Preenchimento de falhas e análise de tendência dos totais anuais e trimestrais de precipitação para Erechim (RS). Gisele Carla May1 Darline Balen1 Fabio Sanches2 Roberto Valmir da Silva1 1 Universidade Federal da Fronteira Sul campus Erechim (RS) (UFFS)
[email protected] [email protected] [email protected] 2 Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)
[email protected] Resumo O presente trabalho demonstrou técnicas para o preenchimento de falhas em séries temporais e avaliou as tendências pluviométricas anuais e trimestrais para Erechim (RS). Foram utilizados dados pluviométricos da Agência Nacional de Águas (ANA), da Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO) e do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) dos municípios de Erechim, Quatro Irmãos e Erebango. Para o preenchimento das falhas foi utilizada a técnica da regressão linear. A qualidade dos dados preenchidos foi verificada por Testes de Correlação e sua consistência por meio do Teste de Dupla Massa. Os totais anuais e totais trimestrais (JFM, AMJ, JAS, OND) foram submetidos ao Teste de Mann-Kendall (MK) para avaliar se as tendências (positivas ou negativas) seriam significativas em um nível de 95%. Os resultados dos testes de MK demostraram que as tendências encontradas para os totais anuais e totais trimestrais, no período, não podem ser consideradas como decorrentes de mudanças climáticas. Palavras-chave: Mudanças climáticas, testes estatísticos, séries temporais.
Abstract This work demonstrated techniques to fill failures in time series and assessed the annual and quarterly rainfall trends to Erechim (RS). Data were used rainfall of the National Water Agency (ANA), State Agricultural Research Foundation (FEPAGRO) and the National Institute of Meteorology (INMET) in the municipalities of Erechim, Quatro Irmãos and Erebango. To fill failures we used the technique of linear regression. The quality of the completed data was verified by correlation tests and consistency through the Dual Mass Test. The annual and quarterly totals (JFM, AMJ, JAS, OND) were submitted to Mann-Kendall test (MK) to assess whether trends (positive or negative) would be significant at the 95% significance level. The results of the tests demonstrated that MK trends found for the total quarterly and annual total, the period cannot be considered as arising from climate changes. Key-words: Climate change, statistical tests, time series.
2. Análise Climática- métodos e técnicas, impactos e riscos. XVI Simpósio de Geografia Física e Aplicada. “Territórios Brasileiros: Dinâmicas, potencialidades e vulnerabilidades”. Teresina, Piauí 28 de junho a 04 de julho de 2015. Geografia da UFPI e UESPI. ISSN: 2236-5311
1. Introdução Nos últimos anos as mudanças climáticas assumiram papel de destaque no contexto científico mundial. Desde o final dos anos 80, diversos trabalhos foram desenvolvidos sob essa temática, buscando, além de qualificar o fenômeno, identificar o(s) responsável (eis) pelo processo (VINCENT et al., 2005; HAYLOCK et al., 2006; ALEXANDER et al., 2006; SILLMANN e ROECKNER 2008; MARENGO et al., 2012; VALVERDE e MARENGO, 2014, entre outros). Aqui no Brasil também foram realizados estudos visando identificar variações climáticas em diversas localidades (FOLHES e FISCH, 2006; OBREGÓN e MARENGO, 2007; PBMC, 2012; SANCHES et al., 2013, entre outros). Porém, segundo Marengo et al. (2007), são raros os estudos sobre a variabilidade climática de longo prazo e seus eventos extremos, os quais, foram desenvolvidos através de diferentes metodologias. Um dos fatores que provavelmente contribui para essa carência de trabalhos é a falta de informações meteorológicas diárias, confiáveis e de boa qualidade. Dada a carência de séries completas de dados em um único posto pluviométrico, frequentemente são utilizados dados de postos vizinhos para comporse uma longa série temporal. Porém, esta metodologia requer alguns cuidados, a exemplo dos postos que devem localizar-se, no mínimo, sob a mesma classificação climática, possuir condições topográficas similares, para apresentar, minimamente, as mesmas características climáticas. A Agência Nacional de Águas (ANA) disponibiliza dados pluviométricos diários
de
longo
prazo
por
meio
de
sua
plataforma
eletrônica
(http://hidroweb.ana.gov.br). Entretanto, parte dos conjuntos de dados apresenta um grande número de falhas, sendo necessária a adoção de técnicas estatísticas para preenchê-las. Sendo assim, o presente trabalhou buscou analisar o comportamento das precipitações anuais e trimestrais na região do Alto Uruguai gaúcho, sobretudo na região de Erechim, frente a possíveis mudanças climáticas. Para isso, foram tratados e utilizados dados pluviométricos do final da década de 1950 até o ano de 2013, buscando-se identificar as tendências de possíveis modificações no comportamento das séries temporais associando-as a mudanças climáticas.
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2. Metodologia de Trabalho Foram utilizados dados pluviométricos diários obtidos da rede de postos da ANA, da Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO) e do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Devido às falhas no período analisado, foram selecionadas informações dos postos pluviométricos de Erebango, de Quatro Irmãos e de Erechim, conforme Tabela 1. Tabela 1: Postos pluviométricos utilizados no período analisado Posto
Município
Período - Início
ANA Erebango ANA Quatro Irmãos ANA Erebango FEPAGRO/INMET Erechim Fonte: Agência Nacional de Águas (ANA).
1957 1961 1982 2003
Período - Término 1960 1981 2002 2013
A Figura 1 mostra a localização dos municípios no norte do Estado do Rio Grande do Sul, na região do Alto Uruguai. As séries foram organizadas em tabelas utilizando o software Excel®. Devido às falhas em diversos meses no conjunto dos postos utilizados, procurou-se preenchê-las por meio de técnicas de regressão linear simples. Esse método tem sido utilizado com sucesso por autores, como Oliveira (2003), Nascimento et al. (2010), Chechi e Sanches (2013) entre outros. Para a equação de regressão, utilizou-se como variável os totais mensais de precipitação de Quatro Irmãos – RS. Foram calculados a equação de regressão (do tipo y = αx - β) e os índices de determinação (R²) e de correlação (R). Figura 1: Localização dos municípios de Erechim, Erebango e Quatro Irmãos
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Fonte: Adaptado de https://maps.google.com.br.
Após o preenchimento, foi verificada a qualidade dos por meio de Testes de Correlação Linear para os períodos concomitantes entre os postos, e sua consistência, por meio da aplicação do Teste de Dupla Massa (Tucci, 2009). Em seguida, iniciou-se a análise das tendências para todos os totais anuais e trimestres no período estudado. As tendências foram avaliadas como significativas ou dentro da normalidade de acordo com o Teste de Mann-Kendall (SIEGEL, 1975). O teste considera que na hipótese de estabilidade (H0) de uma série temporal, a sucessão de valores ocorre de forma independente e a distribuição de probabilidade deve permanecer sempre a mesma (série aleatória simples). Folhes e Fisch (2006), Sanches et. al, (2013), entre outros sugerem que ao aplicar o Teste de MK, deva se adotar um nível de significância estatística de 95%. Dessa forma, valores fora do intervalo [-1,96;+1,96] seriam considerados como tendências significativas de aumento (quando maiores que +1,96) ou de queda (quando menores que -1,96).
3. Resultados e Discussão Os testes de correlação linear entre os postos de Erechim e Quatro Irmãos demonstraram que os mesmos possuem alta correlação (Figura 2a), com coeficiente de determinação R²=0,98, demostrando, assim, que os dados dos postos puderam ser utilizados para a formação de uma série completa.
a
b Figura 2: Correlação entre os postos de Erechim e Quatro Irmãos (a) e Teste de Dupla Massa entre os dados dos postos de Erechim e Quatro Irmãos (b)
O teste de Dupla Massa testou a consistência dos dados dos postos de Erechim e Quatro Irmãos (Figura 2b). Os valores obtidos para o acumulado dos
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totais anuais de precipitação da série com o acumulado das médias anuais de precipitação no período ficaram sobre uma linha reta demonstrando alta consistência (99,9%). Assim, os totais anuais e totais trimestrais do período foram submetidos à avaliação de tendência pelo Teste MK como podem ser observados na Figura 3 e 4 e Tabela 2.
Figura 3 – Totais anuais de precipitação para Erechim (1957-2013)
a
b
c
d
Figura 4 – Totais trimestrais em janeiro/fevereiro/março (JFM) (a), abril/maio/junho (AMJ) (b), julho/agosto/setembro (JAS) (c) e outubro/novembro/dezembro (OND) (d) para Erechim entre 1951-2013.
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A Tabela 2 apresenta os escores da estatística MK para os totais anuais e trimestrais analisados. Tabela 2 – Escores do Teste de Mann-kendall para os períodos analisados Período Estatística MK Totais anuais -0,39 JFM -0,67 AMJ 0,74 JAS -1,20 OND -0,67 Com base nos resultados observados nas Figuras 3 e 4, bem como os resultados da estatística MK na Tabela 2, os totais anuais de precipitação, assim como, os totais trimestrais, não demonstraram tendência significativa passíveis de mudanças climáticas para a região de Erechim, no Alto Uruguai gaúcho.
4. Considerações Finais
Foram demonstrados os procedimentos necessários para o preenchimento de falhas e reconstrução de séries temporais de precipitação para Erechim e região;
A aplicação do Teste de Mann-kendall nos totais anuais e totais trimestrais demonstrou que as tendências observadas não sofreram modificações que possam ser consideradas como evidências de mudanças climáticas, para o período de 1957-2013.
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Agradecimentos Os autores agradecem a Pró-reitoria de Pesquisa e Pós-graduação da UFFS pela bolsa de Iniciação Científica (EDITAL Nº 141/UFFS/2014) da primeira autora sob orientação do terceiro autor. 2. Análise Climática- métodos e técnicas, impactos e riscos. XVI Simpósio de Geografia Física e Aplicada. “Territórios Brasileiros: Dinâmicas, potencialidades e vulnerabilidades”. Teresina, Piauí 28 de junho a 04 de julho de 2015. Geografia da UFPI e UESPI. ISSN: 2236-5311
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