Influência da variabilidade climática nos volumes dos reservatórios do Nordeste do Brasil

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gomes, Rafaela dos Santos
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/31243
Resumo: O objetivo geral desta pesquisa foi identificar a relação entre a variabilidade climática e o volume de água dos reservatórios do Nordeste do Brasil (NEB) durante o período de 1986 a 2018. A dissertação foi estruturada no formato de artigos. Portanto, no primeiro artigo objetivou-se identificar a relação entre os padrões espaciais dos modos da variabilidade do oceano Atlântico e Pacífico Tropical com as sub-regiões de precipitação que afetam os padrões dos volumes de água dos reservatórios do NEB durante o período de 1986 a 2018. Para tal, foram utilizados dados de precipitação mensal do Instituto Nacional de Meteorologia, Agência Nacional de Águas (ANA) e de órgãos estaduais; anomalias de temperatura de superfície do mar (TSM) do Pacífico Tropical selecionadas por meio do Oceanic Nino Index (ONI); anomalias de TSM do oceano Atlântico Tropical conhecidos por índices do Tropical South Atlantic (TSA) e do Tropical Northern Atlantic (TNA); índice Northern Atlantic Oscillation (NAO) do National Center Environmental Prediction (NCEP) e volume mensal percentual da capacidade total dos reservatórios obtidos da ANA e das secretarias estaduais de recursos hídricos. Em seguida, foram aplicadas algumas técnicas para análise estatística multivariada de dados, como a análise de agrupamento e a Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (no Inglês, PSLR). Desta maneira, foram encontradas cinco sub-regiões com três estações chuvosas distintas. As cargas das primeiras componentes do modelo PSLR mostraram que para a estação seca e chuvosa os índices ONI e NAO desempenharam papéis fundamentais na maioria das sub-regiões obtidas. Portanto, maior parte da variabilidade da precipitação foi causada pelo índice ONI, durante a estação chuvosa. As séries temporais sintéticas de precipitação das sub-regiões encontradas apresentaram forte correlação positiva com a climatologia do volume dos reservatórios e defasagens de até cinco meses após o início da série. No segundo artigo quantificou-se o efeito da precipitação decorrente das atuações da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), Distúrbios Ondulatórios de Leste (DOL), Sistemas Frontais (SF) e Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), durante a estação chuvosa das sub-regiões do NEB, em anos de El Niño (EN), La Niña (LN) e Neutro (NE), nos volumes de água dos reservatórios artificiais e nas variáveis do balanço hídrico climatológico das sub-regiões do NEB, durante o período de 1998 a 2018. Para tanto, utilizaram-se: dados de vento u e v da reanálise Era-Interim do European Centre for Medium-Range Weather Forecasts; radiação de onda longa emergente do NCEP; taxa de chuva diária do Global Precipitation Climatology Project; volume de água armazenada nos reservatórios artificiais obtido da ANA e de secretarias estaduais; umidade do solo, déficit hídrico climático, escoamento e evapotranspiração real do TerraClimate. Deste modo, foram empregadas técnicas semi objetivas para a identificação da ZCIT e DOL. A identificação dos SF e ZCAS foi feita a partir dos boletins diários e mensais do Climanálise e técnicos, ambos do CPTEC/INPE. Por fim, foi aplicada a análise de correspondência. Os resultados mostraram que durante os anos de EN foram observadas anomalias negativas de chuva sobre o norte do NEB. A posição média central da ZCIT esteve entre -1ºS e 1ºN. Durante todos os anos de EN foram observadas anomalias negativas de chuva no leste do NEB, além disso a quantidade de DOL que atingiu o leste do NEB apresentou leve redução. A média de SF, que atingiu o sul do NEB, foi de dois casos nos anos de EN. A quantidade de SACZ, durante os anos de EN, foi de três eventos. De maneira geral, verificou-se que o volume d’água dos reservatórios foram sensíveis tanto às anomalias de TSM dos oceanos Pacífico e Atlântico quanto à variabilidade dos sistemas atmosféricos que atuaram nas localidades onde os reservatórios estão inseridos.
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Portanto, no primeiro artigo objetivou-se identificar a relação entre os padrões espaciais dos modos da variabilidade do oceano Atlântico e Pacífico Tropical com as sub-regiões de precipitação que afetam os padrões dos volumes de água dos reservatórios do NEB durante o período de 1986 a 2018. Para tal, foram utilizados dados de precipitação mensal do Instituto Nacional de Meteorologia, Agência Nacional de Águas (ANA) e de órgãos estaduais; anomalias de temperatura de superfície do mar (TSM) do Pacífico Tropical selecionadas por meio do Oceanic Nino Index (ONI); anomalias de TSM do oceano Atlântico Tropical conhecidos por índices do Tropical South Atlantic (TSA) e do Tropical Northern Atlantic (TNA); índice Northern Atlantic Oscillation (NAO) do National Center Environmental Prediction (NCEP) e volume mensal percentual da capacidade total dos reservatórios obtidos da ANA e das secretarias estaduais de recursos hídricos. Em seguida, foram aplicadas algumas técnicas para análise estatística multivariada de dados, como a análise de agrupamento e a Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (no Inglês, PSLR). Desta maneira, foram encontradas cinco sub-regiões com três estações chuvosas distintas. As cargas das primeiras componentes do modelo PSLR mostraram que para a estação seca e chuvosa os índices ONI e NAO desempenharam papéis fundamentais na maioria das sub-regiões obtidas. Portanto, maior parte da variabilidade da precipitação foi causada pelo índice ONI, durante a estação chuvosa. As séries temporais sintéticas de precipitação das sub-regiões encontradas apresentaram forte correlação positiva com a climatologia do volume dos reservatórios e defasagens de até cinco meses após o início da série. No segundo artigo quantificou-se o efeito da precipitação decorrente das atuações da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), Distúrbios Ondulatórios de Leste (DOL), Sistemas Frontais (SF) e Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), durante a estação chuvosa das sub-regiões do NEB, em anos de El Niño (EN), La Niña (LN) e Neutro (NE), nos volumes de água dos reservatórios artificiais e nas variáveis do balanço hídrico climatológico das sub-regiões do NEB, durante o período de 1998 a 2018. Para tanto, utilizaram-se: dados de vento u e v da reanálise Era-Interim do European Centre for Medium-Range Weather Forecasts; radiação de onda longa emergente do NCEP; taxa de chuva diária do Global Precipitation Climatology Project; volume de água armazenada nos reservatórios artificiais obtido da ANA e de secretarias estaduais; umidade do solo, déficit hídrico climático, escoamento e evapotranspiração real do TerraClimate. Deste modo, foram empregadas técnicas semi objetivas para a identificação da ZCIT e DOL. A identificação dos SF e ZCAS foi feita a partir dos boletins diários e mensais do Climanálise e técnicos, ambos do CPTEC/INPE. Por fim, foi aplicada a análise de correspondência. Os resultados mostraram que durante os anos de EN foram observadas anomalias negativas de chuva sobre o norte do NEB. A posição média central da ZCIT esteve entre -1ºS e 1ºN. Durante todos os anos de EN foram observadas anomalias negativas de chuva no leste do NEB, além disso a quantidade de DOL que atingiu o leste do NEB apresentou leve redução. A média de SF, que atingiu o sul do NEB, foi de dois casos nos anos de EN. A quantidade de SACZ, durante os anos de EN, foi de três eventos. De maneira geral, verificou-se que o volume d’água dos reservatórios foram sensíveis tanto às anomalias de TSM dos oceanos Pacífico e Atlântico quanto à variabilidade dos sistemas atmosféricos que atuaram nas localidades onde os reservatórios estão inseridos.The general objective of this research was to identify the relationship between climatic variability and the volume of water in reservoirs in Northeast Brazil (NEB) during the period from 1986 to 2018. The dissertation was structured in the format of articles. Therefore, the first article aimed to identify the relationship between the spatial patterns of the variability modes of the Atlantic and Tropical Pacific Ocean with the sub-regions of rainfall that affect the patterns of water volumes in NEB reservoirs during the period from 1986 to 2018. To this end, monthly rainfall data from the National Meteorological Institute, National Water Agency (ANA) and state agencies were used; anomalies of sea surface temperature (SST) of the Tropical Pacific selected through the Oceanic Nino Index (ONI); anomalies of SST in the Tropical Atlantic Ocean known as Tropical South Atlantic (TSA) and Tropical Northern Atlantic (TNA) indices; Northern Atlantic Oscillation index (NAO) of the National Center Environmental Prediction (NCEP) and percentage monthly volume of the total capacity of the reservoirs obtained from ANA and the state water resources secretariats. Then, some techniques for multivariate statistical analysis of data were applied, such as cluster analysis and Partial Least Squares Regression (PSLR). In this way, five sub-regions were found with three distinct rainy seasons. The loads of the first components of the PSLR model showed that for the dry and rainy season the ONI and NAO indices played key roles in most of the obtained sub-regions. Therefore, most of the variability of rainfall was caused by the ONI index, during the rainy season. The synthetic time series of rainfall of the sub-regions found showed a strong positive correlation with the climatology of the volume of the reservoirs and lags of up to five months after the beginning of the series. In the second article, the effect of precipitation resulting from the actions of the Intertropical Convergence Zone (ZCIT), East Wave Disturbances (DOL), Frontal Systems (SF) and the South Atlantic Convergence Zone (ZCAS) was quantified during the rainy season of the NEB sub-regions, in El Niño (EN), La Niña (LN) and Neutral (NE) years, in the water volumes of the artificial reservoirs and in the variables of the climatological water balance of the NEB sub-regions, during the period from 1998 to 2018. For this purpose, we used: wind u and v data from the Era-Interim reanalysis of the European Center for Medium-Range Weather Forecasts; long-wave radiation emerging from the NCEP; daily rainfall rate of the Global Precipitation Climatology Project; volume of water stored in artificial reservoirs obtained from ANA and state departments; soil moisture, climatic water deficit, runoff and atual evapotranspiration of TerraClimate. Thus, semi-objective techniques were used to identify ZCIT and DOL. The identification of SF and ZCAS was made from the daily and monthly bulletins of Climananalysis and technicians, both from CPTEC / INPE. Finally, correspondence analysis was applied. The results showed that during the years of EN negative rain anomalies were observed over the north of the NEB. ZCIT's central middle position was between -1ºS and 1ºN. During all years of EN negative rain anomalies were observed in the east of the NEB, in addition the amount of DOL that reached the east of the NEB showed a slight reduction. The mean SF, which reached the south of the NEB, was two cases in the years of EN. The number of SACZ, during the years of EN, was three events. In general, it was found that the volume of water in the reservoirs was sensitive both to TSM anomalies in the Pacific and Atlantic oceans and to the variability of atmospheric systems that operated in the locations where the reservoirs are inserted.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqUniversidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS CLIMÁTICASUFRNBrasilClimaRegressão por mínimos quadrados parciaisAnálise de agrupamentoCorrelação cruzadaAnálise por componentes principaisInfluência da variabilidade climática nos volumes dos reservatórios do Nordeste do Brasilinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNTEXTInfluenciavariabilidadeclimatica_Gomes_2020.pdf.txtInfluenciavariabilidadeclimatica_Gomes_2020.pdf.txtExtracted texttext/plain290726https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/31243/2/Influenciavariabilidadeclimatica_Gomes_2020.pdf.txtda69fe944f8ae6ffc90466346f2611a2MD52THUMBNAILInfluenciavariabilidadeclimatica_Gomes_2020.pdf.jpgInfluenciavariabilidadeclimatica_Gomes_2020.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1244https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/31243/3/Influenciavariabilidadeclimatica_Gomes_2020.pdf.jpga4a7ddc5ad46adaf85328f8447d67fbdMD53ORIGINALInfluenciavariabilidadeclimatica_Gomes_2020.pdfapplication/pdf5652310https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/31243/1/Influenciavariabilidadeclimatica_Gomes_2020.pdff1648ac546541c77f0b4ab43911ad28cMD51123456789/312432021-01-10 04:54:39.101oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/31243Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2021-01-10T07:54:39Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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