aplicação de índices de quantificação de secas no brasil revisão

XII CONGRESSO NACIONAL DE MEIO AMBIENTE DE POÇOS DE CALDAS
20 A 22 DE MAIO DE 2015 – POÇOS DE CALDAS – MINAS GERAIS
APLICAÇÃO DE ÍNDICES DE QUANTIFICAÇÃO DE SECAS NO BRASIL:
REVISÃO EXPLORATÓRIA
Ferreira, L. K. R.(1); Ferreira, F. E. F. R.(2); Coelho, T. L. S.(3); Pinheiro, A. I.(4);
Ferreira, A. L. R.(5); Ferreira Junior, L. D.(6)
(1)
Mestranda em Recursos Hídricos, Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental, Universidade Federal
do Ceará, Av. Mister Hull, s/n, Pici, Fortaleza/CE, [email protected]; (2) Doutorando em Recursos
Hídricos, Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental, Universidade Federal do Ceará, Av. Mister Hull,
s/n, Pici, Fortaleza/CE, [email protected]; (3) Mestrando em Recursos Hídricos, Departamento de
Engenharia Hidráulica e Ambiental, Universidade Federal do Ceará, Av. Mister Hull, s/n, Pici, Fortaleza/CE,
[email protected]; (4) Graduanda em licenciatura em Química, Instituto Federal do Ceará, Rodovia Iguatu,
Várzea Alegre, km 05, Iguatu/CE, [email protected]; (5) Mestre em Engenharia de Produção,
Departamento de Engenharia de Produção, Universidade Federal de São Carlos, Rodovia Washington Luís, km
235 - SP-310, São Carlos/SP, [email protected]; (6) Doutorando em Engenharia de Produção,
Departamento de Engenharia de Produção, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo,
Avenida Trabalhador são-carlense, 400, Pq. Arnold Schmidt, São Carlos/SP, [email protected].
RESUMO – Os índices de seca são fundamentais para a identificação e
quantificação do nível de severidade da seca em uma determinada localidade. Estes
índices auxiliam na previsão das secas e são elemento fundamental no apoio à
tomada de decisões mitigadoras pelas autoridades responsáveis, cidadãos,
governantes e empresas. Os índices de seca utilizam informações tais como níveis
de precipitação, evaporação e umidade do solo, obtidas de registros históricos, e os
combinam para a identificação da frequência, duração e intensidade de uma atual ou
provável seca. Há uma miríade de índices de seca descritos na literatura. Este
trabalho objetivou, a partir de uma revisão bibliográfica exploratória estruturada,
identificar aplicações dos índices de seca em localidades brasileiras. Assim, teve por
pretensão compreender o estado da prática no Brasil e, consequentemente,
identificar os índices mais utilizados nos trabalhos científicos. Os índices de seca
mais recorrentes nos trabalhos revisados foram os Índice Padronizado de Seca e
Índice de Severidade de Seca de Palmer, aplicados, especialmente, nas regiões
sudeste e nordeste.
Palavras-chave: Índices de secas. Gestão da seca. Seca meteorológica. Seca
hidrológica.
Introdução
A seca pode ser definida como um fenômeno climático ocasionado pelo déficit de
precipitação em relação ao que foi evaporado, apresentando valores inferiores ao da
normal climatológica em uma determinada região, em um horizonte temporal
específico (BARRA et al., 2002). De acordo com Fernandes et al. (2009), a seca
pode apresentar diferentes características, variáveis de acordo com a região, clima e
exploração de recursos hídricos, sendo, por esta razão, de difícil previsibilidade. Na
literatura a seca é classificada em quatro tipos (WILHITE; GLANTZ, 1985): seca
meteorológica, seca hidrológica, seca agrícola, e seca socioeconômica.
A seca meteorológica é caracterizada pelo elevado grau de aridez e aumento na
duração do período de seca, comparativamente aos valores médios de uma dada
região. A seca hidrológica está relacionada à redução dos volumes de água de uma
bacia hidrográfica ou rio, por exemplo, devido à baixa, mas bem distribuída,
precipitação. A seca agrícola reúne elementos da seca meteorológica ou hidrológica
aos impactos na agricultura, ocasionada por redução nas precipitações, déficits de
água no solo, diferenças entre a evapotranspiração real e potencial, por exemplo.
Por fim, a seca socioeconômica está associada ao impacto da seca sobre as
atividades humanas, i.e., quando o déficit de água ocasiona falta de bens ou
serviços (e.g. energia elétrica, alimentos, etc.), com elementos das secas
meteorológica, hidrológica e agrícola (WILHITE; GLANTZ, 1985).
Considerando o enorme prejuízo que os tipos de seca provocam, diversos autores
têm se preocupado em desenvolver métricas, índices, para avaliar e, inclusive,
proporcionar subsídios para auxiliar na previsão do nível de severidade da seca.
Esses índices avaliam aspectos como (MCKEE; DOESKEN; KLEIST,1993): escala
temporal (i.e. frequência, duração e intensidade), probabilidade, déficit de
precipitação. Assim, são utilizados dados históricos de precipitação, umidade do ar,
umidade do solo, por exemplo, de uma localidade específica. Em suma, os índices
de seca, de acordo com Barra et al. (2002), “consistem em equações com variáveis
climáticas e procedimentos estatísticos para determinar a intensidade, a duração e a
frequência” de uma dada seca em uma localidade, ou região, específica.
Há na literatura uma miríade de índices que objetivam a mensuração das secas.
Fernandes et al. (2009) lista os seguintes: Índice de Precipitação Padronizada;
Índice de Anomalia de Chuva; Índice de Seca de Bhalme & Mooley; Índice de Seca
de Bhalme & Mooley Modificado; Índice de Severidade de Herbst; Índice de
Abastecimento de Água em Superfície; Índice de Reparação de Seca; Índice de
Umidade da Cultura; Índice de Estresse Hídrico da Cultura; Índice de Desvio de
Chuva de Lamb; Índice de Seca Efetiva; Índice de Severidade de Seca de Palmer. A
aplicação desses índices pode auxiliar na minimização dos impactos da seca, já que
medidas mitigadoras podem ser aplicadas e/ou previstas para a redução dos
impactos agrícolas, ambientais e socioeconômicos. Diante desse contexto, o
objetivo deste trabalho é identificar, em revisão bibliográfica estruturada, aplicações
dos índices para o cálculo de severidade de seca no Brasil, i.e., o estado da prática
sobre o tema no país. Identificar essas aplicações é o primeiro passo para
compreender em que nível estão os estudos e o interesse na minimização dos
impactos relacionados às secas no Brasil.
Material e Métodos
O trabalho pode ser classificado como exploratório (GIL, 2002) e foi desenvolvido
em cinco principais etapas: (1) revisão inicial; (2) delimitação da pesquisa; (3)
elaborações teóricas; (4) revisão exploratória estruturada; e, (5) análise e síntese
dos resultados.
Na primeira etapa foram revisadas fontes bibliográficas tais como artigos seminais e
livros de leitura corrente sobre o tema “secas”, com a intenção de compreender o
fenômeno das secas, obter uma classificação para os tipos de secas e identificar os
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principais aspectos caracterizadores e indutores da seca. Da revisão inicial foi
possível delimitar a abrangência da pesquisa, na segunda etapa. Interessou a
identificação dos índices de severidade das secas e das aplicações realizadas no
Brasil.
Na terceira etapa, foi elaborado o protocolo para a realização da revisão exploratória
estruturada. No protocolo foi definido o objetivo da revisão: “identificação de
trabalhos com aplicação de índices de severidade de seca em localidades
brasileiras”. A intenção foi identificar quais os índices utilizados, em quais
localidades foram aplicados os índices selecionados. A revisão exploratória
estruturada foi realizada em três etapas: (4.1) inserção das palavras-chave e busca
nas bases de dados; (4.2.) seleção de artigos pela leitura dos títulos, primeira
triagem; (4.3) seleção de artigos pela leitura dos resumos, segunda triagem; (4.4)
compilação dos artigos selecionados e busca cruzada, i.e. nova identificação de
fontes bibliográficas a partir das citações encontradas nos artigos selecionados na
segunda triagem. Foram utilizadas as palavras-chave “deficiência hídrica”, “seca
meteorológica”, “severidade de seca”, “pluviometria” e “secas”. As buscas foram
realizadas nas bases de dados indexadas no site de busca Scielo. Foram
consideradas pesquisas nos idiomas português ou inglês. Não foi estabelecido
critério de exclusão considerando as datas de publicação dos artigos.
Na quarta fase foi realizada a revisão exploratória estruturada nas bases de artigos
definidas. Os resumos dos artigos foram lidos e sintetizados. A revisão permitiu a
identificação dos índices de severidade de seca, especialmente, quais índices foram
aplicados para a mensuração da severidade de seca em localidades do Brasil.
Esses resultados foram compilados, sumarizados e analisados na quinta etapa.
Propostas para a continuidade do trabalho são feitas.
Resultados e Discussão
Na revisão bibliográfica foram identificados dez artigos que fazem uso de alguns
índices de seca em diferentes estados do Brasil. Na Tabela 1 estão apresentados os
índices de seca aplicados em cada localidade, de acordo com os trabalhos
revisados.
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Tabela 1: Síntese dos índices que foram utilizados no Brasil
APLICAÇÃO
ÍNDICES
Agreste da borborema, no Índices de Severidade de Seca de
estado da Paraíba nos Palmer, Anomalias de Chuva,
municípios de Campina Bhalme & Mooley, Bhalme & Mooley
Grande,
Boa
Vista, Modificado.
Pocinhos.
Os autores caracterizam Índice de severidade de seca de
a severidade das secas Palmer.
em 21 cidades do Estado
do Ceará utilizando dados
históricos
de
índices
pluviométricos
e
de
temperatura do ar.
Campinas, Jaú, Mococa, Índice de Severidade de Secas de
Piracicaba, Ribeirão Preto Palmer; Índice Padronizado de
e Tatuí - SP
Precipitação.
Campinas, Jaú, Ribeirão
Preto, Mococa, Pindorama
e Ubatuba – SP.
Estado de São Paulo, nos
municípios de Campinas e
Pindorama.
Índice Padronizado de Precipitação;
Índice
Padronizado
de
Evapotranspiração real
Índice de Severidade de Seca de
Palmer adaptado ao estado de São
Paulo;
Índice
Padronizado
de
Precipitação; Índice Padronizado de
Evapotranspiração Real.
Santo Antônio de Goiás – Índice de Severidade de Seca de
GO
Palmer; Z de Palmer; Anomalia de
chuva; Padronizado de Precipitação.
REFERÊNCIA
Azevedo e Silva
(1994)
Barra et
(2002)
al.
Blain e Brunini
(2005)
Blain e Brunini
(2006)
Blain e Brunini.
(2007)
Fernandes,
Heinemann,
Paz,
Amorim
(2010)
Índice Padronizado de Precipitação.
Fernandes
e
Heinemann
(2011)
Percentis; Percentagem da Normal
Valadão et al
Climatológica; Índice Padronizado de (2010)
Precipitação; Índice Padronizado de
Precipitação modificado.
Uruaçu, Aruanã, Alexânia,
Mineiros,
Catalão
e
Itumbiara – GO
Aracaju - SE, Fortaleza CE, João Pessoa - PB,
Maceió - AL, Natal - RN,
Recife - PE,
Salvador - BA, São Luís MA e Teresina (PI)
Estado de Tocantins
Índice de Anomalia de Chuva.
Bagé, Bento Gonçalves, Índice de Seca
São Joaquim, Vacaria –
RS e Petrolina - PE
Marcuzz
e
Goularte (2012)
Conceição,
Tonietto
e
Fialho (2012)
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Como pode ser observado na Tabela 1, os índices de seca mais utilizados são o
“Índice Padronizado de Seca” e o “Índice de Severidade de Seca de Palmer”. Estes
índices são aplicados, sobretudo, na região nordeste do país, em função do clima
semiárido. Devido a propensão à seca nessa região, existe uma preocupação maior
em se determinar ou prever possíveis secas, além da importância de identificar sua
intensidade para a tomada de decisões governamentais de mitigação.
Os doze índices identificados na revisão exploratória estruturada realizada neste
trabalho utilizam, especialmente, como dados de entrada a precipitação, alguns
precisam de séries históricas longas, a exemplo do “Índice Padronizado de
Precipitação”, “Percentis”, “Índice de Severidade de Seca de Palmer” e suas devidas
adaptações. O “Índice de Palmer”, por outro lado, também necessita de dados de
entrada como temperatura e umidade do solo.
Os Índices “Bhalme & Mooley” e “Bhalme & Mooley adaptado” baseiam-se em uma
modificação do “Índice de Palmer”, portanto seu calculo é semelhante, bem como o
“Índice de Palmer adaptado” e o “Z de Palmer”. O “Índice Padronizado de
Precipitação” pode ser facilmente calculado, assim como o “Índice Padronizado de
Precipitação Modificado”, a “Porcentagem de Normal Climatológica” e o “Percentil”.
O “Índice Padronizado de Evapotranspiração Real”, é um pouco mais difícil de se
calcular principalmente pela necessidade de aquisição de dados de evaporação real,
que não são normalmente medidos em todas as regiões.
Um estudo mais aprofundado da adequabilidade dos diversos índices, para as
regiões do Brasil, é de suma importância para a minimização dos impactos da seca,
principalmente nos locais que possuem o clima semiárido, e que sofrem com as
adversidades da seca. Dessa forma, seria possível a obtenção de resultados mais
precisos em relação a severidade da seca e, possivelmente, prever com mais
precisão a chegada de situações adversas como a escassez hídrica.
Também, é possível observar que não há estudos relacionando os diferentes tipos
de índices, isto é estudos comparativos, e suas adequabilidades às características
físicas, climatológicas e de aquisição de dados nas diferentes regiões do Brasil.
Além disso, há raras adaptações dos métodos preexistentes para as características
das regiões em estudo.
Conclusões
No trabalho foram identificados os principais índices de seca aplicados considerando
cada localidade brasileira. Os principais índices utilizados são os Índice Padronizado
de Seca e Índice de Severidade de Seca de Palmer. Em sua maioria, as aplicações
ocorreram em localidades no Nordeste e em cidades no Estado de São Paulo. Ainda
são, no entanto, escassos os trabalhos sobre o tema, apesar da importância
socioeconômica e para a gestão dos recursos hídricos, principalmente, nos estados
que sofrem com a escassez de água da região nordeste.
Há uma necessidade em explorar os índices de quantificação de seca como
ferramenta para o auxílio de decisões relevantes na mitigação das conseqüências
de seca em regiões propensas à escassez de água. É notável que apesar do
conhecimento sobre as dificuldades impostas pela seca, mesmo nos dias de hoje,
muitos são os prejuízos à vida e à economia decorrentes das secas meteorológica,
hídrica e agrícola. Sugere-se mais estudos relacionados ao aprimoramento dos
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índices existentes, com especial enfoque na adaptação para as regiões cujas secas
são mais recorrentes e severas. Também, trabalhos comparativos são necessários
para a identificação de quais índices são mais apropriados considerando as
necessidades e disponibilidade de informações de cada localidade brasileira.
Agradecimento
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq.
Referências Bibliográficas
AZEVEDO, P. V; SILVA, V. P. R. Índice de seca para a microrregião do agreste da
Borborema no estado da Paraíba. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 9, n. 1, p. 66-72,
1994.
BARRA, T. S.; COSTA, J. M. N.; RAO, T. V. R.; SEDIYAMA, G. C.; FERREIRA, W. P. M.;
DANTAS NETO, F. S. Caracterização climatológica da severidade de secas do Estado do
Ceará – Brasil. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 6, n. 2, p. 266272, 2002.
BLAIN, G. C.; BRUNINI, O. Avaliação e adaptação do índice de severidade de seca de
Palmer (PDSI) e do índice padronizado de precipitação (SPI) às condições climáticas do
estado de São Paulo. Bragantia, v. 64, n. 4, p. 695-705, 2005.
BLAIN, G. C.; BRUNINI, O. Quantificação da seca agrícola pelo índice padronizado de
evapotranspiração real (iper) no estado de São Paulo. Bragantia, v. 65, n. 3, p. 517-525,
2006.
BLAIN, G. C.; BRUNINI, O. Análise da escala temporal de monitoramento das secas
agrícolas e meteorológicas no estado de São Paulo. Revista Brasileira de Meteorologia, v.
22, n. 2, p. 255-261, 2007.
CONCEIÇÃO, M. A. F.; TONIETTO, J.; FIALHO, F. B. Uso da temperatura para cálculo do
índice de seca de regiões produtoras de uva. Revista Brasileira de Fruticultura, v. 34, n.
1, p. 175-182, 2012.
FERNANDES, D. S.; HEINEMANN, A. B.; PAZ, R. L. F.; AMORIM, A. O. Desempenho de
índices quantitativos de seca na estimativa da produtividade de arroz de terras altas.
Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 45, n. 8, p. 771-779, 2010.
FERNANDES, D. S.; HEINEMANN, A. B. Estimativa da variação da produtividade do arroz
em diferentes escalas temporais do índice SPI. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 46,
n. 4, p. 335-343, 2011.
GIL, A. C. Como classificar as pesquisas. In: GIL, A. C. Como elaborar projetos de
pesquisa. São Paulo: Atlas, 2002.
MARCUZZO, F. F. N.; GOULARTE, E. R. P. Índice de anomalia de chuvas do estado do
Tocantins. Geoambiente on-line, n. 19, 2012.
MCKEE, T. B.; DOESKEN, N. J.; KLEIST, J. The relationship of drought frequency and
duration to the time scales. In: Conference on Applied Climatology, Anhaeim, Proceedings...
Boston: American Meteorological Society, 1993.
SANSIGOLO, C. A. Análise comparativa do desempenho dos índices de seca de Palmer
(PDSI) e da precipitação normalizada (SPI) em Piracicaba, SP (1917-2001). Revista
Brasileira de Meteorologia, v. 19, n. 3, p. 237-242, 2004.
VALADAO, E. A. C.; SILVA, B. K. N.; OLIVEIRA, P. T.; SCHMIDT, D. M., ANDRADE, R. L.,
CORREIA FILHO, W. L. F., BARRETO, N. J. C.; MATA, M. V. M., LOPO, A. L. B.;
SPYRIDES, M. H. C.; LUCIO, P. S. Uma Análise Comparativa de Alguns Índices de Aridez
Aplicados às Capitais do Nordeste do Brasil. In: Congresso Brasileiro de Meteorologia,
Belém, Anais... Belém: SBMET, 2010.
6
XI CONGRESSO NACIONAL DE MEIO AMBIENTE DE POÇOS DE CALDAS
21 A 23 DE MAIO DE 2014 – POÇOS DE CALDAS – MINAS GERAIS
WILHIT, D. A.; GLANTZ, M. H. Understanding the drought phenomenon: the role of
definitions. Drought Network News, v. 7, n. 2, p. 13-17, 1985.
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