ESTUDO DO COMPORTAMENTO DA PRECIPITAÇÃO NO MUNICIPIO DE FEIRA DE SANTANA – BA

Tayná Freitas Brandão

Universidade Estadual de Feira de Santana taynacivil@gmail.com

Alarcon Mattos de Oliveira

Universidade Estadual de Feira de Santana alarconmattos@gmail.com

Rosângela Leal Santos

Universidade Estadual de Feira de Santana rosaleal@uefs.br

1. INTRODUÇÃO

O semi-árido brasileiro possui um dos maiores bolsões de pobreza do hemisfério ocidental. A região semi-árida, antes conhecida como Polígono da Seca, apresenta clima quente e seco, regime hídrico reduzido (as precipitações ficam em torno de 500 mm) com irregular distribuição durante o ano, alto índice de evaporação e salinidade, e rios temporários. Como conseqüência, as secas são periódicas. Mesmo assim, em termos populacionais, o sertão nordestino possui o maior adensamento populacional em região de semi-árido do mundo: quase 18 milhões de habitantes, cerca de 20 hab./km2 (MEDEIROS e OLIVEIRA, 2004)

No semi-árido os desvios pluviométricos são maiores, o que levou Thorthwaite apud IBGE (1985) a afirmar que, num deserto, sabe-se o que esperar do clima e planeja-se de acordo. O mesmo é verdadeiro para as regiões úmidas. As regiões semi-aridas,contudo, algumas vezes são úmidas, algumas vezes desérticas e algumas vezes o meio termo entre as duas.

Tradicionalmente, o clima semi–árido tem sido caracterizado pela insuficiência de precipitações, temperaturas elevadas e fortes taxas de evaporação. Alem de insuficientes, as precipitações são caracterizadas por uma evidente irregularidade temporal e espacial. Isso se traduz no fato de que, ao longo dos anos, as chuvas apresentam excesso ou escassez, antecipação ou retardamento. (Figura 1 e 2)

Figura 01: Paisagem rural típica do semi-árido. Foto: Roberto Paulo, disponível em: http://semiaridobahia.wordpress.com/fotos-e-mapas/

Figura 02: Paisagem típica da Caatinga. Foto: Roberto Paulo, disponível em: http://semiaridobahia.wordpress.com/fotos-e-mapas/

O semi-árido nordestino tem como traço principal as freqüentes secas, que podem ser

caracterizadas pela ausência, escassez, alta variabilidade espacial e temporal das chuvas. Não é rara a sucessão de anos de seca seguidos de anos com precipitações muito superiores à média. Como já comentado, essa variabilidade climática é influenciada por um grande número de fenômenos, em atuação conjunta ou contrária, seja o comportamento bipolar do Oceano Atlântico, a ação do El Nino/La Nina, a descida ou não da ZCIT para o hemisfério Sul, dentre outros.

O Nordeste contém a totalidade dos ambientes semi-áridos brasileiros. Sob o ponto de vista natural, é a semi-aridez que singulariza o Nordeste em relação às demais regiões do país. De acordo com dados oficiais, a área delimitada pelo “polígono das secas” de clima semi-árido, abrange cerca de 950.000Km2, ou seja, 58% do espaço regional (ANDRADE,1977).

Estudos da SUDENE revelam que o crescimento econômico do Nordeste, em 1997, foi quase duas vezes maior que o do Brasil, sendo o quarto ano consecutivo de índice de crescimento regional superior ao do país. A renda per capita cresceu 4,7% no mesmo ano; enquanto que, a do Brasil cresceu apenas 1,8%. Contudo, a região ainda apresenta os piores indicadores sociais do país (MORAES, 2002), indicando uma forte concentração de renda. Sob o aspecto climático, a região semi-árida do Nordeste, com vegetação predominante de caatinga, caracteriza-se por apresentar uma estação chuvosa curta (2-5 meses), com a presença de veranicos, e por apresentar variabilidade interanual da precipitação devido a fenômenos meteorológicos de grande escala, tais como o El Niño (Souza et al., 2001). São encontrados locais com ocorrência de desertificação que totalizam aproximadamente 328 mil km2, envolvendo as regiões do semi-árido mais seco e quatro

núcleos de desertificação, isto é, áreas de intensa degradação (MMA, 2000). Como causas da desertificação no Nordeste destacam-se, além das condições climáticas favoráveis, como a respectiva localização geográfica sob clima tropical e os baixos valores pluviométricos, o uso inadequado dos recursos naturais – desmatamento- e as práticas inapropriadas do uso do solo - sobrepastoreio e cultivo excessivo (ROSS, 2001).(Figura 03)

Figura 03: Localização do Trópico Semi-árido no Brasil. Fonte: IBAMA,2003.

Visando obter uma conceituação mais precisa de semi-aridez, sabemos que o

mecanismo de circulação atmosférica nas regiões tropicais é marcadamente irregular. Sua dinâmica encerra um comportamento também muito distinto ao longo dos anos. Disso resulta que as precipitações de cada ano tendem, às vezes, a perfazer totais bastante diferentes afastando-se, de maneira muito nítida, das denominadas “normais” pluviométricas.

Segundo a classificação de Thornthwaite e Matther (1955), o clima do município é o C2rA’a’ (seco subúmido, megatérmico), possuindo temperaturas em média de 24ºC e precipitações médias em torno de 780,55 mm anuais (Estação Climatológica, 2008). Segundo a classificação climática de Köppen(1948), o município enquadra-se no tipo quente e úmido (Cw).

A técnica dos quantis foi utilizada por Xavier e Xavier (1987) para a classificação e monitoramento de ocorrência de períodos secos ou chuvosos no Nordeste Brasileiro, com um enfoque maior no estado do Ceará. Através da técnica dos quantis, os totais pluviométricos podem ser classificados em níveis, sendo este procedimento bastante útil na geração e interpretação de resultados estatísticos. Portanto, conforme o critério de Xavier e Xavier (1987), define-se que Xi é: muito seco, se q(Xi) ≤ 0,15; seco se 0,15 < q(Xi) ≤ 0,35; normal se

0,35 < q(Xi) ≤ 0,65; chuvoso se 0,65 < q(Xi) ≤ 0,85; muito chuvoso se 0,85 < q(Xi). É uma técnica considerada simples e imune a assimetria da densidade de distribuição da amostra.

Os períodos chuvosos foram avaliados empregando-se a técnica dos quantis, metodologia desenvolvida por Pinkayan (1966). Para isso, utilizaram-se os dados de precipitação referentes ao semestre mais chuvoso, denominado de estação chuvosa. O período da estação chuvosa foi classificado, segundo Xavier (2001), como: muito seco (MS), seco (S), normal (N), chuvoso (C) e muito chuvoso (MC). Para tal, foram usados os quantis Q(0,15), Q(0,35), Q(0,65) e Q(0,85), respectivamente, como limites para tais classificações.

O objetivo deste trabalho é estudar e caracterizar o comportamento dos dias chuvosos, e classificar sua freqüência relativa nas seguintes classes: muito fracas, normais a moderadas, moderadas a severas e de severas a muito fortes para o município de Feira de Santana (BA). Também como complemento utilizou-se a técnica dos quantis que quantifica categoricamente em percentuais os números de ocorrências de anos muito seco, seco, normais, chuvoso e muito chuvoso.

1.1 AREA DE ESTUDO O município de Feira de Santana (Figura 04)localiza-se a 105 km de Salvador, está inserido na zona intermediária entre o Agreste e o Semi-Árido, com uma área aproximada de 1350 km², possuindo temperaturas em media de 25ºC e precipitações médias em torno de 781,00 mm anuais. (Dados obtidos da Estação Climatológica de Feira de Santana(83221) no período de 1996 - 2008), no retângulo envolvente definido pelas coordenadas geográficas 12°09’ e 12°20’, na latitude Sul e 38°53’ e 39°07’, de longitude oeste (Sistema UTM, WGS/84).

Figura 04 – Localização do Município de Feira de Santana (BA)

2. MATERIAIS E MÉTODOS

Neste estudo, foram utilizados dados diários de precipitação de janeiro de 1996 a dezembro de 2008 da estação climatológica de Feira de Santana (83221) pertencente à rede do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET).

2.1 Análise freqüêncial (clássica) O primeiro passo para se descrever graficamente um conjunto de dados observados é

verificar as freqüências dos diversos valores existentes. Como freqüência, define-se o número de vezes em que um dado valor de uma variável se repete. A associação de respectivas freqüências a todos os diferentes valores observados define a distribuição de freqüências do conjunto de valores observados. Uma outra forma de representação gráfica é baseada na freqüência acumulada, que pode ser definida como a soma das freqüências de todos os valores menores ou iguais ao valor correspondente ao ponto. A técnica dos quantis baseia-se na freqüência acumulada.

As análises estatísticas foram realizadas sobre as séries temporais da estação citada acima. Inicialmente, estudou-se a freqüência da precipitação, ou seja, do número de dias com ocorrência de chuva em vários intervalos de altura pluviométrica. Deste modo, calculou-se a freqüência relativa percentual num dado período anual, sazonal (período úmido, em que a média mensal supera a media de todos os meses juntos) de dias com precipitação (ou seja, a freqüência relativa percentual de ocorrência de um dia com chuva), de dias com precipitação entre 0.0-2.5mm, 2.5-5.0mm, 5.0-10.0mm, 10.0-15.0mm e 15.0-25.0mm, e de dias com precipitação superior a 25.0mm (ou seja, a freqüência relativa percentual de ocorrência de um dia com chuva intensa) conforme a metodologia proposta por SILVA et al (2004).

Considerando P o número de dias com chuva em cada intervalo mencionado acima e N o número total de dias do período estudado, a freqüência relativa percentual F foi calculada da seguinte forma:

100

=

NPF

Com os resultados obtidos, foram elaborados gráficos que serviram de subsídio para caracterizar o regime das chuvas.

Em contrapartida, calculou-se a intensidade Ι das chuvas diárias. Este parâmetro foi calculado para se avaliar a intensidade média da chuva em três situações: (a) filtrando as chuvas muito fracas (abaixo de 2.5mm):

( )[ ]2

25,111N

xNPAI −=

onde PA é a precipitação anual média, N1 é o número de dias com precipitação menor que 2.5mm e N2 é o número de dias com precipitação maior que 2.5mm. Deve-se ressaltar que o valor de 1.25mm utilizado na equação (2), que é o ponto médio do intervalo de chuva entre 0.0-2.5mm, foi considerado como representativo das chuvas fracas.

(b) considerando a precipitação total (incluindo as chuvas muito fracas):

32NPAI =

onde N3 é o número de dias com precipitação.

(c) supondo que a precipitação total tivesse se distribuído ao longo de todos os dias do período:

413NNA

PA−

=

Onde NA é o tamanho da amostra e N4 é o número de dias sem observação (representando a falha na serie no período de Janeiro a Maio de 2003 no qual foi realizada a transição da estação climatológica estudada para um outro local que melhor se adequasse as condições exigidas). A Intensidade I das chuvas diárias foi a média da soma de I1, I2 e I3.

2.2 Análise Quantílica Com o objetivo de caracterizar a estação de transição seca-chuvosa de 2002 com relação à

climatologia, foi feita uma análise utilizando a técnica dos quantis. Esta análise foi utilizada com o intuito de ''localizar'' o ano de 2002 em relação aos demais anos quanto à variabilidade temporal da precipitação de acordo com as categorias quantílicas. Desta forma, foi possível analisar e classificar a distribuição das chuvas.

Equação 02

Equação 03

Essa técnica é utilizada para classificação e análise da distribuição das chuvas,podendo classificá-las nas categorias ''muito seco'', ''seco'', ''normal'', ''chuvoso'' e ''muito chuvoso''. Essa metodologia foi recentemente utilizada por Xavier et al., (2002) para tratar o problema da classificação e monitoramento da ocorrência de anos secos ou chuvosos no Nordeste do Brasil, especificamente no Estado do Ceará. Cabe mencionar que os quantis podem ser aplicados a qualquer variável hidrológica.

Foram calculados os quantis mensais com os totais pluviométricos aproximados, assim como também os quantis anuais, tendo como referência a normal climatológica obtida desta série e apresentada na Figura xxx. Foram utilizadas as ordens quantílicas usadas por Pinkayan (1966): p = 0.15; p = 0.35; p = 0.65 e p = 0.85, com a finalidade de permitir a delimitação das categorias, ou faixas de precipitação (Figura 05).

Figura 05: Classificação das categorias das ordens quantílicas utilizadas. Fonte: Xavier et al., 2002.

Os percentis 15%, 20% (35%-15%), 30% (65%-35%), 20% (85%-65%) e 15% são as

freqüências esperadas para o evento “muito seco”, “seco”, “normal”, “chuvoso” e “muito chuvoso”, respectivamente, durante uma seqüência de anos dentro do intervalo de 1979 a 2004. Sendo calculados os quantis dos N anos mencionados acima, então para cada ano i, o período será considerado:

MUITO SECO (MS) Xi ≤ Q 0,15 SECO (S) Q 0,15 < Xi ≤ Q 0,35

NORMAL (N) Q 0,35 < Xi < Q 0,65 CHUVOSO (C) Q 0,65 ≤ Xi < Q 0,85

MUITO CHOVOSO (MC) Xi ≥ Q 0,85

Toda explicação de como proceder ao cálculo dos quantis pode ser obtida em Xavier et al. 2002.

Para a analise estatística foram calculados o desvio padrão, a variância e os quantis 1(Q1), 2(Q2), 3(Q3), 4(Q4) e comparados com os totais anuais (T) de precipitação de cada ano. Foram utilizados os quantis das ordens 0.15, 0.35, 0.65 e 0.85. O ano considerado muito seco foi aquele que o valor de T < Q1; para ano considerado seco, Q1<T<Q2; foi considerado normal aquele que Q2<T<Q3; foi considerado ano chuvoso aquele que Q3<T<Q4; e o ano considerado muito chuvoso se T>Q4, de acordo com a metodologia de Xavier E Xavier, 1984.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Análise frequentista (Clássica)

Na estação climatológica de Feira de Santana, Bahia, a freqüência relativa percentual media anual da precipitação do período de 1996 a 2008, as chuvas de 0.0 mm e menor que 2.5 mm, muito fracas, corresponderam a 82,53%, representando mais da metade das chuvas diárias totais. Os outros 15,7%, para as freqüências relativas percentuais médias nos intervalos de chuva maior que 2,5 mm a 5,0 mm; maior que 5,0 mm e menor que 10,0 mm; maior que 10,0 mm a menor que 15,0 mm e maior que 15,0 mm a menor que 25,0 mm, representaram respectivamente: 6,23%, 5,47% , 2,29% e 1,66%, são atribuídos às chuvas fracas, normal, moderada a forte. Os 1,7% restantes, são classificados como as chuvas severas, ou intensas, num período de 24 horas, entre 9 da manha do dia atual e 9 da manha do dia seguinte, para uma freqüência relativa percentual média acima de 25,0 mm.(Figura 06)

Freqüência de chuva nos intervalos especificados para o Município de Feira de Santana (BA) - 1996 a 2008

6%

5% 2% 2% 2%

83%

0,0 a 2,5 mm

2,5 a 5,0 mm

5,0 a 10,0 mm

10,0 a 15 mm

15,0 a 25,0 mm

superior a 25 mm

Figura 06: Freqüência de chuvas nos intervalos especificados para o Município de Feira de Santana (BA)

Considerando o período analisado entre 1996 a 2008, a média anual da precipitação é de 780,55 mm. No município, as chuvas são distribuídas em média em 26,44% no Verão, 30,03% no Outono, 23,96% no Inverno e 19,56% na Primavera.

Períodos úmidos irregulares foram obtidos nos meses de Janeiro a Julho e Novembro com uma média 82,65 mm com exceção do mês de Março. Definiu-se como período úmido os meses que a precipitação média mensal de cada um destes meses foi superior à precipitação média mensal (considerando-se os doze meses do ano) de 65,05mm. O mês que obteve maior e menor média mensal foi Junho com precipitação média de 98,76mm e Outubro com 24,42mm, respectivamente.(Figura 07)

Precipitação total anual no período de 1996 a 2008 para o

Município de Feira de Santana

0,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Período (1996 a 2008 respectivamente)

Prec

ipita

ção

tota

l an

ual (

mm

)

Precipitação Média Anual

(mm)

Série2

Série1

Figura 07 - Histograma da precipitação total anual para o período de 1996 a 2008

Numa outra análise, conforme metodologia já exposta e utilizando os dados de todo o

período considerado foi obtida uma intensidade média diária de chuva de 0,41 mm. 3.2 Análise da climatologia da precipitação através da técnica dos Quantis

Nesta seção são apresentados os resultados da análise da climatologia da precipitação através da técnica dos Quantis. A Figura 08 mostra a distribuição temporal da precipitação média mensal estimada para o município de Feira de santana , desde o ano de 1996 à 2008 (13 anos).. O valor da mediana, que também é o quantil correspondente à probabilidade p = 0.50 (50%) que divide todas as observações em duas partes iguais, não sofrendo influências de valores extremos como acontece com a média.

Precipitação média mensal em Feira de Santana(BA) - 1996 a 2008

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

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

Meses

P (m

m)

Figura 08: Distribuição temporal da precipitação média mensal estimada para a cidade de Feira de Santana, desde o ano de 1996 à 2008 (13 anos).

Os resultados obtidos de acordo com a técnica dos quantis mostraram que os anos de 1998 e 2001 foram classificados como muito secos com déficit pluviométrico, os anos de 2002 e 2006 foram considerados secos; 2004, 2005, 2007 e 2008 foram considerados de ordens quantilicas normais; 1999, 2000 e 2003 foram anos chuvosos e 1996 e 1997 foram classificados como muito chuvosos (superávit pluviométrico).(Figura 09)

Percentual de classificação pluviométrica no período de 1996 a 2008

no municipio de Feira de Santana

Muito Chuvosos

15%

Secos

15%

Muito Secos

15%

Chuvosos

23%

Normais

32%

Secos

Muito Secos

Chuvosos

Normais

Muito Chuvosos

Figura 09: Percentual de Classificação pluviométrica: muito seco, seco, normal, chuvoso e muito chuvoso no período de 1996 a 2008 para o municipio de Feira de Santana – BA.

Nos anos de eventos de El nino, coincidem com os períodos mais chuvosos, em contrapartida os anos de La nina, com os anos de 1998 e 2001 considerados muito secos.

Nos anos mais chuvosos em relação à média e nas ordens quantilicas, apesar de predominarem eventos de El niño, também foi registrado um grande número de anos considerados normais ou sem eventos.

4. CONCLUSÃO

Embora os registros de precipitação em Feira de Santana possam sugerir uma tendência de aumentar ou diminuir, existe na realidade uma tendência de voltar à média. Períodos úmidos irregulares obtidos foram contrabalanceados por períodos secos. Não ocorreu nenhum ciclo (flutuação) regular significativa, com exceção das variações diurnas e sazonais.

Neste trabalho, documentou-se que o volume de precipitação muito fraca (entre 0,0 e 2,5 mm) obteve uma freqüência de em média 82,53% do total anual, caracterizando a escassez pluviométrica da região.

Observe-se que a técnica baseada em quantis (e em ordens quantílicas) ajustou-se de forma estatisticamente satisfatória as séries pluviométricas locais utilizadas, possuindo além disso, algumas vantagens tais como: simplicidade conceitual e fácil interpretação e o fato de que os quantis podem ser estimados, diretamente, a partir dos dados empíricos.Os resultados mostrados são decerto convincentes no sentido de comprovar a valia da técnica dos quantis para as finalidades descritas.

Vale salientar, o fato de que observações provenientes de uma única estação ou localidade não podem caracterizar de modo satisfatório a situação global de uma determinada área, principalmente se apresentar irregularidades na distribuição espacial do regime pluviométrico. Portanto, este trabalho, por ser realizado com dados locais de precipitação, da estação climatológica de Feira de Santana, pertencente ao INMET, não pode ser utilizado para a caracterização global do clima da região e sim um estudo local. Os autores propõem em momento posterior, dando continuidade ao trabalho, realizar um estudo global utilizando as demais estações climatológicas da região.

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