correlação entre o índice de oscilação sul (ios

A DIVERSIDADE DA GEOGRAFIA BRASILEIRA: ESCALAS E DIMENSÕES DA ANÁLISE E DA AÇÃO
DE 9 A 12 DE OUTUBRO
CORRELAÇÃO ENTRE O ÍNDICE DE OSCILAÇÃO SUL (IOS),
PRECIPITAÇÃO PLUVIOMÉTRICA E VAZÃO FLUVIAL NA BACIA
HIDROGRÁFICA DO RIO PIQUIRI-PR DURANTE O FENÔMENO
ENOS (1997-1999)
MÁRCIO GREYCK GUIMARÃES CORREA1
Resumo: Este trabalho tem como objetivo principal apresentar uma análise de correlação entre o
fenômeno ENOS (IOS - Índice de Oscilação Sul), precipitação pluviométrica e vazão fluvial na bacia
hidrográfica do rio Piquiri-PR. Delimitou-se a análise do fenômeno ENOS para o triênio 1997/1999 e
os dados de precipitação pluviométrica utilizados foram cedidos pelo Instituto das Águas do Paraná,
de vazão fluvial foram obtidos junto a Agência Nacional de Águas (ANA) e IOS pelo Bureau of
Meteorology – National Climate Centre (Australia). A correlação e o teste de significância mostraram
maior confiabilidade nas correlações entre as variáveis durante o período de La Niña, também se
observou aumento da precipitação pluviométrica e da vazão fluvial nos meses de El Niño.
Palavras-chave: bacia hidrográfica; rio Piquiri; ENOS
Abstract: This research aims at providing correlation analysis between the ENSO (SOI - Southern
Oscillation Index), rainfall and streamflow in the Piquiri-PR watershed. The analysis of the
phenomenon ENSO was limited to the 1997/1999 triennium and the rainfall data were provided by
Instituto das Águas do Paraná, the streamflow data by Agência Nacional de Águas (ANA) and the SOI
data by Bureau of Meteorology – National Climate Centre (Australia). The correlation and significance
test showed greater reliability in the correlations among variables during La Niña periods.
Furthermore, a rainfall and streamflow increase was observed in the El Niño months.
Key-words: Watershed; Piquiri river; ENSO
1 – Introdução
As concepções sistêmicas e a abordagem geográfica do clima vêm se
desenvolvendo com considerável eficiência no campo da geografia física, estudos
desenvolvidos por Carlos Augusto de Figueiredo Monteiro são precursores nessa
abordagem, com o passar do tempo e aprimoramento das técnicas de análise e
mesmo com advento da noção de interdisciplinaridade a aproximação da
climatologia com outras áreas correlatas como a meteorologia, agronomia e
hidrologia deram um novo fôlego às pesquisas geográficas do clima.
Este trabalho norteia-se nessas concepções sistêmicas e interdisciplinares
propostas outrora pelas contribuições de Sotchava (1977), Tricart (1977), Bertrand e
1
- Doutorando do programa de pós-graduação em Geografia Física da Universidade de São Paulo. E-mail de
contato: [email protected]
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Beroutchachvili (1978), Christofoletti (1981) e Monteiro (2001), entre tantos outros
precursores e sistematizadores dos ideais sistêmicos na geografia física.
A partir de uma visão unitária de funcionamento dos sistemas naturais,
propõe-se neste estudo correlacionar três variáveis de ordem hidroclimatológica, o
Índice de Oscilação Sul (IOS), precipitação pluviométrica e vazão fluvial e suas
decorrências na unidade de análise da bacia hidrográfica do rio Piquiri-PR no
período de março/1997 até abril/1999 de ocorrência do fenômeno ENOS.
Cunha e Guerra (1996) apontam a bacia hidrográfica como excelentes áreas
para o planejamento, pois estes sistemas naturais integram uma visão conjunta dos
elementos naturais e as atividades humanas e que alterações neste sistema geram
efeitos e impactos nos fluxos energéticos.
A bacia hidrográfica do rio Piquiri localiza-se na região centro-oeste do estado
do Paraná, entre as latitudes de 23˚00’00” S, 25˚30’00” S e longitudes 52˚00’00” W,
55˚30’00” W, como se pode observar na figura 01. O rio Piquiri é afluente da
margem esquerda do rio Paraná e tem uma extensão de 485 km. A área de
drenagem de toda a bacia é de aproximadamente 24700 km 2.
Figura 01 - Mapa de localização da bacia hidrográfica do rio Piquiri-PR.
Organização: CORREA (2015).
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2 – Desenvolvimento
Estudos tem mostrado que as teleconexões influenciam constantemente na
dinâmica do clima planetário, entre elas, os efeitos do fenômeno El Niño Oscilação
Sul, como propõe Bjerknes (1969).
Oliveira (1999) diz que o fenômeno ENOS
apresenta complexidade no que diz respeito a estas interações e que representa de
forma mais genérica um fenômeno de interação atmosfera-oceano que está
associado a alterações dos padrões normais da Temperatura da Superfície do Mar
(TSM) e dos ventos alísios na região do Pacífico Equatorial e que pode ser
quantificado pelo Índice de Oscilação Sul (IOS), valores negativos do índice indicam
ocorrência de El Niño (EN), enquanto valores positivos de IOS indicam ocorrência de
La Niña (LN). O IOS é calculado a partir da diferença de pressão entre o Taiti e
Darwin.
Rao e Hada (1990) e Stoeckenius (1981), realizaram estudos pioneiros sobre
as relações entre fenômenos globais e a variabilidade da precipitação na faixa
tropical do globo, inclusive o Brasil, e destacaram a sazonalidade do clima tropical
brasileiro e a forte correlação das chuvas de primavera com fenômenos de
Oscilação Sul, porém na época ainda havia muitas dúvidas sobre tais fenômenos e
suas decorrências no território brasileiro.
Mais tarde Grimm et al. (2000) caracterizaram no sul da América do Sul oito
regiões pluviométricas influenciadas por El Niño e seis regiões pelo La Niña e
diagnosticaram mudanças nos padrões de circulação atmosférica durante os vários
estágios da anomalia.
Estudos que integram a relação da precipitação e a vazão dos rios vêm sendo
discutida no âmbito acadêmico há certo tempo, nos Estados Unidos Hewlett e
Hibbert (1966) estudaram os processos hidrológicos de vazão em pequenas bacias
hidrográficas relacionando-os a precipitação. Segundo Vandenberghe (2003) os
eventos climáticos mais intensos e sua regularidade sazonal são os grandes
responsáveis por promover mudanças significativas nos sistemas fluviais, como
erosão e transporte de matéria pelos rios.
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Amarasekera et al. (1997) estudaram a influência do fenômeno ENOS na
descarga anual de “rios tropicais” (Amazonas, Congo, Paraná e Nilo) e perceberam
que há menor correlação entre a vazão dos rios Amazonas e Congo com o
fenômeno atmosférico de escala global, mas analisando a vazão dos rios Paraná e
Nilo (abrangem áreas subtropicais) notaram que a correlação é maior, e o rio Paraná
tem relação direta com as variações da TSM. Em média 20-25% de variação anual
na descarga dos rios Paraná e Nilo explicam-se por meio do ENOS.
Camilloni e Barros (2003) também estudaram a relação entre o EN e LN na
vazão do rio Paraná e diagnosticaram que cerca de dois terços das principais
anomalias de descarga no rio ocorrem em períodos de El Niño, principalmente entre
a primavera e o outono.
2 – Metodologias
Para a obtenção dos resultados esperados delimitou-se a análise do fenômeno
ENOS para o triênio 1997/1999, compreendendo o período entre março/97 e
abril/99. O critério adotado para a delimitação desse período de análise se fez
baseado na metodologia do Serviço de Meteorologia da Austrália (Bureau of
Meteorology – National Climate Centre), onde um desvio menor que -8 no IOS
(Indice de Oscilação Sul) indica ocorrência de El Niño e um desvio maior de +8 no
IOS indica ocorrência de La Niña. Os valores de IOS apresentados pelo órgão
responsável foram multiplicados por 10 (por convenção) e tem valores máximos
variando entre -35 e +35.
Os dados de precipitação pluviométrica utilizados foram cedidos pelo Instituto
das Águas do Paraná, ao qual foram escolhidos 41 postos pluviométricos e
calculado a precipitação média para o período de 1997 a 1999. Os dados de vazão
fluvial foram obtidos junto a Agência Nacional de Águas (ANA) e utilizamos dados da
estação Balsa Santa Maria, localizada a jusante no rio Piquiri.
A precipitação, a vazão e os valores do IOS são variáveis aleatórias, o que
dificulta conhecer a evolução destes fenômenos ao longo do tempo e do espaço,
estatisticamente a correlação entre essas variáveis foi feita por meio de correlação
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linear de Pearson, (IOS e desvio de precipitação, IOS e desvio da vazão fluvial) esse
tipo de análise estatística permitiu observar a intensidade da correlação entre as
variáveis estudadas.
É esperado que para os meses de El Niño (IOS negativo) a correlação seja
positiva, pois são inversamente proporcionais, da mesma forma espera-se que para
os meses de La Niña (IOS positivo) a correlação seja negativa. A seguir a fórmula
para cálculo de r, que indica a intensidade de correlação.
∑(
√(∑(
̅)(
̅) )(∑(
̅)
̅) )
Também aplicou-se o teste de significância estatística t de Student (com n-2
graus de liberdade) com a finalidade de testar a significância das correlações entre
as variáveis estudadas. A seguir a fórmula do teste de significância.
√
Sabe-se que existe um atraso entre a ocorrência de fenômenos sobre os
oceanos e suas decorrências na precipitação e na vazão fluvial no continente, esse
lag foi considerado nos estudos realizados, para isso realizou-se um teste de até
seis meses de atraso para averiguar qual a melhor correlação entre as variáveis
consideradas.
3 – Resultados
Aplicando os testes descritos na metodologia observa-se na tabela 01 que
para os meses de EN a melhor correlação entre precipitação/IOS e vazão/IOS
ocorreu com 1 mês de atraso, sendo uma correlação fraca positiva ao nível de 90%
de confiabilidade. Enquanto que para os meses de LN a melhor correlação
encontrada foi fraca negativa ao nível de 95% de
confiabilidade entre
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precipitação/IOS e correlação fraca negativa com confiabilidade inferior a 90% para
vazão/IOS, também com 1 mês de atraso.
Tabela 01 – Resumo das correlações e teste t Student para o período de El Niño e La Niña (IOS e
precipitação; IOS e vazão) com até 6 meses de atraso.
Organização: CORREA (2015).
O fenômeno ENOS no triênio 1997-1999 já foi estudado por vários
pesquisadores de diferentes áreas devido sua intensidade e repercussão no Brasil.
Neste período no sul do país foram registrados elevados valores de precipitação.
Nery (2005) já explanou sobre a importância desses eventos na distribuição das
chuvas no sul do país.
Analisando a figura 02 observa-se que os maiores desvios positivos de
precipitação ocorreram nos meses de maio/98 e outubro/98 e os maiores desvios
negativos nos meses de maio/97 e agosto/98. A vazão segue a tendência de
aumento e diminuição dos desvios de precipitação, mostrando uma correlação r de
0,79. Observa-se que os maiores desvios positivos de vazão podem ser observados
nos meses de maio/98 e novembro/98 e os maiores desvios negativos foram
registrados em maio/97 e abril/99.
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Figura 02 – Desvios de precipitação e vazão fluvial para o período entre março/97 e abril/99 na bacia
do rio Piquiri-PR.
Organização: CORREA (2015).
Para os 26 meses analisados nota-se para a precipitação uma média mensal
de 175,9 mm durante o período de março/1997 até abril/1999. Separando entre os
14 meses de EN, 1 mês de neutralidade e 11 meses de LN observou-se que nos
meses de EN choveu em média 11,7% a mais que nos meses de LN. Analisando
detalhadamente maio/98 marca a transição do fenômeno de EN para LN e registrou
o maior valor de precipitação da série, 393,6 mm, enquanto agosto/98 obteve o
menor valor registrado de precipitação, 40,0 mm.
Analisando a figura 03 observa-se os desvios de precipitação com relação à
média e a linha de variação do IOS, maio/98 marca a transição entre EN (IOS -) e
LN (IOS +), nota-se 13 meses com desvios positivos e 13 meses com desvios
negativos de precipitação.
Durante os meses de EN 42,8% dos desvios foram negativos, e nos meses
de LN 63,6 % de desvios negativos de precipitação, isso mostra que durante os
meses de EN houve um aumento na precipitação com predominância de 57,2% de
desvios positivos, enquanto nos meses de LN os desvios positivos representaram
36,4% dos desvios totais.
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Figura 03 – Desvios de precipitação e variação de IOS para o período mar/97 a abr/99 na bacia
hidrográfica do rio Piquiri-PR.
Organização: CORREA (2015).
Com relação a vazão fluvial para o período foi registrado uma vazão média de
732,1 m3/s ao mês, durante os meses de EN a média da vazão foi de 744,3 m 3/s
enquanto nos meses de LN a média foi de 718,8 m3/s, durante os meses de EN
ouve um aumento de 3,4% na vazão fluvial com relação aos meses de LN.
Analisando a série de dados da vazão fluvial e a variação de IOS notamos na
figura 04 que foram 19 meses com desvios positivos e 7 meses de desvios
negativos, para os meses de EN obteve-se 78,5% de desvios positivos, nos meses
de LN foram 63,6% de desvios positivos.
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Figura 04 - Desvios de vazão fluvial e variação de IOS para o período mar/97 a abr/99 na bacia
hidrográfica do rio Piquiri-PR.
Organização: CORREA (2015).
A vazão apresenta mais desvios positivos devido a complexidade entre o
tempo da precipitação, descarga dos canais de menor porte e o caminho a ser
percorrido até a foz quando comparada à precipitação.
4- Conclusões
As correlações foram fracas, com r variando entre 0,3 e 0,5 para os meses de
EN e LN tanto para precipitação quanto para vazão, porém foram valores muito
similares aos observados na literatura, Amarasekera et al. (1997) encontraram os
maiores valores de r variando entre 0,1 e 0,4 para a vazão e ENOS nos trimestres
por eles estudados. A correlação entre variáveis aleatórias está sujeita à implicação
de outros fatores, no caso estudado, foi-se considerada apenas uma variável que
exerce influência no clima regional, o ENOS. Mesmo com uma correlação fraca a
confiabilidade desta correlação é alta, como mostrou o teste t Sudente, acima de
90%.
Nos meses de EN observou-se um aumento da precipitação com relação aos
meses de LN (11,7%), na vazão o mesmo pode ser observado (3,4%), a
variabilidade da precipitação é maior nos meses de EN, com mais desvios negativos
que os período de LN.
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Quando analisado a participação do IOS e suas decorrências na vazão e a
precipitação essa correlação diminui consideravelmente, resultados similares ao
encontrado por Amarasekera et al. (1997) no rio Paraná, as correlações para o
período de LN é maior, apresentando maior número de desvios negativos tanto na
precipitação quanto na vazão.
5 – Referências
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