ANÁLISE DA UMIDADE DISPONÍVEL NO SOLO NO ESTADO DO CEARÁ EM FUNÇÃO
DA VARIABILIDADE PLUVIOMÉTRICA INTERANUAL
José M. Brabo Alves, Everaldo B. Souza
Departamento de Meteorologia - Divisão de Tempo e Clima - FUCEME
email: [email protected]
Carlos Alberto Repelli
Lamont-Doherty Earth Observatory of the Columbia University
Oceanography, 105. Route 9W, Palisades-NW 10964 (USA)
RESUMO
Neste artigo apresenta-se um análise da variabilidade intrasazonal da umidade retida no solo em anos
de contrastes climatológicos no estado do Ceará, caracterizados pela ocorrência de fenômenos El Niño,
El Niño associados à presença de Dipolo Positivo no Oceano Atlântico Tropical e anos de La Niña. Foi
utilizado um balanço simples para obtenção da umidade no solo, tendo como parâmetros de entrada a
precipitação diária observada ao longo do Estado, a evaporação média ao longo do mesmo de 5mm e a
capacidade de retenção máxima de água no solo de 100 mm. Os resultados mostraram que, em média,
para anos de El Niño e anos de El Niño associados à ocorrência de Dipolo Positivo há uma deficiência
de umidade no solo, principalmente a partir de meados de abril. Em anos normais esta deficiência é
mais presente a partir do final de abril, enquanto nos anos de La Niña esta característica se faz
presente, principalmente, a partir da segunda quinzena de maio.
ABSTRACT
This article present a analyse of intra seazonal variability of soil umidity in years of climatologicals
diferences in Ceará State, characterized by ocurrence of El Niño, El Niño associeted the presence of
Positive Dipole over Atlantic Tropical Basin and years of La Niña. Was user a simple net to estimated
soil umidity, have as input variables the dairly precipitation observed over State, the average
evaporation over State (5 mm) and the capacity maximum retention of water in soil of 100 mm. The
results show that, in average, to El Niño years and El Niño years associated with the presence de
Positive Dipole, there is a deficience of soil umidity, principally from half of month April. In years
normals this deficience is present, principally, in end month April, howere in La Niña years this
characteristics is present, principally, from second quinzena of May.
INTRODUÇÃO
Em regiões semi-áridas, como no caso de 80% da área do Estado do Ceará, a prática agrícola
torna-se uma atividade de alto risco devido principalmente àfalta de água nos períodos críticos de
germinação, crescimento e maturação dos diversos tipos de culturas praticadas ao longo do Estado. A
escassez hídrica no solo associada à falta de chuvas, e a não utilização de meios alternativos de
irrigação para suprir estes períodos críticos, geralmente levam o interior do Estado ao caos, causando
sérios prejuízos socio-econômicos.
Inúmeros estudos têm mostrado que a ocorrência de anos secos ou chuvosos no setor norte do
Nordeste, no qual está incluído o Estado do Ceará, são modulados pelas características termodinâmicas
observadas sobre as Bacias dos Oceanos Pacífico e Atlântico Tropicais. Estas induzem anomalias na
circulação atmosférica sobre os trópicos ocasionando uma grande irregularidade pluviométrica, ao
longo do Estado (MOURA & SHUKLA, 1981; NOBRE, 1993; SOUZA, 1997; ALVES ET AL, 1997;
XAVIER, ET AL., 1997 e outros). Em geral, estes anos de anomalias extremas de precipitação estão
relacionados à ocorrência de anos de El Niño e ainda com Dipolo Positivo de Temperatura da
Superfície do Mar (TSM) no Atlântico Tropical (estiagens ou secas), e de La Niña (anos chuvosos ou
normais). Os fenômenos El Niño (La Niña) se caracterizam por aquecimento (resfriamento) das águas
na Bacia do Oceano Pacífico Tropical. Dipolo Positivo de TSM no Atlântico se caracteriza por
anomalias de TSM positivas (negativas) nos setores norte (sul) da Bacia do Oceano Atlântico Tropical.
No sentido de adequar um calendário agrícola que contemple menos riscos de perda de safra ao
longo do Estado, o conhecimento de um índice que possa dar uma estimativa da água retida no solo
(umidade), nas categorias de anos normais, chuvosos ou secos, auxiliam no implemento de culturas
com ciclos produtivos mais adequados aos diversos períodos de umidade no solo considerados ótimos.
Assim, tais culturas podem melhor se desenvolver até o período de colheita sem sofrer danos pela falta
de oferta de água.
No semi-árido nordestino, estudos desta natureza são imprescindíveis para que se possa
compreender melhor as características climáticas da região e conviver com as suas intempéries.
REPELLI & ALVES, 1996, estudaram a variabilidade interanual da estação chuvosa no Estado do
Ceará e a probabilidade de ocorrência de veranicos dentro da mesma, para oito postos pluviométricos
bem distribuidos ao longo do Estado, observando que os dias médios de início e fim da estação
chuvosa no Estado encontram-se entre o período de 05 de fevereiro a 16 de maio. Entretanto, não foi
investigado com um nível maior de detalhamento a disponibilidade hídrica do solo nas várias áreas do
Estado para estes anos de contrastes; particularmente durante os anos secos (associados em grande
parte à ocorrências episódios de Dipolo Positivo de TSM e El Niño), e anos chuvosos (anos de
ocorrência de La Niña).
Neste estudo,investigou-se a variabilidade da disponibilidade hídrica do solo no Estado do
Ceará dando ênfase a anos de ocorrência de El Niño associado a presença do Dipolo Positivo de TSM
na Bacia do Atlântico Tropical, anos de La Niña e anos considerados normais. Foi utilizado um
número de postos pluviométricos superior aos utilizados no estudo de REPELLI & ALVES, 1996.
DADOS E METODOLOGIA
Os dados utilizados referem-se à precipitação diária de 168 postos ao longo do estado do Ceará
para o período compreendidos entre 1912 a 1989. Estes dados estão disponíveis no Banco de Dados da
Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos (FUNCEME). Os anos de El Niño e La Niña
utilizados como anos de base no estudo foram classificados segundo QUINN & NEAL (1992) e
ALVES ET ALI., 1997, respectivamente (Tabela 1). Para os anos classificados como “normais” foram
considerados todos aqueles no período de estudo não classificados como de La Niña e de El Niño. Os
anos de ocorrência de Dipolo Positivo de TSM foram classificados por SOUZA (1997).
Tabela 1 - Anos de ocorrência de El Niño e de La Niña na Bacia do Oceano Pacífico Equatorial, exceto 1987, classificados
segundo QUINN & NEAL (1992) e (ALVES ET ALI., 1997).
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Anos de El Niño
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1969, 1972, 1977,1987, 1951*, 1953*, 1956*, 1958*, 1966*, 1970*, 1978*, 1980* e 1981*
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Anos de La Ninã
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1950,1954,1955,1960,1962,1963,1964,1967,1968,1971,1974,1975,1976,1984,1985,1986 e 1989
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* Anos de El Niño e Dipolo Positivo no Atlântico Tropical, SOUZA (1997). Os anos sem asterisco, foram considerados de
El Niño sem Dipolo Positivo de TSM no Atlântico Tropical.
A umidade no solo foi calculada segundo CAMPOS (1993), levando-se consideração somente
a precipitação diária e uma taxa de evaporação constante (5 mm/dia) (conforme expresso logo abaixo).
Para todos os postos ao longo do Estado, devido à não disponibilidade de dados reais medido, a
capacidade de campo foi admitida sendo 100 mm.
Usi = (Usi-1 + Pi) - E
(1)
se Usi > = 100, Usi = 100 ou Usi <= 0,0 Usi = 0,0
onde;
Usi = umidade no solo em determinado dia i (i = 1, 182 - correspondendo a 01/01 a 30/06);
Usi-1 = umidade retida no solo no dia anterior;
Pi = precipitação observada em um determinado dia i.
E = evaporação (taxa de 5 mm).
Este método foi aplicado diariamente a cada posto pluviométrico com dados diários disponíveis
para cada composição de anos mostrado na Tabela 1. O valor médio da umidade retida no solo para o
Estado para cada dia, foi obtido de uma média aritmética entre a soma dos valores de cada posto
pluviométrico com dados para os respectivos anos de composição divididos pelo número de postos
utilizados. Posteriormente foi executado o cálculo da probabilidade de ocorrência de 10 dias sem
umidade no solo, a partir do dia 01/01 até 20/06. Este cálculo foi feito para cada um dos cinco
municípios escolhidos para análise e para uma média no Estado, seguindo os critérios definidos no
parágrafo anterior.
RESULTADOS E CONCLUSÕES
A figura 1 mostra a probabilidade média para o estado do Ceará da umidade no solo para a
composição de anos mostrados na Tabela 1, nos próximos 10 dias, para a cada dia do ano, a partir de
01/01 até 20/06. Através desta figura da tem-se uma idéia da disponibilidade hídrica no solo para o
cultivo agrícola no Estado, não levando-se em consideração nenhuma quantidade de água suplementar
por irrigação. Nota-se pela figura que os anos de La Niña apresentam uma probabilidade inferior a
40%, isto é, há ocorrência de 6 ou mais dias com umidade superior a 5 mm nos próximos 10 dias em
praticamente todo o período, exceto a partir do dia (juliano) 138, aproximadamente 20 de maio,
quando as probabilidades tendem a aumentar abruptamente. Os anos de El Niño, particularmente
aqueles associados à presença de Dipolo Positivo de TSM no Atlântico Tropical, são os que
apresentam uma maior vulnerabilidade na umidade retida no solo. Mesmo nos dois meses mais
chuvosos (março e abril), os valores de probabilidade oscilam fortemente alternando altas, médias e
baixas probabilidades em um curto período de dias, o que pode ser prejudicial para a prática agrícola.
Além desta característica, nota-se que para estes anos, a partir de aproximadamente metade da segunda
quinzena de abril (dia 110) a falta de condições hídricas no solo já é bastante evidente; pois a
probabilidade eleva-se rapidamente para 90%. Nos anos considerados normais, a probabilidade no
final de abril início de maio também eleva-se abruptamente para valores da ordem de 90%. A falta de
umidade no solo neste período deve comprometer consideravelmente a safra agrícola de subsistência
nestes anos.
Figura 1 - Probabilidade média no Estado de nos próximos 10 dias, a partir de cada dia, desde 01/01 até 20/06, da umidade
no solo ser <= 5mm para a composição de anos mostrados na Tabela 1.
A Fig. 2 faz uma comparação da umidade disponível no solo para 5 postos pluviométricos
representativos de áreas com características fisiográficas distintas ao longo do Estado do Ceará. Esta
comparação foi feita para dois anos de contraste de chuva, um considerado “seco” (1983) e outro
considerado “chuvoso” (1986). Os postos pluviométricos utilizados foram Fortaleza (litoral),
Guaraciaba do Norte (Serra da Ibiapaba), Quixeramobim (Sertão Central), Tauá (setor centro sul do
Estado) e Crato (Região do Cariri).
Nestas figuras pode-se observar que para um ano seco (1983), há um risco muito grande para a
agricultura de subsistência em todas as micro regiões do Estado. Em praticamente todos os cinco
municípios analisados a umidade retida no solo, mesmo nos dois meses mais chuvosos (março e abril),
apresenta uma elevada probabilidade, da ordem de 80% ou mais, de estar com valor inferior a 5 mm.
Também em todos os municípios, a partir do início de abril, aproximadamente dia 97, as condições de
umidade no solo são incipientes para o cultivo agrícola (valores de probabilidade da ordem de 90%
praticamente constante até o final de junho), exceto Fortaleza que ainda apresenta uma pequena
variação nesses valores. Para um ano considerado chuvoso (1986), a disponibilidade de umidade
dentro dos primeiros seis meses do ano é mais favorável àprática agrícola, em praticamente dos os
cinco postos pluviométricos analisados. Não há nenhum decréscimo abrupto de umidade a partir dos
primeiros dias de abril.
Figura 2 - Probabilidade de nos próximos 10 dias, a partir de cada dia, desde 01/01 até 20/06, da umidade no solo ser <=
5mm para o ano de 1983 (seco) e 1986 (chuvoso). As letras na legenda significam: F = Fortaleza, G = Guaraciaba do Norte,
Q = Quixeramobim, T = Tauá e C = Crato.
Em síntese pode-se concluir que, em média, para anos de El Niño e anos de El Niño associados
àocorrência de Dipólo Positivo de TSM no Atlântico Tropical, há uma deficiência de umidade no solo,
principalmente a partir de meados de abril. Em anos “normais” esta deficiência é mais presente a partir
do final de abril, enquanto nos anos de La Niña esta característica se faz presente, principalmente, a
partir da segunda quinzena de maio.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALVES, J. M. B; SOUZA, E. B.; REPELLI, C. A .; VITORINO, M. I.; FERREIRA, N. S. Episódios
de La Niña na bacia do Oceano Pacífico Equatorial e a distribuição sazonal e intrasazonal das
chuvas no setor norte do Nordeste Brasileiro. Revista Brasileira de Meteorologia, (12), no.1, 63-76.
1997.
CAMPOS, J. N. B; LIMA. A. V. C. O início do inverno no Ceará e o dia de São José (19 de março):
Uma abordagem Estatística. In: I SIMPÓSIO DE RECURSOS HÍDRICOS DO NORDESTE.
Recife. 1992. Anais ..... p. 253-260.
QUINN and NEAL, V. T. The Historical record of El Niño events. Climate Since A. D. 1500, Bradley,
R. S. and Jones, P. D. Eds., Routledge, 623-648. 1992.
MOURA, A.D.; SHUKLA, J. On the dynamics of droughts in northeast Brazil: Observations, theory
and numerical experiments with a general circulation model. Journal of the Atmospheric Sciences,
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NOBRE, P. On the genesis of anomalous SST and rainfal patterns over the tropical Atlantic Basin.
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REPELLI, C. A ; ALVES, J. M. B. A variabilidade interanual da estação chuvosa no estado do Ceará e
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SOUZA, E.B. Um estudo observacional sobre o Padrão de Dipólo de anomalias de TSM no Oceano
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XAVIER, T. de Ma. B. S. Eventos de “El Niño”: Sua influência sobre as chuvas no Estado do
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Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos - FUNCEME. 18p. 1997.