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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-7424-3908
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Tendências e extremos da pluviosidade na região hidrográfica do Rio São Francisco
Alternate title (s): The São Francisco river hydrographic trends and extremes pluviosity region
Author: Silva, Mariana Mendes
First Advisor: Ferreira, Vanderlei de Oliveira
First member of the Committee: Ferreira, Vanderlei de Oliveira
Second member of the Committee: Silva, Claudionor Ribeiro da
Third member of the Committee: Costa, Rildo Aparecido
Fourth member of the Committee: Ferreira, Cássia de Castro Martins
Fifth member of the Committee: Rodrigues, Rafael de Ávila
Summary: Estudos e conhecimentos do clima são fundamentais para o planejamento e gestão do uso dos recursos naturais pelas atividades econômicas. No contexto das mudanças climáticas, espera-se que o aumento da média da temperatura em todas as escalas, gere impactos no ciclo hidrológico e, consequentemente, afete todo o sistema natural e humano. Como a chuva representa a fase mais importante do ciclo hidrológico e é um dos elementos essenciais para a vida, é importante cada vez mais estudos científicos que identifiquem e analisem possíveis variabilidades e/ou mudanças no ritmo pluviométrico. Nesta perspectiva, esta pesquisa tem como objetivo geral estudar as tendências e extremos pluviométricos na Região Hidrográfica do Rio São Francisco, que por sua vez tem relevância nos contextos nacional e regional/local e pelo fato de apresentar adversidades quanto à disponibilidade e demanda hídrica. Acredita-se que esta região hidrográfica tem passado por um aumento de temperatura, uma diminuição das chuvas e apresentado eventos de extremos climáticos (principalmente com secas mais severas), agravando sua situação como um todo, mas principalmente da parte semiárida, causando impactos significativos para as populações que nela habitam. Para tanto, foram utilizados dados de 124 postos pluviométricos disponibilizados pela Agência Nacional de Águas (ANA), cujo período analisado foi de 1976 a 2015 (40 anos). Realizou-se, o tratamento estatístico dos dados de pluviometria para o conhecimento da variabilidade pluviométrica. Posteriormente, foram aplicadas outras ferramentas matemáticas e estatísticas apropriadas para o estudo de tendências pluviométricas, tais como: Análise de Regressão Linear, Teste de Mann-Kendall e Teste do Sinal e, para identificar e avaliar possíveis eventos extremos, foram utilizados o Standardized Precipitation Index – SPI (ou Índice de Precipitação Padronizada – IPP) e o Rainfall Anomaly Index – RAI (ou Índice de Anomalia de Chuva – IAC), além da análise do intervalo de confiança (máximo e mínimo) calculado a partir do desvio-padrão e da média. Os resultados confirmam que existe uma grande variação espacial da pluviometria na área de estudo, isto é, padrão decrescente das chuvas de suas nascentes até a foz do rio São Francisco. A pluviosidade média anual da área de estudo é em torno de 950 mm, variando ao longo das sub-bacias desde menos de 550 mm até um pouco mais de 1400 mm, ressaltando que as maiores médias dos totais anuais estão localizadas na parte mineira e as menores médias nas sub-bacias 47, 48 e 49, localizadas nos estados da Bahia, Pernambuco, Alagoas e Sergipe. Constatou-se também que a maioria das sub-bacias concentram suas chuvas entre outubro e março, em exceção das sub-bacias 48 (entre dezembro e maio) e 49 (entre janeiro e agosto). Os meses que possuem as maiores médias mensais da área de estudo são janeiro e dezembro e os meses com menores médias mensais são agosto e setembro. Os episódios acima dos intervalos máximos do desvio padrão na região hidrográfica ocorrem no mês de abril e o mês de março é o que possui maior quantidade de episódios abaixo dos intervalos mínimos do desvio padrão. Os resultados do SPI indicam que 45% do total de ocorrências mensais estão na classe normal (N) e que a diferença de porcentagem do somatório dos extremos positivos e negativos é de apenas 5%. E nos produtos do RAI a classe muito seca (S2) é a que apresenta a maior porcentagem de ocorrências na área de estudo, além de que, a sub-bacia 47, em particular, tem nesta classe mais de 49% do total de eventos. Quanto aos testes de Regressão Linear, Mann-Kendall e do Sinal, os resultados mostram uma diminuição das chuvas na região hidrográfica no intervalo temporal deste estudo. Entre os 12 meses do ano, 11 apresentaram predominância no decrescimento da pluviometria na Regressão Linear e 10 meses em cada um dos outros dois testes. Ademais os meses com significativas ocorrências de diminuição da pluviometria nos 3 testes são: janeiro, fevereiro, julho e setembro, além do total anual. As ocorrências que ficaram acima dos intervalos máximos e abaixo dos intervalos mínimos do desvio padrão por década indicam que há um decréscimo no número de eventos acima dos intervalos máximos, o que corresponde a uma maior homogeneidade dos dados ao longo das décadas, além de que, não foi possível fazer deduções sobre as ocorrências abaixo dos intervalos mínimos, em razão da aleatoriedade dos resultados. Sobre os produtos do SPI e do RAI por décadas, de modo geral, identificou-se que a diminuição dos extremos positivos e o aumento dos extremos negativos é mais facilmente detectado no RAI do que no SPI. O decréscimo das ocorrências do SPI também foi visualizado nos resultados do RAI e os aumentos dos extremos negativos foram constatados mais claramente no método RAI que no SPI.
Abstract: Studies and knowledge of the climate are fundamental for planning and managing the use of natural resources for economic activities. In the context of climate change, it is expected that the increase in the average temperature at all scales will generate impacts on the hydrological cycle and, consequently, affect the entire natural and human system. As rain represents the most important phase of the hydrological cycle and is one of the essential elements for life, it is increasingly important scientific studies that identify and analyze possible variability and/or change in the pluviometric rhythm. In this perspective, this research has as it’s general objective to study the trends and rainfall extremes in the São Francisco River Hydrographic Region, which in turn has relevance in national and regional/local contexts and because it presents adversities in terms of hydric availability and demand. It is believed that this hydrographic region is going through an increase in temperature, a decrease in rainfall and the presence of climatic extremes (mainly with more severe droughts), aggravating its situation as a whole, but mainly in the semiarid part, causing significant impacts for the populations the inhabit it. For this purpose, were used data from 124 pluviometric stations made available by Agência Nacional de Águas (ANA), whose analyzed period was from 1976 to 2015 (40 years). First, the statistical treatment of the pluviometry data was carried for knowledge of the rainfall variability. After, other appropriate mathematical and statistical tools were applied for the study of pluviometric trends, such as: Linear Regression Analysis, Mann-Kendall Test and Signal Test and, to identify and evaluate possible extreme events, the Standardized Precipitation Index – SPI (or Índice de Precipitação Padronizada – IPP) e o Rainfall Anomaly Index – RAI (or Índice de Anomalia de Chuva – IAC) were used, besides of the confidence interval analysis (maximum and minimum) calculated from the standard deviation and the average. The results confirm that there is a great spatial variation of pluviometric in the study area, that is, a decreasing standard of the rainfall from of its springs to the mouth of the São Francisco River. The average annual rainfall of the study area is around 950 mm, varying along the sub-basins from less than 550 mm to just over 1400 mm, emphasizing that the highest averages of the annual totals are located in the state of Minas Gerais and the lowest averages in sub-basins 47, 48 and 49, located in the states of Bahia, Pernambuco, Alagoas and Sergipe. It was also found that most of the sub-basins concentrate their rains between October and March, in exception of the sub-basins 48 (between December and May) and 49 (between January and August). The months with the highest monthly averages in the study area are January and December and the months with the lowest monthly averages are August and September. The episodes above of the maximum intervals of the standard deviation in the hydrographic region occur in the month of April and the month of March has the highest number of episodes below the minimum interval of the standard deviation. The SPI results indicate that 45% of the total monthly occurrences are in the normal class (N) and that the difference in percentage of the summation of the positive and negative extremes is only 5%. And in the RAI products, the very dry class (S2) is the one with the highest percentage of occurrences in the study area, besides that, the sub-basin 47, in particular, presents in this class more than 49% of the total events. About the tests of Linear Regression, Mann-Kendall and of the Sinal, the results show a reduction of the rainfall in the hydrographic region in the time interval of this study. Between the 12 months of the year, 11 showed a predominance of decreasing rainfall in Linear Regression and 10 months in each of the other two tests. Moreover, the months with significant occurrences of reduction of the pluviometry in the 3 tests are: January, February, July and September, in addition to the annual total. The occurrences that were above the maximum interval and below the minimum interval of the standard deviation per decade indicate that there is a decrease in the number of events above the maximum interval, which corresponds to a greater homogeneity of data over the decades, in addition, it was not possible to make deductions about the occurrences below the minimum intervals, due to the randomness of the results. About the SPI and RAI products per decades, in general, it was identified that the reduction of the positive extremes and the increase of the negative extremes is more easily detected in RAI than in SPI. The decrease of the SPI occurrences was also visualized in the results of the RAI and the increase of the negative extremes were verified more clearly in the RAI method than in the SPI.
Keywords: VARIABILIDADE CLIMÁTICA
MUDANÇAS CLIMÁTICAS
TENDÊNCIAS PLUVIOMÉTRICAS
EVENTOS DE EXTREMOS PLUVIOMÉTRICOS
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS HUMANAS::GEOGRAFIA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIA::CLIMATOLOGIA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Geografia
Quote: SILVA, Mariana Mendes. Tendências e extremos da pluviosidade na região hidrográfica do Rio São Francisco. 2021. 134f. Tese (Doutorado em Geografia) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.214.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.214
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/31585
Date of defense: 26-Mar-2021
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