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TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

Estudo dos Eventos de Seca Meteorológica

na Região Sul do Brasil

Priscila Bogo Pessini

Orientador: Professor Dr. Pedro Luiz Borges Chaffe

Coorientador: Vinícius Bogo Portal Chagas

CONTEXTUALIZAÇÃO

CONTEXTUALIZAÇÃO

3

SECA

CONCEITO

Um evento de seca constitui em um período contínuo de deficiência na disponibilidade de água em relação

às condições normais esperadas para uma determinada região.

CONTEXTUALIZAÇÃO

4

CATEGORIAS DE SECA

Seca MeteorológicaDeficiência de

Precipitação

Anomalias na

Precipitação

Seca Agrícola Baixa umidade do solo

Seca HidrológicaDeficiência de

Vazão

Anomalias na

Temperatura

Deficiência no armazenamento

de água subterrânea

Seca SocioeconômicaImpactos na sociedade e

nas atividades econômicas

CONTEXTUALIZAÇÃO

5

Global

Brasil

▪ A seca é o fenômeno responsável por um quinto dos prejuízos

socioeconômicos causados por desastres naturais;

▪ Responsável por 35% das mortes relacionadas aos desastres naturais;

▪ Segundo o IPCC, desde a década de 1950, algumas regiões do mundo têm

experimentado secas mais severas e longas.

▪ A seca que ocorreu em 1978 gerou um prejuízo de 8 bilhões de dólares;

▪ Na região Nordeste foram registradas 124 secas;

▪ A região Sudeste enfrentou a pior crise hídrica de sua história no período de

2014 a 2015;

▪ A irrigação é atividade responsável por 72% do consumo de água no Brasil;

▪ 70% da matriz energética é baseada na geração de energia hidrelétrica.

CONTEXTUALIZAÇÃO

6

Região Sul

▪ A seca é o evento meteorológico que causa maior

impacto negativo na agricultura

Eventos de seca registrados na Região Sul:

▪ 1986 – 1987

▪ 2004 – 2006

▪ 2012

IMPORTÂNCIA

Planejamento de Recursos Hídricos

Análise de riscos

Identificação de padrões temporal e espacial

Estudo de causas e impactos

OBJETIVOS

OBJETIVOS

8

OBJETIVO GERAL

Realizar um estudo dos eventos de seca meteorológica na região Sul do

Brasil.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

▪ Identificar os eventos de seca aplicando o Índice de Precipitação

Padronizado (SPI) para as escalas de tempo de 24, 12, 9, 6 e 3 meses;

▪ Analisar a variação espacial e temporal das características de intensidade,

duração e frequência dos eventos de seca;

▪ Relacionar os resultados do SPI com o sistema climático da região Sul do

Brasil.

METODOLOGIA

METODOLOGIA

10

ÁREA DE ESTUDO

▪ Regime de precipitação transitório:

- Ao norte: regime de monção;

- Ao sul: regime de latitudes médias;

▪ Influência do relevo;

▪ Influência dos fenômenos El Niño e La Niña.

METODOLOGIA

11

ÁREA DE ESTUDO

Dados

▪ Fonte: Agência Nacional de Águas (ANA)

▪ Período: 1975 a 2010

▪ Estações com até 10% de falhas

▪ Análise exploratória dos dados

671 estações pluviométricas

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-55 -50

-30

-25

0 100 200 km

±

-65 -40

-20

0

BRASIL

Altitude (m)

1831

0

# EstaçõesPluviométricas

METODOLOGIA

12

ÍNDICES DE IDENTIFICAÇÃO E MONITORAMENTO DE SECA

Índice Autor Descrição Variável Vantagens Desvantagens

Índice de

Precipitação

Padronizado

(SPI)

McKee et

al.(1993)

Baseado na distribuição de

probabilidade da

precipitação.

Precipitação

• Pode ser calculado

para diferentes escalas

de tempo;

• Possibilita prever

eventos de seca;

• É menos complexo que

o PDSI.

• Necessita de séries

históricas longas;

• Baseado em dados

preliminares que

podem variar.

Índice de

Severidade de

Seca de Palmer

(PDSI)

Palmer (1965)

Conceitos de balanço entre

demanda e suprimento de

água.

Precipitação,

temperatura.

• Utiliza um algoritmo

para calcular o balanço

hídrico e a umidade do

solo;

• Útil em aplicações

agrícolas.

• Os valores podem não

identificar as secas tão

facilmente como outros

índices;

• A metodologia é

complexa.

DecilesGibbs e Maher

(1967)

Dividir os dados de

precipitação em 10 escalas,

numa ordem ascendente e

descendente.

Precipitação

• Fornece uma medida

estatística exata da

precipitação.

• Exige no mínimo 30

anos de registro de

dados.

METODOLOGIA

13

ÍNDICE DE PRECIPITAÇÃO PADRONIZADO - SPI

Interpretação para as diferentes escalas de tempo

SPI Fenômeno refletido Aplicação/Observação

SPI-3 Condições de umidade de médio e curto prazoEstimativa sazonal de precipitação.

Tem grande aplicação na análise de umidade do solo.

SPI-6 Condições de médio prazo Estimativa da precipitação ao longo das estações do ano.

SPI-9Padrões de precipitação em uma escala de tempo

médio

SPI-9 < -1,5 trata-se de um bom indicador de impactos

significativos da seca na agricultura.

SPI-12 Padrões de precipitação de longo prazoAssociado às vazões, níveis de água de reservatórios e níveis

de água subterrânea.

Fonte: Adaptado de NDMC (2017), Albuquerque (2010) e Zargar et al. (2011).

METODOLOGIA

14

ÍNDICE DE PRECIPITAÇÃO PADRONIZADO - SPI

Cálculo

Função densidade de probabilidade:

Função de distribuição acumulada:

SPI

METODOLOGIA

15

CARACTERÍSTICAS DA SECA

▪ Distribuição Espacial: método Krigagem

SPI Categoria

0 a -0,99 Seca fraca

-1,00 a -1,49 Seca moderada

-1,50 a -1,99 Seca severa

-2,00 Seca extrema

Categorias de Intensidade da Seca

Eventos

Intensidade Máxima

METODOLOGIA

16

INTERFERÊNCIA DO FENÔMENO EL NIÑO – OSCILAÇÃO SUL

(ENOS) NA PRECIPITAÇÃO

El Niño: anomalias positivas na TSM e

redução da diferença de pressão

Índice Oceânico Niño (ONI)

La Ninã: anomalias negativas na TSM e

aumento do gradiente de pressão

▪ Fonte: National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)

▪ Período: 1975 a 2010

▪ Média de 3 meses consecutivos

▪ Região: Niño 3.4

RESULTADOS E DISCUSSÃO


18

IDENTIFICAÇÃO DOS EVENTOS DE SECA

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-55 -50

-30

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0 100 200 km

±

-65 -40

-20

0

BRASIL

Altitude (m)

1831

0



19

IDENTIFICAÇÃO DOS EVENTOS DE SECA

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-55 -50

-30

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0 100 200 km

±

-65 -40

-20

0

BRASIL

Altitude (m)

1831

0



20

ANOS MAIS SECOS

▪ Anos que apresentaram eventos de seca em

60% do tempo

▪ Anos mais secos:

- 1978

- 1979

- 1988

- 1989

- 2006


21

INTENSIDADE

▪ Resultado converge com as isoietas de

precipitações médias anuais;

▪ Regiões como sudoeste do Paraná, centro-oeste

de Santa Catarina e noroeste do Rio Grande do

Sul apresentaram altos valores de precipitação

limiar;

▪ Eventos de seca extrema -2 > SPI > -3:

- SPI-3: 83% das estações

- SPI-6: 34%

- SPI-9: 19%

- SPI-12: 13%

- SPI-24: 10%

Precipitação (mm)(SPI= -1)

1.979

930


22

FREQUÊNCIA

(a)

0 400200 km

±

Número de Eventos

32

23

SPI-3

(b)

Número de Eventos

24

12

SPI-6 (c)

Número de Eventos

19

8

SPI-9

(d)

Número de Eventos

11

6

SPI-12(e)

Número de Eventos

7

3

SPI-24


23

DURAÇÃO

(a)

Duração (meses)

21

7

0 400200 km

±SPI-3

(b)

Duração (meses)

30

10

SPI-6 (c)

Duração (meses)

36

20

SPI-9

(d)

Duração (meses)

21

7

SPI-12(e)

Duração (meses)

64

32

SPI-24


24

(a)

Duração (meses)

21

7

0 400200 km

±SPI-3

(b)

Duração (meses)

30

10

SPI-6 (c)

Duração (meses)

36

20

SPI-9

(d)

Duração (meses)

21

7

SPI-12(e)

Duração (meses)

64

32

SPI-24

(a)

0 400200 km

±

Número de Eventos

32

23

SPI-3

(b)

Número de Eventos

24

12

SPI-6 (c)

Número de Eventos

19

8

SPI-9

(d)

Número de Eventos

11

6

SPI-12(e)

Número de Eventos

7

3

SPI-24


25

RELAÇÃO ENTRE A OCORRÊNCIA DE SECA E OS EVENTOS ENOS

CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES

CONCLUSÃO

27

▪ No período entre 1975 a 2010, os anos mais secos identificados pelo SPI foram: 1978,

1979, 1988, 1989 e 2006;

▪ A região sul da área de estudo não apresenta variações significativas ao longo do ano,

portanto a aplicação de escalas de longo termo mostram-se mais adequadas. Na região norte

do Paraná, há variação na precipitação entre verão e inverno, podendo ser observada em

escalas de médio e curto termo;

▪ Região norte do Paraná apresentou maior frequência de ocorrência dos eventos de seca;

▪ Região sul e centro-oeste apresentaram maiores durações dos eventos;

▪ Regiões como sudoeste do Paraná, centro-oeste de Santa Catarina e noroeste do Rio

Grande do Sul apresentaram altos valores de precipitação limiar, devendo ser interpretada

como anomalia meteorológica, não necessariamente um evento de seca;

▪ Resposta à ocorrência do fenômeno La Niña nos anos 1985, 1989 e 2001. A maior relação foi

encontrada entre SPI-12. Porém, não há relação de ocorrência do fenômeno La Niña em

todos os períodos secos.

RECOMENDAÇÕES

28

▪ Realizar uma análise conjunta das características de seca, procurando estabelecer

uma relação qualitativa e quantitativa;

▪ Quantificar a magnitude dos eventos;

▪ Relacionar os resultados do SPI com registros de eventos de seca;

▪ Sugere-se que em futuros trabalhos seja aplicado o Índice de Precipitação e

Evapotranspiração Padronizado (SPEI) em comparação com o SPI, a fim de determinar

a influência da evapotranspiração nos resultados;

▪ A resposta do SPI frente a ocorrência dos eventos ENOS apenas foi testada para a

região Niño 3.4, podendo outras regiões mostrarem maior influência;

▪ Sugere-se realizar a correlação entre o SPI e o Índice Oceânico El Niño (ONI) e avaliar

a distribuição espacial dessa correlação, identificando as áreas mais sujeitas à influência

dos eventos ENOS.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

29

ALBUQUERQUE, Tatiana Máximo Almeida. Estudo dos processos de gestão de seca: aplicação no estado do

Rio Grande do Sul. 2010. Tese de Doutorado. Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

GUTTMAN, Nathaniel B.. Comparing the Palmer Drought Index and Standardized Precipitation Index. Journal Of The

American Water Resources Association, Usa, v. 34, n. 1, p.113-121, fev. 1998.

MCKEE, Thomas B. et al. The relationship of drought frequency and duration to time scales. In: Proceedings of the

8th Conference on Applied Climatology. Boston, MA: American Meteorological Society, 1993. p. 179-183.

NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration. Historical El Nino/ La Nina episodes (1950-

present). Disponível em: <http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.shtml>.

Acesso em: 3 jun. 2017.

NDMC. National Drought Mitigation Center. Interpretation of Standardized Precipitation Index Maps. Disponível

em: <http://drought.unl.edu/MonitoringTools/ClimateDivisionSPI/Interpretation.aspx>. Acesso em: 05 maio 2017.

PENALBA, Olga Clorinda; RIVERA, Juan Antonio. Precipitation response to El Niño/La Niña events in Southern South

America – emphasis in regional drought occurrences. Advances In Geosciences, [s.l.], v. 42, p.1-14, 4 mar. 2016.

RAZIEI, Tayeb et al. Spatial Patterns and Temporal Variability of Drought in Western Iran. Water Resources

Management,[s.l.], v. 23, n. 3, p.439-455, 19 jun. 2008. Springer Nature.

VAN LOON, Anne F.. Hydrological drought explained. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water. Birmingham, UK, v. 2,

n. 4, p. 359-392. jul./ago. 2015.

ZARGAR, Amin et al. A review of drought indices. Environmental Reviews, [s.l.], v. 19, n. , p.333-349, dez. 2011.

Canadian Science Publishing.

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