Potencialidades dos limiares empíricos de precipitação para o

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POTENCIALIDADES DOS LIMIARES EMPÍRICOS DE PRECIPITAÇÃO PARA O
DESENCADEAMENTO DE FLUXOS DE DETRITOS E DE LAMA NA REGIÃO
NORTE
S. Pereira (1), J. L. Zêzere (1), C. Bateira (2)
1) RISKAm, CEG Lisboa; 2) CEGOT, DG-FLUP;
[email protected]; [email protected]; [email protected]
1. INTRODUÇÃO
A precipitação é identificada como o principal factor desencadeante de movimentos
de vertente a nível mundial (Wieckzorek, 1996; Corominas, 2000). Nos movimentos de
vertente desencadeados pela precipitação, determinados valores de precipitação
(intensidade e/ou duração), humidade do solo ou as condições hidrológicas (e.g., nível
mínimo de pressão de água nos poros do solo) podem constituir limiares que, ao serem
atingidos ou excedidos, desencadeiam movimentos de vertente (Reichenbach et al.,
1998; Guzzetti et al., 2007).
A nível internacional foram propostos inicialmente vários limiares empíricos para a
ocorrência de deslizamentos de solo e/ou fluxos de detritos, mas poucos tinham em
atenção as condições locais (e.g. Caine, 1980; Moser e Hohensim, 1983; Cancelli e
Nova, 1985; Wieczorek, 1987; Ceriani et al., 1992, entre outros). Estes autores
estabeleceram limiares utilizando os limites inferiores para o início da ruptura nos
materiais na vertente, sem diferenciar as propriedades de solo ou as condições de
precipitação.
Numa segunda fase, foram propostos limiares de alerta mais precisos, que
incorporam modelos hidrológicos (e.g. Keefer et al., 1987; Wilson e Wieczorek, 1995).
Esta abordagem melhora a compreensão da relação precipitação/intensidade, baseada
em registos de eventos de movimentos de vertente e permite discriminar entre
situações críticas e não-críticas.
Actualmente, os limiares de precipitação estão sintetizados e caracterizados no
trabalho de Guzzetti et al (2007) e dividem-se em modelos físicos (conceptuais e
baseados no funcionamento dos processos físicos envolvidos) e modelos empíricos (de
base histórica e estatística) (Corominas, 2000; Crosta e Frattini, 2001; Aleotti, 2004;
Wieczorek e Glade, 2005; entre outras referências).
A principal vantagem operacional dos limiares de precipitação, que justifica a sua
definição e aplicação aos sistemas de alerta, relaciona-se com a facilidade de obtenção
1
Tema 4 - Riscos naturais e a sustentabilidade dos territórios
dos dados de precipitação a baixo custo e para áreas extensas.
No entanto, existem algumas limitações na definição de limiares de precipitação
empíricos, principalmente a disponibilidade de informação com qualidade adequada,
resolução espacial, intervalo dos dados e número de anos de registo. Para cada evento
de precipitação é necessária uma rede de estações meteorológicas densa e um
inventário detalhado dos movimentos de vertente desencadeados. Os limiares
baseados em eventos extremos, com longos períodos de retorno, podem não ser
representativos das condições locais de instabilidade, subestimando a probabilidade de
rupturas (Reichenbach et al., 1998). Por isso, é conveniente analisar séries longas com
registos de precipitação e da actividade dos movimentos de vertente, abarcando
diferentes condições meteorológicas de desencadeamento, para a definição de limiares
de precipitação mais fiáveis.
Na mesma região podem ainda ser desencadeados diferentes tipos de movimentos
de vertente, resultantes de distintas condições hidrológicas e, por isso, associados a
padrões de precipitação distintos (Zêzere, 2000; Trigo et al., 2005; Zêzere et al., 2008).
Neste contexto, qualquer limiar proposto deve ser validado com novos eventos de
instabilidade, para minimizar o número de falsos positivos e permitir alertas mais
fiáveis (Zêzere et al., 2008).
Em Portugal, as condições de precipitação responsáveis pelo desencadeamento de
movimentos de vertente já foram caracterizadas para a Região a Norte de Lisboa
(Zêzere et al., 1999, 2005; Zêzere, 2000; Zêzere & Rodrigues, 2002) e para a área da
Povoação, na Ilha de S. Miguel nos Açores (Marques et al., 2008).
Na Região Norte, até ao momento, está publicado um estudo com os resultados
preliminares da determinação de limiares empíricos de precipitação responsáveis pelo
desencadeamento de fluxos de detritos e de lama (Pereira et al., 2009).
Neste artigo, temos como objectivos principais testar diferentes métodos empíricos
para estabelecer limiares de precipitação regionais responsáveis pelo
desencadeamento de fluxos de detritos e de lama e avaliar o funcionamento dos
limiares de intensidade/duração para o evento de instabilidade de vertentes de Janeiro
de 2001 na área do Douro.
2. ÁREA DE ESTUDO
A área de estudo corresponde à região Norte de Portugal (NUT II Norte),
caracterizada por uma paisagem de relevo acidentado com sistemas geomorfológicos
diversificados: plataforma litoral, vales amplos do NW, relevo intermédio, montanhas
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do NW, Vale do Douro e Planalto transmontano. As Montanhas do NW e o Vale do
Douro são as áreas mais susceptíveis à ocorrência de movimentos de vertente,
sobretudo a fluxos de lama e de detritos.
A altimetria da Região Norte varia entre os 0 metros na Plataforma Litoral e os 1544
metros na Serra do Gerês. O substrato geológico é constituído, principalmente, por
rochas graníticas e metamórficas. Estas rochas encontram-se bastante fracturadas e
são abundantes os mantos de alteração graníticos com espessuras variáveis.
Como já foi referido, o principal factor desencadeante da instabilidade de vertentes
é a precipitação. A distribuição da precipitação média anual (PMA) (Fig. 1) revela um
forte contraste entre o litoral e o interior. O relevo desempenha um papel
determinante
nas
diferenças pluviométricas
regionais. Nas regiões
montanhosas voltadas a
oeste e próximo do litoral,
o impulso vertical das
massas de ar húmido ao
atravessarem os obstáculos
do relevo provoca chuvadas
muito fortes e abundantes
Daveau,
1995).
A
frequência e valores de
precipitações extremas na área
Figura 1 – Precipitação média anual na Região
de Arcos de Valdez estão
Norte
desenvolvidos
em
Santos
(2009), dando um importante contributo para o estudo dos contrastes espaciais da
precipitação no Noroeste.
Para Este, o ar torna-se mais seco e quente devido à subsidência das massas de ar a
sotavento dos obstáculos. O Nordeste, nomeadamente o Vale do Rio Douro e alguns
dos seus afluentes, é uma das regiões mais secas do país, caracterizando-se por um
clima mediterrâneo com Invernos moderados e Verões quentes (Ribeiro, 1987).
A PMA varia entre 2000 – 3000 mm nas montanhas do NW e os 300 – 500 mm no
Vale do Douro. Perto do oceano as precipitações são mais frequentes e menos
intensas. A precipitação apresenta um carácter marcadamente sazonal com um forte
contraste entre os meses secos (Junho, Julho e Agosto) e o período húmido no resto do
3
Tema 4 - Riscos naturais e a sustentabilidade dos territórios
ano. Os meses de Setembro/Outubro são meses de início da estação húmida e
Abril/Maio marcam o fim da ‘estação das chuvas’ (Trigo & DaCamara, 2000).
Os fluxos de detritos e de lama são os movimentos de vertente mais destrutivos na
Região Norte de Portugal, responsáveis por 50% dos casos fatais devido a eventos de
instabilidade geomorfológica, durante o último século (Pereira, 2009).
3. RECONSTRUÇÃO DA INSTABILIDADE PASSADA
A metodologia utilizada para o estabelecimento de limiares de precipitação baseouse na reconstrução da actividade passada de fluxos de detritos e de lama, a partir de
diferentes fontes, o que permitiu a elaboração de uma base de dados de ocorrências
para o período entre 1900 e 2007 (extraído da BDMV-N de Pereira, 2009). As principais
fontes de informação utilizadas foram jornais de tiragem nacional (Jornal de Notícias e
O Público), regional (Correio do Minho) e local, artigos científicos publicados, registos
históricos, análise de ortofotomapas e alguns testemunhos locais.
Esta base de dados inclui 80 eventos de tipo fluxo, mas está incompleta, porque não
contempla a totalidade de
movimentos de vertente
desenvolvidos
em
áreas
remotas e desabitadas, ou
onde não se registaram
perdas materiais e humanas
relevantes.
O maior número de
ocorrências de fluxos de
detritos e de lama localiza-se
ao longo do Vale do Douro e
Figura 2 – Localização dos registos de fluxos de
detritos e de lama na Região Norte, entre 1900 e 2007
nas Montanhas do Noroeste
(Fig. 2).
4. Avaliação da ocorrência temporal de fluxos de detritos e de lama
A partir da localização das áreas afectadas e das datas das ocorrências, analisou-se a
precipitação diária para os períodos em causa. Os dados de precipitação são
provenientes da rede de estações meteorológicas do Sistema Nacional de Informação
de Recursos Hídricos (SNIRH) e da estação meteorológica de Vila Real, do Instituto de
Meteorologia.
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Devido à dispersão espacial das ocorrências de fluxos e à variabilidade regional da
precipitação, optou-se por seleccionar duas estações meteorológicas de referência para
o estudo das condições regionais de precipitação responsáveis pelo desencadeamento
de fluxos de detritos e de lama: Casal Soeiro (Montanhas do NW) e Vila Real (Vale do
Douro).
Estas estações reflectem as variações regionais da precipitação e apresentam séries
de dados longas, representativas dos padrões de precipitação regionais. A precipitação
média anual (PMA) é de 1967,7 mm em Casal Soeiro e de 1104,1 mm em Vila Real. A
distribuição da precipitação ao longo do ano é muito variável. Em ambas as estações,
em média, os meses mais chuvosos são Dezembro e Janeiro e os meses em que chove
menos são Julho e Agosto.
Tendo por base a localização das estações meteorológicas de referência,
identificaram-se os fluxos de detritos e de lama que ocorreram num raio de 30 km,
desde 1960, data a partir da qual os registos diários de precipitação são contínuos.
Desta forma, identificaram-se 9 e 10 eventos de instabilidade correlacionáveis com os
registos de precipitação diária efectuados nas estações de Casal do Soeiro e Vila Real,
respectivamente.
Numa primeira fase, analisou-se a distribuição temporal dos eventos de tipo fluxo,
em função da precipitação total anual do ano de ocorrência. Pelos registos de ambas as
estações de referência, verifica-se que ocorreram movimentos do tipo fluxo em anos
com precipitação inferior à precipitação média anual. Para os anos com precipitação
total mais elevada nem sempre encontramos referências a registos de instabilidade, o
que não significa que não tenham existido.
A fraca relação da instabilidade com as precipitações anuais mostra que, como seria
de esperar, não será o simples valor da precipitação total anual a determinar as
condições de desencadeamento deste tipo de movimentos de vertente.
4.1. Limiares de intensidade duração com base na precipitação acumulada
Com base nos dados diários da precipitação calculou-se a precipitação acumulada
absoluta para 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 30, 40, 60, 75 e 90 dias para as datas que
antecederam eventos de instabilidade confirmados. O período de retorno da
combinação da quantidade/duração da precipitação foi obtido utilizando-se a
distribuição de Gumbel (Gumbel, 1958) com base na probabilidade de valores
extremos. Para cada evento foi determinada a combinação crítica (quantidade duração), tendo por base o valor de período de retorno mais elevado, que diz respeito
5
Tema 4 - Riscos naturais e a sustentabilidade dos territórios
a períodos de precipitação extremos.
Numa análise de pormenor, elaborou-se uma tabela síntese dos eventos de
precipitação com as respectivas precipitações acumuladas e períodos de retorno, que
desencadearam fluxos na área de influência das estações meteorológicas de Casal
Soeiro e Vila Real (Tabela 1).
O limiar crítico estabeleceu-se tendo em conta a intensidade de precipitação para
diferentes durações de precipitação acumulada, para as combinações críticas dos fluxos
registados. Adicionalmente, acrescentaram-se os valores de intensidade máxima de
precipitação para diferentes durações nos anos em que não se registaram fluxos, para
testar a robustez dos limiares. Esta metodologia tem uma base empírica que fornece
uma discriminação máxima entre períodos de precipitação caracterizados por
actividade de movimentos de vertente e períodos de precipitação não relacionados
com a instabilidade de vertentes (Zêzere et al., 2005).
Tabela 1 – Eventos de precipitação que desencadearam fluxos e respectivas precipitações acumuladas
para diferentes durações e tempos de retorno. As áreas a cinza representam as combinações críticas
ESTAÇÃO DE REFERÊNCIA DE VILA REAL
ESTAÇÃO DE REFERÊNCIA DE CASAL SOEIRO
Evento
ID
17-111960
1
16-021966
2
07-121976
9
23-021977
3
27-121981
4
23-111996
5
07-122000
6
08-032001
7
21-032001
8
19-021966
10
12-121978
11
27-121981
12
11-021985
13
07-121992
14
22-121997
15
28-122000
16
26-012001
17
P (mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
P(anos)
(mm)
TR
(anos)
Pac1
dia
Pac 2
dias
Pac 3
dias
Pac 4
dias
Pac 5
dias
Pac
15
dias
353,8
2
386,8
2,5
178,3
1
489,3
5,9
487,6
5,8
250,8
1,2
356,3
2
232,4
1,1
312,2
1,5
Pac
30
dias
716,9
6,3
742
7,2
280,8
1,1
785,2
9,2
559,3
2,8
296,7
1,1
569,9
2,9
299,8
1,1
497,4
2,1
Pac
40
dias
779,5
4,5
941,7
9,5
344,8
1,1
871,1
6,8
559,3
1,8
374,2
1,2
894,4
7,6
382,4
1,2
506,7
1,6
Pac 60
dias
Pac 75
dias
Pac 90
dias
251
3,4
153,1
1,2
107,8
1
201,2
1,8
132,6
1,1
205,7
1,9
181,4
1,5
180,2
1,5
183,5
1,5
Pac
10
dias
323,1
2,7
356,9
3,8
178,3
1,1
278,8
1,8
264,2
1,6
205,7
1,2
278,1
1,8
232,4
1,3
205,8
1,2
91,6
1,9
18,7
1
28,1
1
13,9
1
24
1
99,7
2,4
92,8
1,9
42,2
1
112
3,6
103,4
1,3
29,2
1
50,3
1
36,7
1
36,1
1
143,9
2,5
103,1
1,3
47,2
1
143
2,5
233,9
6,9
69,6
1
56,7
1
60,7
1
46,1
1
163,4
2,1
131,8
1,4
87,2
1
183,5
2,8
247,2
4,8
99,4
1
81
1
156,7
1,4
85,6
1
187,4
2,0
170,7
1,7
89,2
1
183,5
1,9
937,9
4,1
1146,7
9,4
742,2
2,1
1043,4
6,2
559,3
1,3
483,4
1,2
988,3
5,0
677,7
1,7
834,5
2,8
937,9
2,5
1308,7
7,8
898,9
2,3
1170,3
5,0
592,3
1,2
581,8
1,2
1054,3
3,5
1167,3
5
1008,2
3,1
937,9
1
1508,2
9,1
919,1
1,9
1401,9
6,7
724,5
1,3
588,3
1
1085,9
2,8
1378,9
6,2
1442
7,5
42,5
1,2
39,8
1,1
43,5
1,2
44,8
1,2
37
1
40
1,1
25,6
1
50,7
1,5
74,7
1,5
71,5
1,4
44,7
1
92,5
2,8
44,2
1
43,3
1
37,3
1
70,9
1,4
102,5
2
111,8
2,7
45
1
147,7
10,5
120
3,6
59,1
1
56,6
1
97,2
1,7
157,6
6
118,1
2,1
76,7
1,1
161,5
6,7
135,9
3,2
97,7
1,4
66,7
1
125,7
2,5
159,3
3,3
129,7
1,8
94,1
1,2
181
5,4
141
2,3
108,9
1,3
74,1
1
141,2
2,3
294,4
8,6
267,1
5,6
208,1
2,5
185,7
1,9
166,2
1,5
153,8
1,4
93,4
1
169,9
1,6
373,6
10,3
301
4,3
285,7
3,6
187,7
1,4
174,7
1,3
187,1
1,4
122,6
1,1
177,1
1,3
565,1
15,2
302,6
1,8
304,9
1,9
410,6
4
201,4
1,2
257,7
1,4
408,9
3,9
415
4,1
727,3
22,8
354,9
1,8
304,9
1,5
430,9
2,8
245,1
1,2
358,8
1,9
449
3,1
508,4
4,6
900,8
26,1
354,9
1,4
304,9
1,2
469,7
2,1
331,8
1,3
536,4
2,9
648,6
5,5
823,9
16
931,9
14,3
387,4
1,3
338,2
1,2
564,1
2,4
358,2
1,2
653,4
3,5
666,9
3,8
870,4
10,4
1019,4
14,3
387,4
1,2
426,9
1,3
798
5
359,7
1,2
661,4
2,8
696,4
3,2
1063,6
17,7
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Os resultados mostram uma correlação muito forte do tipo potencial entre a
intensidade dos eventos e a respectiva duração, em ambas as estações meteorológicas.
Em Casal Soeiro obteve-se a seguinte relação (Fig. 3a): y = 109x-0,42, com R2= 0,984. Em
Vila Real utilizou-se a mesma metodologia e o resultado foi o seguinte (Fig. 3b): y =
69,42x-0,42, com R2= 0,936.
A existência de um elevado número de falsos positivos pode dever-se a várias
razões: lacunas de registos de ocorrências nas bases de dados; extensão elevada da
área de trabalho; reduzido número de eventos e falta de trabalho de campo de
pormenor, pelo menos para as áreas de influência das estações de âmbito regional.
Comparativamente, o limiar de Vila Real é mais baixo do que em Casal Soeiro, o que
prova que duas localizações próximas geograficamente podem ter grandes diferenças
nos quantitativos críticos da precipitação e nos próprios factores permanentes que
condicionam a ocorrência de fluxos de detritos e de lama.
a
b
Figura 3 – Limiares de intensidade/duração para fluxos de detritos e de lama; a) Casal Soeiro; b)
Vila Real
4.2. Limiares baseados nas condições antecedentes de precipitação
Na literatura científica, os fluxos são quase sempre associados a precipitações
desencadeantes de curta duração, de algumas horas a poucos dias, geralmente não
mais do que 3 (Wieczorek e Glade, 2005; Wilson e Wieczorek, 1995).
Da análise efectuada às precipitações antecedentes aos fluxos na Região Norte não
se pode tirar a mesma conclusão, uma vez que os dados de precipitação apresentam
períodos de retorno mais baixos para as durações mais curtas, na maioria dos eventos
com instabilidade confirmada. Desta forma, optou-se por avaliar a importância
cumulativa da precipitação antecedente acumulada para períodos mais ou menos
longos (responsável pela preparação dos terrenos para a instabilidade) e a precipitação
7
Tema 4 - Riscos naturais e a sustentabilidade dos territórios
do evento observada num período mais curto de 1 a 3 dias (responsável pelo
desencadeamento dos movimentos de vertente).
Tendo em conta esta hipótese, testaram-se diferentes combinações entre a
precipitação acumulada entre 1 e 3 dias (precipitação desencadeante) com diferentes
períodos de precipitações antecedentes acumuladas de 5, 10, 15, 30, 40, 60, 75 e 90
dias (precipitação preparatória), as quais foram comparadas com as combinações
equivalentes com período de retorno mais elevado para cada ano climatológico. A
determinação das combinações de precipitação que melhor discriminam os eventos de
instabilidade comprovadas foi efectuada através do procedimento de tentativa e erro.
Os melhores resultados foram obtidos combinando a precipitação de evento
acumulada em 72 horas com a precipitação antecedente de 10 dias, em ambas as
estações meteorológicas de referência. Esta combinação é a que melhor se ajusta ao
desencadeamento de fluxos de detritos e de lama na região (Fig. 4). Nos anos sem
registos de fluxos analisaram-se os valores máximos de precipitação em 72 h e a
respectiva precipitação dos 10 dias antecedentes, bem como os valores máximos para
10 dias combinados com a precipitação das 72 h seguintes.
a
b
Figura 4 – Relação entre a precipitação de 3 dias do evento com a precipitação dos 10 dias
antecedentes; a) Casal Soeiro; b) Vila Real. Losangos: eventos de fluxos de lama e de detritos;
linha: limiar empírico; quadrados e triângulos: ausência de fluxos; Quadrados: relação entre a
precipitação máxima anual em 72 h com a precipitação antecedente de 10 dias; Triângulos:
relação entre a precipitação máxima anual antecedente de 10 dias com a precipitação dos 3 dias
seguintes (evento)
As linhas dos limiares foram desenhadas com base empírica, para abarcar o maior
número de verdadeiros positivos. A linha do limiar é mais baixa em Vila Real do que em
Casal Soeiro.
Em Casal Soeiro, se a precipitação dos 10 dias antecedentes exceder 75 mm é
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necessário um evento de precipitação de 170 mm em 72 horas para haver condições de
instabilidade. Em Vila Real, é necessária menos precipitação de evento em 3 dias (100
mm), bem como das precipitações antecedentes de 10 dias (50 mm) para se realizarem
as condições mínimas para a ocorrência de fluxos de detritos e de lama.
O número de falsos positivos é grande, o que pode ser uma evidência de que as
condições locais de precipitação atingem os limiares de ruptura mais vezes do que a
análise das ocorrências da base de dados sugere.
4.3. Limiares normalizados pela PMA
Os dados da precipitação do dia do evento e a respectiva sequência de precipitações
acumuladas absolutas foram normalizados para se comparar os totais de precipitação
dos eventos e o seu significado no total de precipitação média anual nas estações
meteorológicas utilizadas. A precipitação foi dividida pelo valor de precipitação média
anual das diferentes estações em estudo (Guzzetti et al., 2007):
Pnorm = P1 / PMA * 100; Pnacum / PMA * 100
P1 precipitação total do dia do evento x; PMA é a precipitação média anual para a estação de
referência; Pnacum é a precipitação acumulada dos n dias antes do evento x.
Com esta metodologia, as diferenças dos valores de precipitação entre estações
meteorológicas devido às diferentes características morfológicas e climáticas são
anuladas, permitindo a comparação dos registos.
Como se obtiveram bons resultados nos limiares combinados, normalizou-se a
precipitação de evento em 3 dias e a precipitação antecedente de 10 dias (Fig. 5). Os
resultados obtidos apontam para
valores de precipitação do evento
em 3 dias entre 8 e 12% da PMA,
e precipitações antecedentes de
10 dias entre 9 a 12% de PMA, no
mínimo, para haver registos de
instabilidade de vertentes do tipo
fluxo de detritos e de lama na
Região Norte. A partir da
Figura 5 – Comparação do limiar de precipitação de 3
normalização dos limiares de
dias do evento com 10 dias antecedentes normalizada
condições
antecedentes
de
pela PMA para Amarante e Casal Soeiro
precipitação pela PMA verifica-se
que as condições de desencadeamento são mais exigentes na área de Vila Real,
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Tema 4 - Riscos naturais e a sustentabilidade dos territórios
embora os valores de precipitação absolutos sejam mais baixos. Ou seja, a
probabilidade de ocorrência de um evento de instabilidade nas vertentes,
desencadeado pelas condições de precipitação reportadas na Figura 5, é menor em
Vila Real do que em Casal Soeiro.
Uma vez que a precipitação média anual é bastante superior nas Montanhas do NW
(Casal do Soeiro), do que no Vale do Douro (Vila Real), parece que as vertentes ajustam
o seu ponto de equilíbrio às quantidades e intensidades de precipitação habituais em
cada região (Pedrozzi, 2004).
Por esse motivo, os fluxos de detritos e de lama não atingem os limiares críticos com
as mesmas condições de precipitação em Casal Soeiro e Vila Real.
4.4. Potencialidades dos limiares na previsão de futuros fluxos de detritos e de
lama
Tendo por base os resultados dos limiares críticos de precipitação estabelecidos para
o desencadeamento de fluxos de detritos e lama na Região Norte, existem condições
para o cálculo da precipitação mínima diária necessária para ultrapassar um limiar
crítico para qualquer duração. Por outro lado, também é possível determinar a
combinação de precipitação acumulada (mm) e duração (dias) responsável pelo
alcance do limiar crítico de precipitação. Como é evidente, estes limiares devem ser
validados com novos episódios de precipitação desencadeantes de fluxos de detritos e
de lama, mas deixa-se aqui um contributo para uma metodologia de trabalho. O ideal é
ter acesso a dados de precipitação diária e horária em tempo real para o
desenvolvimento de um sistema de alerta para movimentos de vertente.
Por enquanto, resta-nos analisar os períodos de instabilidade de vertentes
comprovados e verificar o ajuste do limiar às ocorrências. Na área de influência da
estação meteorológica de Vila Real, o ano climatológico de 2000-01 é um bom exemplo
para esta experiência.
Nesta área foi calculada a precipitação mínima diária necessária para se atingir o
limiar crítico, com base nas combinações críticas de precipitação acumulada (mm) e
duração (dias), tal como Zêzere et al. (2008) realizaram para a região a Norte de Lisboa.
Os cálculos foram baseados na equação obtida para os limiares de precipitação
acumulada e duração: y = 9,56x + 133,13 (Pereira, 2009).
Na área de trabalho de Vila Real, o período de instabilidade de vertentes durante o
ano climatológico de 2000-01 decorreu entre finais do mês de Dezembro de 2000 e
finais de Fevereiro de 2001, registando-se ainda um curto período de instabilidade em
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finais de Março de 2001. Todos os fluxos de detritos e de lama registados na base de
dados de ocorrências (ID 16 - 2 ocorrências, em 28 de Dezembro de 2000; ID 17 - 6
ocorrências, em 26 de Janeiro de 2001) verificaram-se no período de instabilidade de
vertentes determinado de forma empírica (Fig. 6).
Na área de Vila Real o limiar de 60 dias foi ultrapassado entre 18 de Janeiro e 2 de
Fevereiro de 2001. O limiar de 40 dias esteve quase a ser atingido no mesmo período,
tendo sido ultrapassado entre 31 de Dezembro de 2000 e 13 de Janeiro de 2001. O
limiar de 30 dias foi excedido apenas em 29 de Dezembro de 2000, data que coincide
com a ocorrência de dois fluxos de detritos (ID 16). Os fluxos de detritos ocorridos em
26/01/2001 (ID 17) ocorreram numa fase em que o limiar de 60 dias foi excedido e os
limiares de 40 e 30 dias estiveram muito próximo de ser atingidos.
As ocorrências de fluxos de detritos e de lama existentes na BDMV-N coincidem com
períodos em que algum limiar crítico de precipitação foi atingido, justificando a
adequação deste limiar na área de Vila Real.
Figura 6 – Precipitação mínima necessária para o desencadeamento de fluxos de detritos e
de lama na área de influência de Vila Real, em Janeiro de 2001
5. CONCLUSÕES
Face às limitações da informação sobre as ocorrências de fluxos de detritos e de
lama e à falta de informação geotécnica e hidrológica de pormenor, testaram-se
limiares empíricos de precipitação, tendo sido obtidos bons resultados com os limiares
de intensidade/duração da precipitação, limiares que consideram as condições
antecedentes e limiares normalizados pela PMA.
Neste trabalho comprovou-se que uma determinada intensidade de precipitação
não causa danos num local, mas pode ser extremamente danosa noutra área, que
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normalmente recebe menos precipitação. Por outro lado, os mesmos quantitativos de
precipitação podem causar efeitos diferentes na instabilidade de vertentes, deendendo
sempre dos factores condicionantes da instabilidade presentes em cada área (e.g.
litologia, formações superficiais, fracturação, declive, intervenção antrópica).
Adicionalmente, diferentes condições hidrológicas produzidas por diferentes episódios
de precipitação resultam em situações de instabilidade de vertentes distintas.
Os períodos de retorno das precipitações críticas calculadas para as duas estações
de referência são relativamente baixos. É possível que a distância das estações
meteorológicas de referência aos fluxos não reflicta as condições de precipitação locais.
De qualquer modo, os resultados obtidos com os limiares de intensidade/duração
indicam que as precipitações críticas responsáveis pelo desencadeamento de fluxos de
detritos e de lama se repetem com bastante frequência, ao contrário do que os
registos de instabilidades disponíveis na base de dados de ocorrências pareciam
indicar. Os limiares devem ser interpretados no âmbito dos limiares regionais que, pela
sua natureza, são mais baixos do que os limiares locais (Guzzetti, et al., 2007),
uniformizando as condições de precipitação da região.
Os períodos de retorno calculados para as combinações críticas de
intensidade/duração com base nas precipitações acumuladas que antecederam os
fluxos de detritos são muito variáveis e, em muitos casos, são baixos (< 5 anos).
As combinações críticas normalizadas pela PMA facilitam a análise espacial da
distribuição das chuvas críticas mas não são suficientes para explicar a localização dos
eventos de instabilidade, pois os fluxos nem sempre se localizam nas áreas onde a
precipitação registada representa uma maior fracção da PMA.
Por outro lado, verificou-se que a precipitação antecedente de 10 dias combinada
com a precipitação do evento de 3 dias é muito importante para o início dos fluxos de
detritos e de lama. Neste caso, o período de retorno das ocorrências aumenta
consideravelmente, porque resulta da conjugação da probabilidade de ocorrência de
precipitações em dois períodos temporais.
A precipitação do evento e a precipitação antecedente são importantes para o início
de fluxos de detritos e de lama na Região Norte de Portugal. No entanto, a localização
dos eventos não está apenas relacionada com condições extremas de precipitação a
nível regional, que devem ser analisadas no contexto dos respectivos regimes de
precipitação, mas também com a existência de factores condicionantes da instabilidade
de vertentes que, em última instância, determinam a localização espacial da
instabilidade. Adicionalmente, a precipitação necessária ao desencadeamento de
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fluxos de detritos e lama pode diminuir com a construção de terraços e regularização
das vertentes com taludes em terra. Estes factores aumentam a pressão sobre a
vertente e disponibilizam materiais que podem ser mobilizados facilmente.
Os limiares propostos devem ser validados com novas ocorrências de fluxos, tal
como já foi realizado na região a Norte de Lisboa (Zêzere et al., 2008). No futuro, a
disponibilização em tempo real das precipitações diárias permitirá calcular
automaticamente a precipitação mínima necessária ao desencadeamento de
movimentos de vertente e a constituição de sistemas de alerta para a protecção civil.
BIBLIOGRAFIA
Aleotti, P. 2004. A warning system for rainfall-induced shallow failures. Eng. Geology ,
73, pp. 247-265.
Caine, N. 1980. The rainfall intensity-duration control of shallow landslides and debris
flows. Geografiska Annaler , 62, pp. 23-27.
Cancelli, A., & Nova, R. 1985. Landslides in soil debris cover triggered by rainstorms in
Valtellina (Central Alps - Italy). In Proceedings of 4th International Conference and
Field Workshop on Landslides, Japan, 23-31 Aug. (pp. 267-272).
Ceriani, M., Lauzi, S., & Padovan, N. 1992. Rainfall and landslides in the Alpine area of
Lombardia Region, central Alps, Italy. Interpraevent , 2, pp. 9-20.
Corominas, J. 2000. Landslides and Climate. Keynote Lecture. In E. Bromhead, N. Dixon,
& M. L. Ibsen (Eds.), Proceeding of 8th International Symposium on Landslides (Vol.
4, pp. 1-33). Cardiff: A. A. Balkema.
Crosta, G. B., & Frattini, P., 2001. Rainfall thresholds for triggering soil slips and debris
flow. In A. Mugnai, Guzzetti, F. & Roth, G. (Eds.), Proceedings of 2nd EGS Plinius Conf.
on Mediterranean Storms (pp. 463-487). Siena.
Daveau, S. 1995. Portugal Geográfico (2ª ed.). Lisboa: Edições João Sá e Costa.
Gumbel, E. J. 1958. Statistics of Extremes (2004 ed.). Courier Dove.
Guzzetti, F., Peruccacci, S., Rossi, M., & Stark, C. P. 2007. Rainfall thresholds for the
iniciation of landslides in central and southern Europe. Meteorology and
13
Tema 4 - Riscos naturais e a sustentabilidade dos territórios
Atmospheric Physics .
Keefer, D. K., Wilson, R. C., Mark, R. K., Brabb, E. E., Brown, W. M. I., Ellen, S. D., et al.
1987. Real-time landslide warning during heavy rainfall. Science , 238, pp. 921-925.
Marques, R., Zêzere, J. L., Trigo, R., Gaspar, J., & Trigo, I. 2008. Rainfall patherns and
critical values associated with landslides in Povoação County (São Miguel Island,
Azores):relationships with the North Atlantic Oscilation. Hydrological Processes , 22,
pp. 478-494.
Moser, M., & Hohensim, F., 1983. Geotechnical aspects of soil slips in Alpine regions.
Engineering Geology , 19, pp. 185-211.
Pedrozzi, G. 2004. Triggering of landslides in Canton Ticino (Switzerland) and prediction
by the rainfall intensity and duration method. Bulletin of Engineering Geology and
the Environment, 63, pp. 281-291.
Pereira, S. 2009. Perigosidade a movimentos de vertente na Região Norte. Dissertação
de doutoramento.
Reichenbach, P., Cardinali, M., De Vita, P., & Guzzetti, F., 1998. Regional Hydrological
thresholds for landslides and floods in the Tiber River Basin (central Italy).
Environmental Geology, 35, pp. 146-159.
Pereira, S., Zêzere, J., & Bateira, C. 2009. Estabelecimento de limiares de precipitação
de base empírica para a ocorrência de fluxos de lama e de detritos no Norte de
Portugal. Publicações da Associação Portuguesa de Geomorfólogos, Volume VI,
APGEOM, Braga, p.155-162.
Ribeiro, O., Lautensach, H., & Daveau, S. 1987. Geografia de Portugal (4ª ed., Vol. II).
Lisboa: Edições João Sá da Costa.
Santos, M. 2009. Precipitações Extremas na área de Arcos de Valdevez: análise
estatística e contrastes espaciais. Dissertação de Mestrado em Sistemas de
Informação Geográfica e Ordenamento do Território apresentada na Faculdade de
Letras da Universidade do Porto.
Trigo, R. M., & DaCamara, C. C. 2000. Circulation weather types and their influence on
the precipitation regime in Portugal. International Journal of Climatology, 20, pp.
VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física
II Seminário Ibero-Americano de Geografia Física
Universidade de Coimbra, Maio de 2010
1559-1581.
Wieczorek, G. F. 1987. Effects of rainfall intensity and duration on debris flows in
Central Santa Cruz Mountains, California. In J. E. Costa, & G. F. Wieczorek (Eds.),
Debris flows/avalanches: process, recognition and mitigation (Reviews in
Engineering Geology, Geological Society of America ed., Vol. 7, pp. 93-104).
Wieczorek, G. F., & Glade, T. 2005. Climatic factors influencing occurrence of debris
flows. In M. Jakob, & O. Hungr (Eds.), Debris flow hazards and related phenomena
(pp. 325-362). Berlin: Springer.
Wilson, R. C., & Wieczorek, G. F., 1995. Rainfall thresholds for the initiation of debris
flow at La Honda, California. Environmental Engineering and Geosciences, 1 (1), pp.
11-27.
Zêzere, J., Ferreira, A., & Rodrigues, M. 1999. The role of conditioning and triggering
factors in the occurence of landslides: a case study in the area north of Lisbon
(Portugal). Geomorphology, 30 (1-2), pp. 133-146.
Zêzere, J. 2000. Rainfall triggering of landslides in the North of Lisbon. In B. E., N. Dixon,
& I. M. (Eds.), Landslides in Research: Theory and Practice 3 (pp. 1629-1634).
London: Thomas Teldford.
Zêzere, J. L., & Rodrigues, M. L. 2002. Rainfall thresholds for landsliding in Lisbon Area
(Portugal). In J. Rybar, J. Stemberk, & P. Wagner (Eds.), Landslides: Proceedings of the
First European Conference on Landslides, 24-26 June (pp. 333-338). Sweets &
Zeitinger, Praga, Czeck Republic.
Zêzere, J. L., Trigo, R., & Trigo, I. 2005. Shallow and deep landslides induced by rainfall
in the Lisbon region (Portugal): assessment of relationships with the North Atlantic
Oscillation. Natural Hazards and Earth Systems Sciences, pp. 331-344.
Zêzere, J. L., Trigo, R., Fragoso, M., Oliveira, S. C., & Garcia, R. A. 2008. Rainfall-triggered
landslides in the Lisbon region over 2006 and relationships with the North Atlantic
Oscilation. Natural Hazards and Earth System Sciences, 8, pp. 483-499.
15