Estudo da vulnerabilidade para desertificação em

Estudo da vulnerabilidade para desertificação em

ESTUDO DA VULNERABILIDADE PARA DESERTIFICAÇÃO EM

CABACEIRAS-PB ATRAVÉS DE ÍNDICES METEOROLÓGICOS

Marcelo Kozmhinsky, Raimundo Mainar de Medeiros

Mestrando em Engenharia Ambiental, Universidade Federal Rural de Pernambuco, e-mail: marcelok1963@gmail.com; Dr. em Meteorologia, Pesquisador da Universidade Federal Rural de Pernambuco, Brasil, E-mail:mainarmedeiros@gmail.com.

RESUMO

Foram estudadas as oscilações no índice de aridez anual e sua vulnerabilidade à desertificação ao longo do período de 1950 a 2015. Aplicaram-se cálculos do balanço hídrico, índice de aridez, classificação climática e nível de susceptibilidade, gerando-se o gráfico do índice e variabilidade de clima da área estudada. Os climas registrados em Cabaceiras foram: Árido, Hiperárido, Semiárido e Subúmido seco com níveis de susceptibilidade variando de muito alta, inferior a muito alta, alta e moderada. Áreas identificadas com vulnerabilidade à desertificação em razão do índice de menor aridez podem não estar localizadas em áreas degradadas. As áreas que apresentam maior índice de aridez e não são alocadas como processos de vulnerabilidade podem encontrar-se degradadas a ponto de serem consideradas áreas desertificadas. Esta variação poderá ocorrer devido ao uso inadequado do solo e do ambiente em estudo. Quanto maior a precipitação, maior será o índice de aridez, e diante a desertificação, menor será a susceptibilidade. A temperatura influencia na evapotranspiração, pois quanto maior a temperatura, maior a evapotranspiração e, consequentemente, menor o índice de aridez e, portanto maior a susceptibilidade à desertificação. O período de 1950 a 2014 foi estudado visando determinar com maior segurança os dados dos níveis de suscetibilidade e classificações climáticas com maior precisão para determinar a existência ou não de áreas com desertificação.

Palavras-Chaves: Balanço hídrico climatológico, classificação climática, temperatura.

ABSTRACT

The oscillations were studied in the annual aridity index and its vulnerability to desertification over the period from 1950 to 2015 was applied to calculations of the water balance, aridity index, climatic classification and level of susceptibility, by plotting the graph of the indices and climate variability of the studied area. The types of climates recorded in Cabaceiras were arid, Hiperárido, semi-arid and dry sub-humid areas with susceptibility levels ranging from very high, less than very high, high and moderate. identified areas of vulnerability to desertification because of lower aridity index cannot be located in degraded areas. The areas that have a higher index of aridity and are not allocated as vulnerability processes may find themselves degraded to the point of being considered desertified areas. This variation may occur due to inappropriate use of land and the environment under study. The higher precipitation, the higher the dryness index and on desertification, the lower the susceptibility. The temperature affects the evapotranspiration, because the higher the temperature, the higher the evaporation and consequently lower the dryness index and hence higher susceptibility to desertification. The period 1950-2014 was studied to determine with greater certainty the data of susceptibility levels and climate classifications more accurately to determine whether or not areas with desertification.

INTRODUÇÃO

O conceito de desertificação, como estabelece o Artigo 1º da Convenção das Nações Unidas de Combate à Desertificação, se refere “a degradação das terras das zonas áridas, semiáridas e subúmidas secas, resultante de fatores diversos tais como as variações climáticas e as atividades humanas” de acordo com Nicholson et al, (1998). Na Convenção foi aprovada a utilização do índice de aridez (IA) que é a razão entre precipitação total anual e evapotranspiração total anual, sendo que as terras áridas a subúmidas secas possuem um IA entre 0,03 e 0,65 com exceção para as regiões polares e subpolares conforme Nicholson et al, (1998).

O Estado da Paraíba tem como características climáticas marcantes as irregularidades espaciais e temporais do regime de chuva. Essas condições climáticas interferem diretamente na produção de alimentos, fazendo com que haja necessidade do aumento na produção e produtividade das culturas, sendo que para ocorrer esse acréscimo é indispensável que sejam aplicadas tecnologias já adaptadas para cada região, bem como, pesquisar novas tecnologias em conformidade com Menezes et al. (2010).

Das consequências que poderão ocorrer nas características do clima atual, as graves seriam a elevação dos IA e das áreas de desertificação devido à elevação da deficiência hídrica, além de eventos extremos que estariam associados prioritariamente, nas regiões que já são áridas ou semiáridas, a exemplo do semiárido brasileiro (MMA, 2007).

Camargo (1971) afirma que para saber se determinada 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 estando de acordo com os autores Horikoshi e Fisch (2007).

É possível que as mudanças no clima alterem a temperatura e a precipitação, e que aumentem a variabilidade dos eventos de precipitação, os quais poderão causar inundações e secas mais intensas e frequentes em conformidade com Dufek e Ambrizzi (2008). Estudos têm mostrado que a frequência e a persistência das secas deverão ser uma das consequências do aquecimento global segundo os autores Qian e Lin (2005). Haja visto, que no nordeste brasileiro (NEB) as atividades agrícolas, na maioria das vezes são baseadas na precipitação. Se concretizadas essas previsões, principalmente os setores sociais e econômicos, o nordeste brasileiro (NEB) sofrerá com essas resultantes.

Conforme estabelece Varejão-Silva (2005) outra variável meteorológica importante utilizada pelo balanço hídrico climatológico (BHC) é a evapotranspiração, utilizada para explanar a transferência de vapor da água para a atmosfera originária de superfícies com vegetação. Os índices de umidade (IU), aridez (IA) e hídrico (IH), servem de base para a classificação climática de Thornthwaite de acordo com Pereira et al. (2002), ou seja, com índices hídricos superiores a 100 mm, o clima será classificado como superúmido; superior a 20mm e inferior a 100m é classificado como clima úmido; entre 0mm e 20mm tem-se o clima subúmido; oscilando entre 0mm a -20mm tem-se o clima subúmido seco; entre -20mm e -40mm classifica-se como clima semiárido e inferior a -40mm como clima árido. Entre outras aplicações, estes índices são utilizados, também, em zoneamentos agroclimatológicos de acordo com os autores Teixeira e Azevedo (1994) e como indicadores do nível de água no solo.

Medeiros (2014) demonstrou que a variação espacial das variáveis meteorológicas: deficiência hídrica (DEF), excedente hídrico (EXC), IA, IU e IH em função da capacidade de água disponível (CADs) nos níveis de 75, 100, 125 e 150 mm conseguidas através do BHC proposto por Thornthwaite e Mather (1948, 1953) não são iguais no Estado do Piauí. Através dessa análise verificou-se que ocorreram pequenas oscilações nestas variáveis em função das CADs estudadas, comprovadas pela variabilidade espaço temporal dos índices pluviométrico juntamente com a alta oscilação da evapotranspiração potencial.

Quando ocorre redução no valor IA, tem-se elevação da tendência a desertificação. Este termo foi definido pela Organização das Nações Unidas (ONU), desde a década de 1980, como sendo "a degradação da terra nas regiões áridas, semiáridas e subúmidas e secas, resultante de vários fatores, entre eles as variações climáticas e as atividades humanas". Essa situação conduz a redução e destruição do potencial biótico das terras em conformidade com Beserra (2011).

Tem-se como objetivo realizar estudo de dados das séries pluviométricas com análise para mapeamento do índice de aridez através do método do balanço hídrico climatológico segundo Thornthwaite para a capacidade de campo de 100 mm no município de Cabaceiras, subsidiando o conhecimento das variações do IA ao longo dos anos 1950-2015.

MATERIAL E METODOS

O município de Cabaceiras localiza-se na Microrregião do Cariri Oriental e na Mesorregião da Borborema, limitando-se com os municípios de São João do Cariri, São Domingos do Cariri, Barra de São Miguel, Boqueirão e Boa Vista (AESA, 2014). Situado nas coordenadas geográficas latitude de 7o30’ ao sul e longitude 36o17’ a oeste de Greenwich, com altitude média em relação ao nível do mar de 390 metros, localizada na área mais baixa do Planalto da Borborema (CPRM, 2005).

Na metodologia foram utilizados dados de precipitações médias mensais e anuais adquiridos do banco de dados da Superintendência de Desenvolvimento do Nordeste (SUDENE) e Agência Executiva de Gestão das Águas do Estado da Paraíba (AESA) para o período de 1950 a 2015 e a estimativa da temperatura média do ar foram realizadas pelo software “Estima_T” (Cavalcanti et al., 1994, 2006), desenvolvido pelo Núcleo de Meteorologia Aplicada da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG).

O balanço hídrico utilizado calcula a disponibilidade de água no solo para os diversos tipos de cultivo. Contabiliza a precipitação perante evapotranspiração potencial, levando em consideração a capacidade de campo de armazenamento de água no solo (CAD). O modelo utilizado para determinar o balanço hídrico foi o proposto por Thornthwaite (1948; 1955) e efetivado a sua estrutura de cálculo por planilhas eletrônicas em conformidade com Medeiros (2015). O cálculo do BHC foi realizado apenas com dados de precipitação média e temperatura média mensal do ar com capacidade de água disponível (CAD) de 100 mm.

CÁLCULO DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL (ETP)

A estimativa da evapotranspiração potencial (ETP) utilizada na metodologia requer apenas dados de temperatura média mensal do ar e da insolação máxima expresso em mm/mês. Define-se a ETP da seguinte forma, de acordo com Thornthwaite e Mather (1948; 1953).

Onde: Ej representa a evapotranspiração potencial (mm/dia) não ajustada e resumida da seguinte forma:

Em que: Tj representa a temperatura média mensal do ar do mês (°C); I é o índice anual de calor definido através de:

Sendo, o índice térmico de calor no mês dado por:

Por fim, o expoente “a” é uma função cúbica desse índice anual de calor, expresso da seguinte forma:

O fator de correção é definido em função do número de dias do mês Dj (em janeiro, Dj= 31; em fevereiro Dj=28; etc.) e da insolação máxima no dia 15 do mês J (Nj), considerado representativo da média desse mês, definido por:

Para o cálculo da insolação máxima do dia 15, utilizou-se a seguinte expressão:

Onde: Ø Latitude do local; δ Declinação do Sol em graus, para o dia considerado; definido por:

Em que, “d” é o número de ordem, no ano do dia considerado (dia Juliano).

A estimativa da evapotranspiração potencial só é válida para valor de temperatura média do ar do mês inferior a 26,5°C. Quando a temperatura média desse mês for igual ou superior a 26,5°C, Thornthwaite e Mather (1948, 1953) assumiu que Ej independe do índice anual de calor e utiliza-se para sua estimativa uma tabela apropriada.

ÍNDICE DE ARIDEZ

O índice de aridez (IA) foi calculado usando a fórmula sugerida pelo Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (UNEP – United Nation Environment Program, UNEP, 1992), que tem sido utilizado para classificação de terras susceptíveis aos processos de desertificação, cuja equação é dada por:

Onde: Pr é a precipitação média anual (mm ano-1) e ETP é evapotranspiração potencial média anual (mm ano-1).

Dessa forma, o IA foi calculado para o município em estudo com os dados de precipitação mensal e anual e os dados de temperatura média do ar, sendo calculada a ETP média mensal, pelo método do balanço hídrico climático em conformidade com Thornthwaite (1948,1953). Usou-se a planilha eletrônica desenvolvida por Medeiros (2015) para cálculo do balanço hídrico. A classificação climática de uma determinada localidade tem que estar de acordo com os valores do IA demonstrada na Tabela 1.

Tabela 1. Classificação climática conforme valores do índice de aridez (IA)

Tipos de Clima

Índice de aridez (IA)

Hiperárido (H)

IA ≤ 0,03

Árido (A)

0,03 < IA ≤ 0,2

Semiárido (SA)

0,2 < IA ≤ 0,5

Subúmido seco (SUS)

0,5 < IA ≤ 0,65

Subúmido (SU)

0,65 < IA ≤ 1,0

Úmido (U)

IA > 1,0

O grau da desertificação está associado à suscetibilidade de acordo com o índice IA, acrescentado do rigor do período de estiagens, pressão demográfica e tipo de uso dos recursos naturais, e ainda o nível de desenvolvimento do país e qualidade de medidas preventivas (FAO, 2000). Conhecendo-se as séries históricas meteorológicas de precipitação e de temperatura média e do IA, pode-se caracterizar a disponibilidade da água e o planejamento para o uso. É possível também destacar os períodos anuais que serão críticos, com perdas ou excedentes hídricos em conformidade com Souza et al. (2014).

Tabela 2. Classificação quanto ao nível de susceptibilidade à desertificação com o auxílio do uso do Índice de Aridez, adaptada da metodologia de Matallo Júnior (2001).

Nível de susceptibilidade à desertificação

Índice de Aridez

Superior à moderada (SM)

IA>0,65

Moderada (M)

0,51 < IA < 0,65

Alta (AL)

0,21< IA < 0,50

Muito alta (MA)

0,05< IA < 0,20

Inferior a muito alta (IMA)

IA<0,05

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Na tabela 3 tem-se o período dos anos (1950-2015), os índices de aridez, as classificações climáticas e o nível de susceptibilidade para Cabaceiras – Paraíba. Com o IA calculado pôde-se classificar o nível de susceptibilidade à desertificação, adaptado da classificação (Tabela 2) proposta por Matallo Júnior e Schenkel (2003).

Tabela 3. Representatividade Anual; Índices de aridez (IA); Classificação climática (CC); Nível de Susceptibilidade (NS) para o município de cabaceiras - PB.

Legenda: MA = Muito alta; AL = Alta; M = Moderada; IMA = Inferior a muito alta; SM = Superior à moderada; H = Hiperárido; A = Árido; SA = Semiárido; SUS = Subúmido seco; SU = Subúmido; U = úmido.

Anos

IA

CC

NS

Anos

IA

CC

NS

Anos

IA

CC

NS

1950

0,156

A

MA

1970

0,282

SA

AL

1990

0,235

SA

AL

1951

0,043

A

IMA

1971

0,328

SA

AL

1991

0,269

SA

AL

1952

0,019

H

IMA

1972

0,307

SA

AL

1992

0,338

SA

AL

1953

0,054

A

MA

1973

0,226

SA

AL

1993

0,050

A

IMA

1954

0,036

A

IMA

1974

0,561

SUS

M

1994

0,394

SA

AL

1955

0,159

A

MA

1975

0,469

SA

AL

1995

0,279

SA

AL

1956

0,067

A

MA

1976

0,237

SA

AL

1996

0,316

SA

AL

1957

0,030

A

IMA

1977

0,567

SUS

M

1997

0,353

SA

AL

1958

0,020

H

IMA

1978

0,424

SA

AL

1998

0,117

A

MA

1959

0,039

A

IMA

1979

0,243

SA

AL

1999

0,194

A

MA

1960

0,071

A

MA

1980

0,168

A

MA

2000

0,523

SUS

M

1961

0,035

A

IMA

1981

0,387

SA

AL

2001

0,266

SA

AL

1962

0,070

SA

MA

1982

0,238

SA

AL

2002

0,442

SA

AL

1963

0,282

SA

AL

1983

0,171

A

MA

2003

0,309

SA

AL

1964

0,643

SUS

M

1984

0,308

SA

AL

2004

0,584

SUS

M

1965

0,275

SA

AL

1985

0,390

SA

AL

2005

0,336

SA

AL

1966

0,305

SA

AL

1986

0,482

SA

AL

2006

0,238

SA

AL

1967

0,280

SA

AL

1987

0,170

A

MA

2007

0,228

SA

AL

1968

0,404

SA

AL

1988

0,374

SA

AL

2008

0,589

SUS

M

1969

0,501

SUS

AL

1989

0,450

SA

AL

2009

0,522

SUS

M

2010

0,296

SA

AL

2011

0,478

SA

AL

2012

0,463

SA

AL

2013

0,496

SA

AL

2014

0,477

SA

AL

2015

0,459

SA

AL

Na figura 2 tem-se a distribuição da temperatura média anual e da temperatura média do período de 1950-2015 para o municipio de Cabaceiras – PB. Observa-se a flutuabilidade interanual com irregularidade e a oscilação que flue entre 23,4 a 24,6 °C. Destaca-se ainda que entre os anos de 1950 a 1974 as temperaturas anuais ficaram abaixo da normal ao passo que nos anos de 1980 a 2015 na maioria dos anos, a temperatura oscilou acima do padrão normal.

Figura 2. Distribuição da temperatura Figura 3. Distribuição da precipitação média anual e histórica do período de 1950- histórica do período de 1950 - 2015 para

2015 para Cabaceiras – PB. Cabaceiras – PB.

Na figura 3 tem-se a distribuição da precipitação climatológica do período de 1950-2015 em Cabaceira. A flutuação mensal da precipitação oscila entre 3,5 mm no mês de outubro a 64,5 mm no mês de abril com uma precipitação média anual de 354 mm. Os meses de maior flutuação pluviométrica ocorrem entre janeiro a julho correspondendo a 88,19% do valor anual e nos meses de agosto a dezembro tem-se 11,81% das chuvas esperadas.

Observ-se na figura 4 a ocorrência do clima hiperárido nos anos 1952 e 1958; o clima árido nos anos de 1950, 1951, de 1953 a 1957, 1959 a 1961, 1980, 1983, 1987, 1993, 1998 e 1999; o clima semiárido ocorrendo nos anos de 1962, 1963, entre 1965 a 1968, de 1970 a 1973, 1975, 1976, 1978, 1979, 1981, 1982, entre 1984 a 1986, e de 1988 a 1992, entre 1994 a 1997, entre 2001 a 2003, 2005 a 2007 e de 2010 a 2015; o clima subúmido seco foi registrado nos anos de 1964, 1969, 1974, 1977, 2000, 2004, 2008 e 2009. Estes climas foiram influenciados pela atuações do El Niño(a).

Subúmido

Figura 4.Variabilidade anual dos índices Figura 5. Variabilidade da frequência e o

de aridez compreendido entre o período percentual cumulativo anual dos IA e suas

de 1950 - 2015 com representação das classes climáticas para Cabaceiras - PB

classes climáticas para Cabaceiras – PB.

Na Figura 5 tem-se avariabilidade da frequência e o percentual cumulativo anual dos índices de aridez compreendidos entre o período de 1950-2015 e a representação das classes climáticas ocorrida para o município de Cabaceiras – PB.

Observa-se que na frequência ocorrem aumentos gradativos demostrando que as classes climáticas atuantes na área de estudo são desordenadas inter anualmente.

CONCLUSÃO

O balanço hídrico é uma ferramenta importante para cômputo de excesso e deficiência hídrica do solo e também como método de classificação climática baseada no tipo de cultura que apresenta maior afinidade com as condições atmosféricas imperantes. O índice de aridez calculado no balanço hídrico mostra ampla oscilação espacial interanual, entretanto os índices de aridez estão acima dos valores estabelecidos para a desertificação.

Áreas identificadas com vulnerabilidade à desertificação, em razão do índice de aridez menor, podem não estar localizadas na área degradada, e áreas que apresentam um maior índice de aridez e não são advertidas como processos de vulnerabilidade podem encontrar-se degradadas a ponto de serem consideradas áreas desertificadas. Esta variabilidade poderá ocorrer devido ao uso inadequado do solo e do ambiente. O período de 1950 a 2014 foi estudado visando determinar com maior segurança os dados dos níveis de suscetibilidade e classificações climáticas com maior precisão para determinar a existência ou não de áreas com desertificação. Nesse sentido, quanto maior a precipitação, maior será o índice de aridez, e diante a desertificação, menor será a susceptibilidade.

A temperatura influencia na evapotranspiração, ou seja, na perda de água para a atmosfera, pois quanto maior a temperatura, maior será a evapotranspiração e, consequentemente, menor o índice de aridez e, portanto maior a susceptibilidade à desertificação.

A distribuição espacial da precipitação pluviométrica ocorre de forma irregular e com alta variabilidade mensal e anual, assim como a distribuição da temperatura anual fazendo predominar o clima semiárido na maioria dos anos estudados.

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 para implementação de práticas agrícolas viáveis e seguras para o meio ambiente e a produtividade agropecuária da área estudada.

AGRADECIMENTOS

A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela concessão de bolsa de Pós-doc e a Coordenação do centro de Engenharia Ambiental pela pesquisa em desenvolvimento.

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