XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental VI-016 - CLIMATOLOGIA NA REGIÃO DE GUARATINGUETÁ SÃO PAULO - BRASIL João Ubiratan de Lima e Silva(1) Engenheiro Civil. Professor da Unesp – Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá - SP. Doutor em Geociências e Meio Ambiente. Enos Arneiro Nogueira da Silva Arquiteto. Professor da Unesp – Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá – SP. Especialista em Gestão do Território Municipal. Doutor em Estruturas Ambientais Urbanas. Endereço(1): Rua Avenida Ariberto Pereira da Cunha, 333 - Guaratinguetá - SP - CEP 12500000 - Brasil – Tel.: (12) 525-2800 R. 328 e-mail [email protected] RESUMO Que o clima de uma cidade diferencia-se, mais ou menos, da paisagem que a circunda é um fato já há muito constatado. Pode-se falar de um clima urbano que, embora regido pelas condições mesoclimáticas, é diferenciado micro-climaticamente em função da cobertura do solo e do balanço térmico urbano. Por isso obteve-se dados e processou-os afim de se tomar conhecimento das variações climáticas que vem ocorrendo na região em estudo. Baseado numa análise rítmica em função dos “anos-padrão” chuvoso, seco e médio, obteve-se dados de comportamento da temperatura, pressão, umidade relativa e precipitação, bem como da evolução dos sistemas frontais da região. PALAVRAS-CHAVE: Climatologia, Guaratinguetá, Clima Urbano. INTRODUÇÃO A falta de dados relativos a climatologia, aliado ao processo de industrialização ocorrido no Brasil a partir de 1930, causou profundas modificações na vida social, econômica e cultural do país, podendo destacar entre elas o êxodo rural e consequentemente o crescimento desorganizado e caótico dos principais centros urbanos brasileiro. O sudeste brasileiro, especificamente a região oriental paulista é o local onde também ocorre intensamente o processo de industrialização e desenvolvimento urbano. O município de Guaratinguetá integrada nesta região, também sofre as anomalias deste desenvolvimento desenfreado, o qual está causando modificações no meio ambiente, como: o desmatamento, a abertura e pavimentação de novas ruas e avenidas de loteamentos muitas vezes irregulares, e com isso causando interferência no albedo da região em estudo. Portanto faz-se necessário o conhecimento das variações climatológicas, para que sirva de parâmetro e controle, procurando evitar anomalias no meio ambiente. REGIÃO EM QUESTÃO Situada no sudeste do Brasil, especificamente na região “oriental” do Estado de São Paulo, encontra-se entre os alinhamentos orográficos mais significativos do nosso território ou sejam, as serras do Mar e da Mantiqueira, que se dispõem paralelamente à linha de costa. Conta também, confinado entre elas, com o Vale do Rio Paraíba do Sul e seus formadores, os rios Paraibuna e Paraitinga. A região "oriental" paulista constitui o eixo de um dos domínios morfoclimáticos brasileiros. Embora apresente grande diversidade de aspectos, a região revela certa unidade de conjunto, evidenciada sobretudo no paralelismo do alinhamento do relevo e da rede hidrográfica regional dispostas no mesmo sentido do litoral. As amplitudes altimétricas da região, bem como sua proximidade do litoral, expondo-a a ação umidificadora do oceano proporcionam à mesma, uma somatória de condições que, sem dúvida, convém a uma pesquisa do índice pluviométrico, envolvendo a circulação atmosférica. A região fica próxima do Trópico de Capricórnio e situa-se exatamente no confronto entre dois domínios climáticos zonais: o que é controlado por massas equatoriais e tropicais e o outro por massas tropicais e polares. Está situada entre os paralelos de 22 e 24 graus de latitude sul e os meridianos de 44 e 47 graus de ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1 XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental longitude oeste. A sede do município de Guaratinguetá tem as seguintes coordenadas geográficas: 22° 48´ 49” latitude sul e 45° 11` 40” longitude oeste, distando 237 Km da cidade do Rio de Janeiro e 163 Km da cidade de São Paulo, com altitudes variando de 500m a 1800m. A região “oriental” paulista é dividida distintamente, conforme a morfologia, em três sub-regiões: Serra da Mantiqueira, Vale do Paraíba e Litoral, como mostra a figura 1. Fig. 1 - SUB-REGIÕES CONFORME A MORFOLOGIA DA REGIÃO “ORIENTAL” PAULISTA GRUPO I II III SUB-REGIÕES Vale do Paraíba Serra da Mantiqueira Litoral Base Cartográfica: Atlas Geográfico Melhoramentos Escala: 1:5 000 000 JUSTIFICATIVA O estudo da climatologia no município de Guaratinguetá, fornecerá subsídios e/ou parâmetros a serem utilizados como ferramentas essenciais ao planejamento urbano e aperfeiçoamento das leis do uso do solo, bem como no gerenciamento na área de recursos hídricos. OBJETIVO Mostrar e comparar as variações climáticas que vem ocorrendo na região em estudo. Evidenciar a relação entre desenvolvimento urbano e alterações dos dados climáticos. METODOLOGIA a) b) c) d) Inicialmente foram coletados os dados pluviométricos, fornecidos pelo DAEE (Departamento de Água e Energia Elétrica) e Estação Meteorológica do Ministério da Aeronáutica (Guaratinguetá); A região em questão é possuidora de 30 anos de dados (1962 a 1991), para a qual foram calculados os parâmetros estatísticos anuais, sazonais e mensais: média, desvio-padrão e coeficiente de variação (CV). As tabelas 1 e 2 mostram os dados meteorológicos médios mensais e sazonais, respectivamente; Utilizou-se “anos-padrão”, isto é, chuvoso, seco e médio, que representam os 30 anos em questão (19621991). A tabela 3 mostra os dados meteorológicos sazonais dos “anos-padrão” escolhidos; Os dados utilizados foram da estação meteorológica de Guaratinguetá (Ministério da Aeronáutica), uma vez que esses dados são os mais completos e a está localizada em um ponto estratégico da região “oriental” paulista. Levou-se em consideração os seguintes dados meteorológicos diários da estação de Guaratinguetá, relativos aos “anos-padrão”: temperaturas (máximas, médias e mínimas), umidades relativas (máximas, médias e mínimas), pressões atmosféricas (máximas, médias e mínimas) e índices pluviométricos. Também foram verificados diariamente (observados às 9h00) a participação dos sistemas atmosféricos, relativo aos “anos-padrão”, obtendo-se os seguintes dados: cobertura do céu (em oitavos), vento (direção e velocidade) e o tipo de sistema atmosférico atuante. Os tipos de sistemas atmosféricos levados em consideração foram: frente polar atlântica (FPA), tropical atlântica (TA), massa polar (PA) e massa polar velha (PV). A tropical continental (TC) atuou na região em estudo com números insignificantes, razão pela qual ora foi desprezada. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2 XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental RESULTADOS Preliminarmente, seguem as seguintes constatações referentes a região em questão: a) registraram-se basicamente os anos de pluviosidade reduzida (1963, 1968, 1984 e 1990) e os anos de pluviosidade elevada (1966, 1975, 1976, 1983 e 1991); Tabela 1 - DADOS METEOROLÓGICOS MÉDIOS MENSAIS (1962-1991) Guaratinguetá – Região “oriental” paulista Altitude=1600m (Serra da Mantiqueira) Altitude=540m (periferia do Município) Meses Temperatura °C Umidade % Pressão mb Precipitação mm Temperatura °C Umidade % Pressão mb Precipitação mm Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro 21,5 15,6 15,1 14,2 11,4 9,2 8,2 10,1 11,6 13,4 14,8 15,4 87 84 83 85 88 84 77 76 76 81 86 87 844,0 844,6 945,1 845,1 846,7 847,8 848,3 847,5 846,3 845,0 843,7 843,6 312,6 237,9 176,1 106,3 74,0 49,9 37,6 75,7 79,2 150,8 194,5 279,5 25,7 26,3 25,0 22,8 20,6 18,6 18,6 20,0 21,3 23,2 24,6 24,8 69 63 69 68 70 68 66 63 64 65 68 71 950,5 951,4 951,9 953,8 955,1 957,0 957,9 956,5 955,2 952,6 951,5 950,3 197,7 152,1 214,2 81,7 60,6 35,2 24,4 22,8 65,8 91,4 144,9 212,9 Média 13,4 83 845,6 148,6 22,6 67 953,6 108,6 Tabela 2 - DADOS METEOROLÓGICOS MÉDIOS SAZONAIS (1962-1991) Guaratinguetá – Região “oriental” paulista Altitude=1600m (Serra da Mantiqueira) Altitude=540m (periferia do Município) Estações Temperatura °C Umidade % Pressão mb Precipitação mm Temperatura °C Umidade % Pressão mb Precipitação mm Verão Outono Inverno Primavera 17,4 11,6 10,0 14,5 85 86 76 85 844,6 846,5 847,4 844,1 245,2 76,7 64,2 208,3 25,7 20,7 20,0 24,2 67,2 68,7 64,2 68,2 951,3 955,3 956,5 951,5 188,0 59,2 37,7 149,7 Tabela 3 - DADOS METEOROLÓGICOS SAZONAIS DOS “ANOS-PADRÃO” (1962-1991) Guaratinguetá – Região “oriental” paulista Ano chuvoso (1983) Ano seco (1984) Ano médio (1985) V O I P V O I P V O I P Temperatura 25,4 21,4 19,7 24,2 27,2 20,7 19,4 24,7 25,8 19,5 20,2 23,9 Média °C Umidade 69,5 69,2 65,2 68,7 62,2 66,5 61,7 62,0 69,5 64,5 60,8 61,2 média % Pressão 950,9 953,4 956,0 952,2 950,4 954,4 955,2 950,7 949,7 955,7 957,0 950,8 Média mb Precipitação 784,8 247,8 481,6 567,4 235,3 162,2 79,6 320,0 855,0 109,6 121,1 465,1 Total mm V=verão O=outono I=inverno P=primavera ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3 XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental b) c) d) e) os anos de pluviosidade reduzida são, geralmente, aqueles cujo outono-inverno (habitualmente mais seco) vem precedido do verão com índices pluviométricos fracos ou, quando muito, em torno dos esperados; a pluviosidade elevada de certos anos deve-se, freqüentemente, a acréscimos pluviométricos registrados em outono-inverno de ritmo excepcional, algumas vezes precedido por verão chuvoso e noutras ocasiões sucedido de primavera chuvosa; em anos de pluviosidade média (ritmo habitual), os índices sazonais nem sempre estão totalmente dentro do esperado, podendo ocorrer compensação entre eles, tais como: verão chuvoso sucedido de outono seco, primavera com índices ligeiramente menores aos habituais precedida por inverno chuvoso, etc; anos de pluviosidade elevada ou reduzida não apresentam obrigatoriamente sincronismo rítmico sazonário por todo o Estado de São Paulo. Enquanto algumas áreas apresentam até três períodos seguidos de ritmo excepcional, outras partes do território registram a ocorrência de ritmo excepcional apenas numa estação ou, quando muito, em duas, permeadas por outras de ritmo habitual. De posse dessas informações, partiu-se então para a escolha dos anos que pudessem representar o padrão pluviosidade elevada e pluviosidade reduzida (com ritmos excepcionais), bem como o padrão pluviosidade média, revelador do ritmo habitual. O ano de 1984 teve expressivo índice de incidência com precipitação reduzida (ano seco) na região em estudo, o mesmo acontecendo com o ano de 1983 como de precipitação elevada (ano chuvoso) e o ano de 1985 com precipitação habitual (ano médio) teve um valor próximo da média pluviométrica anual. Variações rítmicas dos “anos-padrão” escolhidos Segundo MONTEIRO,1971 a primeira aproximação válida para o conceito de ritmo seria aquela das variações anuais percebidas através das variações mensais dos elementos climáticos. Uma repetição das variações mensais em vários e sucessivos anos é o fundamento da noção de regime. A necessidade de caracterizar o ritmo climático exige decomposição cronológica já que os estados atmosféricos, em contínuo sucessão, se produzem em unidades bem menores. Apenas a partir da escala diária é possível associar à variação dos elementos de clima os tipos de tempo que se sucedem segundo os mecanismos da circulação regional. Por isso foram confeccionados gráficos rítmicos dos “anos-padrão” escolhidos. Comparou-se as variações rítmicas, principalmente dos anos extremos chuvoso e seco. Essas relações são conseqüências da distribuição quantitativa das chuvas, e essas dos índices de participação dos sistemas atmosféricos e suas respectivas gêneses pluviais, a saber: a) b) c) com relação a temperatura tem-se um verão/1983 com valores máximos menores que o verão/1984; um outono/1984 com valores mínimos menores que o outono/1983; um inverno/1984 com valores mínimos menores que o inverno/1983, invertendo-se para o mês de agosto; e uma primavera/1983 com valores máximos menores que a primavera/1984; com relação a umidade relativa tem-se um verão/1983 com valores mínimos de 35% e um verão/1984 com 18%; um outono/1983 com valores mínimos de 40% e um outono/1984 com 25%; um inverno/1983 e um inverno/1984 com valores mínimos de 20%; e uma primavera/1983 com valores mínimos de 30% e uma primavera/1984 com 23%; com relação a pressão tem-se um verão/1983 com valores maiores que o verão/1984; um outono/1983 com valores menores que o outono/1984; um inverno/1983 com valores maiores que o inverno/1984; e uma primavera/1983 com valores maiores que a primavera/1984. Dos índices de participação dos sistemas atmosféricos nos “anos-padrão”: Através da verificação dos índices de participação dos sistemas atmosféricos nos “anos-padrão” escolhidos nessa pesquisa , constatou-se os dados, a saber: - Índices anuais: a) ano chuvoso (1983): predomínio da PA seguido pela TA; ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4 XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental b) ano seco (1984): predomínio da TA , aumentando em relação ao ano chuvoso, seguido pela PA, com valores mais reduzidos em relação ao ano chuvoso; c) ano habitual (1985): praticamente um equilíbrio entre a TA e a PA. - Índices sazonais : a) ano chuvoso (1983): no verão predomina a TA, reduzindo-se no outono e se anulando no inverno, retornando significativamente na primavera . Em segundo plano tem-se a PA, quase nula no verão, aparecendo no outono e ainda mais no inverno, para posteriormente diminuir significativamente na primavera; b) ano seco (1984): no verão predomina a TA, deduzindo-se no outono e se anulando no inverno, retornando significativamente na primavera. Em segundo plano tem-se a PA bem reduzida no verão, aumentando-se significativamente no outono e ainda mais no inverno, e posteriormente se anulando na primavera; c) ano habitual (1985): no verão predomina a TA, reduzindo-se significativamente no outono e se anulando no inverno, retornando significativamente na primavera. Em segundo plano tem-se a PA nula no verão, aumentando-se significativamente no outono e ainda mais no inverno, reduzindo-se significativamente na primavera. Podemos deduzir que a participação dos sistemas atmosféricos na região em questão comportam-se da seguinte maneira: a) ano de precipitação elevada: TA < PA verão – TA absoluta outono – PA significativa inverno – PA absoluta primavera – FPA significativa b) ano de precipitação reduzida: TA > PA verão – TA absoluta outono – PA significativa inverno – PA absoluta primavera – TA absoluta c) ano de precipitação habitual: TA = PA verão – TA absoluta outono – PA significativa inverno – PA absoluta primavera – FPA significativa Também, a distinção dos “anos-padrão” se faz pela atuação da relação PA e FPA. No ano de precipitação elevada a atuação da FPA no outono é mais significativa, influindo na sua gênese pluvial (maior quantidade de chuva) do que no ano de precipitação reduzida, onde a FPA atua com maiores índices no inverno, tendo porém, a sua gênese pluvial menor. Tendências dos índices de participação dos sistemas atmosféricos dos “anos-padrão” As equações de tendências mostram no decorrer dos anos, o comportamento linear dos índices de participação dos sistemas atmosféricos. Os valores dessas equações servem de parâmetros para a análise da distinção de “anos-padrão”, podendo com isso estabelecer uma expectativa do comportamento dos índices de sistemas atmosféricos em relação à um determinado ano . Verificando as equações das tendências dos índices de participação dos sistemas atmosféricos dos “anospadrão” escolhidos da região em estudo, observou-se : a) a tendência crescente anual de maior expressão é a da FPA no ano de precipitação elevada, mostrando uma situação crescente através do ano , diminuindo na primavera; b) a tendência decrescente anual de maior expressão é a da TA no ano de precipitação habitual, mostrando um valor absoluto no verão e um decréscimo abrupto no outono e inverno, aumentando significativamente na primavera; ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5 XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental c) basicamente, constata-se que: ano chuvoso: ano seco : ano habitual : FPA crescente; PA significativamente crescente; TA significativamente decrescente FPA significativamente crescente; PA decrescente; TA decrescente FPA crescente; PA crescente; TA significativamente decrescente d) verifica-se ainda que os índices de participação dos sistemas atmosféricos possuem o comportamento mostrado no Quadro 1. Sistemas Atmosféricos Tropical Atlântica (TA) Frente Polar Atlântica Ano Chuvoso (1983) (PA) Ano Habitual (1985) Significativo: jan/fev Significativo: jan/fev Significativo: jan/mar Decrescente: mar/jun Decrescente: fev/jun Decrescente: mar/mai Nulo: jun/out Nulo: jun/set Nulo: mai/set Crescente: out/dez Crescente: set/dez Crescente: set/dez Crescente: jan/mai Crescente: jan/mar Decrescente: jan/jul Decrescente: mai/ago Decrescente: mar/mai Crescente: jul/dez Crescente: ago/dez Crescente: mai/set (FPA) Polar Atlântica Ano seco (1984) Decrescente: set/dez Nulo: jan/fev Decrescente: jan/fev Nulo: jan/mar Crescente: fev/jul Crescente: fev/jul Crescente: mar/jul Decrescente: jul/set Decrescente: jul/out Decrescente: jul/nov Crescente: set/out Nulo: out/dez Nulo: nov/dez Decrescente: out/dez Quadro 1 – Comportamento dos índices de participação dos sistemas atmosféricos nos “anos-padrão” Região de Guaratinguetá - SP Variação dos dados climáticos do centro urbano Levando-se em consideração que os parâmetros meteorológicos sofrem alteração devido a ocupação urbana, pode-se citar alguns efeitos ecológicos diretos sobre a biota urbana, a saber: a) Ilha de calor: tal fenômeno deve-se menos ao efeito estufa e muito mais a fatores urbanos específicos, como a transferência de energia nas condições urbanas ( estruturas verticais, albedo e tipo de material constituinte; a evaporação reduzida e consequentemente falta do efeito refrescante a ele associado (pouco revestimento vegetal e rápido esgotamento das águas pluviais); e a produção de energia antropogênica pelos processos realizados nas indústrias, trânsito e residências. As alterações ambientais climáticas verificadas no centro urbano tiveram o comportamento de acordo com o Quadro 2; ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6 XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental Temperatura Umidade Relativa Vento Nuvens Precipitações Poluição Gastos financeiros Média anual + alta em 0,8° C Mínima do inverno + alta em 1,0° C No inverno é 2% menor No verão é 8% menor Média de 20% menor Vento calmo de 10% maior Tendência do aumento da cobertura Tendência do aumento das médias Tendência do aumento de gases e partículas sólidas Calefação menor; refrigeração maior Quadro 2 - Alterações ambientais climáticas no centro urbano em comparação com o entorno não-urbanizado Região de Guaratinguetá - SP b) Poluição do ar: os problemas ambientais gerados por esta nas cidades da região em questão têm como fontes as indústrias e os veículos. As proximidades dos municípios de Guaratinguetá, Aparecida, Potim e Lorena, praticamente conurbados, faz com que a atmosfera receba de forma gradativa, a emissão do monóxido de carbono. Levando-se em conta os ventos predominantes da região, verifica-se que os setores industriais de cada município não estão interligados, isto é, o setor industrial de um município libera seus efeitos poluentes no outro e em parte do próprio. Com o descontrole do aumento da concentração de CO2 e de outros gases no ar, desequilibra a harmonia da atmosfera regional e provoca a elevação das temperaturas, dando possibilidades de condições do estabelecimento do efeito estufa. Como conseqüência também há possibilidades para contribuição da formação de chuva ácida. Quando o sistema frontal denominado “Frente Fria Polar” (FPA) aproxima-se e chega na região, o vento predominante é de sudoeste, adentrando de forma canalizada na região, uma vez que o Vale do Paraíba possui a disposição de suas serras , Mantiqueira e do Mar, praticamente no mesmo sentido de penetração deste sistema frontal. Com isso há a facilidade de um município receber os efeitos poluentes do outro, inclusive da grande São Paulo e municípios mais industrializados como São José dos Campos, Caçapava e Taubaté; c) Inversão Térmica: Em condições normais, existe um gradiente de diminuição de temperatura do ar com o aumento da altitude. Devido ao relevo em forma de vale, em algumas ocasiões e locais ocorre uma inversão, isto é, uma camada de ar frio se interpõe entre duas camadas de ar quente, evitando que as correntes de convecção se formem. Desta forma, principalmente no inverno, o ar junto ao solo fica estagnado e não sofre renovação, tendo como conseqüência acúmulo de poluentes no ar. Estas inversões térmicas foram constadas através de sondagens da atmosfera efetuadas e analisadas no Departamento de Meteorologia do Ministério da Aeronáutica, situado em Guaratinguetá. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. AYOADE, J. O. Introdução à Climatologia para os Trópicos. São Paulo: Editora Bertrand Brasil S.A., 1996. 332p BLAIR e FITE, THOMAS e ROBERT. Meteorologia. Rio de Janeiro: Centro de Publicações Técnicas da Aliança, 1964. 406p. CONTI, José Bueno. Circulação Secundária e Efeito Orográfico na Gênese das Chuvas na Região Lesnordeste Paulista. São Paulo: IGEOG/USP, 1975. 82p. INPE. Climanálise Especial. Cachoeira Paulista, SP: CPTEC, 1996. 235p. LANDIM, P.M.B., Análise Estatística de Variáveis Regionalizadas. Rio Claro, SP: Unesp, 1993. 116p. LINSLEY, R.K. e FRANZINI, J.B. Engenharia de Recursos Hídricos. 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