Relação entre a Oscilação Sul (OS) e as precipitações da bacia

RELAÇÃO ENTRE A OSCILAÇÃO SUL (OS) E AS PRECIPITAÇÕES DA BACIA
DO ALTO SÃO FRANCISCO
Eber José de Andrade Pinto¹, Mauro Naghettini² e Magda L. Abreu³
Abstract – This paper presents the preliminary results of a study that intends to verify a possible
influence of South Oscillation on precipitation over the 90,616 km² upper São Francisco river basin,
located in southeastern Brazil. The Southern Oscillation-Precipitation relationships were evaluated
by means of three methodologies. The first was described by Ropelewski and Halpert (1996) and
examined the shifts of observed rainfall as a function of SO phase, effectively forming conditional
probability distributions for precipitation based on historical data. Another approach to verify the
Southern Oscillation-Precipitation association was the analysis of cumulative and dimensionless
hyetographs of monthly precipitation for the wet season, from October to March. The third was an
evaluation of correlations and regressions between the Southern Oscillation Index (SOI), sea
surface temperature and anomalies of Pacific Ocean {Niño 1+2 0-10°S, 90°W-80°W; Niño 3 (5°N5°S, 150°W-90°; Niño 4 5°N-5°S, 160°Et-150°W and Niño 3.4 5°N-5°S, 170-120°W), Southern
Atlantic Ocean (0°-20°S, 30°W-10°E) and Tropical Ocean (10°S-10°S, 0°-180° W and E) with
mean areal precipitation over the upper São Francisco river basin. The preliminary results indicate
that, Southern Oscillation does not influence 6-month precipitation volumes. However, it seems that
Southern Oscillation has an effect on the time distribution of 6-month rainfall.
Resumo – Este artigo apresenta os primeiros resultados de um estudo que pretende verificar a
possível influência da Oscilação Sul (OS) sobre as precipitações e as vazões da bacia do Alto São
Francisco, abrangendo uma área de 90.616 km². Foram realizadas três etapas na investigação da
relação entre a Oscilação Sul (OS) e as precipitações da bacia do Alto São Francisco. A primeira
etapa consistiu na aplicação, com algumas modificações, da metodologia definida por Ropelewiski
e Halpert (1989 e 1996) para uma série regional de precipitações semestrais e trimestrais. Em
seguida foi feita uma análise dos hietogramas acumulados do semestre chuvoso, de outubro a
março, em função da fase da Oscilação Sul. E finalmente avaliação das correlações entre os totais
pluviométricos trimestrais e semestrais com alguns indicadores climatológicos, ou seja, o índice de
Oscilação Sul (SOI), as temperaturas médias mensais da superfície do mar de 4 regiões do
1 -Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais e Engenheiro Hidrológo da CPRM – Serviço
Geológico do Brasil. Endereço: Avenida Contorno 842 - 8 andar CEP30110-060 Belo Horizonte, MG Brasil Fax : +(5531) 3238-1001. Email [email protected]
2 - Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais Avenida Contorno 842 - 8 andar CEP30110-060
Belo Horizonte, MG Brazil Fax : +(55-31) 3238-1001 Email : [email protected]
3 - Instituto de Ciências Biológicas da UFMG. Av. Antônio Carlos, 6627 - Campus da Pampulha, CEP 31.270-901 –
Belo Horizonte - MG Telefone: 0xx31-34499-5433. e-mail: [email protected]
Oceano Pacífico, as temperaturas médias mensais da superfície do mar do Atlântico Sul,
as
temperaturas médias mensais da superfície do mar de uma faixa tropical dos oceanos. Os resultados
preliminares indicam que no semestre chuvoso, de outubro a março, a Oscilação Sul parece não
influenciar os volumes precipitados, mas afeta a distribuição temporal das chuvas.
Palavras-Chave: Oscilação Sul; El Nino; La Nina; Bacia do Alto São Francisco
INTRODUÇÃO
O clima apresenta uma grande variabilidade em diferentes escalas de tempo e espaço. Em
geral, a variabilidade dos fenômenos com escala de tempo maior está freqüentemente associada às
mudanças na circulação da atmosfera. As modificações das condições climáticas, decorrentes das
alterações da circulação atmosférica, podem ocorrer sobre vastas partes de um hemisfério ou do
globo sem que aparentemente estejam relacionados.
As pesquisas sobre as relações entre as alterações da circulação atmosférica e seus efeitos no
clima e conseqüentemente no regime hidrológico de várias regiões do planeta tiveram início no
começo do século XX. Segundo Robson et al. (1998), a relação entre fenômenos em duas ou mais
localidades que não apresentam uma conecção direta aparente é chamada de teleconecção.
Atualmente a idéia de teleconecção é freqüentemente utilizada em associação com os índices de
circulação, que são geralmente baseados na diferença de pressão entre duas localidades diferentes.
De acordo com Robson et al. (1998), esses índices formam um meio eficiente de expressar
movimentos atmosféricos freqüentes e complexos sobre uma área.
Um dos temas mais abordados foram as influências do El Niño e La Niña sobre o clima. Esses
fenômenos vêm sendo investigados desde a década de 20 quando foi sugerido que a Oscilação Sul
apresentava correlação linear com as precipitações em várias partes do globo (Walker, 1923 e
1924,Walker e Bliss, 1932, mencionados por Ropelewski et al., 1989 e 1996).
Os primeiros trabalhos realizados procuraram estabelecer as relações dos diferentes
indicadores climáticos com as precipitações. As análises eram realizadas com técnicas estatísticas
mais simples, tais como análise de correlações e a investigação das alterações nas precipitações,
principalmente em relação às médias, quando ocorriam modificações na circulação da atmosfera.
Um grande avanço ocorreu com os trabalhos desenvolvidos principalmente por Ropelewisk e
Halpert (1989 e 1996) que passaram a comparar os percentis da distribuição de probabilidade das
precipitações ajustadas para o período completo de dados com os percentis da distribuição ajustada
aos dados do período de ocorrência de fenômenos associados com alterações na circulação
atmosférica.
Este artigo apresenta os primeiros resultados de um estudo que pretende verificar a possível
influência da circulação de larga-escala, especificamente a Oscilação Sul (OS) e as temperaturas da
superfície do mar do oceano Atlântico, sobre as precipitações e as vazões da bacia do Alto São
Francisco, especificamente a área de drenagem do reservatório de Três Marias, situado em uma
zona climática tropical na região sudeste do Brasil com área aproximada de 51.000 Km2.
Entretanto, em função da necessidade de séries históricas mais representativas, nas análises
realizadas foram utilizadas informações de precipitação que abrangem uma área de 90.616 km².
OSCILAÇÃO SUL
Robson e Henderson-Sellers (1998) definem a Oscilação Sul como uma flutuação na
atmosfera intertropical e na circulação hidrodinâmica que configura uma variação quase periódica
(2-4anos) na pressão atmosférica ao nível do mar, nos ventos de superfície, na temperatura da
superfície do mar e a precipitação sobre grandes extensões do Oceano Pacífico.
A Oscilação Sul pode ser medida através do Índice de Oscilação Sul (SOI). Tradicionalmente,
este índice é calculado baseado na diferença da anomalia de pressão atmosférica entre o Taiti e a
localidade de Darwin, na Austrália. Em geral, as séries temporais suavizadas de SOI correlacionam
muito bem com as mudanças das temperaturas do oceano através do Pacífico tropical leste. A fase
negativa do SOI representa pressões abaixo do normal no Taiti e acima do normal em Darwin.
Períodos prolongados de valores negativos do SOI coincidem com aquecimento anormal das águas
do Pacífico tropical leste que é típico dos episódios de El Nino ou fase quente da Oscilação Sul.
Enquanto que períodos mais duradouros de valores positivos do SOI coincidem com esfriamento
anormal das águas do Pacífico tropical leste, que é típico dos episódios de La Nina fase fria da
Oscilação Sul.
As fases quente e fria da Oscilação Sul caracterizam mudanças de larga escala na circulação
atmosférica através do Pacífico tropical que estão associadas a modificações no clima de diferentes
regiões da Terra. CPC (2003) registra várias dessas associações.
METODOLOGIA
A metodologia utilizada na investigação da relação entre a Oscilação Sul (OS) e as
precipitações da bacia do Alto São Francisco foi constituída por três etapas. A primeira se refere a
aplicação, com algumas modificações, da metodologia definida por Ropelewisk e Halpert (1989 e
1996) para uma série regional de precipitações semestrais e trimestrais. Em seguida foi feita uma
análise dos hietogramas acumulados do semestre chuvoso, outubro a março, em função da fase da
Oscilação Sul. E finalmente, foi realizada a avaliação das correlações entre os totais pluviométricos
trimestrais e semestrais com alguns indicadores climatológicos, ou seja, o índice de Oscilação Sul
(SOI), as temperaturas médias mensais da superfície do mar de 4 regiões do oceano Pacífico, as
temperaturas médias mensais da superfície do mar do Atlântico Sul, as temperaturas médias
mensais da superfície do mar de uma faixa tropical dos oceanos.
Comparação de precipitações em diferentes percentis
Primeiramente, foram calculados através do método de Thiessen os totais mensais médios de
precipitação sobre a bacia hidrográfica. Esses totais mensais formaram séries temporais sazonais
(três e seis meses). A seguir foram montadas séries referentes aos períodos comuns de ocorrência de
precipitação e as fases quente, fria e neutra da Oscilação Sul. Os períodos de ocorrência das fases da
Oscilação Sul estão apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 – Fases da Oscilação Sul por trimestre.
ANO JFM AMJ JAS OND ANO JFM AMJ JAS OND ANO
1941 Q
Q
Q
Q
1962 N
N
N
N
1983
1942 Q
N
N
N
1963 N
N
QQ
1984
1943 N
N
N
N
1964 N
N
FF
1985
1944 N
N
N
N
1965 FN
Q
Q+ 1986
1945 N
N
N
N
1966 Q
Q- QN
1987
1946 N
Q
Q
Q
1967 N
N
N
N
1988
1947 Q
N
N
N
1968 N
N
N
Q- 1989
1948 N
N
N
N
1969 Q
Q- QQ- 1990
1949 N
N
N
N
1970 QN
N
F
1991
1950 F
F
F
F
1971 F
FFF- 1992
1951 F
N
N
Q- 1972 N
QQ
Q+ 1993
1952 N
N
N
N
1973 Q
N
FF+ 1994
1953 N
Q- QN
1974 F+
F
FF- 1995
1954 N
N
FF
1975 FFF
F+ 1996
1955 F
FFF+ 1976 F
N
N
Q- 1997
1956 F
F
F
F- 1977 N
N
N
Q- 1998
1957 N
QQ
Q
1978 QN
N
N
1999
1958 Q+
Q
QQ- 1979 N
N
N
N
2000
1959 QN
N
N
1980 QN
N
N
2001
1960 N
N
N
N
1981 N
N
N
N
2002
1961 N
N
N
N
1982 N
QQ
Q+ 2003
JFM AMJ JAS OND
Q+
Q
N
FFFN
FFFN
N
N
N
QQ
Q
Q
Q+
Q
QN
FF+
F+
FN
N
N
N
QQQQQ
Q
Q+ Q+ QQQQ
Q
QN
N
Q
Q
Q
N
N
FFN
N
N
N
Q
Q+ Q+
Q+
Q
FF
F+
F
FF
F
FN
FFN
N
N
N
QQ
Q
QN
N
N
Q Fase Quente; N neutro; F Fase Fria; + Forte e – Moderado.
O período de 1950 a 2003 refere-se à classificação divulgada pelo Climate Prediction Center
do National Weather Service do Estados Unidos da América. Nos anos anteriores a 1950
considerou-se a ocorrência da fase quente quando a média móvel de cinco meses do SOI
permaneceu pelo menos 5 meses acima do percentil 70% da distribuição histórica. A ocorrência da
fase fria foi adotada quando a média móvel de cinco meses do SOI permaneceu pelo menos cinco
meses abaixo do percentil 30% da distribuição histórica. Os meses que não estavam nessas faixas
foram classificados como neutros.
Em seguida, foi ajustada uma distribuição Gama aos dados semestrais e trimestrais de
precipitação de cada uma das fases da Oscilação Sul e do período completo. Segundo Haan (1977),
a função densidade da distribuição Gama é dada por:
f ( x;  ; ) 
 x 1e x
( )
x,  ,   0
(1)
onde,  é o parâmetro de escala,  é o parâmetro de forma e  ( ) é a função Gama.
A função acumulada da distribuição Gama é:
 t  1e t
dt

(

)
0
x
F ( x; ; )  
(2)
A média, a variância e o coeficiente de assimetria da distribuição Gama são calculados através
das seguintes equações:
E( X ) 


Var ( X ) 

(3)

2
2

(4)
(5)
Através do método dos momentos, os parâmetros da distribuição Gama são estimados por:
ˆ 
X
S2
(6)
ˆ 
X2
S2
(7)
onde, X e S são, respectivamente, a média e o desvio-padrão amostrais
Depois foram calculados os percentis de 10%, 30%, 50%(mediana), 70%, 90% e a diferença
entre os percentis de 90% e 10%, obtidos a partir das distribuições ajustadas aos períodos completo
e das fases quente, fria e neutra da Oscilação Sul. Finalmente foi feita uma comparação entre os
percentis calculados.
Análise dos hietogramas acumulados
Outra abordagem na verificação das possíveis influências das diferentes fases da Oscilação
Sul consiste na análise dos hietogramas de precipitações mensais acumuladas para o período úmido
da região, que corresponde aos meses de outubro a março. Os hietogramas acumulados foram
definidos para cada semestre chuvoso do período completo e das diferentes fases da Oscilação Sul.
Foram calculados os hietogramas médios, medianos e de percentis 25 e 75% para comparação.
Também foram realizadas as mesmas comparações para os hietogramas acumulados adimensionais.
Estes são obtidos a partir da divisão dos valores acumulados até o tempo t pela precipitação total do
semestre.
Verificação das correlações
Foram calculadas as correlações simples e analisados os diagramas de dispersão entre as
temperaturas da superfície do mar do Oceano Pacífico (SST 1+2, SST 3, SST 4 e as respectivas
anomalias) e do oceano Atlântico, o índice de oscilação sul (SOI) com os dados de precipitação
média sobre a bacia do Alto São Francisco. Utilizou-se como medida da correlação o coeficiente
linear de Pearson, definido como:
r
cov( x, y)
sx s y
(8)
onde, r é coeficiente de correlação linear (-1  r  1), cov(x,y) é a covariância entre as variáveis, sx
e sy são os desvios-padrão das amostras.
As correlações são calculadas considerando séries semestrais e trimestrais contínuas e séries
de semestres e trimestres específicos, sem defasagem (0), e com diferentes defasagens, (-1), (-2) etc.
ÁREA EM ESTUDO
A bacia do Alto São Francisco compreende as nascentes do rio São Francisco e os rios Pará,
Paraopeba, Indaiá, Borrachudo, Abaeté e Velhas e seus afluentes.
A região está localizada entre os paralelos 17º e 21º de latitude sul e os meridianos 43º30’ e
46º40’ de longitude oeste na região central de Minas Gerais (Figura 01). Possui uma área de
aproximadamente 90.616 km2.
A área em estudo apresenta temperatura média anual variando entre 19 e 23ºC, sendo que as
menores temperaturas são encontradas ao sul da bacia devido à influência orográfica, ocorrendo um
aumento gradativo assim que se alcançam as latitudes mais baixas. O mês mais quente, janeiro,
apresenta média das máximas variando entre 28 e 30ºC. Já no período outono-inverno ocorre um
significativo decréscimo de temperatura, sendo que a média das mínimas do mês mais frio, julho,
varia entre 8º e 10ºC.
Com relação às precipitações observam-se duas estações bem definidas, uma úmida de
outubro a março e a outra seca, de abril a setembro. Os totais pluviométricos anuais variam, de
forma geral, entre 1.700mm nas cabeceiras da bacia a 1.100mm na região mais a jusante da bacia. O
trimestre mais chuvoso contribui com cerca de 55 a 60% do total anual precipitado,
correspondendo, para a quase totalidade da bacia, aos meses de novembro-dezembro-janeiro. A
exceção ocorre na extremidade ocidental da bacia, onde os meses mais chuvosos são dezembro,
janeiro e fevereiro. Já o trimestre mais seco, correspondente aos meses de junho, julho e agosto,
contribui com menos de 5% da precipitação anual.
Figura 1 – Localização da bacia do Alto São Francisco
PRIMEIROS RESULTADOS
A série de precipitação média mensal sobre a bacia do Alto São Francisco, referente ao
período de out/1958 a dez/2000, foi calculada com os dados das 26 estações pluviométricas
apresentadas na Figura 2. Esta figura também mostra os polígonos de Thiessen utilizados na
estimativa da precipitação média mensal. A Figura 3 apresenta as precipitações anuais da bacia do
Alto São Francisco adimensionalizadas pela média com a indicação dos anos em que ocorreu a fase
quente ou a fria nos meses de outubro a março.
Figura 2 – Polígonos de Thiessen
Figura 3 – Precipitação Anual Adimensional sobre a bacia do Alto São Francisco
Os parâmetros da distribuição Gama para as precipitações semestrais e trimestrais foram
estimados com as Equações 6 e 7. A média, a variância e o coeficiente de assimetria da distribuição
Gama foram calculados com Equações 3, 4 e 5, respectivamente. A Tabela 02 apresenta os
parâmetros estimados para cada uma das séries de precipitações semestrais e trimestrais. Os
gráficos com as distribuições empíricas e teóricas das precipitações trimestrais estão na Figura 4.
Tabela 02 – Parâmetros da Distribuição Gama para as séries de precipitações
Esc
Completo
Neutro
Fase
Quente
Fase Fria
Completo
Neutro
Fase
Quente
Fase Fria

0,03522
0,03445
0,03410
0,04025
0,03946
0,05252
0,04464
0,02337
Escala

Trimestre
JFM
0,01775
AMJ
0,04298
JAS
0,03404
OND
0,03340
JFM
0,01979
AMJ
0,04623
JAS
0,02843
OND
0,03685
JFM
0,02102
AMJ
0,05182
JAS
0,04309
OND
0,03009
JFM
0,01246
AMJ
0,04197
JAS
0,09550
Semestre
Abr-Set
Out-Mar
Abr-Set
Out-Mar
Abr-Set
Out-Mar
Abr-Set
Out-Mar
Forma-
5,695
40,613
5,019
50,653
7,776
59,563
7,275
26,781
E(X)
161,7
1178,9
147,2
1258,3
197,1
1134,1
163,0
1146,0
Var (X)
4590,8
34220,8
4317,0
31258,6
4993,3
21594,6
3650,4
49036,5

0,838
0,314
0,893
0,281
0,717
0,259
0,741
0,386
DP
67,8
185,0
65,7
176,8
70,7
147,0
60,4
221,4
Mediana
153,5
1145,8
147,8
1172,3
209,0
1121,6
174,5
1108,3
Forma-
10,394
4,229
2,155
19,806
12,277
4,170
2,042
23,613
12,456
6,587
2,780
15,793
6,512
3,461
3,810
E(X)
585,5
98,4
63,3
592,9
620,3
90,2
71,8
640,9
592,6
127,1
64,5
524,9
522,6
82,5
39,9
Var (X)
32978,7
2289,2
1859,3
17749,7
31337,0
1951,2
2526,0
17393,2
28196,5
2453,0
1497,0
17446,7
41937,0
1964,8
417,7

0,620
0,973
1,362
0,449
0,571
0,979
1,400
0,412
0,567
0,779
1,200
0,503
0,784
1,075
1,025
DP
181,6
47,8
43,1
133,2
177,0
44,2
50,3
131,9
167,9
49,5
38,7
132,1
204,8
44,3
20,4
Mediana
557,2
87,2
61,2
578,3
615,5
82,3
68,2
629,6
550,2
111,8
69,8
521,6
485,3
75,0
37,2
OND
0,05428
33,926
625,0
11512,8
0,343
107,3
588,8
Observa-se que as médias e as medianas das precipitações do semestre chuvoso nas diferentes
fases da Oscilação Sul são semelhantes à média e a mediana do período completo de dados. No
período seco, de abril a setembro, a média e a mediana da fase quente da OS foram pelo menos 22%
maiores que as do período completo. Na fase fria, a média da precipitação semestral é muito
próxima a do período completo e a mediana é superior em 14%.
Na fase quente, as precipitações médias e medianas dos trimestres AMJ foram pelo menos
28% superiores as do período completo e nos outros trimestres ficaram na faixa de  15%. Na fase
fria, as precipitações média e mediana do trimestre JAS são 37% inferiores as do período completo
e nos outros trimestres os valores são próximos. Na fase neutra, somente a precipitação média do
trimestre JAS se afasta mais de 10% do período completo. Quando se considera as precipitações
medianas dessa fase, somente a do trimestre JAS é mais de 10% superior a do período completo.
Análise de Freqüência - Completo
GAMA
GAMA
OND
JAS
Análise de Freqüência - Neutro
GAMA
GAMA
JFM
AMJ
1200
1200
1000
1000
Precipitação (mm)
Precipitação (mm)
JFM
AMJ
800
600
400
OND
JAS
GAMA
GAMA
800
600
400
200
200
0
0
1
10
Tr (anos)
1
100
Análise de Freqüência - Fase Quente
JFM
AMJ
GAMA
GAMA
OND
JAS
10
Tr (anos)
100
Análise de Freqüência - Fase Fria
GAMA
GAMA
1200
1200
1000
1000
Precipitação (mm)
Precipitação (mm)
GAMA
GAMA
800
600
400
200
0
JFM
AMJ
GAMA
GAMA
OND
JAS
GAMA
GAMA
800
600
400
200
0
1
10
Tr (anos)
100
1
10
Tr (anos)
100
Figura 4 – Ajuste das distribuições das precipitações trimestrais
Os percentis calculados para as precipitações semestrais estão apresentadas na Tabela 03.
Analisando o semestre seco observa-se que na fase quente a precipitação é maior em todos os
percentis, no mínimo 15% superior a do período completo. A fase fria apresentou resultados muito
semelhantes ao período completo e na fase neutra os percentis foram inferiores, variando de 86 a
93% dos valores estimados para o período completo. No semestre chuvoso, os percentis calculados
para as fases da OS estiveram na faixa de 92 a 109% das precipitações estimadas para todos os
percentis do período completo.
Tabela 03 – Precipitações semestrais em diferente Percentis (mm)
Período
10%
Completo
83,2
Normal
71,7
Fase Quente 113,6
Fase Fria
91,9
Preríodo
Completo
Normal
Fase Quente
Fase Fria
10%
948,9
1037,7
950,4
872,9
Abril a Setembro
30%
50% 70%
120,6 152,3 189,3
107,1 137,5 173,4
154,8 188,7 227,1
126,7 155,6 188,5
Outubro a Março
30%
50% 70%
1075,3 1169,2 1268,5
1159,9 1250,0 1344,7
1052,7 1127,8 1206,4
1020,3 1131,7 1251,0
90% 90% - 10%
252,3
169,1
235,2
163,4
291,3
177,7
243,6
151,7
90% 90% - 10%
1421,3
472,4
1489,5
451,8
1326,1
375,7
1437,3
564,4
Os percentis estimados para as precipitações trimestrais estão na Tabela 04 e as comparações
na Figura 5. Analisando o trimestre JFM observa-se que as diferenças entre as precipitações das
fases quente e neutra da OS com o período completo são inferiores a 12% em todos os percentis. Na
fase fria, as precipitações trimestrais são menores que as do período completo, com diferenças
superiores a 10% nos percentis 10, 30 e 50%.
Os resultados do trimestre AMJ mostram que as precipitações trimestrais na fase quente são
superiores as do período completo em todos os percentis, variando de 19 a 57%. As precipitações da
fase neutra são semelhantes as do período completo e as precipitações da fase fria são de 13 a 25%
inferiores.
No trimestre JAS, as precipitações na fase quente são maiores que as do período completo nos
percentis de 10 a 50%, com diferenças de 6 a 25%. A fase neutra mostrou resultados semelhantes à
do período completo e, na fase fria, as precipitações são sempre inferiores com diferenças de 6 a
44%.
As precipitações do trimestre OND nas fases fria e neutra são superiores às do período
completo em quase todos os percentis, exceção feita à fase fria para o percentil 90%. Entretanto, as
diferenças entre as precipitações da fases da OS e período completo são inferiores a 15%. Na fase
quente, as precipitações trimestrais são inferiores as do período completo em todos os percentis,
com as diferenças variando de 9 a 15%.
Tabela 04 – Precipitações trimestrais em diferentes Percentis (mm)
Completo
Normal
Fase Quente
Fase Fria
Completo
Normal
Fase Quente
Fase Fria
Completo
Normal
Fase Quente
Fase Fria
Completo
Normal
Fase Quente
Fase Fria
Janeiro-Fevereiro-Março
10% 30% 50% 70% 90%
368,1 478,4 566,8 665,5 826,9
406,9 516,7 603,5 699,5 855,2
390,2 494,5 576,9 667,9 815,4
283,2 399,1 496,1 607,7 796,1
Abril-Maio-Junho
10% 30% 50% 70% 90%
44,2 68,9 90,8 116,8 162,5
40,2 63,0 83,1 107,2 149,4
69,2 97,3 120,7 147,7 193,3
33,2 54,9 74,7 98,8 141,9
Julho-Agosto-Setembro
10% 30% 50% 70% 90%
18,0 35,9 53,8 77,1 121,0
19,5 39,8 60,5 87,6 139,0
22,5 40,2 57,0 78,0 116,4
16,9 27,2 36,5 47,6 67,3
Outubro-Novembro-Dezembro
10% 30% 50% 70% 90%
429,9 516,5 583,0 654,9 768,8
478,7 565,7 631,8 702,9 814,6
364,3 448,5 513,9 585,4 699,7
492,0 564,6 618,8 676,5 765,8
90% - 10%
458,8
448,2
425,3
512,9
90% - 10%
118,3
109,2
124,1
108,7
90% - 10%
103,0
119,5
93,9
50,3
90% - 10%
338,9
335,9
335,4
273,8
Figura 5 – Comparação das precipitações trimestrais em diferentes percentis
A Outra abordagem na verificação das possíveis influências das diferentes fases da Oscilação
Sul foi a análise dos hietogramas de precipitações mensais acumuladas para período de outubro a
março. A Figura 6 mostra os hietogramas acumulados e adimensionais médios e as respectivas
relações entre o período completo de dados e as fases da Oscilação Sul. Analisando essa figura
observa-se que até 50% do tempo total, que corresponde ao trimestre OND, os volumes precipitados
na fase fria são superiores ao do período completo enquanto que na fase quente são inferiores. A
partir desse ponto no eixo das abscissas, os volumes acumulados na fase quente aumentam e tendem
a se aproximar dos valores do período completo. Para ilustrar o comportamento temporal
diferenciado das fases da Oscilação Sul, a Tabela 05 apresenta as relações entre os volumes
acumulados nas fases quente e fria em diferentes percentis.
Tabela 5 - Relação entre a Precipitação Acumulada na Fase Quente e na Fase Fria
Hietograma Acumulado
% Tempo
16.7 % 33.3 % 50.0 % 66.7 % 83.3 % 100.0 %
Hieto. Médio
0,72
0,77
0,83
0,98
1,01
0,99
Hieto. Mediano 0,70
0,73
0,87
0,96
1,05
1,01
Percentil 25%
0,55
0,73
0,84
0,95
1,05
1,00
Percentil 75%
0,79
0,78
0,85
0,99
0,99
0,95
Hietograma Acumulado Adimensional
% Tempo
16.7 % 33.3 % 50.0 % 66.7 % 83.3 % 100.0 %
Hieto. Médio
0,68
0,75
0,83
0,99
1,02
1,0
Hieto. Mediano 0,67
0,83
0,83
0,95
1,01
1,0
Percentil 25%
0,57
0,65
0,85
1,00
0,98
1,0
Percentil 75%
0,74
0,79
0,88
1,01
1,06
1,0
Figura 6 – Hietogramas
Considerando os resultados das correlações entre as precipitações com os indicadores
climatológicos utilizados, ou seja, o índice de Oscilação Sul (SOI), as temperaturas médias mensais
da superfície do mar de 4 regiões do oceano Pacífico, as temperaturas médias mensais da superfície
do mar do Atlântico Sul, as temperaturas médias mensais da superfície do mar de uma faixa
tropical dos oceanos, verificou-se comportamentos bastante diferenciados em função da duração, tal
como se descreve a seguir.
a) Correlações Semestrais
As variáveis climáticas que apresentaram maiores correlações com as precipitações foram as
temperaturas da superfície do mar da região Niño 1+2, variando de -0,4657 a 0,4994, e as
temperaturas da superfície do mar na região Atlântico Sul com valores entre -0,6037 e 0,6078. As
correlações são cíclicas e sempre acima de 0,45, as defasagens de maiores correlações são de (-4)
para o Atlântico Sul e (0) para o Niño 1+2.
b) Correlações com o semestre de abril a setembro
Considerando as precipitações, as variáveis com maiores correlações foram a temperatura da
superfície do mar na região Nino 1+2 e sua anomalia, com valores de 0,4775 e 0,4790
respectivamente. As maiores correlações foram obtidas sem defasagem.
c) Correlações com o semestre de outubro a março
As temperaturas da superfície do mar nas regiões Niño 1+2 e Tropical e as respectivas anomalias
foram as variáveis que apresentaram maiores correlações com as precipitações. Os valores máximos
variaram de 0,31 a 0,3219 com defasagem de (-4).
d) Correlações trimestrais
As maiores correlações com as precipitações ocorreram com as temperaturas da superfície do mar
nas regiões Atlântico Sul, Niño 1+2 e Niño 3, com valores 0,8356, -0,7319 e -0,6166
respectivamente. As correlações são cíclicas com os maiores valores nas defasagens (-3), (-5) e (-7).
e) Correlações com o trimestre JFM
As temperaturas da superfície do mar nas regiões Niño 1+2 e as suas anomalias com defasagem (-8)
foram as que apresentaram as maiores correlações com as precipitações, 0,3274 e 0,3258. O Índice
de Oscilação Sul (SOI), defasagem (-1), é a variável de maior correlação, -0,2286, para as menores
defasagens.
f) Correlações com o trimestre AMJ
As precipitações apresentaram maiores correlações com as temperaturas da superfície do mar nas
regiões Niño 1+2, Niño 3 e suas respectivas anomalias quando não houve defasagem, com os
valores máximos variando de 0,3291 a 0,3712. Considerando as outras defasagens, a maior
correlação encontrada foi com o SOI, -0,2988, e defasagem (-1).
g) Correlações com trimestre JAS
A temperatura da superfície do mar na região Niño 1+2 e sua anomalia, ambas com defasagem (-1),
apresentaram as maiores correlações com as precipitações, respectivamente 0,3613 e 0,3645.
h) Correlações com o trimestre OND
Todas as correlações com as precipitações foram inferiores |0,3|. As maiores foram encontradas na
defasagem (-6) com as temperaturas da superfície do mar nas regiões Niño 1+2 e Niño 4 (-0,2870 e
0,2754) e suas anomalias (-0,2772 e 0,2752). Em defasagem menores, a temperatura da superfície
do mar no Atlântico Sul e sua anomalia, ambas com defasagem (-3), apresentaram as maiores
correlações, 0,2417 e 0,2412.
CONCLUSÕES
As correlações obtidas com séries contínuas, semestrais ou trimestrais, são maiores que
aquelas calculadas para semestres ou trimestres específicos. As variáveis temperaturas da superfície
do mar nas regiões Niño 1+2 e no Atlântico Sul foram as que apresentaram, na maioria dos casos,
as maiores correlações com as precipitações. As anomalias das temperaturas da superfície do mar
nas regiões Nino, principalmente o Niño 1+2 e Niño 3 apresentam maiores correlações quando se
utiliza séries de períodos específicos.
Mesmo considerando as incertezas inerentes às metodologias aplicadas, principalmente, em
relação ao tamanho das amostras disponíveis e suas conseqüências para as análises de freqüência, é
plausível fazer os seguintes indicativos sobre as possíveis influências das fases da Oscilação Sul nas
precipitações médias da bacia do Alto São Francisco.

Em relação às precipitações semestrais
A fase quente parece interferir nos volumes precipitados do semestre de abril a setembro. O
valor esperado e a mediana da distribuição ajustada para esta fase são superiores aos dos outros
períodos, além de apresentar o menor coeficiente de assimetria.
As distribuições ajustadas aos semestres chuvosos, outubro a março, apresentam valores
esperados e coeficientes de assimetria semelhantes. Entretanto, é importante ressaltar que os
parâmetros da distribuição associada à fase fria da Oscilação Sul diferem bastante dos estimados
para os outros períodos. Estes resultados parecem indicar que a Oscilação Sul não influencia os
volumes precipitados. Todavia, parece afetar a distribuição temporal das chuvas, como pode ser
verificado na Figura 6. Na fase fria a precipitação acumulada no início do ciclo chuvoso,
principalmente nos três primeiros meses, tende a ser maior que as dos outros períodos. Na fase
quente ocorre o contrário, os volumes acumulados são superiores no final do ciclo, de janeiro a
março, e inferiores no início. A redução da precipitação no início do período chuvoso
provavelmente está associada ao fortalecimento do Jato Sub-tropical decorrente do aumento do
gradiente de temperatura entre o Equador e os Pólos durante a fase quente. A intensificação desses
jatos cria uma barreira para os sistemas frontais que chegam ao sul do país, dificultando o avanço
destes sistemas até o sudeste. Além disto durante esta fase a precipitação no leste da Amazônia é
reduzida, o que inibe a associação entre a convecção continental e os sistemas frontais a qual se
estende por todo o norte, centro e sudeste brasileiro. Este fenômeno ocorre principalmente na
primavera (OND) do ano em que a fase quente se inicia. O contrário é observado na fase fria
quando as precipitações neste trimestre são superiores às do período completo.

Em relação às precipitações trimestrais
Os parâmetros de forma das distribuições da fase fria são muito distintos dos estimados para
os outros períodos em todos os trimestres. Além disso, o valor esperado para a fase fria é menor em
três trimestres, JFM, AMJ e JAS.
Comparando os valores esperados das distribuições ajustadas ao trimestre AMJ, verifica-se
que o maior valor ocorre na fase quente da Oscilação Sul. Este resultado indica que esta fase parece
influenciar o trimestre AMJ aumentando os volumes precipitados.
Analisando a Figura 4 observa-se que as fases quente e fria da Oscilação Sul apresentam
comportamentos opostos durante os trimestres de OND e JFM. Os totais precipitados durante a fase
quente no trimestre de JFM são superiores aos do trimestre de OND em todos os tempos de retorno.
Enquanto que na fase fria o volume precipitado no trimestre de OND é superior ao do trimestre
JFM até em percentis superiores a 90%.
No trimestre de OND parece haver uma tendência de precipitações menores na fase quente da
Oscilação Sul uma vez que a distribuição ajustada apresenta o menor valor esperado e analisando a
Figura 5 observa-se que os volumes precipitados são inferiores em todos os percentis.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CPC 2003 (Climate Prediction Center–National Weather Service). The Enso Cycle. Available at:
<http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensocycle/enso_cycle.html> Acesso em 03
feb. 2003.
CPRM/DNAEE. 1995 Projeto Análise de Consistência de Dados Pluviométricos - Bacia do Alto
São Francisco - Sub-Bacia 40 a 44. Relatório Técnico Parcial Sub-Bacia 40. Belo Horizonte, 3v.
Haan, C. T. 1979 Statistical Methods in Hydrology. 2nd ed. The Iowa State University Press/Ames.
378 p.
Ropelewski, Cf., Halpert, M.S. 1989 Precipitation patterns associated with the high index phase of
the Southern Oscillation. In: Journal of Climate. Vol. 2, pag. 268—284.
Ropelewski, C.F., Halpert, M.S. 1996 Quantifying Southern Oscillation — Precipitation
Relationships. In: Journal of Climate. Vol. 9, 1043—1059.
Walker, G. T. 1923 Correlation in seasonal variations of weather. Part VIII: A preliminary study of
world weather. In: Men. Indian Meteor. Dept., 24. pag. 75-131.
Walker, G. T. 1924 Correlation in seasonal variations of weather. Part IX: A further study of
world weather. In: Men. Indian Meteor. Dept., 24. pag. 275-332.
Walker, G. T.; Bliss, E. W. 1932 World Weather V. In: Mem. Roy. Meteor. Soc. 4, pag. 53-84.