ESTUDO DA VARIABILIDADE CLIMÁTICA EM REGIÕES HOMOGÊNEAS DE
TEMPERATURAS MÉDIAS DO AR NO RIO GRANDE DO SUL
Silvia Maria Brahm Araújo 1 , Gilberto Barbosa Diniz 2 ,
RESUMO - A temperatura média, apesar de não ser uma variável muito estudada quanto à sua
variabilidade, desempenha um papel importante na caracterização climática de uma região. Este
trabalho teve como objetivo identificar as regiões homogêneas da temperatura média trimestral do
ar, utilizando dados de 40 estações meteorológicas, e estudar sua variabilidade climática (19132002) para o Estado do Rio Grande do Sul. Para determinar as regiões, foi aplicada a técnica da
Análise de Agrupamento utilizando a distância euclidiana como função de agrupamento. O método
de agrupamento foi o da Ligação Completa, que mostrou-se coerente quanto à morfologia e
climatologia do Estado. Foram obtidas 4 regiões homogêneas R1-R4 as quais tiveram uma
composição, em termos de quantidade de estações contidas em cada uma pouco variável;
ressaltando apenas, um número menor de estações na região R1. Pelo estudo dos tercis verificou-se
que R4 é a região mais quente (24,5ºC em JFM) e a região R1 a mais fria (12,0ºC em JAS). O
estudo climatológico através dos parâmetros estatísticos (média, desvio padrão, coeficiente de
variação e variância), calculados para essas regiões, indicaram que a maior variabilidade da
temperatura média do ar encontra-se nos trimestres AMJ/JAS.
ABSTRACT - The averaged temperature, although being one of the less studied variable in relation
to its variability, plays an important role in the climatological characterization of one region. This
work has the main objective to identify the homogeneous regions of the three months period
averaged temperature, utilizing data from 40 meteorological stations and to study its climatic
variability (1913-2002) in the State of Rio Grande do Sul. To determine the regions it was applied
the technique of the Cluster Analysis utilizing the euclidian distance as cluster function. The cluster
method was the Complete Connection that was coherent with the morphology and climatology of
the State. It was obtained 4 homogeneous regions R1-R4 that had a composition, in terms of
quantity of stations contained in each one, little variable; emphasizing only a shorter number of
stations in region R1. By the tierces study it is was verified that R4 is a warmer region (24,5°C in
JFM) and the R1 region is the coldest (12,0°C in JAS). The climatological study with statistical
parameters (averaged, standard deviation, coefficient of variation and variance) calculated for these
regions, indicated that the greater variability in averaged temperature is found during the three
month period AMJ and JAS.
Palavras-Chave: Temperaturas médias, Regiões homogêneas.
1
Aluna de Pós-Graduação em Agrometeorologia - FAEM-UFPel, Pelotas RS (Fone/fax: 53-32757581). E-mail:
[email protected]
2
Prof. Dr. FMet-UFPel, Pelotas-RS (Fone/fax: 53-32776722). E-mail:gilberto @ufpel.edu.br
INTRODUÇÃO
A temperatura média, apesar de não ser uma variável muito estudada, quanto à sua
variabilidade climática, desempenha um papel importante na caracterização climática de uma
região.
Para realizar o estudo de uma variável meteorológica sobre uma determinada área em que
estejam envolvidos dados de vários pontos de observação (estações meteorológicas) é preciso
recorrer-se às técnicas estatísticas apropriadas, como por exemplo, a análise multivariada. Dentro da
análise multivariada existem várias técnicas como: análise das componentes principais (ACP),
análise de agrupamento (AA) e outras.
Com o objetivo de determinar regiões homogêneas através de técnicas estatísticas como:ACP
e AA, utilizando como variável de agrupamento dados de precipitação e como método de
agrupamento o de Ward, muitos trabalhos já foram realizados. Gadgil & Iyengar (1980) utilizaram a
ACP para obter modelos de variação temporal da chuva sobre 53 estações na península Indiana.
Baptista da Silva et al., (2001), através da AA, estudaram o comportamento dos totais trimestrais
das chuvas no estado do Ceará, a partir de 20 estações meteorológicas distribuídas por toda
extensão deste Estado, tendo como medida de similaridade a distância euclidiana ao quadrado e a
inércia intra-classe como critério de agregação.
Com relação a dados de temperatura, Diniz (2002) utilizou a técnica de AA e como função de
agrupamento a distância euclidiana para analisar as temperaturas máximas e mínimas no Estado do
Rio Grande do Sul, com dados obtidos em 40 estações meteorológicas no período de 1913 a 1998.
Neste trabalho utilizou-se a análise de agrupamento, aplicada à variável temperatura média
trimestral, no processo de separação de grupos, os quais foram chamados de regiões homogêneas
que possibilitou fazer o estudo climatológico.
Assim, os objetivos deste trabalho foram: estudar e conhecer a estrutura da climatologia das
regiões homogêneas, utilizando um método de agrupamento e estudar as características
climatológicas das regiões obtidas.
MATERIAL E MÉTODOS
Período de estudo e dados utilizados
Para este trabalho foram utilizados dados mensais de temperatura média de 40 estações
meteorológicas do Rio Grande do Sul para o período de 1913 a 2002.
Os dados das estações meteorológicas foram obtidos através do Instituto Nacional de
Meteorologia - INMET (8º Distrito de Meteorologia - Porto Alegre) do Ministério da Agricultura,
Pecuária e Abastecimento (MAPA) e Fundação Estadual de Pesquisas Agropecuárias (FEPAGRO),
da Secretaria de Ciência e Tecnologia (SCT) no Estado do Rio Grande do Sul, com séries já
preenchidas as falhas através do método das correlações utilizado por Diniz (1998).
Metodologia
Primeiramente determinou-se a temperatura média mensal, para as 40 estações
meteorológicas, após foi calculada a média trimestral, que foi usada como variável de agrupamento
nos processos de classificação. Os trimestres foram os seguintes: (jan – fev – mar), (abr – mai –
jun), (jul – ago – set) e (out – nov – dez). Aplicou-se quatro métodos hierárquicos aglomerativos de
agrupamento. Os métodos conforme Wilks (1995) foram: o da ligação simples, o da ligação
completa, o da centróide e o de Ward, tendo como função de agrupamento, a distância euclidiana.
Já definidas as regiões homogêneas e separadas as estações constituintes de cada região,
foram estabelecidas duas séries temporais de dados. A primeira série foi uma média regional
constituída de valores de temperatura média mensal dos 90 anos das estações meteorológicas de
cada região. A segunda constituída de valores de temperatura média trimestral das estações
meteorológicas de cada região homogênea. A estas séries foram estabelecidos dois estudos
climatológicos.
Na primeira série foi realizado o estudo de determinação do intervalo referente à normalidade
através do método estatístico dos tercis e o segundo estudo, correspondente a segunda série de
dados, foi feito através de parâmetros estatísticos como: média, desvio padrão, variância e
coeficiente de variação.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Dos quatro métodos utilizados para determinar as regiões homogêneas optou-se pelo método
da ligação completa pois foi o que apresentou de forma mais coerente os aspectos morfológicos e
climatológicos do Estado do Rio Grande do Sul.
Foram obtidas regiões homogêneas de temperaturas médias trimestrais, identificadas por R1,
R2, R3, e R4 referentes aos trimestres (JFM, AMJ, JAS e OND). Os resultados aqui apresentados,
Figuras 1 e 2, referem-se apenas aos trimestres do período quente (JFM) e frio (JAS).
FIGURA 1- Regiões Homogêneas da temperatura média trimestral (JFM), Estado do Rio Grande
do Sul, período de 1913 a 2002.
FIGURA 2- Regiões homogêneas da temperatura média trimestral (JAS), Estado do Rio Grande
do Sul, período de 1913 a 2002.
Observa-se na Figura 1 que a temperatura média do trimestre (JFM), que corresponde ao
período quente, tem uma distribuição espacial mais conservativa, com as regiões homogêneas R3 e
R4 abrangendo boa parte do Estado. Isto ocorre devido à menor freqüência de sistemas frontais que
atingem a região Sul e também pela influência da topografia no Planalto Médio que são as regiões
onde R3 aparece. Na região homogênea R4, o efeito da continentalidade e a baixa altitude são
fatores que mais contribuem para elevar a temperatura média desta região.
No trimestre (JAS), Figura 2, que corresponde ao período frio, observa-se uma variabilidade
espacial maior, evidenciando a influência dos sistemas meteorológicos, mais freqüentes neste
período, e da altitude diminuindo as temperaturas médias.
Para o estudo climatológico das regiões homogêneas através do método estatístico dos tercis
os meses considerados foram fevereiro e agosto, que são os meses centrais do período quente e frio
respectivamente, tanto para as regiões do trimestre (JFM) como para as do trimestre (JAS). Este
estudo possibilitou observar os seguintes resultados:
-
Em 66% dos anos da série estudada os valores das temperaturas médias para o mês de
fevereiro, das regiões mais fria e mais quente do trimestre (JFM), estiveram acima de:
19,5ºC em R1 e 24,5ºC em R4. Com o mesmo percentual e para o mesmo mês as
temperaturas médias dessas regiões, para o trimestre (JAS), estiveram acima de: 20,3ºC na
região R1 e 24,1ºC na região R4.
-
Para o mês de agosto, considerando o mesmo percentual de anos, os valores das
temperaturas médias das regiões R1 e R4 do trimestre (JFM) estiveram acima de: 11,8ºC em
R1 e 15,2ºC em R4. Para essas regiões considerando o trimestre (JAS) estes valores foram:
12ºC em R1 e 15,3ºC em R4.
Para o estudo climatológico das regiões homogêneas através dos parâmetros estatísticos:
média, desvio padrão, variância e coeficiente de variação, os resultados estão apresentados nas
Tabelas 1 e 2 também referentes aos trimestres (JFM) e (JAS).
TABELA 1- Parâmetros estatísticos das temperaturas médias das regiões homogêneas do Rio
Grande do Sul para o trimestre (JFM), período de 1913 a 2002
Região1
Região2
Região3
Região4
Média
Desvio Padrão
19,7
21,4
22,8
24,5
0,69
0,59
0,59
0,61
Coeficiente de
Variação (%)
3,50
2,78
2,60
2,48
Variância
0,48
0,35
0,35
0,37
TABELA 2- Parâmetros estatísticos das temperaturas médias das regiões homogêneas do Rio
Grande do Sul para o trimestre (JAS), período de 1913 a 2002
Região1
Região2
Região3
Região4
Média
Desvio Padrão
12,5
14,0
14,9
15,9
0,81
0,82
0,84
0,86
Coeficiente de
Variação (%)
6,47
5,87
5,65
5,40
Variância
0,65
0,68
0,71
0,74
Através dos resultados do coeficiente de variação, observa-se que a maior variabilidade dos
dados, quando se compara as diferentes séries destes trimestres, encontra-se no trimestre (JAS),
período em que as massas de ar frio e sem nebulosidade favorecem à amplitude térmica (uma maior
variação da temperatura média). Enquanto que a menor variabilidade ocorre para (JFM). Isso ocorre
pois este trimestre corresponde ao período quente, onde não existe entrada de massas de ar frio de
forma a produzir quedas abruptas de temperatura.
CONCLUSÕES
De acordo com os objetivos propostos neste trabalho e dos estudos realizados, chega-se às
seguintes conclusões:
ƒ
O método hierárquico e aglomerativo de agrupamento da Ligação Completa é o melhor no
processo de identificar e separar regiões homogêneas das temperaturas médias trimestrais,
representando as condições fisiográficas e climatológicas do Estado do Rio Grande do Sul.
ƒ
A distribuição da temperatura média do trimestre (JFM), ou seja, no verão, não apresenta
uma variabilidade espacial significativa em comparação aos outros trimestres, pois é nesta
época do ano onde a freqüência e a intensidade dos sistemas frontais é menor.
ƒ
Pelo estudo dos tercis, em mais de 60 anos com temperatura na faixa de 24,5ºC, assume-se
ser R4 a região mais quente com pouca variabilidade climática no trimestre JFM. O mesmo
número de anos é o tempo em que a temperatura média fica na faixa de 12ºC na região R1
no período frio, caracterizando-a como a mais fria.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BAPTISTA DA SILVA, J. et al. Modelagem das chuvas trimestrais por regiões homogêneas no
Estado do Ceará. Revista Brasileira de Agrometeorologia, Santa Maria,v.9, n.2, p.317-324, 2001.
DINIZ, G. B.; CALVETTI, L. Recomposição de séries temporais de temperatura máxima e mínima
de estações do Rio Grande do Sul e Santa Catarina usando análise multivariada. In: CONGRESSO
BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, 10.; CONGRESSO DA FLISMET, 8., 1998, Brasília.
Anais... Rio de Janeiro: SBMet, 1998. CL-98136. 1 CD-ROM.
DINIZ, G. B. Preditores visando a obtenção de um modelo de previsão climática de
temperaturas máxima e mínima para regiões homogêneas do Rio Grande do Sul: Porto
Alegre: UFRGS, 2002. 167f. Tese (Doutorado em Fitotecnia – Agrometeorologia) – Curso de Pósgraduação em Fitotecnia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2002.
GADGIL, S.; IYENGAR, R. N. Cluster analysis of rainfall stations of the Indian peninsula.
Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, London, v.106, n.512, p. 873-886, 1980.
WILKS, D. S. Statistical Methods in the Atmospheric Sciences. San Diego – CA: Academic
Press, 1995. 467p.