trabalho - ABClima

VARIABILIDADE E SUSCEPTIBILIDADE CLIMÁTICA:
Implicações Ecossistêmicas e Sociais
de 25 a 29 de outubro de 2016
Goiânia (GO)/UFG
EFEITO OROGRÁFICO: ESTUDO COMPARATIVO NAS BACIAS
HIDROGRÁFICAS DO RIO PIQUIRI E PIRAPÓ – PR
MÁRCIO GREYCK GUIMARÃES CORREA1
PAULO MIGUEL DE BODAS TERASSI2
EMERSON GALVANI3
RESUMO: Esta pesquisa apresenta um estudo comparativo de correlação estatística entre a
precipitação pluviométrica e a altitude entre a bacia hidrográfica do rio Piquiri e bacia
hidrográfica do rio Pirapó, localizada no estado do Paraná. Para isso utilizou-se de dados de
precipitação do Instituto das Águas do Paraná, compondo uma série histórica de 35 anos de
41 postos pluviométricos para a bacia do rio Piquiri e uma série histórica de 33 anos de 20
postos pluviométricos para a bacia do rio Pirapó. Calculou-se a precipitação média anual,
sazonal e mensal e através da correlação linear de Pearson obteve-se a correlação entre as
variáveis estudadas. Observou-se que o efeito orográfico na bacia hidrográfica do rio Piquiri
é maior que na bacia hidrográfica do rio Pirapó e a correlação entre a altitude e as chuvas é
maior durante o inverno, no mês de julho, para ambas as bacias hidrográficas.
Palavras-chave: Bacia hidrográfica, Correlação linear, Precipitação pluviométrica, relevo,
orografia.
ABSTRACT: This paper presents a study of the relationship between rainfall and height,
taking into consideration the annual, seasonal and monthly rainfall for Piquiri and Pirapó
watershed, located in the Paraná State. For the first watershed was used 41 rain gauges with
the historical series comprehends 35 years, for the second, was used 20 rain gauges with 33
years of historical datas, both provided by Instituto Águas do Paraná. For the statistical
analysis Pearson’s correlation was used considering rainfall and height data. It was observed
that the orographic effect significantly conditions the annual rainfall in Piquiri watershed,
more than Pirapó watershed. The correlations values showed that in the winter the
correlation is higher than in the other seasons.
Key words: Watershed, Linear Correlation, Rainfall, Reliefe, Orography.
Doutorando – Programa de Pós-Graduação em Geografia Física - Universidade de São Paulo –
[email protected]
2 Doutorando – Programa de Pós-Graduação em Geografia Física - Universidade de São Paulo [email protected]
3Professor Dr. Departamento de Geografia e Programa de Pós-Graduação em Geografia Física
Universidade de São Paulo – [email protected]
1
1986
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1 – Introdução
Os estudos relacionados aos recursos hídricos em países tropicais são
extremamente importantes para o desenvolvimento socioeconômico destes. Áreas
populosas e de importantes atividades agrícolas e industriais dependem dos recursos
hídricos e, portanto, o uso e a preservação desses recursos são de interesse de setores da
economia, da política e da sociedade.
Para compreender a dinâmica natural que envolve a disponibilidade dos recursos
hídricos, têm-se como prioridade os estudos que envolvem o ciclo hidrológico, as bacias
hidrográficas, a precipitação pluviométrica, os sistemas de escoamento e infiltração da água
na superfície terrestre e todas as suas decorrências nos subsistemas naturais relacionados.
Shelton (2009) evidencia que a escassez dos recursos hídricos e questões relacionadas às
mudanças climáticas impuseram a necessidade de compreender as relações entre o clima,
o ciclo hidrológico e os recursos hídricos.
Um dos componentes de maior importância na análise climática de uma bacia
hidrográfica, a orografia corresponde a um importante atributo no controle da circulação
atmosférica e, consequentemente, determina a distribuição espacial e temporal de
elementos climáticos como a precipitação.
Christopherson (2012) conceitua a orografia
como um fenômeno em que a topografia funciona como uma barreira para as massas de ar
migratórias, ao encontrar uma barreira topográfica a parcela de ar é forçada a elevar-se e
resfria-se adiabaticamente favorecendo a formação de nuvens e chuva, a barreira orográfica
é intensificada durante a passagem de sistemas frontais e sistemas ciclônicos.
Milanesi e Galvani (2011) explicam que, independentemente do porte do relevo, a
orografia exerce controle sobre a dinâmica climática e que os processos interativos entre a
atmosfera e a crosta terrestre são os gradientes de temperatura e pressão, a obstrução e a
bifurcação dos ventos e a geração de brisa e nuvens, assim como a chuva orográfica e a
sombra da chuva. Para a Ilha de São Vicente em Ilha Bela (SP) indicaram que as vertentes
expostas à brisa marítima do Oceano Atlântico, denominadas de barlavento, apresentam os
maiores totais de precipitação, enquanto que as vertentes localizadas na sombra das
chuvas, a sotavento, são aquelas de menores alturas pluviométricas.
Estudos realizados por Setzer (1946) sobre as condicionantes geográficas (relevo,
solo e cobertura vegetal) na variabilidade pluvial no estado de São Paulo evidenciou que
existe relação entre a altitude e o direcionamento das massas de ar na distribuição das
chuvas. Ao estudar a distribuição espacial da pluviosidade e a dinâmica atmosférica da
1987
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bacia hidrográfica do Ivaí (PR), Baldo (2006) discorre que junto a participação mais incisiva
da frente polar atlântica, as elevações do relevo propiciam ao setor montante uma
pluviometria superior a 1.800 mm, sendo que com a redução das alturas altimétricas e a
menor participação da frente polar atlântica, o setor jusante caracteriza-se por totais
pluviométricos próximos a 1.400 mm.
Para Pelegatti e Galvani (2010) a associação do tipo de sistema atmosférico e o
posicionamento da vertente acentuam a orografia, no litoral paulista os eventos chuvosos de
longa duração apresentam maior volume de precipitação quando voltados para o Atlântico, o
contrário ocorre nos postos pluviométricos localizados na vertente direcionada para o
continente, mostrando a existência de uma sombra de chuva. Candido e Nunes (2008)
discorrem que a irregularidade do relevo também influencia na distribuição espacial da
precipitação pluviométrica, sendo que a distribuição é mais regular nas áreas menos
elevadas e planas.
A partir de uma perspectiva relacionada à importância das questões ambientais,
especialmente os recursos hídricos, este trabalho propõe-se a apresentar um estudo
comparativo da análise de correlação estatística entre a altitude e a precipitação
pluviométrica na bacia hidrográfica do rio Piquiri e Pirapó, localizadas no estado do Paraná,
com a finalidade de identificar a participação da altitude na distribuição da precipitação
pluviométrica em bacias hidrográficas.
1.1 Localização e caracterização da área de estudo
A bacia hidrográfica do rio Piquiri localiza-se na região centro-oeste do estado do
Paraná, a área de drenagem de toda a bacia é de aproximadamente 24.700 km 2 e limita-se
ao norte e a leste com a bacia do rio Ivaí, ao sul com a bacia do rio Iguaçu e a oeste o rio
Piquiri tem sua foz junto ao rio Paraná. A bacia do rio Pirapó tem área de drenagem
aproximada de 5.098 km2 (ITCG, 2012) e localiza-se no setor norte e noroeste do Estado do
Paraná, a foz ao norte junto ao rio Paranapanema, como se pode observar na figura 1.
De acordo com a classificação de Köppen (1948) realizada por Cavaglione et al.
(2000), pode-se observar na bacia hidrográfica do Piquiri dois tipos climáticos
predominantes: o clima do tipo Cfa que se caracteriza por ser um clima subtropical, com
verões quentes e geadas pouco frequentes; e com a elevação da altitude o tipo climático
predominante é o Cfb, com temperatura média no mês mais frio abaixo de 18ºC
1988
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(mesotérmico), geadas de inverno frequentes, com verões frescos e sem estação seca
definida.
Terassi e Silveira (2013) identificaram para a bacia hidrográfica do rio Pirapó as
tipologias Cfa (Subtropical quente) para os setores acima de 650 metros, de temperatura
média do mês mais frio inferior a 18ºC e do mês mais quente superior a 22ºC, e sem
estação seca definida, e Am (Tropical com inverno seco) nas porções de menores cotas
altimétricas, nas quais a temperatura do mês mais frio encontra-se entre 18°C e 22°C e a do
mês mais quente acima dos 22°C, com precipitação pluviométrica concentrada nos meses
de verão e significativa redução nos meses de inverno.
Figura 1 - Mapa de localização das bacias hidrográficas do rio Piquiri e rio Pirapó - PR.
As duas bacias hidrográficas estão localizadas no Terceiro Planalto Paranaense, isso
significa que a maior parte da área de drenagem encontra-se entre cotas altimétricas de 200
m e 700 m. A bacia do rio Pirapó apresenta cotas altimétricas variando entre 200-800 m
enquanto na bacia do rio Piquiri varia entre 200-1000 m, como se pode observar na figura
2.
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Figura 2 - Mapa hipsométrico do Paraná com destaque para as bacias hidrográficas do rio Piquiri e
rio Pirapó.
2 – Materiais e métodos
Para o desenvolvimento desta pesquisa utilizou-se de dados secundários de
precipitação pluviométrica do Instituto das Águas do Paraná, ao qual se escolheu uma
quantidade representativa de 41 postos pluviométricos na bacia hidrográfica do rio Piquiri,
com série histórica de 35 anos entre 1976 e 2010 com suas respectivas altitudes e
localização geográfica, para a bacia hidrográfica do rio Pirapó utilizou-se dados de 20 postos
pluviométricos com série histórica de 33 anos de 1980 a 2012.
Calculou-se a média anual, sazonal e mensal da precipitação pluviométrica para
cada posto pluviométrico de cada bacia hidrográfica.
A correlação entre a precipitação (mm) e a altitude (m) foi feita através da correlação
linear de Pearson (Equação 1).
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(1)
Os resultados de r próximos a 1 representam resultados satisfatórios na correlação
entre precipitação e altitude, ou seja, o aumento da altitude apresenta alta correlação com o
aumento da precipitação, enquanto valores de r próximos de 0 indicam pouca ou nula
correlação entre a altitude e a precipitação, e valores próximos de -1 indicam correlação
inversa, ou seja, o aumento da altitude e a diminuição da precipitação.
O tratamento dos dados de precipitação e a elaboração dos gráficos de pluviosidade se
deram a partir da utilização da planilha eletrônica Microsoft Office Excel 2007. A altimetria
dos transectos esquemáticos foram elaborados utilizando informações extraídas de imagens
SRTM no software ArcGIS 9.3.
3 – Resultados e Discussão
Com maiores elevações do terreno e maior influência do efeito orográfico, a
precipitação média anual da bacia do rio Piquiri é de 1756,5 mm, enquanto na bacia do rio
Pirapó é de 1482,3 mm, havendo uma diferença de 274,2 mm e 15,6% a menos de
precipitação média que a bacia do rio Piquiri. A figura 3 demonstra o transecto esquemático
da distribuição espacial da precipitação média anual para a bacia do rio Piquiri, que
apresenta cotas altimétricas que vão de aproximadamente 1.200 metros a 30 metros nas
proximidades de sua foz, com uma variação pluviométrica que vai de 2.048,8 mm, para os
setores mais elevados em sua porção mais elevada, com uma redução drástica no sentido
jusante, com pluviometria inferior a 1.500 mm.
Conforme Correa (2013) e a indicação da figura 3, a orografia responde pelo
aumento da pluviometria entre os intervalos que vai de 400 a 900 metros, sendo que acima
desta altitude ocorre a redução dos volumes de pluviosidade, sobretudo por conta da
redução das temperaturas médias e do potencial de ocorrência das chuvas convectivas no
período de verão.
O transecto esquemático da figura 4 demonstra a influência da orografia para a
distribuição da precipitação pluviométrica na bacia hidrográfica do rio Pirapó. Observa-se
que nos setores mais elevados, em altitudes superiores a 700 metros, a pluviosidade média
anual é próxima a 1.650 mm, enquanto na direção jusante os totais anuais se reduzem a
valores inferiores a 1.400 mm, em cotas altimétricas próximas a 300 metros.
1991
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O resultado acima mencionado se alinha aos obtidos por Ribeiro (1987) para a bacia
hidrográfica do Pirapó, que indica uma redução de até 35% de sua nascente até sua foz,
decréscimo que está associado às menores altitudes.
Figura 3 - Transecto esquemático da distribuição pluviométrica no sentido NW-SE para a bacia
hidrográfica do rio Piquiri - PR.
Figura 4 - Transecto esquemático da distribuição pluviométrica no sentido NW-SE para a bacia
hidrográfica do rio Pirapó - PR.
A figura 5 mostra a distribuição sazonal da precipitação, o inverno é período menos
chuvoso para ambas as bacias hidrográficas, sendo o volume médio de chuva menor na
bacia do Pirapó e principal diferença entre as bacias hidrográficas ocorre principalmente
entre as estações chuvosas, para a bacia do rio Pirapó o período mais chuvoso é o verão,
enquanto para a bacia do rio Piquiri é a primavera.
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Figura 5 - Precipitação média sazonal para as bacias hidrográficas do rio Piquiri e rio Pirapó - PR.
Observando a figura 6 nota-se que em apenas nos meses de janeiro, fevereiro e
março a precipitação na bacia do Pirapó é superior que na bacia do Piquiri, ao passo que
nos demais meses ocorre o inverso. A distribuição mensal da precipitação na bacia do rio
Piquiri apresenta-se mais homogênea, com uma diferença entre o mês mais e menos
chuvoso de 110,9 mm, ou 57,7% de diferença, indicando um clima subtropical ou de
transição, enquanto na bacia do rio Pirapó a sazonalidade hídrica é mais evidente, a
diferença entre o mês mais chuvoso e o menos chuvoso é de 145,2 mm, uma redução de
73,6%, o que indica características climáticas tropicais.
Isso ocorre porque a bacia hidrográfica do Pirapó apresenta características mais
próximas ao clima do Brasil Central e por apresentar de forma mais direta a influência dos
mecanismos atmosféricos tropicais para a geração de chuvas. Por sua vez, a bacia
hidrográfica do rio Piquiri, situado em maiores latitudes, caracteriza-se por uma dinâmica
atmosférica própria do Brasil Meridional, com uma melhor distribuição das chuvas ao longo
do ano (NIMER, 1989).
Terassi (2015) verificou para o recorte da bacia hidrográfica do Pirapó que o período
que vai de janeiro a março e de setembro a dezembro apresenta as maiores alturas
pluviométricas médias com a participação mais evidente dos sistemas atmosféricos
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intertropicais. Em oposição, os meses de junho, julho e agosto obtiveram as menores
médias de pluviosidade, com uma atuação menor dos sistemas intertropicais e sua
interação com sistemas extratropicais, o que caracteriza a tropicalização climática existente
nas regiões Norte e Noroeste do Paraná, sobretudo nos setores mais setentrionais e de
menores cotas altimétricas.
Por sua vez, Correa (2013) observou uma distribuição anual homogênea ao longo de
toda bacia hidrográfica do rio Piquiri, sendo o norte menos chuvoso, com as menores
elevações do terreno e com maiores reduções nos meses de inverno, enquanto que o setor
sudeste é o mais chuvoso e com a maior influência do efeito orográfico. Sobretudo, a
principal diferença em relação à bacia do Pirapó está na sua condição latitudinal, tendo em
conta que a região na qual está inserida a bacia do Piquiri apresenta maior participação dos
sistemas frontais, tendo como parâmetro a análise rítmica realizada por Baldo (2006).
Os meses de maio e outubro a bacia do Piquiri apresenta valores maiores e
consideravelmente significativos com relação à bacia do Pirapó, para maio a diferença é de
34,8% e em outubro de 26,6% (Figura 6). Explica-se que o setor Centro-Oeste do Paraná,
na qual se localiza a bacia hidrográfica do Piquiri, apresenta de maneira mais significativa a
influência o aumento de pluviometria associado à transição de sazonalidades que marcam
os meses de maio e outubro e da ocorrência dos choques de massas de ar de conteúdo
distintos (TOMMASELLI; BALDO; SILVEIRA, 2004).
Figura 6 - Precipitação média mensal para as bacias hidrográficas do rio Piquiri e rio Pirapó - PR.
1994
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A tabela 1 mostra que anualmente a correlação entre a precipitação e altitude na
bacia hidrográfica do rio Piquiri é de 0,72 e o outono e o inverno são as estações com
melhor correlação, já na bacia do rio Pirapó as correlações apresentaram-se menores tanto
anualmente, 0,68, quanto sazonalmente, sendo o inverno o período com melhor correlação
entre a precipitação e a altitude. As correlações sazonais mostram resultados similares à
correlação anual, sendo que as maiores correlações entre a precipitação e a altitude
ocorrem na classe de altitude entre 401-800 m no verão e no outono.
Tabela 1 - Correlação linear de Pearson entre a precipitação anual e sazonal e a altitude
para a bacia hidrográfica do rio Piquiri e do rio Pirapó - PR
Bacia
Piquiri
Pirapó
Anual
0,72
0,68
Verão
0,67
0,63
Outono
0,68
0,60
Inverno
0,78
0,64
Primavera
0,66
0,63
A tabela 2 mostra que os meses de junho e julho apresentaram melhor correlação
entre precipitação e altitude para ambas as bacias hidrográficas, especialmente para a bacia
do rio Piquiri. Novamente os valores da correlação apresentaram-se inferiores na bacia do
rio Pirapó, com exceção do mês de novembro. Importante ressaltar que fora dos meses
invernais, período de correlação mais evidente entre a altitude e a precipitação, para a bacia
do rio Piquiri o mês de janeiro (0,72), apresentou elevada correlação, para a bacia do rio
Pirapó foi o mês de novembro (0,74).
Tabela 2 - Correlação linear de Pearson entre a precipitação mensal e a altitude para a
bacia hidrográfica do rio Piquiri e do rio Pirapó - PR
Bacia
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
Piquiri
0,72
0,54
0,63
0,58
0,59
0,75
0,80
0,66
0,70
0,73
0,33
0,66
Pirapó
0,34
0,64
0,55
0,45
0,52
0,69
0,74
0,55
0,47
0,54
0,74
0,25
A maior correlação durante os meses de outono e inverno, especialmente entre
junho e julho, pode ser explicada pelo fato de que nessa época do ano os sistemas frontais
são mais frequentes na América do Sul como um todo (CARDOZO; REBOITA; GARCIA,
2015). Inversamente, durante primavera verão as chuvas na região apresentam, em geral,
gênese convectiva, ou seja, de caráter mais localizado e menor deslocamento espacial,
como as frontais, o que reduz o papel do relevo do processo de formação de nuvens e
chuvas.
1995
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Estudos feitos por Oliveira (1986) analisaram os sistemas frontais em 4 bandas
latitudinais, concluindo que o máximo de penetrações de frentes frias no continente ocorre
durante o mês de julho, sendo que nos meses de outubro e novembro ocorre a máxima
interação destes sistemas frontais com a convecção tropical, principalmente nas bandas de
35°S-25°S e 25°S-20°S.
4 – Considerações Finais
Os resultados mostram que a bacia do rio Piquiri apresenta uma média pluviométrica
superior às observadas na bacia do rio Pirapó. A primeira apresenta uma distribuição
mensal e sazonal mais homogênea, característica de climas subtropicais ou de transição,
enquanto a segunda apresenta uma sazonalidade hídrica marcante, com diminuição
considerável das chuvas no inverno e o verão como o período mais chuvoso, característico
de climas tropicais.
O efeito orográfico também é mais significativo na bacia do rio Piquiri, principalmente
nos meses invernais, período em que ocorre maior frequência dos sistemas frontais.
Durante os meses de verão, as correlações entre a altitude e a precipitação é menor devido
ao aquecimento da superfície e aos maiores níveis de umidade no continente, o que
possibilita a maior formação de chuvas convectivas.
5 – Referências
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