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X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA




 

USO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA

NA ANÁLISE DA ANOMALIA PLUVIOMÉTRICA

 

 

Lucí Hidalgo NUNES

 

 

Departamento de Geografia, Instituto de Geociências – UNICAMP



 

 Eixo: 3 – Aplicação da Geografia Física à Pesquisa.

Sub-eixo: 3.2 – Propostas teóricas e metodológicas








 

1.      Introdução

Eventos pluviométricos excepcionais - ou seja, que se distanciam do padrão habitual de um dado lugar - fazem parte da dinâmica ambiental. Porém, não raro seus registros desencadeiam crises com conseqüências deletérias ao ambiente físico, biológico e às atividades humanas.

As dimensões humanas associadas aos extremos climáticos têm sido consideradas por vários autores, como HARE (1985), HEATHCOTE (1985), MAUNDER e AUSUBEL (1985), NUNES e LOMBARDO (1995) e KUNKEL, PIELKE e CHANGNON (1999). Todavia, o grau de sensibilidade do ambiente a eventos anômalos é mais pronunciado em locais densamente povoados e que concentram atividades econômicas, como o Estado de São Paulo. Ele abriga 22% da população brasileira (dados censitários, 2000) e um percentual expressivo das atividades agropecuárias, industriais e de serviços do país sendo, portanto, bastante dependente do ritmo da precipitação atmosférica.

O presente estudo foi desenvolvido para esse estado da federação, apontando períodos de precipitação excepcional e diferenças espaciais e de magnitude de alguns eventos extremos analisados individualmente. A projeção espacial foi feita com uso de Sistema de Informação Geográfica, um instrumento importante para a avaliação de diferenças no espaço de atributos geográficos.

 

2.      Objetivos

§  avaliar o uso de Sistemas de Informação Geográfica na análise das diferenças espaço-temporais dos elementos climáticos, tendo por exemplo eventos anômalos de chuva no Estado de São Paulo.

§ discorrer sobre os casos analisados em termos de magnitude das excepcionalidades, bem como repercussão espacial de processos associados a essas ocorrências extremas.

 

3.      Material e Técnicas

Para avaliar a repercussão espacial da anomalia de precipitação nos diversos setores do Estado de São Paulo, foram elaborados mapas de distribuição das chuvas para anos cujas alturas pluviométricas médias estiveram dentro do padrão, bem como para anos excepcionais, utilizando conjuntamente os programas computacionais Surfer e Idrisi. Optou-se por avaliar a anomalia dos totais das estações mais úmida e mais seca (verão e inverno), visto que excepcionalidade positiva e negativa nessas estações apresentariam maior potencial para impacto nas atividades econômicas e no meio ambiente. Foram analisados um ano habitual e os dois anos mais excepcionais (positivo e negativo) dessas estações sazonias que foram, respectivamente, 1980, 1983 e 1967 (verão) e 1971, 1963 e 1961 (inverno).

A Figura 1 apresenta a cobertura espacial dos postos pluviométricos utilizados para esta pesquisa. Os dados perfazem uma seqüência contínua de 35 anos (1956-1990). A Tabela 1 mostra os valores médios de chuva para cada ano para o verão (janeiro a março) e inverno (julho a setembro) e os valores padronizados desses mesmos períodos, que exprimem o grau de anomalia positiva (acima da média) ou negativa (abaixo da média) dos anos cujas análises são escopo desta pesquisa. Valores entre -1 e 1 denotam totais dentro do habitual, correspondendo em média a 2/3 das ocorrências. Quanto maior o distanciamento dos índices padronizados, mais acentuada é a magnitude da excepcionalidade e menor a sua probabilidade de registro. Os índices de coeficiente de variação, que apontam o quanto um valor é homogêneo em relação aos demais da amostra, também constam nessa tabela. Os valores destacados são os de anomalia positiva, negativa e de comportamento habitual, conforme mencionado acima, cujas análises são escopo desta pesquisa.

 

Figura 1 - Distribuição geográfica dos postos pluviométricos (organizado por NUNES)

(clique na figura)

 

 

Tabela 1 - Alturas médias sazonais de chuva (104 postos)

 

Verão

Inverno

Anos

Total

Padroniz.

CV

Total

Padroniz.

CV

1956

669

-1,2

12

309

0,7

9

1957

860

0,3

7

487

2,3

12

1958

794

-0,2

7

206

-0,3

11

1959

881

0,4

10

156

-0,7

21

1960

884

0,5

8

114

-1,1

34

1961

971

1,1

11

86

-1,3

41

1962

880

0,4

9

203

-0,3

21

1963

755

-0,5

8

68

-1,5

36

1964

709

-0,9

8

243

0,1

13

1965

973

1,1

6

246

0,1

15

1966

868

0,3

12

216

-0,2

23

1967

1029

1,6

13

176

-0,5

23

1968

679

-1,1

9

156

-0,7

23

1969

570

-1,9

11

155

-0,7

21

1970

950

1,0

8

296

0,6

10

1971

707

-0,9

10

228

-0,1

13

1972

911

0,7

5

415

1,6

10

1973

781

-0,3

11

266

0,3

22

1974

852

0,2

4

101

-1,2

29

1975

769

-0,4

12

153

-0,7

21

1976

974

1,1

9

528

2,6

8

1977

719

-0,8

6

218

-0,1

19

1978

689

-1,0

10

216

-0,2

11

1979

595

-1,7

11

359

1,1

10

1980

824

0,0

7

214

-0,2

17

1981

713

-0,8

10

119

-1,0

32

1982

967

1,1

6

195

-0,4

17

1983

1077

1,9

8

378

1,3

9

1984

540

-2,1

9

312

0,7

12

1985

878

0,4

9

126

-1,0

19

1986

848

0,2

8

315

0,7

14

1987

774

-0,4

6

186

-0,4

16

1988

912

0,7

8

86

-1,3

45

1989

993

1,3

6

356

1,1

12

1990

799

-0,2

6

316

0,7

10

Média

823

 

 

234

 

 

 

Foram criados mapas para cada período avaliado, gerados pelo programa Surfer. A interpolação foi feita por krigagem através da procura de dados por quadrantes, fazendo com que um número não excessivo de postos tenha sido usado, visto que o meio tropical úmido a subúmido, onde se insere a área, apresenta marcante diferença espacial nos volumes pluviométricos.

Os mapas foram gerados a partir de alturas de chuva normalizadas:

 

sendo:  = valor normalizado

           = cada valor da série amostral

           = valor mínimo da amostra

          = valor máximo da amostra

 

 

 

 

As imagens foram então exportadas para o Sistema de Informação Geográfica Idrisi, tendo sido utilizado o módulo reclass do SIG para classificação das imagens.

 

4.      Discussões e Resultados

As Figuras 2.1 a 2.6 apresentam o resultado espacial para cada ano analisado. A escala gráfica referente às seis figuras é apresentada abaixo da figura 2.1:

 

Figura 2.1 – Distribuição dos totais padronizados – verão de 1980 (ano padrão)

 

 

Figura 2.2 - Distribuição dos totais padronizados -  verão de 1983 (ano anômalo)

 

 

Figura 2.3 - Distribuição dos totais padronizados - verão de 1967 (ano anômalo)

 

 

Figura 2.4 - Distribuição dos totais de chuva padronizados - inverno de 1971 (ano padrão)

 

 

Figura 2.5 - Distribuição dos totais de chuva padronizados -inverno de 1963 (ano anômalo)

 

 

Figura 2.6 - Distribuição dos totais de chuva padronizados -inverno de 1961 (ano anômalo)

 

 

A Tabela 2 apresenta a área ocupada por cada classe de anomalia, em valores relativos:

 

 

Tabela 2 – Área (% - Km2) coberta pelas classes de excepcionalidade e normalidade

 

Classes\Períodos

v1980 %

v1983 %

v1967

i1971 %

i1963

i1961 %

-2 a -1

0,6

-

2,5

-

84,0

79,1

-1 a  1

86,9

44,2

78,9

98,2

16,0

20,5

1 a  2

12,5

47,3

14,9

1,8

-

0,4

2 a  3

-

8,5

3,2

-

-

-

3 a  4

-

-

0,5

-

-

-

 

As Figuras 2.1 a 2.6 e as Tabelas 1 e 2 permitem aferir que:

§          a situação é distinta de acordo com o caso examinado: mesmo para ocorrências similares (ex.: anomalias positivas no verão em 1967 e 1983) são observadas diferenças tanto na magnitude como na distribuição espacial das excepcionalidades; nos anos anômalos de 1983 (positivo), e 1963 e 1961 (negativos) os montantes extremos de precipitação ocorreram numa porção maior do território paulista do que em 1967, mas com magnitudes menores. Em 1967 os eventos excepcionais foram mais marcantes no setor litorâneo do Estado de São Paulo;

§          para os exemplos avaliados, não foi detectado nenhum local mais sensível ao registro de anomalias, que teve assim uma distribuição geográfica distinta de acordo com o evento;

§         as magnitudes das anomalias positivas são superiores às anomalias negativas, fato apontado por NUNES (1997a e b) em outros estudos sobre pluviosidade elaborados para o Estado de São Paulo. Nos dois anos de inverno mais seco do Estado de São Paulo as excepcionalidades estiveram entre -2 a -1 desvios da média; já as anomalias do verão de 1967 chegaram a valores entre 3 e 4 desvios da média;

§         para os casos estudados a anomalia negativa foi mais homogênea em temos de sua espacialidade;

§         os valores padronizados de precipitação pluviométrica dos anos escolhidos para representarem anomalia positiva e negativa e o padrão habitual refletem os valores médios desses anos para o conjunto dos 104 postos utilizados para a pesquisa (Figura1). Assim, esses anos podem não estar espelhando uma situação homogênea para o estado. O ano de 1967, por exemplo, que pela média aparece como o segundo mais chuvoso para o período de 35 anos, apresentou valores pluviais dentro da média histórica para a maior parte do território paulista. Foram os totais excepcionais de chuva nas áreas próximas ao litoral norte e central e em algumas manchas que foram anômalos a ponto de influenciarem a média do estado. O exame dos valores de coeficiente de variação atesta esse fato: o CV de 1967 é o mais alto, demonstrando que houve muita diferenciação das alturas de precipitação entre os 104 postos; já o de 1983 foi o mais baixo, comprovando que todo o estado de São Paulo registrou no período volumes pluviométricos anômalos.

Em termos de processos envolvidos nas anomalias investigadas, 1983 foi um ano de ocorrência de forte El Niño, que em situações extremadas repercutem na precipitação do Estado de São Paulo, aumentando os totais principalmente no semestre outono-primavera (NUNES 1997a, NUNES 2000b). No verão de 1967 foi registrado um forte sistema extratropical que ficou semi-estacionário no sudeste brasileiro por alguns dias, causando forte concentração pluvial e processos de corrida de lama, episódio analisado por CRUZ (1974). O ano de 1963 registrou um evento quente no Oceano Atlântico, de incidência mais rara que o El Niño, e que diminui a pluviosidade nesse local (NUNES 2000a), bem como uma erupção vulcânica de grandes proporções (Agung). Esse ano de baixa precipitação foi também analisado por MONTEIRO (1971) que, entre outros fatos, destacou a incidência maior de incêndios. Em 1961 não há registro de nenhum evento de grande ou de meso escala que tenha afetado a precipitação nessa área, sendo as causas possíveis de natureza local.

 

5.      Conclusões

O escopo do trabalho foi apresentar a espacialização de eventos pluviométricos anômalos, cujas ocorrências podem causar transtornos como secas ou períodos muito úmidos, com repercussão nas atividades agropecuária, industrial, bem como afetar o abastecimento urbano e rural de água e a produção de energia hidrelétrica, da qual o Estado de São Paulo é altamente dependente. Sendo uma temática que envolve o tratamento espacial da pluviometria, num tempo preciso, o uso de Sistema de Informação Geográfica torna-se uma ferramenta de grande valia, possibilitando o reconhecimento da distribuição das anomalias no espaço geográfico, e a comparação entre diferentes períodos.

Do ponto de vista do comportamento pluviométrico, foram avaliadas as anomalias positivas para o verão e as negativas para o inverno, contrastando-as com situações de totais habituais de chuva. Essas são as estações respectivamente mais e menos chuvosas em São Paulo, sendo que verões muito mais úmidos ou anos de inverno particularmente secos podem causar desestruturação profunda no sistema ambiental e nas atividades econômicas, bem como transtornos diversos de ordem social. No entanto, a comparação entre as situações anômalas e os anos dentro do padrão demonstraram não haver qualquer semelhança espacial entre elas, estando a gênese das anomalias das diferentes situações associadas a causas distintas de grande e meso escala, afetadas por causalidades mais locais.

Do ponto de vista do instrumental usado para a análise da distribuição espacial da anomalia, é importante salientar que os Sistemas de Informação Geográfica são voltados à projeção de padrões espaciais, não oferecendo o mesmo tipo de tratamento à componente temporal ainda que os processos geográficos sejam fruto de interação mútua e indivisível entre essas duas componentes (SINTON apud LANGRAN, 1994 e NUNES 1997b). Assim, cada mapa (figuras 2.1 a 2.6) apresentou toda a gama de variação espacial dos índices padronizados de chuva, mas foi necessário um mapa para cada situação temporal. Os atuais Sistemas de Informação Geográficas conferem maior dinâmica à componente espacial enquanto que a temporal mantém-se fixa.

Destaca-se que este tipo de avaliação oferece insumos para outros estudos ambientais, como monitoramento com vistas a atividades econômicas diversas e avaliação de outras situações excepcionais. A metodologia apresentada pode ser aplicada em outras escalas temporais, como mensal e para o exame de outros elementos do clima possibilitando uma melhor apreensão da dinâmica climática.

 

Bibliografia

CRUZ, O.  A Serra do Mar e o litoral de Caragutatuba-contribuição à geomorfologia tropical litorânea. São Paulo, Série Teses e Monografia (11). IGEOG-USP, 1974, 181p.

 

HARE, F.K.  Climatic variability and change. In: KATES, R.W. et al.  Climate impact assessment. Chichester, John Willey, 1985 p.37-68. (Scope, 27).

 

HEATHCOTE, R.L.  Extreme event analysis. Climate impact assessment. Chichester, John Wiley 1985 p. 369-01 (Scope, 27).

 

KUNKEL, K.E., PIELKE, R.A. JR., CHANGNON, S.A.  Temporal fluctuations in weather and climate extremes that cause economic and human health impacts: a review. Bulletin of the American Meteorological Society, 80, 6, p. 1077-1098, 1999.

 

LANGRAN, G.  Time in Geographic Information System.  Southport, Taylor and Francis, 1993, 189 p.

 

MAUNDER, W.J. ; AUSUBEL, J.H.  Identifying climate sensibility.  In: KATES, R.W. et al. Climate impact assessment. Chichester, John Willey, 1985, p.85-01. (Scope, 27).

 

MONTEIRO, C. A. de F.  Comparação da pluviosidade nos Estados de São Paulo e Rio Grande do Sul nos invernos de 1957 e 1963. Climatologia 5, 5p., 1971.

 

NUNES, L.H.; LOMBARDO, M.A.  A questão da variabilidade climática: uma reflexão crítica.  Revista do Instituto Geológico, v.16, n. 1/2, p 21-31, 1995.

 

NUNES, L.H.; QUINTANILHA, J.A.  Avaliação da distribuição da pluviosidade no Estado de São Paulo através do uso de Sistema de Informação Geográfica.  In: Simpósio de Ciências da Engenharia Ambiental,1 / Simpósio do curso de Ciências da Engenharia Ambiental, 3, São Carlos, 1996.  Anais. São Carlos, 1996.  p. 145-6.

 

NUNES, L.H.  Distribuição espaço-temporal da pluviosidade no Estado de São Paulo: variabilidade, tendências, processos intervenientes.  São Paulo, 1997a. 192 p. Tese (Doutorado) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo.

 

NUNES, L.H. Temporalizando a espacialidade: o uso de SIG na análise climática. In: SIMPOSIO BRASILEIRO DE GEOPROCESSAMENTO, 4, São Paulo, 1997b. Anais. São Paulo, 1997.  p. 296-08.

 

NUNES, L.H.; LOMBARDO, M.A.  The impact of the warming process of the tropical Atlantic on the rainfall of the State of São Paulo, Brazil . Rev. Ciência e Cultura v.52, n.1, 2000a, p. 45-48.

 

NUNES, L.H.  2000b. Repercussão do fenômeno El Niño na pluviosidade do Estado de São Paulo. (CD ROM do IV Simpósio Brasileiro de Climatologia Geográfico – Clima e Ambiente: riscos, impactos e sustentabilidade, Rio de Janeiro, 2000b).