Análise e Mapeamento dos Índices de Umidade, Hídrico e Aridez através do BHC para o Estado da Paraiba

Análise e Mapeamento dos Índices de Umidade, Hídrico e Aridez através do BHC para...

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Revista Brasileira de Geografia Física V. 08 N. 04 (2015) 1093-1108.

Francisco, P. R. M.; Medeiros, R. M. de; Matos, R. M. de; Bandeira, M. M.; Santos, D. 1093

Revista Brasileira de

Geografia Física Homepage: w.ufpe.br/rbgfe

Análise e Mapeamento dos Índices de Umidade, Hídrico e Aridez através do BHC para o Estado da Paraíba

Paulo Roberto Megna Francisco1, Raimundo Mainar de Medeiros2, Rigoberto Moreira de Matos3, Maria Marle Bandeira4, Djail Santos5

1Pesquisador DCR CNPq/Fapesq, Universidade Federal da Paraíba, UFPB, Areia-PB, paulomegna@ig.com.br 2Doutorando em Meteorologia, Universidade Federal de Campina Grande, UFCG, Campina Grande-PB, mainarmedeiros@gmail.com 3Mestrando em Eng. Agrícola, Universidade Federal de Campina Grande, UFCG, Campina Grande-PB, rigobertomoreira@gmail.com 4Mestre em Meteorologia, Agência de Águas do Estado da Paraíba, AESA, Campina Grande-PB, marle@aesa.pb.gov.br 5Doutor em Ciência do Solo, Prof. Titular CCA, UFPB, Areia-PB, santosdj@cca.ufpb.br

R E S U M O A Paraíba tem como características climáticas marcantes, as irregularidades, tanto espacial quanto temporal do seu regime de chuvas. Índices climáticos representam parte da caracterização de uma determinada região, obtidos por meio de variáveis do balanço hídrico e da evapotranspiração potencial. Objetivou-se a realizar através do balanço hídrico climático uma análise e o mapeamento dos índices de umidade, hídrico e aridez para o Estado da Paraíba. Utilizou-se dados obtidos nos postos pluviométricos da SUDENE e da AESA. Utilizou-se do software Estima_T para estimar a temperatura. Foi elaborada uma planilha eletrônica e realizado os cálculos e pluviosidade, da evapotranspiração potencial, cálculo do balanço hídrico, e dos índices de umidade, hídrico e aridez utilizando a metodologia de Thornthwaite e Mather. Os mapas elaborados foram todos espacializados utilizando o software Surfer 9.0 pelo método estatístico de interpolação krigeagem para determinar a média, desvio padrão e coeficiente de variação. Os resultados demonstraram que a utilização da geoestatística apresentou resultados satisfatórios quanto às estimativas obtidas pelo método de interpolação de Krigeagem estando condizentes com as características climatológicas locais da região, tanto na distribuição espacial quanto sazonal dos índices; que a distribuição espacial da precipitação pluviométrica ocorreu de forma irregular e com grande variação durante todo o ano; a distribuição espacial da temperatura apresentou grande variabilidade com variação na distribuição anual da temperatura; na variação do índice de aridez destacaram-se núcleos localizados na região do Brejo e na região do Litoral; no índice de umidade ocorreram reduções significativas na região do Cariri/Curimataú e em boa parte da divisa com o Rio Grande do Norte, e nas regiões do Sertão e Alto Sertão com oscilações de umidade fraca à moderada; os índices do balanço hídrico demonstraram grande variabilidade espacial da aridez, hídrico e umidade ao longo de todo o Estado, entretanto nas regiões do Cariri/Curimataú, Sertão e Alto Sertão os índices de aridez estão acima dos valores estabelecidos para a desertificação. Palavras-chave: Índices climáticos, Geoespacialização, Krigeagem, Semiárido.

Analysis and mapping of moisture indices, water and aridity through the BHC for the Paraíba state

A B S T R A C T Paraíba has the outstanding climatic characteristics, irregularities as much spatial and temporal of your rainfall. Climate indices represent part of the characterization of a certain region, obtained by the water balance and potential evapotranspiration variables. It aimed to achieve through the water balance analysis and mapping of moisture contents, water and dryness to the State of Paraíba. We used data obtained from pluviometric posts of SUDENE and the AESA. We used the Estima_T software to estimate the temperature. A spreadsheet was developed and realized the calculations and rainfall, potential evapotranspiration, water balance calculation, and moisture contents, water and dry using the methodology of Thornthwaite and Mather. Elaborate maps were all spatially using the Surfer 9.0 software for statistical kriging interpolation method to determine the mean, standard deviation and coefficient of variation. The results showed that the use of geostatistics showed satisfactory results as the estimates obtained by Kriging interpolation method being consistent with local climatic characteristics of the region, both in spatial distribution as seasonal indices; the spatial distribution of rainfall was irregular and with great variation throughout the year; the spatial distribution of temperature showed great variability with variation in annual temperature distribution; the variation of the aridity index stood out cores located in the the Brejo region and the the Litoral region; the moisture content were significant reductions in the Cariri/Curimataú region and much of the border with Rio Grande do Norte, and in the regions of Alto Sertão and Sertão

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Francisco, P. R. M.; Medeiros, R. M. de; Matos, R. M. de; Bandeira, M. M.; Santos, D. 1094 with poor moisture fluctuations to moderate; the contents of the water balance showed great spatial variability of aridity, water and humidity throughout the state, but in the regions of Cariri/Curimataú, Sertão and Alto Sertão the aridity indices are above the values established for desertification. Keywords: Climate indices, Geospatialization, Kriging, Semiarid.

Introdução A região Nordeste do Brasil caracteriza-se pela irregularidade espacial e temporal da precipitação e dos processos de escoamento e erosão dos solos, como também pelo alto potencial para evaporação da água em função da enorme disponibilidade de energia solar e altas temperaturas durante todo o ano. Assim, a região Nordeste do Brasil é considerada como uma região anômala no que se refere à distribuição espacial e temporal da precipitação ao longo do ano (Souza et al., 1998).

O clima é formado por vários elementos como radiação solar, precipitação pluviométrica, temperatura do ar, umidade do ar, vento, pressão atmosférica, evaporação entre outros, onde é importante analisar a ação desses no ambiente. A variabilidade é um dos elementos mais conhecidos da dinâmica climática, e o impacto produzido por essa variabilidade, mesmo dentro do esperado pode ter reflexos significativos nas atividades humanas (Oliveira et al., 2014).

A Paraíba tem como características climáticas marcantes, as irregularidades, tanto espacial quanto temporal do seu regime de chuvas. Essas condições climáticas interferem diretamente na produção de alimentos, fazendo com que haja a necessidade de se aumentar a produção e produtividade das culturas, mas para que haja esse aumento é indispensável que sejam aplicadas tecnologias já adaptadas para cada região, bem como, pesquisar novas tecnologias (Menezes et al., 2010).

As informações das condições climáticas de uma determinada região são necessárias para que se possam instituir estratégias, que visem o manejo mais adequado dos recursos naturais, planejando dessa forma, a busca por um desenvolvimento sustentável e implementação das práticas agrícolas viáveis e seguras para o meio ambiente e a produtividade agropecuária do Estado da Paraíba.

A agricultura é uma atividade econômica que por estar sujeita à variabilidade do clima, do mercado e da política agrária, torna-se instável e de alto risco, devendo ser bem planejada para garantir o seu sucesso. Entre todas as atividades econômicas, é a que mais depende das condições climáticas, sendo esta variável responsável por 60 a 70% da variabilidade final da produção (Ortolani e Camargo, 1987).

A produção depende essencialmente do balanço de umidade do solo, que é dependente, da precipitação, temperatura, evaporação, etc. Portanto, o mapeamento de variáveis que compõem o balanço hídrico é fundamental para o planejamento de técnicas do uso da terra e para entender, explicar e prever o crescimento e o desenvolvimento dos recursos naturais, com a finalidade de promover a sua utilização racional. De acordo com Camargo (1971), para saber se uma região apresenta deficiência ou excesso de água durante o ano, é indispensável comparar dois elementos opostos do balanço hídrico: a precipitação que aumenta a umidade do solo e a evapotranspiração que diminui a umidade do solo (Horikoshi e Fisch, 2007).

O planejamento hídrico é a base para se dimensionar qualquer forma de manejo integrado dos recursos hídricos, assim, o balanço hídrico permite o conhecimento da necessidade e disponibilidade hídrica no solo ao longo do tempo. O balanço hídrico (BH) como unidade de gerenciamento, permite classificar o clima de uma região, realizar o zoneamento agroclimático e ambiental, o período de disponibilidade e necessidade hídrica no solo, além de favorecer ao gerenciamento integrado dos recursos hídricos de conformidade com Lima (2009).

O Balanço Hídrico (BH) é uma primeira avaliação de uma região, que se determina a contabilização de água de uma determinada camada do solo onde se define os períodos secos e úmidos de um determinado local conforme Reichardt (1990), assim, identificando as áreas onde as culturas e a indústria pode ser explorada com maior eficácia (Barreto et al., 2009).

O termo evapotranspiração de referencia (ETo) foi definido por Thornthwaite (1948) como a perda de água de uma extensa superfície vegetada, de porte rasteiro, em fase de desenvolvimento ativo e sem limitação hídrica. De acordo com Pereira et al. (1997), a evapotranspiração é controlada pela disponibilidade de energia, pela demanda atmosférica e pelo suprimento de água do solo às plantas.

Evapotranspiração terrestre é um dos componentes mais importantes do ciclo hidrológico, afetando o equilíbrio de água na superfície da Terra. É também uma das variáveis meteorológicas que é muito aplicada à tomada de decisão em hidrologia, agroecologia, irrigação e

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Francisco, P. R. M.; Medeiros, R. M. de; Matos, R. M. de; Bandeira, M. M.; Santos, D. 1095 outras áreas afins (Fu et al., 2009; Roderick et al., 2009).

Outra variável meteorológica importante utilizada pelo balanço hídrico é a evapotranspiração, empregada para exprimir a transferência de vapor da água para a atmosfera proveniente de superfícies com vegetação (Varejão-Silva, 2005). Trabalhos sobre evapotranspiração podem ser encontrados nas suas diversas finalidades (Henrique, 2006; Mendonça, 2008; Gomes, 2005; Valiati et al., 2003). Já os índices climáticos de: aridez (Ia), umidade (Iu) e hídrico (Ih) têm como um dos propósitos a caracterização climática de um local considerado. Esses índices climáticos representam parte dessa caracterização de uma determinada região, obtidos por meio de variáveis do balanço hídrico e da evapotranspiração potencial.

A krigagem compreende um conjunto de técnicas geoestatísticas de ajuste usadas para aproximar dados pelo princípio que: fixado um ponto no espaço, os pontos no seu entorno são mais relevantes do que os mais afastados. Isto pressupõe a existência de dependência entre os dados, exigindo saber até onde espacialmente esta correlação importa (Isaaks e Srivastava, 1989). A técnica consiste em estimar valores médios e também uma medida de acuracidade dessa estimativa. Seus pesos são calculados com base na distância entre a amostra e o ponto estimado; na continuidade espacial e no arranjo geométrico do conjunto (Bettini, 2007).

Conforme Jakob (2012), a krigagem é considerada uma boa metodologia de interpolação de dados. Ela utiliza o dado tabular e sua posição geográfica para calcular as interpolações. Utilizando o princípio da Primeira Lei de Geografia de Tobler, que diz que unidades de análise mais próximas entre si são mais parecidas do que unidades mais afastadas, a krigagem utiliza funções matemáticas para acrescentar pesos maiores nas posições mais próximas aos pontos amostrais e pesos menores nas posições mais distantes, e criar assim os novos pontos interpolados com base nessas combinações lineares de dados.

Objetiva-se por este trabalho realizar através do Balanço Hídrico Climatológico uma análise e o mapeamento dos índices de umidade, hídrico e aridez para o Estado da Paraíba.

Material e métodos A área de estudo compreende o Estado da

Paraíba que está localizado na região Nordeste do Brasil, e apresenta uma área de 56.372 km², que corresponde a 0,662% do território nacional (Figura 1). Seu posicionamento encontra-se entre os paralelos 6°02’12” e 8°19’18”S, e entre os meridianos de 34°45’54” e 38°45’45”W. Ao norte, limita-se com o Estado do Rio Grande do Norte; a leste, com o Oceano Atlântico; a oeste, com o Estado do Ceará; e ao sul, com o Estado de Pernambuco (Francisco, 2010).

Figura 1. Localização da área de estudo. Fonte: Adaptado de IBGE (2009).

O relevo do Estado da Paraíba apresenta-se de forma geral bastante diversificado, constituindo-se por formas de relevo diferentes trabalhadas por diferentes processos, atuando sob climas distintos

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Francisco, P. R. M.; Medeiros, R. M. de; Matos, R. M. de; Bandeira, M. M.; Santos, D. 1096 e sobre rochas pouco ou muito diferenciadas (Figura 2). No tocante à geomorfologia, existem dois grupos formados pelos tipos climáticos mais significativos do Estado: úmido, subúmido e semiárido. O uso atual e a cobertura vegetal caracterizam-se por formações florestais definidas como caatinga arbustiva arbórea aberta, caatinga arbustiva arbórea fechada, caatinga arbórea fechada, tabuleiro costeiro, mangues, mata-úmida, mata semidecidual, mata atlântica e restinga (PARAÍBA, 2006).

De acordo com Barros et al. (2012), a região

Nordeste apresenta clima semiárido associado a uma vegetação xerófita em cerca de 50% do seu território. Esse clima é caracterizado pelas irregularidades espaciais e temporais do regime de chuvas, com maior destaque nas mesorregiões do agreste e do sertão. Estudos sobre o clima indicam que fenômenos do tipo El Niño - Oscilação Sul (ENOS), e a circulação geral da atmosfera seriam os responsáveis pela ocorrência de baixos totais pluviométricos (Nobre, 1996; Molion e Bernardo, 2002).

Figura 2. Mapa hipsométrico do Estado da Paraíba. Fonte: Francisco et al. (2014).

A caracterização climática da região Nordeste é um pouco complexa, conforme afirma Silva et al. (2008), pois constitui domínio dos climas quentes de baixas latitudes, apresentando temperaturas médias anuais sempre superiores a 18°C, verificando-se desde territórios mais secos no interior até mais úmidos, na costa leste da região. Conforme Sales e Ramos (2000), em todo o Nordeste brasileiro e no território paraibano, as variações de temperatura do ar dependem mais de condições topográficas locais do que daquelas decorrentes de variações latitudinais.

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