caracterização da variabilidade interanual das vazões

CARACTERIZAÇÃO DA VARIABILIDADE INTERANUAL DAS VAZÕES MÉDIAS
MENSAIS NA AMERICA DO SUL
Julián D. Rojo1, Nelson J. Ferreira2, Oscar J. Mesa1
UN– Medellín – Colômbia, 2 CPTEC/INPE - Cachoeira Paulista - São Paulo, [email protected]
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RESUMO: O presente trabalho tem por objeto estudar as características climáticas das vazões
medias mensais na América do Sul utilizando-se Funções Ortogonais Empíricas e a Análise de
Correlação. As análises foram feitas utilizando dados de vazões medias mensais dos mais
importantes rios na América do sul no período 1980 -2005. Identificam-se seis conjuntos de dados
cujos resultados preliminares mostram que as principais fontes de variabilidade interanual
encontram-se associadas ao sistema El Nino Oscilação do Sul (ENOS) e ao contraste térmico entre
as seções ao norte e ao sul do equador no Atlântico Tropical.
ABSTRACT: The objective of this paper is to study the climatic characteristics of the monthly
average streamflow in South America using Empirical Orthogonal Functions and Correlation
Analysis. The analyzes were performed using streamflow series of the most important rivers in
South America for the period 1980 -2005. Using cluster analysis on the first principal component of
the data we identified six groups of similar behaviour and showed that the main sources of
interannual variability are associated with the ENSO system and the thermal contrast between the
north and south sections of the tropical Atlantic sea.
1-INTRODUÇÃO
A variabilidade interanual das vazões dos rios na América do Sul depende do comportamento do
clima na escala global. Entender essa variabilidade, suas causas, seus impactos e, sobretudo, sua
previsibilidade, é o objeto de uma significativa parcela da comunidade cientifica que se dedica as
ciências atmosféricas e sua relação com a hidrologia. As interações oceano- atmosfera – continente
convertem as temperaturas da superfície do mar (TSM) num excelente indicador dos processos
macroclimáticos de escala global (Garreaud et al, 2009), por isso, no presente trabalho elabora-se
uma analise da correlação entre as vazões medias dos rios mais significativos da América do Sul e
as TSM pra estabelecer a relação espaço-temporal entre a climatologia global e as vazões medias
dos rios em diferentes locações da região.
2- DADOS E MÉTODOS DE ANÁLISE
Para o desenvolvimento do presente trabalho utilizou-se as series temporais de 69 estações de vazão
nas bacias dos rios Magdalena, Meta, Amazonas, Tocantins, Paraná, Paraguai, y Uruguai na
Colômbia, Brasil, Peru, Bolívia, Paraguai e Uruguai. A maior quantidade dessas estações encontrase próxima de lugares específicos onde o aproveitamento do recurso hídrico é importante (Usinas
hidrelétricas, hidrovias, etc.). A informação hidrológica dessas estações foi subministrada pela
Agência Nacional de Águas (ANA) do Brasil e as series de vazões mensais contam com dados
desde janeiro de 1980 até dezembro de 2005 (312 dados).
A variabilidade das vazões mensais foi avaliada mediante a Análise de Componentes Principais,
essa ferramenta permite identificar os principais modos de variabilidade interanual apresentando o
comportamento espacial e temporal da variável estudada. A analise da correlação cruzada entre a
primeira componente principal das vazões com as TSM permite identificar o efeito da variabilidade
climática nas vazões medias dos rios na América do Sul e sua origem espacial.
3-RESULTADOS
A primeira componente principal das séries de dados dos rios na América do Sul (Figura 1)
representa 25% da variabilidade das vazões médias dos rios analisados neste estudo. Os maiores
coeficientes de correlação entre a serie temporal do primeiro modo de variabilidade das vazões
padronizadas e as anomalias de TSM ocorrem no oceano Pacífico tropical e nas regiões Atlântico
Norte (AN), Atlântico tropical Norte (ATN) e Atlântico Tropical Sul (ATS), demonstrando que as
principais fontes de variabilidade estão associadas com o sistema ENOS e o dipolo da região do
Atlântico tropical. A segunda componente principal representa 17% da variabilidade e a terceira
componente representa 8%. Usando a análise cluster fornecido pela primeira função ortogonal
foram agrupadas as vazões medias mensais em seis conjuntos de dados cuja análise de correlação é
descrito a seguir (Figura 2):
Grupo 1 (G1): Corresponde ao comportamento dos rios da região centro-oeste da Colômbia, que
são fortemente influenciadas pelo sistema de ENOS e os processos macroclimáticos com origem no
Oceano Pacífico, incluindo o jato de baixos níveis do Ocidente Colombiano (Poveda & Mesa,
2000) As vazões dos rios no grupo 1 diminuem durante a fase quente do ENOS (El Niño) e
aumentam durante a fase fria (La Niña), uma vez que a correlação entre a TSM nas regiões Niño e
as vazões médias mensais dos rios seja negativa , com valores abaixo de -0,5.
Grupo 2 (G2): Neste grupo encontram-se os rios do centro da Colômbia e do norte da Amazônia, o
grupo é caracterizado como uma região de transição onde o sistema ENOS tem uma influência
menor mas significante (correlação -0,15), nesse caso, a influência mais evidente é a da ATN região
(correlação de -0,25).
Grupo 3 (G3): Formado pelos rios da região sul da Amazônia, o alto Paraná e Paraguai e a bacia
superior do rio Tocantins. A variabilidade desses rios está inversamente relacionada com as TSM na
região ATN (correlações menores de -0,4). Os Rios desse grupo encontra-se na região de maior
desenvolvimento do jato de baixos níveis ao longo dos Andes, um componente da monção da
América do Sul que transporta umidade desde o Oceano Atlântico tropical (especificamente o
ATN) e a bacia do rio Amazonas até a bacia do Paraná-Plata, afetando o clima dos rios que tem
origem nas encostas orientais dos Andes (Garreud, 2009).
Grupo 4 (G4): Os rios deste grupo estão localizados na região nordeste do Brasil, cuja variabilidade
de baixa frequência está relacionada com a variação das temperaturas da superfície do mar nos
Oceanos Pacífico tropical (ENOS) e Atlântico (ATN-ATS). Alguns autores consideram que a
relação entre ENOS e o clima no Nordeste brasileiro não é direita mais se processa via Oceano
Atlântico Tropical, em particular no seu sector sul, então as TSM na região leste do Pacífico
tropical (ao largo da costa da Colômbia, com correlações superiores a -0,3) e no Atlântico tropical
(correlação menor de -0,3) são um indicador de fato da variabilidade das vazões medias dos rios na
região nordeste do Brasil.
Grupo 5 (G5): Os rios do grupo 5 tem um caráter transicional nos níveis zonal e regional; no
primeiro caso, por ser cruzado pelo Trópico de Capricórnio, envolve territórios nos trópicos e
subtrópicos, e no segundo caso , a região é reconhecida por ser uma faixa de convergência entre os
sistemas tropicais e extratropicais. Esta região (sudeste do Brasil) é caracterizada por baixa
previsibilidade climática, dada a influência simultânea das incursões de massas polares, correntes
tropicais (associadas ao jato de baixos níveis ao longo dos Andes) e as correntes tropicais marítimas
Grupo 6 (G6): Os rios da região sul do Brasil tem uma associação direta com o sistema ENOS, o
aquecimento das águas no Oceano Pacífico tropical, causando assim aumento da precipitação e das
vazões medias mensais na região, enquanto que as temperaturas mais baixas podem gerar secas e a
consequente redução das vazões nos rios do sul do Brasil. Fisicamente os eventos do ENOS
perturbam o sistema divergente de circulação do Walker (zonal) e Hadley (meridional) na América
do Sul, produzindo trens de ondas de Rossby (devido à divergência anômala de altos níveis), que se
propagam para os extratrópicos, portanto, o sul do Brasil responde á sinal do ENOS cujo maior
impacto é o mês de novembro.
Figura1:
distribuição espacial e temporal do primeiro modo de variabilidade das vazões
médias mensais na América do Sul. a) Função ortogonal empírica. b) mapa dos coeficientes de
correlação entre sua serie temporal e a TSM. c) Serie temporal do primeiro modo de variabilidade.
4 – CONCLUSÕES
A análise climática feitas neste trabalho permitiu caracterizar a relação entre as vazões medias
mensais dos rios na América do Sul e os processos climáticos na escala interanual. Os rios do norte
do continente (localizados na Colômbia e o norte da bacia do rio Amazonas) estão intimamente
correlacionados com o sistema ENOS, enquanto a variabilidade dos rios do centro-oeste da bacia
Amazônica mostra uma forte dependência dos processos climáticos associados com o Oceano
Atlântico, os rios do nordeste do Brasil dependem do contraste térmico entre as seções ao norte e ao
sul do equador no Atlântico Tropical, e, Finalmente, pela sua localização, os rios do sul e sudeste do
Brasil estão localizados numa região de transição, donde o sistema ENOS tem uma influência
significativa.
Figura 2:
Mapas dos coeficientes de correlação entre a serie temporal do primeiro modo de
variabilidade de cada grupo e a TSM.
AGRADECIMIENTOS: Os autores agradecem ao projeto: “Estágios de pesquisas entre o Instituto
Interamericano para a Pesquisa em Mudanças Globais (IAI) e o Centro de Previsão do Tempo e
Estudos Climáticos (CPTEC) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) MCT” pela
formação recebida e o apoio necessário para o desenvolvimento do presente trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
GARREAUD, R., M. VUILLE, R. COMPAGNUCCI AND J. MARENGO, 2008: Present-day
South American Climate. PALAEO3 Special Issue (LOTRED South America), 281, 180-195,
doi:10.1016/j.paleo.2007.10.032.
POVEDA, G., MESA, O.J. (2000). “On the existence of Lloró (the rainiest locality on Earth):
enhanced ocean-atmosphere-land interaction by a low-level jet”. Geophys Res Lett 27:1675–
1678.