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X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA

 

RELAÇÃO DA PRECIPITAÇÃO NA BACIA DO IVAÍ COM A VARIABILIDADE INTERANUAL

 

 

 

Jonas Teixeira Nery, Aparecido Ribeiro de Andrade e Ana Claudia Carfan

e-mail: jonanery@dfi.uem.br

 

 

Universidade Estadual de Maringá/Centro de Ciências Exatas - DFI – Maringá-PR

  


 

Palavras-chave: precipitação, variabilidade, bacia.

Eixo Temático:  3 - Aplicação da Geografia Física à Pesquisa.

Sub-eixo: 3.3 - Gestão e Planejamento Ambiental.



 

 

 

Introdução

A Bacia do Rio Ivaí não apresenta grandes trabalhos de caracterização de sua região, principalmente quando o assunto é climatologia. Os poucos levantamentos que se conhece estão relacionados à produção agrícola e atlas de zoneamento das décadas de 70 e 80, principalmente os elaborados por instituições governamentais (PARANÁ, 1987).

Alguns estudos já realizados mostraram claramente a correlação existente entre a precipitação pluviométrica e os eventos El Niño – Oscilação Sul (ENOS). Em alguns desses trabalhos concluiu-se que as chuvas possibilitam ou impedem o manejo de determinadas culturas existentes no Sul do Brasil, (Ferreira, 2000).

Estudos realizados no Sul do Brasil têm mostrado que o verão está dominado por sistemas convectivos oriundos do deslocamento da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), mais para o Sul da linha do Equador, intensificando a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), originando chuvas intensas sobre os Estados de Mato Grosso, Minas Gerais, São Paulo, Rio de Janeiro e Paraná (NERY, 1996).

Maack (1981) realizou trabalhos geomorfológicos em todo o Estado do Paraná, fazendo, principalmente, uma análise geográfica dos diversos fatores naturais de várias regiões do Estado, inclusive na área da bacia do Rio Ivaí. Várias informações obtidas por esse pesquisador serão utilizadas como referência neste estudo.

A correlação da variabilidade da precipitação pluviométrica na bacia do Ivaí com o fenômeno ENOS foi estudada, buscando-se a elaboração de uma possível explicação para a distribuição temporal deste fenômeno meteorológico, associado aos eventos El Niño e La Niña.

Este trabalho tem por objetivo estudar a variabilidade da precipitação pluvial da bacia hidrográfica do Rio Ivaí, no Estado do Paraná, procurando correlacioná-la com a ocorrência dos fenômenos El Niño e La Niña, além de estudar o comportamento anual e interanual da precipitação pluviométrica na região.

 

METODOLOGIA

A bacia hidrográfica do Rio Ivaí está localizada no Estado do Paraná, entre as coordenadas -22º54’S a -25º33’S e -50º44’W a -52º42’W, possuindo uma área de drenagem de 36.622Km2, percorrendo uma extensão de aproximadamente 680km (Figura 1).

A Superintendência de Desenvolvimento de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental - SUDERHSA, órgão do Governo do Estado do Paraná, cedeu dados de precipitação pluviométrica diários, mensais e anuais de 111 estações de coleta de dados espalhadas por toda a área da bacia do Ivaí.

Foram selecionadas 19 séries de precipitação, considerando a distribuição temporal e espacial das séries climatológicas, durante o período de 1974 a 2001.

 

Fig. 1 – Localização Geográfica da Bacia Hidrográfica do Rio Ivaí

Fig. 2 – Mapa hipsométrico da área de estudo Bacia do Rio Ivaí

 

O software Spring foi utilizado para a confecção do mapa hipsométrico da área de estudo, realizado com curvas de 100 metros (Figura 2). Calculou-se o total areal de precipitação pluviométrica mensal e anual para todas as estações localizadas na área de estudo. A média foi calculada para todas as séries de dados obtidos, buscando-se avaliar a evolução média temporal e espacial da precipitação pluviométrica. No cálculo que propiciou a determinação de valores de anomalia da precipitação utilizou-se a expressão (), onde  é o valor da precipitação mensal ou anual e  é a média da precipitação em todo o período estudado.

Para efetuar a regionalização utilizaram-se métodos de classificação não hierárquicos. Estes métodos de classificação indicam uma amostra de um grupo localizando e juntando as amostras similares. Há diversos métodos de classificação, não hierárquicos, tais como: de ligação simples e ligação média, de agrupamento por variância mínima e o método de Ward. Mesmo existindo algum grau de subjetividade a eleição do método deve ser a mais objetiva possível (Lewis e Torres, 1992). Para realizar o agrupamento das estações estudadas, utilizou-se a sistemática dos diferentes métodos de análise multivariada, chegando-se ao método de Ward, com distância euclidiana.

Depois de efetuados todos os cálculos de evolução temporal, distribuição espacial, anomalias e gerados o índice de anomalia, utilizou-se a correlação linear entre estes resultados e a Temperatura da Superfície do Mar (TSM) do Pacífico Equatorial.

 

Análise e Discussão dos Resultados

Na figura 3 visualiza-se a distribuição temporal da precipitação pluviométrica da bacia do Rio Ivaí. Pode-se observar que o ano de 1983 apresentou precipitação pluviométrica marcadamente superior, dentro do período de estudo. Essa figura mostra o comportamento anual da precipitação pluviométrica. Pode-se destacar que o comportamento anual é relativamente homogêneo, pois a maioria dos anos em que a curva se afasta de forma mais evidente de 1600mm, são anos considerados anômalos para a região sul do Brasil, principalmente influenciados pela ocorrência dos fenômenos El Niño e La Niña (TRENBERTH, 1997). Deve-se ressaltar que o valor médio anual da precipitação para toda área estudada é 1609mm, já o desvio padrão é 346mm.

 

Fig. 3 – Média das 19 estações estudadas: valores totais anuais

 

Com base nos totais mensais de precipitação elaborou-se um gráfico do comportamento médio mensal da precipitação pluviométrica da bacia do rio Ivaí (Figura 4). Esses valores médios foram obtidos através do cálculo da média para cada mês de todo o período (1974 a 2001). Cálculo este que consistiu em se efetuar a média aritmética dos valores mensais de precipitação de todos os meses do ano (janeiro a dezembro).

Deve-se ressaltar que o valor médio mensal da precipitação para a área de estudo é 134mm dentro do todo o período estudado (1974 a 2001). No cálculo do desvio padrão mensal foi utilizada uma matriz contendo 6384 dados mensais, que variam de 0 a 748mm.

Usando a mesma técnica utilizada na figura 3, traçaram-se linhas para ressaltar o valor médio que é 134mm e o desvio padrão de 90mm, através das quais é possível verificar os meses com menor e maior média mensal de precipitação. O ano hidrológico, normalmente adotado para a região de estudo, é de outubro a setembro, esperando-se que o período chuvoso seja de outubro a março e o período seco de abril a setembro. Entretanto, a delimitação de período chuvoso ou seco não pôde ser feita tão facilmente, o que se nota na figura 4, onde os meses mais chuvosos e secos não se agrupam precisamente em um determinado semestre.

 

 

Fig. 4 – Distribuição mensal da precipitação pluviométrica – 1974 a 2001

 

 

Desta forma, foi definido janeiro, fevereiro e dezembro como período chuvoso e junho, julho e agosto como período seco, (Figura 4). Isso se explica em virtude de alguns meses, dentro de um determinado semestre considerado seco, apresentarem pluviometria maior do que outros meses que estão num semestre considerado chuvoso.

As figuras 5 e 6 apresentam as isolinhas da média e desvio padrão para dados anuais da região estudada. Os cálculos de média e mediana não apresentaram valores significativamente diferentes e pode-se observar precipitações menores a jusante da bacia (1300mm), enquanto a montante a precipitação média total anual chega a 1750mm.

A dispersão está representada na figura 6 (cálculo realizado através do desvio padrão que mostra a variabilidade em torno da média), mostrando que a variabilidade é mais significativa a montante da bacia, com maiores valores nessa região. O desvio padrão mostra uma dispersão em torno da média de 220mm anuais à jusante e cerca de 400mm a montante da área estudada. Fica evidente a existência de uma determinada variabilidade espaço-temporal, entretanto não chegando a ser tão significativa, uma vez que esses valores só representam cerca de 20% da normal climatológica (1300 a 1750mm por ano).

 

Fig. 5 – Isolinhas da média total anual da precipitação – 1974 a 2001

Fig. 6 – Isolinhas do desvio padrão do total anual da precipitação – 1974 a 2001

 

Todas as análises estatísticas utilizadas confirmam que a distribuição espacial da pluviometria da bacia é homogênea, destacando-se apenas que a área localizada na parte centro-sul (estações 15, 16, 17 e 18) da bacia apresenta uma maior variabilidade, mostrando também que nesta área a precipitação é maior.

Os grupos homogêneos obtidos a partir da análise multivariada foram calculados utilizando-se o método de Ward com distância euclidiana, gerando quatro grupos similares para a área de estudo. O dendograma obtido através do método acima está representado na Figura 7, onde é possível notar que o corte subjetivo realizado determinou a existência de quatro grupos homogêneos.

Os quatro grupos estão geograficamente divididos da seguinte forma: grupo I (região sul); grupo II (região centro-sul); grupo III – que representa o maior porção do toda a área estudada (região nordeste) e grupo IV (região noroeste) conforme a figura 8.

Deve-se enfatizar que os grupos homogêneos definem um comportamento similar a jusante da bacia, outro a montante e duas áreas de transição em seu médio curso.

Fig. 7 – Dendograma dos grupos homogêneos, segundo o método de Ward

 

Fig. 8 – Classificação dos postos pluviométricos segundo os grupos similares

 

Foram elaborados gráficos para a melhor estação representada de cada grupo homogêneo, que mostram o comportamento da precipitação pluviométrica em todo o período de estudo (1974 a 2001), buscando-se um comparativo da variabilidade interanual entre os grupos (Figuras 9 a 12).

Fig. 9 - Precipitação anual para a Estação 19 do grupo I – período de 1974 a 2001

 

Ao se analisar a figura 9 (estação do Grupo I), nota-se que os anos que ultrapassam o desvio padrão médio são 1977, 1978, 1981, 1983, 1985, 1988, 1990, 1997 e 1998, dos quais somente 1977, 1981 e 1990, não apresentam relação com a análise efetuada para toda a área de estudo (Figura 3).

Fig. 10 – Precipitação anual para a Estação 15 do grupo II – período de 1974 a 2001

 

Na figura 10 (estação do Grupo II), nota-se que os anos que ultrapassam o desvio padrão médio são: 1978, 1983, 1985, 1988, 1993, 1997, 1998, 1999 e 2001, dos quais somente 1993, 1999 e 2001 não apresentaram relação com a análise efetuada para toda a área de estudo (Figura 3).

 

Fig. 11 – Precipitação anual para a Estação 4 do Grupo III – período de 1974 a 2001

 

O gráfico apresentado na figura 11 (estação do Grupo III), mostra que os anos de 1974, 1978, 1983, 1984, 1985, 1988, 1990, 1993, 1997, 1998 e 1999, estão fora do desvio padrão e somente 1974, 1984, 1993 e 1999 não apresentam relação com a análise efetuada para toda a área de estudo (Figura 3).

 

Fig. 12– Precipitação anual para a Estação 7 do grupo IV – período de 1974 a 2001

 

Finalmente, no gráfico da figura 12 (estação do Grupo IV) verifica-se que os anos de 1978, 1981, 1983, 1984, 1985, 1991, 1996 e 1997, estão fora do desvio padrão e os anos de 1981, 1984, 1991 e 1996 não apresentam relação com a análise efetuada para toda a área de estudo (Figura 3).

Dessa forma, fica evidente que os grupos homogêneos, apesar de apresentarem uma variabilidade entre si, como se era esperado, apresentam também uma relação clara com o comportamento da evolução interanual da precipitação pluviométrica para toda a área de estudo, pois os principais anos com marcada variabilidade quase sempre são os mesmos, principalmente os anos de ocorrência de El Niño ou La Niña significativos (1983, 1985, 1988 e 1998).

Outro aspecto a ser abordado é a variabilidade espacial, pois a estação do grupo I, situada a montante da bacia, apresenta valores médios de precipitação mais elevados, em torno de 2000mm anuais (Figura 9). Já na estação do Grupo IV, situadas a jusante da bacia, os valores médios são menores, em torno de 1400mm anuais (Figura 12).

As estações do grupo II e III, localizadas no médio curso do Rio Ivaí, apresentam valores médios anuais intermediários, oscilando em torno de 1700mm anuais.

Na tabela 1, apresenta-se a classificação de alguns eventos El Niño e La Niña, (TRENBERTH, 1997), podendo-se observar que esses fenômenos não têm o mesmo período de duração. A classificação desta tabela foi utilizada para confeccionar as isolinhas de alguns eventos importantes.

 

Tabela 1 – El Niño e La Niña definidos a partir da temperatura da superfície do mar no Oceano Pacífico para a região do El Niño (1+2) e excedendo valores de 0.4ºC (positivo ou negativo).

 

El Niño (1+2)

Duração(meses)

La Niña (1+2)

Duração(meses)

Mar/65 a jan/66

11

Mar/66 a set/66

7

Mar/69 a jan/70

11

Jun/67 a jul/68

14

Fev/72 a fev/73

13

Mar/70 a dez/71

22

Mai/76 a jan/77

9

Abr/73 a fev/74

11

Jun/79 a jan/80

8

Out/74 a jan/76

16

Jul/82 a dez/83

18

Jan/85 a dez/85

12

Out/86 a dez/87

15

Abr/88 a dez/88

9

Nov/91 a jun/92

8

Mai/89 a set/89

5

Fev/93 a jun/93

5

Mar/94 a set/94

7

Out/94 a fev/95

5

Abr/95 a ago/95

5

Mar/97 a out/98

20

Abr/96 a jan/97

10

 

 

Jun/99 a jan/2000

8

 

 

Jun/2000 a jan/2001

8

Fonte: Trenberth, 1997. Adaptada e atualizada

 

As figuras 13, 14, 15 e 16, apresentam as isolinhas de anomalia da precipitação para os anos de 1978, 1982, 1983 e 1985, respectivamente. O que se pretende é provar a correlação existente entre a variabilidade interanual e a ocorrência de anomalias positivas (El Niño) ou anomalias negativas (La Niña).

Os anos de 1982/83, 1992 (não se apresenta a figura) e 1997/98 (não se apresenta a figura) destacam-se com valores de precipitação pluviométrica significativamente maiores que os valores médios do período de estudo. Estes anos foram classificados de anos de El Niño intenso, Figuras 14 e 15.

Já os anos de 1985 e 1988, anos de significativo evento La Niña apresentaram valores abaixo da média climatológica da bacia. Na figura 13 (ano de 1978), embora não seja um ano classificado de La Niña, apresentou precipitação pluviométrica abaixo da média climatológica, sugerindo alguma outra dinâmica para explicar a variabilidade da precipitação na bacia.

 

 

Figura 13 – Isolinhas de anomalia do ano de 1978 – Anomalia negativa sem explicação na bibliografia consultada Figura 14 – Isolinhas de anomalia do ano de 1982 – Ano de El Niño intenso
Figura 15 – Isolinhas de anomalia do ano de 1983 – Ano de El Niño intenso Figura 16 – Isolinhas de anomalia do ano de 1985 - Ano de La Niña intenso

 

 

Os resultados obtidos através da correlação linear indicaram pouca influência da anomalia da TSM do Pacífico com a precipitação pluviométrica da área de estudo. Contudo, isto demonstra apenas que os índices gerados não possuem significativa correlação, ou seja, a explicação da possível correlação existente não foi possível através destes índices.

A correlação linear da precipitação pluviométrica total mensal com o Índice de Oscilação SUL (IOS) foi efetuada, escolhendo-se anos de maior variabilidade dentro do período estudado (Tabela 2).

 

 

 

 

Tabela 2 - Correlação da precipitação total com o IOS

Ano de 1978

Normal

Def. 01 Mês

Def. 02 Meses

Def. 03 Meses

0.28

0.17

0.65

0.04

 

 

 

 

Período de 07/82 a 12/83

Normal

Def. 01 Mês

Def. 02 Meses

Def. 03 Meses

0.10

-0.05

-0.50

-0.56

 

 

 

 

Ano de 1985

Normal

Def. 01 Mês

Def. 02 Meses

Def. 03 Meses

0.46

0.23

0.10

-0.24

 

Período de 04/88 a 12/88

Normal

Def. 01 Mês

Def. 02 Meses

Def. 03 Meses

0.39

0.04

0.55

0.51

 

 

 

 

Período de 03/97 a 10/98

Normal

Def. 01 Mês

Def. 02 Meses

Def. 03 Meses

-0.16

-0.21

0.06

0.16

 Valores em vermelho indicam correlação significativa de acordo com os critérios do software Statistica

Def. - Defasagem

 

Os resultados obtidos através da correlação linear mostram que o IOS possui uma significativa influência no comportamento pluviométrico da região da bacia do Ivaí, principalmente no ano de 1978 e no período de 07/82 a 12/83.

Contudo, a correlação apresenta uma variabilidade significativa de ano para ano e de evento para evento, indicando que a influência do IOS não é o único fator a explicar o comportamento da precipitação pluviométrica da região.

 

Conclusões

A bacia hidrográfica do Rio Ivaí apresenta uma definição de períodos chuvoso e seco, bem marcada. Os meses mais chuvosos estão concentrados no trimestre dezembro/janeiro/fevereiro, enquanto os meses mais secos são junho/julho/agosto.

Quanto à distribuição interanual, sua precipitação pluviométrica é homogênea, ocorrendo uma variabilidade somente em anos considerados anômalos, explicados principalmente pela ocorrência dos fenômenos El Niño e La Niña. O que se destaca é a ocorrência de máximos de precipitação nos anos de 1982, 1983, 1992 e 1998 e de mínimos nos anos de 1978, 1985 e 1988.

As ocorrências dos fenômenos El Niño e La Niña podem explicar essa variabilidade pluviométrica, pois os anos de máximos e mínimos, na sua maioria, são considerados anos da ocorrência de tais fenômenos, com significativa influência em toda a dinâmica da região sul do Brasil.

 

BIBLIOgrafia

 

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