RBRH Revista Brasileira de Recursos Hdricos Volume 17 n.1 - Jan/Mar 2012, 77-86

77

Sazonalidade e Distribuio Espao-Temporal das Chuvas no Bioma do Cerrado do Estado do Mato Grosso do Sul

Francisco F. N. Marcuzzo, Denise C. R. Melo

CPRM Servio Geolgico do Brasil - Goinia/GO francisco.marcuzzo@cprm.gov.br, denise.melo@cprm.gov.br

Helen C. Costa

PUC-GO Pontifcia Universidade Catlica de Gois - Goinia/GO helencosta1@gmail.com

Recebido 25/08/10 - revisado: 17/12/10 - aceito: 30/09/11

RESUMO

O mapeamento da distribuio das chuvas no bioma do Cerrado de substancial importncia j que o mesmo, co-nhecido como bero das guas do Brasil, responsvel pela formao de seis importantes regies hidrogrficas brasileiras - Parnaba, Paran, Paraguai, Tocantins-Araguaia, So Francisco e Amaznica. Com o objetivo de analisar a variao espacial e sazonal da precipitao pluvial no bioma do Cerrado do estado do Mato Grosso do Sul, realizou-se um estudo da variabilidade espacial e temporal das chuvas. Analisou-se tambm a intensidade da sazonalidade utilizando o ndice de Anomalia de Chuva (IAC). A interpolao matemtica utilizada para a espacializao das faixas de chuva foi o Topo to Raster. Nos resultados nota-se uma maior pluviosidade nas regies de maior altitude, como a Serra da Bodoquena. Com o IAC verificou-se 3,61% de meses extremamente secos, 22,22% de meses muito secos, 30,56% de meses secos, 1,94% de meses sem anomalias, 25,83% de meses chuvosos, 10,56% de meses muito chuvosos e 5,28% de meses extremamente chu-vosos para o perodo de 30 anos estudado. Palavras-chave: pluviometria, interpolao, precipitao, ndice de anomalia de chuva.

INTRODUO

A rea do Cerrado, incluindo a regio cen-tral e os encraves em outros biomas, incide sobre os estados de Amap, Bahia, Cear, Distrito Federal, Gois, Maranho, Minas Gerais, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Par, Paran, Piau, Rondnia, Ro-raima, So Paulo e Tocantins, totalizando 1.445 municpios. Conta ainda com uma populao de mais de 25 milhes de pessoas (15% da populao nacional), sendo que, desses, 83% vivem nas zonas urbanas (Grupo de Trabalho do bioma Cerrado, 2004).

O clima predominante no domnio do Cer-rado o Tropical sazonal, de inverno seco. A tem-peratura mdia anual fica em torno de 22-23C, sendo que as mdias mensais apresentam pequena estacionalidade. As mximas absolutas mensais no variam muito ao longo dos meses do ano, podendo chegar a mais de 40C. J as mnimas absolutas men-sais variam bastante, atingindo valores prximos ou at abaixo de zero, nos meses de maio, junho e ju-

lho. A ocorrncia de geadas no Domnio do Cerrado no fato incomum, ao menos em sua poro aus-tral. (Coutinho,2000).

Em geral, a precipitao mdia anual fica entre 1200 e 1800 mm. Ao contrrio da temperatu-ra, a precipitao mdia mensal apresenta uma grande estacionalidade, concentrando-se nos meses de primavera e vero (outubro a maro), que a estao chuvosa. Curtos perodos de seca, chamados de veranicos, podem ocorrer em meio a esta esta-o, criando srios problemas para a agricultura. No perodo de maio a setembro os ndices pluviomtri-cos mensais reduzem-se bastante, podendo chegar a zero. (Coutinho,2000)

Mello et al (2008), em um estudo de conti-nuidade espacial de chuvas intensas no estado de Minas Gerais, observaram que um dos principais ramos de pesquisa em hidrologia e climatologia consiste da aplicao do geoprocessamento, por meio da anlise de tcnicas para uma melhor inter-polao espacial da chuva intensa, gerando mapas com boa aplicabilidade aos projetos.

Sazonalidade e Distribuio Espao-Temporal das Chuvas no Bioma do Cerrado do Estado do Mato Grosso do Sul

78

O processo mais utilizado para essa repre-sentao o traado das isoietas, que so curvas que unem os pontos de igual altura de precipitao para um perodo determinado. O conhecimento do re-gime pluviomtrico geral da regio e dos fatores que podem influenciar na distribuio imprescindvel para um traado razovel das curvas isoietas (Garcez & Alvarez, 1998). Com todas as abordagens descritas acima, este estudo tem como objetivo principal analisar a varia-o espacial e sazonal da precipitao pluvial no Cerrado Sul-Mato-Grossense, e como ocorre a varia-bilidade espao-temporal das chuvas. Para verificar a intensidade da sazonalidade das chuvas utilizou-se o ndice de Anomalia de Chuva. MATERIAL E MTODOS Caracterizao da rea de estudo

Os municpios presentes no Cerrado Sul-Mato-Grossense, totalizam uma populao estimada de 2.032.027 de habitantes (IBGE, 2007).

No que se refere cobertura vegetal o esta-do do Mato Grosso do sul apresenta trs tipos de biomas (SEMAC, 2009). O Cerrado ocupa 23,92 % do territrio brasileiro (IBGE, 2004) com uma rea de aproximadamente 2.036.448 km2 ,ocupando 60,58% do estado do Mato Grosso do Sul (Figura 1).

Figura 1 Biomas do estado do Mato Grosso do Sul e localizao das estaes pluviomtricas do estudo.

O Cerrado Sul-Mato-Grossense est em duas regies hidrogrficas do Brasil. A do Paran, que

ocupa uma rea total de 169.488,663 km, e a regio Hidrogrfica do Paraguai, constituda pela bacia do rio Paraguai a oeste, que ocupa uma rea de 187.636,301 km (Figura 1).

Segundo Nimer (1989), a regio Centro-Oeste do Brasil tem clima caracterizado por inver-nos secos e veres chuvosos. O tempo seco no meio do ano (inverno) tem sua origem na estabilidade gerada pela influncia do anticiclone subtropical do Atlntico Sul e de pequenas dorsais que se formam sobre a parte continental sul americana. O perodo de chuva est associado ao deslocamento para sul da Zona de Convergncia Intertropical. Sobre a poro central da Amrica do Sul a CIT (Convergncia Intertropical) avana mais para sul do que nas regi-es costeiras gerando instabilidade em todo o Brasil central nos meses de vero. Para Kppen (1948) este clima tropical com estao seca recebe a deno-minao de Aw em sua classificao. A letra A corresponde zona climtica tropical mida, ocu-pada pela categoria florstica das megatermas, carac-terizada por vegetao tropical com temperaturas e umidade relativa do ar sempre elevadas. A tempera-tura mdia do ms mais frio superior a 18C, tem-peratura crtica para a flora tropical. A letra w corresponde, na regio, a uma precipitao anual entre 1000 e 1500 mm, com total mensal mdio do ms mais seco inferior a 40 mm. Dados utilizados Utilizaram-se dados de 30 anos de mdias mensais e anuais sazonais de precipitao das sries histricas pluviomtricos do Cerrado Sul-Mato-Grossense, obtidos no sistema hidroweb (Hidroweb, 2010) da ANA (Agncia Nacional das guas). ndice de Anomalia de Chuva (IAC) O ndice de Anomalia de Chuva (IAC) clas-sifica a intensidade dos perodos secos ou midos (Quadro 1) de acordo com a mdia local. Utilizou-se neste trabalho o IAC desenvolvido e testado por Rooy (1965), o qual apresentado pelas seguintes equaes:

NMNNIAC 3 , para anomalias positivas (1)

NXNNIAC 3 , para anomalias negativas (2)

RBRH Revista Brasileira de Recursos Hdricos Volume 17 n.1 - Jan/Mar 2012, 77-86

79

em que, N - precipitao mensal atual (mm.ms-1);

N - precipitao mdia mensal da srie histrica (mm.ms-1); M - mdia das dez maiores precipita-es mensais da srie histrica (mm.ms-1) e X - mdia das dez menores precipitaes mensais da srie histrica (mm.ms-1).

Quadro 1 - Nvel de pluviosidade segundo o IAC.

ndice de Anomalia de Chuva (IAC)

Classificao da Pluviosidade

X 4 Extremamente Chuvoso X 2 e X < 4 Muito Chuvoso X > 0 e X < 2 Chuvoso

X = 0 Sem Anomalia X < 0 e X > -2 Seco X -2 e X > -4 Muito Seco

X -4 Extremamente Seco Interpolao matemtica

A funo Topo to Raster um mtodo de interpolao baseado no programa ANUDEM de-senvolvido por Hutchinson (1997), que foi especifi-camente feito para a criao de Modelos de Eleva-o Digital (Digital Elevation Models - DEM) hidrolo-gicamente corretos.

O programa interpola os dados de elevao em uma grade regular, de modo iterativo, gerando grades sucessivamente menores, minimizando a soma de uma de penalizao de rugosidade (rough-ness penalty) e a soma dos quadrados dos resduos (diferenas das elevaes medidas e calculadas pela funo).

Cada elevao em um determinado local dada por:

( , )i i i i iz f x y w (3)

em que, f(x,y) a funo de interpolao, definida por uma funo B-spline, cada wi uma constante positiva que representa o erro de discretizao do ponto i e cada i uma amostra de uma varivel aleatria de mdia zero e desvio padro igual a um. Assumindo que cada ponto est localizado aleat-riamente dentro da clula do modelo, a constante wi definida por:

/ 12i iw hs (4)

2

1( , ) / ( )

n

i i i ii

z f x y w J f

(5)

em que, h o espaamento da grade; si a medida de inclinao da clula da grade associada com o ponto (xi,yi); J a funo de suavizao da funo f(xi,yi); - o parmetro de suavizao. Detalhada por Hutchinson (1997), a funo f(x,y) ento esti-mada resolvendo uma aproximao na grade regu-lar via mtodo das diferenas finitas que minimiza a somatria. A constante wi varia com cada iterao, em uma caracterstica adaptativa local (local adaptei fature), j que a cada iterao do programa um novo valor de inclinao (si) disponibilizado para cada clula da grade conforme o mtodo iterativo avana.

O programa utiliza o mtodo multi-grid simples para minimizar a equao em resolues cada vez melhores, comeando de uma grade inicial larga at uma grade que tenha resoluo definida pelo usurio, respeitando restries que garantem uma estrutura de drenagem conectada. RESULTADOS E DISCUSSO Anlise da Precipitao Pluviomtrica Mensal no Cerrado Sul-Mato-Grossense

Nas Figuras de distribuio espacial da pre-cipitao, apresentadas a seguir, o modelo (equa-es 3, 4 e 5) usa suas restries para garantir uma estrutura de dados conectada para a gerao das isoietas. Com isso, as isolinhas tentam alcanar mais pontos de dados. Essa caracterstica muito til ao gerar mapas de relevo hidrologicamente corretos.

As Figuras de distribuio espacial da preci-pitao mostram o resultado homogneo de reas da interpolao matemtica, pelo mtodo do Topo-to-Raster, segundo as faixas de quantidade de chuvas pr-estabelecidas por heurstica. Isso se deve a fun-o f(x,y) da equao 5, que estimada pela aproxi-mao na grade regular (equao 3) via mtodo das diferenas finitas que minimiza a somatria Observa-se que neste caso o modelo (equaes 3, 4 e 5) no usa as restries para garantir uma estrutura espacial conectada, como se os nveis de chuvas fossem alti-tudes no relevo, gerando um mapa mais correto que outros mtodos de interpolao matemtica, como a krigagem. As isolinhas geradas so bem suaves, e com alguns pontos em reas de valores diferentes, devido ao possvel erro de discretizao que se deve a quantidade finita de representaes de chuva no