 1 3 0 1 0 0 2 0 0 0 3 0 489

G 3 0 0 1 0 0 0 0 1 4 0 1 1 3 0 60

T 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12

TOTAL 45 21 4 6 3 2 42 11 1 9 11 2 5 13 13 1181

Tabela 6 - Eventos do Modo Sul confirmados e nmero de municpios afetados pelos eventos vendaval (V), vendaval e granizo (VG), enxurrada (EX), enchente (EC), granizo (G) e tornado (T) continuao.

possvel notar que a maioria dos eventos afetou mais de um municpio do Rio Grande do Sul. O evento mais notado foi de enchente (489 eventos), seguido do vendaval (433 eventos). Este se deve a uma precipitao intensa e por perodos prolongados onde rios no conseguem descarregar e o canal excede sua capacidade, extravasando suas margens e alagando regies adjacentes. Tornado foi o tipo de evento confirmado apenas 3 vezes nesse perodo atingindo 12 municpios. No entanto pode-se notar que esses eventos ocorreram depois da dcada de 90. No Brasil, o Rio Grande do Sul uma regio favorvel ocorrncia de tornados, pois onde ocorrem o encontro de correntes midas e

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quentes da Amaznia e as secas e frias vindas da Argentina (Nascimento, 2009). No existem estudos sobre a relao entre aumento no nmero de tornados e aquecimento global, alguns cientistas crem que o nmero de tornados no cresceu na regio, e sim o fenmeno tem sido mais percebido porque a ocupao humana na regio aumentou. Na figura 17 so mostrados os eventos ocorridos por ms. Pode-se notar que as enchentes ocorreram predominantemente nos meses de abril, maio, junho, julho agosto e setembro, sendo assim, mais caractersticas do outono e inverno e menos freqentes no vero. Os eventos de vendaval tiveram um pico de ocorrncia em outubro, sendo assim mais freqentes na primavera. Os eventos de gran