VARIAÇÃO TEMPORAL DAS ONDAS DE CALOR NA CIDADE DE PELOTAS-RS
1
Bruno Zanetti Ribeiro
André Becker Nunes²
1
Faculdade de Meteorologia, Universidade Federal de Pelotas (UFPel)
Campus Universitário s/n – Caixa Postal 354, Pelotas (RS), Brasil – CEP 96010-900
[email protected]
² Faculdade de Meteorologia, Universidade Federal de Pelotas (UFPel)
Campus Universitário s/n – Caixa Postal 354, Pelotas (RS), Brasil – CEP 96010-900
[email protected]
Abstract:
This study investigates the behavior of heat waves occurred in Pelotas-RS, by using an eighty years dataset
from the Agroclimatological Station of Pelotas. It was characterized as a heat wave the occurrence of five
consecutive days with maximum temperature above a threshold value, corresponding to the 90th percentile of
the data. This wave quantification was based on two methods to determine the percentile: one using the entire
dataset and other using the data of each month, generating a monthly percentile. According to the first one,
was observed more heat waves in decades of 1930 and 2000; and according to the second method, just the
decade of 2000 shows a slightly higher number of occurrences. Moreover, it was not noted a significative
correlation between the number of heat waves and solar activity.
Resumo:
O presente estudo investiga o comportamento das ondas de calor ocorridas no município de Pelotas-RS, com
uso de uma série de oitenta anos de dados da Estação Agroclimatológica de Pelotas. Caracterizou-se uma
onda de calor como sendo cinco dias consecutivos com temperatura máxima acima de um valor limiar,
correspondente ao percentil 90 dos dados. Esta contagem das ondas foi feita com base em dois métodos
para determinar o percentil: um deles utilizando a série inteira de dados e outro com os dados de cada mês,
obtendo um percentil mensal. Considerando o primeiro método, foi observado que as décadas de 1930 e a de
2000 apresentaram mais ondas de calor. Já com relação ao segundo método, a década de 2000 apresentou
um número de ocorrências levemente superior às demais. Além disso, não foi observada correlação
significativa entre o número de ondas de calor e a atividade solar.
1- Introdução
Ondas de calor são períodos com temperaturas muito acima da média local, podendo
ser responsáveis por transtornos econômicos devido à alta demanda de energia, além de
causarem prejuízos sociais. São definidas de diversas maneiras dependendo do clima da região,
portanto não existe um método universal para identificação do fenômeno (Ribeiro e Nunes, 2010).
Em um estudo climatológico sobre ondas de calor e de frio, Firpo (2008) concluiu que a
incidência de ondas de calor de uma maneira geral é maior no inverno, quando a atmosfera está
mais sujeita a mudanças de temperatura. Porém, as ondas de calor de 5 dias ocorrem de maneira
bem distribuída ao longo do ano.
Estudando a variabilidade das anomalias de temperaturas extremas (mínimas e
máximas) utilizando dados diários do período de 1959 a 1996 sobre a Argentina, Rusticucci e
Vargas (2001) observaram que esta variabilidade das ondas extremas apresenta duas escalas:
uma bianual e outra com uma frequência maior que 10 anos, as quais são mais importantes no
verão do que no inverno, e na intensidade das ondas do que na sua persistência.
Muitos estudos apontam que a variabilidade climática em diversas escalas é causada
por efeito de vários fatores, como El Niño/La Niña, Oscilação Decadal do Pacífico, etc. Outros
relacionam a variabilidade com fatores extraterrestres, como o de Eddy (1976), que notou uma
relação entre um período frio de longa duração entre os séculos XVII e XVIII (conhecido como
Mínimo de Maunder) e a atividade solar.
Este trabalho tem por objetivo analisar a variabilidade das ondas de calor ocorridas em
Pelotas, no período de 1930 a 2010. Com isto, pretende-se compreender melhor este fenômeno,
melhorando assim seu entendimento e possibilitando uma estimativa de ocorrência no futuro.
2- Dados e metodologias
As ondas de calor foram identificadas a partir das medições de temperatura máxima
diária da Estação Agroclimatológica de Pelotas (32°52’00’’S, 52°21’24”O), pertencente à rede do
INMET (Instituto Nacional de Meteorologia). A série de dados é de 1931 a 2010, com um índice de
falhas de aproximadamente 0,11%. Foi caracterizada uma onda de calor o período de cinco dias
ou mais consecutivos com a temperatura máxima igual ou maior do que um certo limiar calculado.
Para determinar o valor do limiar foram utilizados dois métodos. O primeiro consiste em
calcular um valor para cada mês considerando o percentil 90 das temperaturas, utilizando-se toda
a série de dados correspondente ao mês separadamente. A Tabela 1 mostra os valores de cada
mês.
O segundo método visa uma associação mais direta entre as ondas de calor e altos
valores de temperatura, cujas conseqüências podem ser, por exemplo, um maior consumo de
energia elétrica. Neste caso, poder-se-ia usar um valor empiricamente alto, por exemplo 30ºC,
contudo, aqui foi escolhido o valor de 29,6ºC, que coincide com o equivalente ao percentil 90 do
ano inteiro. Salienta-se, entretanto, o teor subjetivo (embora empírico) desta escolha, haja vista
que uma aplicação do percentil 90 do ano inteiro sobre análises mensais pode acarretar em
alguma incorreção estatística. Futuramente, uma análise mais aprofundada será realizada para a
determinação deste limiar.
As ondas de calor foram contabilizadas com o auxílio do software Force 2.0, o qual
compila programas utilizando a linguagem Fortran.
Tabela 1: Valores correspondentes ao percentil 90 para cada mês.
Mês
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Temperatura(°C)
32,8
32,2
31,0
28,2
26,0
23,8
24,0
24,8
24,2
26,6
28,8
31,5
Calculou-se também um percentil 90 para cada ano, que possibilitou a visualização da
evolução anual do percentil 90.
Os dados referentes à atividade solar foram disponibilizados através do website da
NASA - National Aeronautics and Space Administration (http://solarscience.msfc.nasa.gov/), os
quais contabilizam a média de manchas solares em cada mês da série utilizada. Após a contagem
das ondas de calor foi calculada a correlação linear entre a série com o número mensal de ondas
de calor e a série com os valores referentes à atividade solar. Em seguida, o teste t de Student foi
realizado para saber sobre a significância dos coeficientes de correlação calculados.
3- Resultados
Os resultados obtidos utilizando-se o método 1 são mostrados nas Figuras 1 e 2. A
Figura 1 mostra o número total de ondas de calor em cada mês. Nota-se que os meses de outono
e inverno apresentaram um maior número de ondas, com a maior quantidade em Agosto.
Justamente nessas estações a atividade frontal é mais caracterizada, com mais contrastes de
temperatura e consequentemente maior incidência de ondas de calor, fato descrito por Firpo
(2008).
Figura 1: Número de ondas de calor em cada mês, utilizando o método 1.
A Figura 2 mostra o número de ondas de calor agrupadas por décadas. Nota-se que este
número diminui até chegar a um mínimo na década de 1970, e depois aumenta até os dias atuais.
A linha de tendência polinomial mostra uma curva parabólica com mínimo no meio da série.
Porém, as duas extremidades do gráfico apresentam valores semelhantes, o que não permite
concluir se a oscilação chegou ou não ao máximo.
Figura 2: Número de ondas de calor em cada década da série de dados.
Pelo método 2, o qual utiliza um valor único para o ano inteiro ocorreu, como esperado,
uma maior incidência de ondas de calor no verão, naturalmente a estação mais quente (Figura 3).
Janeiro foi o mês em que ocorreram mais ondas (quarenta e cinco), enquanto que em muitos
meses nenhuma foi contabilizada. Apesar dos resultados apresentarem um comportamento
qualitativamente esperado, não pode-se dizer o mesmo quantitativamente, haja vista o fato do
mês de dezembro apresentar nove vezes menos ondas de calor que em janeiro. Empiricamente,
suspeita-se que as ondas de calor contabilizadas pelo método 2 tendem a ser relacionadas com
muitos recordes de temperatura máxima, assim como picos de consumo de energia elétrica.
Figura 3: Número de ondas de calor em cada mês, utilizando o método 2.
Quando contadas por década, o comportamento das ondas de calor foi diferente do
observado utilizando-se o método 1. Não há uma característica oscilação na frequência de ondas,
como no outro método, mas sim uma certa estabilidade do número de ocorrências do fenômeno. A
única década com número bem abaixo da média é 1961 – 1970, com sete ocorrências (Figura 4).
Esta linha de tendência mostra um mínimo no meio da série, semelhante à do método 1, porém
com o mínimo menos pronunciado, e um máximo na última década.
Figura 4: Número de ondas de calor em cada década da série de dados.
A correlação linear calculada do número de ondas com a atividade solar foi muito baixa
nos dois métodos, da ordem de -0,03, e de acordo com o teste t de Student não é estatisticamente
significativa nem a 50%.
Isto implica que os dois fenômenos não estão diretamente ligados. O gráfico referente à
atividade solar (Figura 5) possui uma oscilação com período de aproximadamente 11 anos,
comportamento que não é notado nas ondas de calor.
Figura 5: Ciclo Solar de 11 Anos.
Os percentis 90 calculados para cada ano tiveram a média de 29,6°C. O gráfico da
Figura 6 mostra o desvio em relação à média dos percentis, durante toda a série de dados. Este
gráfico também tem como mínimo o período entre as décadas de 1960 e 1970, o mesmo resultado
obtido nos gráficos das ondas de calor.
Figura 6: Desvio em relação à média dos percentis 90 de cada ano (linha grossa) e tendência polinomial
(linha fina).
4- Conclusões
O comportamento das ondas de calor em Pelotas-RS ao longo do período estudado
mostrou-se bastante oscilatório, com períodos de maior e menor incidência de ondas. Utilizandose os dois métodos o resultado foi em parte semelhante, com um período de baixa incidência de
ondas de calor por volta das décadas de 1960 e 1970. O gráfico obtido a partir dos percentis
anuais confirma essa afirmação, pois nesse período a grande maioria dos anos apresentou
percentis abaixo da média. Mais especificamente, de acordo com o primeiro método as décadas
de 1930 e 2000 apresentaram uma maior ocorrência de ondas de calor. Já de acordo com o
segundo método, a década de 2000 apresentou um número levemente superior as demais. De
acordo com o teste t de Student, não foi encontrada nenhuma correlação significativa entre o
número de ocorrências das ondas de calor e os ciclos de 11 anos da atividade solar.
5- Referências Bibliográficas
EDDY, J.A. The Maunder Minimum, Science, Amsterdam, v. 192, n. 4245, p. 1189 –
1202, 1976.
FIRPO, Mari Andrea Feldman. Ondas de frio e de calor para o Rio Grande do Sul e sua
relação com El Niño e La Niña. 2008. 118f. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação
em Meteorologia. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas.
NASA - National Aeronautics and Space Administration.
<http://solarscience.msfc.nasa.gov/> Acesso em: 01/02/2011.
Disponível
em:
RIBEIRO, B. Z; NUNES, A. B. Quantificação das Ondas de Calor em Pelotas (RS) e a
Correlação com a Atividade Solar. Anais do XIX CIC UFPel. Pelotas. 2010.
RUSTICUCCI, M.M.; VARGAS, W.M. Interannual variability of temperature spells over
Argentina. Atmósfera, v.14, p. 75-86, 2001.