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Bacia hidrográfica do alto curso do rio paraíba: classificação climática, Notas de aula de Meteorologia

O clima influência diretamente na maior parte das atividades humanas, em especial na agropecuária onde define o nível de produtividade agrícola, condicionado pela disponibilidade hídrica. Todavia, os sistemas de classificações climáticas são raramente utilizados no âmbito de estudos agropecuários e hídricos, pois, normalmente, considera-se sua escala de atuação muito abrangente. Propondo a definição da classificação climática através dos modelos de Köppen e de Thornthwaite e Mather para a bacia

Tipologia: Notas de aula

2017

Compartilhado em 31/10/2017

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Baixe Bacia hidrográfica do alto curso do rio paraíba: classificação climática e outras Notas de aula em PDF para Meteorologia, somente na Docsity! BACIA HIDROGRÁFICA DO ALTO CURSO DO RIO PARAÍBA - BRASIL E SUA CLASSIFICAÇÃO CLIMÁTICA SEGUNDO OS MODELOS DE THORNTHWAITE E KÖPPEN Raimundo Mainar de Medeiros 1 , Romildo Morant de Holanda 2 , Vicente de Paulo Silva 3 1 Dr. em meteorologia e Pesquisador da Universidade Federal Rural de Pernambuco, UFRPE, PE, Brasil, e-mail: mainarmedeiros@gmail.com, 2 Prof. Dr. Universidade Federal Rural de Pernambuco, UFRPE, PE, Brasil, e-mail: romildomorant@gmail.com, 3 Prof. Dr. Universidade Federal Rural de Pernambuco, UFRPE, PE, Brasil, e-mail: vicenteufrpe@yahoo.com.br R E S U M O O clima influência diretamente na maior parte das atividades humanas, em especial na agropecuária onde define o nível de produtividade agrícola, condicionado pela disponibilidade hídrica. Todavia, os sistemas de classificações climáticas são raramente utilizados no âmbito de estudos agropecuários e hídricos, pois, normalmente, considera-se sua escala de atuação muito abrangente. Propondo a definição da classificação climática através dos modelos de Köppen e de Thornthwaite e Mather para a bacia hidrográfica do alto curso do rio Paraíba, em nível de dose município, informação esta muito importante para o planejamento e racionalização das suas diversas atividades produtiva e de políticas agropecuárias, propõe-se a realização de suas classificações na bacia estudada. Utilizou-se dos valores da temperatura média do ar estimados pelo software Estima_T. O modelo empírico de estimativa da temperatura do ar é uma superfície quadrática para as temperaturas média, máxima e mínima mensal, em função das coordenadas longitude, latitude e altitude. Os regimes pluviométricos e as variações das temperaturas foram determinantes para os cálculos e sua distribuição espacial. A determinação dos componentes do balanço hídrico permitiu um maior conhecimento da realidade climática da área estudada, ao mesmo tempo em que oferece condições de compatibilização entre água retida no solo e as diferentes formas de utilização do mesmo, objetivando a minimização dos riscos para a agropecuária e para as populações. Existência de dois tipos climáticos segundo a classificação de Köppen na área em estudo.Nos cenários: Normal; Chuvoso; Regular tem-se quatro tipos de clima com classificações e apenas um tipo de clima no cenário seco em conformidade a classificação de Thornthwaite. Palavras-chave: Índices climáticos, agrometeorologia, cenário pluviométrico. A B S T R A C T The climate directly influences the majority of human activities, especially in agriculture where it defines the level of agricultural productivity, conditioned by water availability. However, climate classification systems are rarely used in agricultural and livestock studies, as their scale of action is generally considered to be very broad. Proposing the definition of the climatic classification through the Köppen and Thornthwaite and Mather models for the upper Paraíba river basin at municipal dose level, this information is very important for the planning and rationalization of its various productive and policy activities Proposed to carry out their classifications in the basin studied. The values of the mean air temperature estimated by the Estima_T software were used. The empirical model of air temperature estimation is a quadratic surface for the mean, maximum and minimum monthly temperatures, as a function of longitude, latitude and altitude coordinates. Rainfall regimes and temperature variations were determinant for the calculations and their spatial distribution. The determination of the components of the water balance allowed a greater knowledge of the climatic reality of the studied area, at the same time that it offers conditions of compatibility between water retained in the soil and the different forms of use of the same, aiming at the minimization of the risks for agriculture and livestock and For the populations. Existence of two climatic types according to the classification of Köppen in the study area. In the scenarios: Normal; Rainy; Regular there are four types of weather with ratings and only one type of weather in the dry scenario according to the classification of Thornthwaite. Keywords: climate indices, agrometeorology, rainfall scenario, INTRODUÇÃO O clima pode ser entendido como as condições atmosféricas médias de dada região. Os sistemas de classificações climáticas são de grande importância, pois analisam e definem os climas levando em consideração vários elementos climáticos ao mesmo tempo, facilitando a troca de informações e análises posteriores para diferentes objetivos de acordo com Rolim et al. (2007). A classificação climática visa identificar em uma grande área ou região, zonas com características climáticas e biogeográficas relativamente homogêneas fornecendo indicações valiosas sobre as condições ecológicas, suas potencialidades agropecuária e o meio ambiente da região de acordo com Andrade Júnior et al. (2005). A condição climática anuais é de grande valor para um planejamento agrícola adequado conforme Silva et al. (2010); Sentelhas et al. (2008) além da adaptabilidade de cada cultura a diversos fatores, como os tipos de solo de cada região em conformidade com Monteiro (2009). Levando-se em consideração os riscos que envolvem a produção agrícola, segundo Meireles et al. (2003), a falta de dados meteorológicos em determinadas regiões podem fazer com que o produtor agrícola demande quantidade de água maior para a cultura do que o necessário, levando a gastos extras e onerando ainda mais a produção, colocando a viabilidade econômica em risco. As classificações climáticas de Thornthwaite (1948) e Thornthwaite e Mather (1955) utilizam escala de índices climáticos definidos com base no balanço hídrico climatológico (BHC) – índice hídrico, índice de aridez e índice de umidade – constituindo as duas metodologias mais clássicas de regionalização climática. A incorporação de cenários pluviométricos (anos chuvosos, secos, regular e normal) a estudos dessa natureza é desejável, por promover um salto de qualidade à metodologia clássica, tornando-os mais ajustados e adequados à variabilidade natural das precipitações e às expectativas pluviométricas dos modelos numéricos de previsão climatológica em uso no Brasil segundo Varejão-Silva e Barros (2001). Segundo Barros et al. (2012) a classificação de Köppen-Geiger é o sistema mais utilizado em geografia, climatologia e ecologia. A classificação é baseada no pressuposto, com origem na fitossociologia e na ecologia, de que a vegetação natural de cada grande região da Terra é essencialmente uma expressão do clima prevalecente. Assim, as regiões climáticas são caracterizadas para corresponder às áreas de predominância de cada tipo de vegetação. No entanto, essa classificação em certos casos não distingue regiões com biomas muito distintos conforme afirmaram Köppen e Geiger (1928). Dentre os métodos de classificação de regiões bioclimáticas, o de Köppen é o de maior utilização no Brasil, em virtude de se preocupar unicamente com as grandes divisões da vegetação e devido à menor rigidez da fórmula para determinação do mês úmido ou seco. Os autores Knoch (1930) e James (1930) apud (Barros et al., 2012) adaptaram algumas situações para a América do Sul como incremento a classificação de Köppen. A classificação climática de Köppen-Geiger é baseada principalmente na quantidade e distribuição de precipitação e temperatura, anual e mensal. Os elementos de temperatura e precipitação constituem critério inicial para a divisão dos tipos de clima. Por ser uma classificação climática com mais de século, a classificação de Köppen passou por algumas adaptações de outros autores, como a de Setzer (1966), que simplificou a classificação criando uma chave classificatória. Tabela 1. Relação dos municípios e suas coordenadas geográficas seguidamente do período de observações do período de ocorrência de chuvas na área em estudo. Municípios/Coordenadas Latitude Longitude Altitude Período Barra de São Miguel -7,45 -36,19 520 1962-2014 Cabaceiras -7,29 -36,17 338 1926-2014 Camalaú -7,53 -36,49 565 1962-2014 Caraúbas -7,43 -36,29 460 1931-2014 Congo -7,47 -36,39 500 1962-2014 Coxixola -7,37 -36,36 465 1962-2015 Monteiro -7,53 -37,07 590 1911-2014 Prata -7,41 -37,04 600 1962-2014 São João do Tigre -8,04 -36,50 616 1934-2014 São José dos Cordeiros -7,23 -36,48 600 1963-2014 S Sebastião do Umbuzeiro -8,09 -37,00 600 1962-2014 Serra Branca -7,28 -36,39 450 1962-2014 Utilizou-se de quatro cenários pluviométricos designados por “cenário chuvoso, “cenário seco”, “cenário regular” e “cenário normal”, usando-se a função de distribuição de probabilidade gama incompleta, conforme metodologia proposta por Varejão-Silva e Barros (2001): a) Cenário seco – constituído por anos nos quais o total de precipitação acumulada no trimestre mais chuvoso (TMC) é menor ou igual ao valor correspondente à probabilidade de 25%; b) Cenário chuvoso – constituído por anos nos quais o total de precipitação acumulada no TMC é maior ou igual ao valor correspondente à probabilidade de 75% e c) Cenário regular – constituído por aqueles anos não classificados nas duas categorias anteriores. d) Os balanços hídricos, também, foram calculados segundo a metodologia clássica, usando-se toda a série de dados de chuva disponível, designado por “cenário médio”. Em cada cenário pluviométrico, os cálculos dos balanços hídricos climatológicos e dos índices climáticos: índice: hídrico e umidade, foram processados conforme Thornthwaite (1948) e Thornthwaite e Mather (1955), assumindo-se a capacidade de água disponível do solo (CAD) igual a 100 mm. Os valores de evapotranspiração de referência mensal foram estimados pelo método de Thornthwaite (1948), segundo a metodologia apresentada por Gomes et al. (2002). Onde: Ih: índice hídrico; Ia: índice de aridez; Iu: índice de umidade; EXC: excedente hídrico oriundo do BHC (mm); DEF: deficiência hídrica oriunda do BHC (mm); ETP: evapotranspiração de referência ou potencial (mm). Os cálculos do balanço hídricos climatológicos (BHC) fora realizados através do programa desenvolvido por Medeiros (2015) levando em conta o modelo de Thornthwaite (1948) e Thornthwaite e Mather (1955). Na metodologia adotada utilizou-se dos valores da temperatura média do ar estimados pelo software Estima_T (Cavalcanti e Silva, 1994; Cavalcanti et al., 2006). O modelo empírico de estimativa da temperatura do ar é uma superfície quadrática para as temperaturas média, máxima e mínima mensal, em função das coordenadas locais: longitude, latitude e altitude de conformidade com os autores Cavalcanti et al. (2006), dada por: T = C0 + C1 λ + C2Ø + C3h + C4 λ2 + C5 Ø2 + C6h2 + C7 λ Ø + C8 λ h + C9Øh Onde: C0, C1,...., C9 são as constantes; λ, λ2, λ Ø, λ h longitude; Ø, Ø2, λ Ø latitude; h, h2, λ h, Ø h altura. Utilizou-se ainda da série temporal de temperatura, adicionando a esta a anomalia de temperatura do Oceano Atlântico Tropical de acordo com Cavalcanti et al. (2006). Tij = Ti + AATij Onde: i= 1,2,3,...,12 j= 1950, 1951, 1952, 1953,...,2014. Para a Classificação climática utilizou-se da metodologia aplicada por Köppen-Geiger e adaptada por Setzer (1966) em conformidade com as tabelas seguintes. Na tabela 1 têm-se as chaves para a classificação climática segundo o modelo proposto por Köppen-Geiger e adaptada por Rolim et al. (2007). Tabela 2 têm-se os tipos climáticos de classificação climática segundo o modelo proposto por Köppen-Geiger e adaptada por Barros et al. (2012). Tabela 2. Tipos climáticos em função do índice efetivo de umidade (Iu) com base na classificação climática de Thornthwaite (1955). Tipos climático Índice efetivo de umidade (Im) A – Super úmido  100 B4 - Úmido 100 > Im  80 B3 - Úmido 80 > Im  60 B2 - Úmido 60 > Im  40 B1 - Úmido 40 > Im  20 C2 – Úmido e subúmido 20 > Im  0 C1 – Seco e subúmido 0 > Im  -20 D - Semiárido -20 > Im  -40 E - Árido -40 > Im  -60 Adaptada por Barros et al. (2012). Tabela 3. Tipos climáticos segundo a evapotranspiração potencial (ETP) em função da temperatura e do comprimento do dia. Tipos de clima Símbolos Evapotranspiração potencial anual (ETP) Megatérmico A’ > 1.140 Mesotérmico B’4 1.140 a 997 Mesotérmico B’3 997 a 855 Mesotérmico B’2 855 a 712 Mesotérmico B’1 712 a 570 Microtérmico C’2 570 a 427 Microtérmico C’1 427 a 285 Tundra D’ 285 a 142 Gelo Perpétuo E’ <142 Adaptada por Barros et al. (2012). Na tabela 4 tem-se os subtipos climáticos segundo o Cv adaptada por Barros et al. (2012), através do evapluviogramas calculados por Medeiros (2016). Tabela 4. Subtipos climáticos segundo o Cv. Subtipos climáticos Cv(%) a’ < 48,0 b’4 48,0 a 51,9 b’3 51,9 a 56,3 b’2 56,3 a 61,6 b’1 61,6 a 68,0 c’2 68,0 a 76,3 c’1 76,3 a 80,0 d’ > 80,0 Adaptada por Barros et al. (2012). A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela concessão de bolsa de Pós-doc e pela pesquisa em desenvolvimento e ao departamento de Engenharia Ambiental. 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