Publicação: Análise espacial da precipitação pluvial e eventos extremos secos na bacia hidrográfica do rio São Francisco - Brasil, série histórica de 1985 a 2018
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Resumo
A bacia hidrográfica do rio São Francisco (BHSF) é uma das mais importantes bacias
brasileiras, nela vivem mais de 20 milhões de pessoas em 508 municípios, distribuídos por oito
unidades da federação, tendo o rio São Francisco, com aproximadamente 2.700 km, como sua
drenagem principal. Para fins de planejamento, a BHSF é subdividida em quatro regiões
fisiográficas, cada qual com suas peculiaridades socioeconômicas e naturais. O objetivo dessa
tese é analisar o comportamento espacial da precipitação pluvial e dos eventos extremos de
seca, na bacia hidrográfica do rio São Francisco. Para isso, foram utilizados dados de
precipitação mensal de 244 estações pluviométricas (211 no interior e 33 no entorno da bacia),
provenientes do HIDROWEB, da Agência Nacional de Águas (ANA), série histórica de 1985
a 2018. Para avaliar a dependência espacial da precipitação (semivariograma), bem como a
estimativa de valores (Krigagem ordinária e respectiva validação cruzada) para os locais
destituídos destes, foram aplicadas técnicas geoestatísticas, com respectiva remoção da
tendência pela localização espacial. Pela estatística básica, foram calculadas as médias mensais
de precipitação, bem como os totais anuais e médias anuais. Para análise das secas
pluviométricas, foram calculados os Déficits Extremos de Precipitação (DEp) [por meio do
Índice Estandardizado de Secas Pluviométricas (IESP)], os Meses Secos (precipitação mensal
< 1,0 mm); e os Desvios Negativos (DNs). Para a análise espacial da precipitação média anual,
foi utilizado o software de QGIS; para a modelagem dos dados (geoestatística) foram utilizados
os softwares AR2GEMS/SGeMS e GS+. Os modelos de semivariogramas produzidos foram o
exponencial (precipitação média anual) e esférico (meses secos e desvios negativos) e, para a
avaliação da krigagem, foi utilizada a validação cruzada. Como resultados, verificou-se que a
precipitação média anual varia entre 1.703,5 mm e 273,0 mm, sendo maior na região ASF e
menor no SMSF; com relação aos DEp, foram determinadas 258 ocorrências, sobretudo a partir
de 2015, tendo os anos de 2017 e 2018 concentrando 83,3% do total das secas pluviométricas.
O maior número de ocorrências mensais e a maior sequência de meses consecutivos de secas
ocorreu na mesorregião do ASF. Com relação aos Meses Secos, não houve padrão definido de
quantidades anuais, sendo os anos mais recorrentes: 2007, 2017 e 2011, com 1.779, 1.679 e
1.564 meses secos, respectivamente. A maior quantidade (106 meses) e a maior sequência
consecutiva (9 meses) foram registradas no SMSF. Com relação aos DNs, a maior quantidade
de ocorrências foi de 96 meses, em múltiplas estações (40), nas regiões do ASF, SMSF e BSF.
A maior sequência de meses consecutivos ocorreu no SMSF, no total de 16 meses, tendo sido
o anos de 2014 o mais recorrente. De maneira geral, durante a década de 2010 houve grande
variação da precipitação anual, com alternância entre anos chuvosos com anos extremamente
secos, o que foi revelado quando da aplicação dos métodos de verificação das secas, que
concentrou maior parte das ocorrências de secas pluviométricas, em comparação com décadas
anteriores.
Abstract
The São Francisco River Basin (SFRB) is one of the most important Brazilian basins, where
more than 20 million people live in 508 municipalities, spread over eight federation units, of
whom São Francisco River, with approximately 2,700 km, as its main drainage. For planning
purposes, the SFRB is subdivided into four physiographic regions, each one with
socioeconomic and natural peculiarities. The objective of this thesis is to analyze the spatial
behavior of rainfall and extreme drought events in the SFRB. To do so, rainfall data from 244
rainfall stations (211 in the interior and 33 around the basin) were used monthly from
HIDROWEB and the National Water Agency (ANA), concerning historical series from 1985
to 2018. In order to evaluate the spatial dependence of precipitation (semivariogram) as well as
the estimation of values (Ordinary Kriging and respective cross-validation) for the places
devoid of these, geostatistical techniques were applied with respective removal of trend by
spatial location. Through basic statistics, monthly averages of precipitation were used, and
annuals totals and annual averages as well. For the analysis of droughts, the Extreme
Precipitation Deficits (DEp) were calculated [using the Standardized Index of Rainfall
Droughts (IESP)], the Dry Months (monthly rainfall < 1.0 mm); and the Negative Deviations
(NDs). For the spatial analysis of the annual average precipitation, the QGIS software was used;
for data modeling (geostatistics) AR2GEMS/SGeMS and GS+ software was used. The
semivariogram models produced were exponential (annual average precipitation) and spherical
(dry months and negative deviations) and, for the kriging evaluation, cross-validation was used.
As a result, it was verified that the annual precipitation varies between 1,703.5 mm and 273,0
mm, being higher in the ASF region and lower in the SMSF. Regarding the DEp, 258
occurrences were determined, mainly from 2015 onwards, with the years 2017 and 2018
concentrating 83.3% of rainfall droughts. The higher number of monthly occurrences and the
longest sequence of consecutive months of droughts occurred in the ASF mesoregion. In respect
to the Dry Months, there was no defined patter of annual quantities, with the most recurrent
years being: 2007, 2017 and 2011, with 1,779, 1,679 and 1,564 dry months, respectively. The
largest amount (106 months) and the longest consecutive sequence (9 months) was recorded in
the SMSF. In relation to DNs, the highest number of occurrences was 96 months in multiple
stations (40), in the ASF, SMSF and BSF regions. The longest sequence of consecutive months
occurred in SMSF, totaling 16 months, with 2014 being the most recurrent. Overall, during the
2010s, there was a great variation of annual precipitation, alternating between rainy years and
extremely dry years, which was revealed when drought verification methods were applied,
which concentrated most of the occurrences of pluviometrical droughts, compared to previous
decades.
Palavras-chave
Bacia hidrográfica, Hydrographic Basin, São Francisco, San Francisco, Precipitação Pluvial, Rainfall, Secas Pluviométricas, Rainfall Droughts, Krigagem, Kriging
Citação
PETRUCCI, Eduardo. Análise espacial da precipitação pluvial e eventos extremos secos na bacia hidrográfica do rio São Francisco - Brasil, série histórica de 1985 a 2018. 2022. 271 f. Tese (Doutorado em Geografia) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.5336
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