PRECIPITAÇÃO PROVÁVEL DECENDIAL PARA GUARATINGA-BA UTILIZANDO-SE A DISTRIBUIÇÃO DE PROBABILIDADE GAMA. Francisco Solon Dantas Neto; Tarcísio Da Silveira Barra (1) Eng.º Agrº, Pós-graduação em Agrometeorologia, DEA/UFV, CEP 36571-000, Viçosa-MG e-mail: [email protected]. RESUMO Estimou-se os totais decendiais de precipitação provável com 19 níveis de probabilidade para GuaratingaBA utilizando-se a distribuição de probabilidade gama, concluindo-se que existe um período chuvoso que vai do 3º decêndio de outubro ao 3º decêndio de março. O valor médio da chuva situa-se entre 30% e 40% de probabilidade, confirmando que os valores médios não devem ser usados para fins de elaboração de projetos de irrigação, neste caso deve-se dar preferência para 75%. Ocorre redução da chuva dentro do período chuvoso, que pode ser caracterizado como veranico, principalmente no 3º decêndio de fevereiro. Palavras chave: Distribuição gama, precipitação provável. 1 - INTRODUÇÃO A chuva é considerada um fenômeno aleatório uma vez que tanto a sua quantidade como sua distribuição ocorrem de forma variável de uma região para outra. Através de investigações de registros passados pode-se fazer inferência sobre seu comportamento, em termos probabilísticos, pela aplicação de modelos de ajustamento adequado a séries de dados estudados. Embora os modelos possam ter limitações, eles mostra-se de grande utilidade para o planejamento de atividades como preparo do solo e semeadura, irrigação, aplicação de defensivos agrícolas, colheita e conservação do solo, bem como dimensionamento de reservatórios d’água e planejamento de atividades de lazer. O conhecimento da precipitação provável para elaboração de projetos de irrigação é de fundamental importância pois contribui para a redução do custo inicial de tais projetos, uma vez que nem toda água necessária aos cultivos seria fornecida unicamente via irrigação. Segundo CASTRO & LEOPOLDO (1995), as precipitações não são, sob o ponto de vista estatístico, distribuídas simetricamente em torno da precipitação média, mas distribuem-se irregularmente e apresentam grande desvio em relação a mesma. De acordo com MENDENHALL & SCHEFFER, citados por FRIZZONE (1979), algumas variáveis aleatórias são sempre positivas e por alguma razão produzem distribuição não simétrica. ASSIS (1991), cita que diversas distribuições de probabilidade são utilizadas para modelar a quantidade de chuva dos períodos chuvosos e a distribuição Gama (THOM, 1966) pode ser considerada como a mais adequada, principalmente para curtos períodos de tempo. Assim FRIZZONE (1979), analisando cinco modelos para o cálculo da distribuição de freqüência de precipitação na região de Viçosa-MG, concluiu que a distribuição Gama apresentou comportamento satisfatório para estimativa da precipitação para 5, 10 e 15 dias, bem como para períodos mensais. PACE et al (1989), demonstrou a viabilidade do modelo de distribuição de probabilidade Gama para estimar a ocorrência de precipitação provável na região de Rio Largo-AL. ASSIS (1991), utilizou a distribuição Gama para modelar a quantidade de chuva para Pelotas e Piracicaba, obtendo um ajustamento adequado desta distribuição aos dados analisados. ASSIS (1993), ajustou os totais semanais de chuva à distribuição gama e concluiu que a chuva semanal pode ser representada, adequadamente, por este modelo de distribuição de probabilidade. RODRIGUE & PRUSKI (1997), concluíram também que o modelo Gama ajusta-se de forma adequada para estimar a precipitação provável, em estudo realizado para João Pinheiro-MG. Considerando a importância do conhecimento da precipitação provável para regiões com potencialidades agrícolas e pouca disponibilidade de água, objetivou-se determinar a precipitação provável através da distribuição de probabilidade gama em períodos decendiais com 19 níveis de probabilidades, para Guaratinga-BA. 2 - MATERIAL E MÉTODOS Os dados analisados neste trabalho referem-se a totais decendiais de chuva, obtidos junto a Agencia Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), do município de Guaratinga, BA (latitude 16º 35’, longitude 39º 33’ e altitude 170,00 m), relativos ao período de 1963 a 1994. Subdividiu-se o ano em 36 períodos discretos, com três decêndios por mês. Considerou-se dia chuvoso o dia no qual apresentou mais de 1,0 mm de precipitação pluvial, e os períodos incluindo dados faltosos foram ignorados na análise. O modelo de distribuição de probabilidade gama é apropriado para modelar a chuva para períodos chuvosos. Por não admitir valores nulos (zeros) foi utilizado um modelo misto para estimativa das quantidades decendiais de precipitação provável, escrito, segundo THOM (1966), na forma P(Y y) Ps Pc G(Y y) eq. 01 em que Ps é a probabilidade de ocorrência de valores nulos (zeros), e Pc seu complemento, ou seja, probabilidade de ocorrência de chuva. G(Yy) é a distribuição de probabilidade gama, que descreve a distribuição de frequência das quantidades de chuva, que pode ser expressa, de acordo com THOM (1966), pela equação G (Y y ) para 1 ( ) 0 < Y < ; y 0 Y Y 1 e dY eq. 02 , , () > 0 Os parâmetros e foram obtidos pelas estimativas de máxima verossimilhança, segundo THOM (1966), por: 1 4A eq. 03 1 1 4A 3 X eq. 04 1 N 1 N sendo A ln X Xg , em que X Xi e Xg ln( Xi ) . X é a média aritmética e Xg é a N i 1 N i 1 média geométrica das observações. A função gama pode ser obtida, segundo ABRAMOWITS & STEGUN (1972), citados por ASSIS (1993), por aproximação através da equação 2 [ln f ( )] e ( ) eq. 05 na qual f ( ) 1 1 12 2 1 360 4 1 1260 6 eq. 06 As estimativas das quantidades de chuva Y a um dados nível de probabilidade Pr foram obtidas pelo desenvolvimento em série da equação G (t ) t ( ) e t F ( , t ) eq. 07 Onde t t2 t3 F ( , t ) 1 ... 1 ( 1) ( 2) ( 1) ( 2) ( 3) eq. 08 A probabilidade de ocorrência de um valor de chuva menor ou igual a Y é dado por G(t), onde t=Y/. Para estimativa de da chuva Y a um determinado valor de probabilidade Pr determina-se o valor de t na eq. 07, que satisfaça G(t) - Pr = 0. Utilizou-se para tanto o algoritmo de Newton-Raphson, na forma t i t i 1 ti ( ) et i F ( , ti ) Pr t i 1 eq. 09 ( ) et i O valor inicial de t (t0) para iniciar a interação depende de e Pr, que está explicitado em ASSIS (1991). 3 - RESULTADOS E DISCUSSÃO O quadro 1 apresenta os valores de precipitação média observados, proporção de períodos secos, parâmetros da distribuição gama e valores de precipitação provável para 19 níveis de probabilidades. A série climatológica analisada fornece uma precipitação anual média de 1370 mm. Observa-se, pela análise do quadro 1, a ocorrência de dois períodos distintos, um seco e outro chuvoso. A ocorrência da estação seca estende-se do 1º decêndio de abril até o 2º decêndio de outubro, enquanto a estação chuvosa ocorre entre o 3º decêndio de outubro até o 3º decêndio de março. O parâmetro de forma () variou de 0,8502 a 2,6821, não excedendo o valor 100, possibilitando a utilização da distribuição gama para estimar a precipitação provável. A ocorrência de valor médio de precipitação decendial é verificada, com maior freqüência, entre os níveis de probabilidades de 30% e 40%. Especial atenção deve ser dada ao nível de 75% de probabilidade, que é recomendado para fins de elaboração de projetos agrícolas. Verifica-se, por exemplo, que para o 1º decêndio de novembro espera-se que chuva 16 mm ou mais, a um nível de 75% de probabilidade, indicando que em 3 anos de um conjunto de 4 anos espera-se que chuva neste decêndio uma quantidade igual ou superior a 16 mm. Verifica-se a ocorrência de decréscimo da chuva média no mês de fevereiro, que pode constituir uma ocorrência de veranico, principalmente no último decêndio deste mês. 4 - CONCLUSÕES Pode-se concluir que existe um período chuvoso que vai do 3º decêndio de outubro ao 3º decêndio de março. O valor médio da chuva situa-se entre 30% e 40% de probabilidade, confirmando que os valores médios não devem ser usados para fins de elaboração de projetos de irrigação. Ocorre redução da chuva dentro do período chuvoso, que pode ser caracterizado como veranico, principalmente no 3º decêndio de fevereiro. O modelo gama é adequado para estimativa de precipitação provável. 5 - BIBLIOGRAFIA ASSIS, F. N. de. Modelagem da ocorrência e da quantidade de chuva e de dias secos em PiracicabaSP e Pelotas-RS. Piracicaba, SP, ESALQ/USP, 1991. 134p. (Tese - D.S.). ASSIS, F. N. de. Ajuste da função gama aos totais semanais de chuva de Pelotas-RS. Rev. Bras. de Agrom. 1 (1): 131-136, 1993. CASTRO, R. & LEOPOLDO, P. R. Ajuste da distribuição gama incompleta na estimativa da precipitação pluviométrica provável para os períodos de 15 e 10 dias da cidade de São Manuel-SP. Energia na Agricultura, 10(1): 20-29, 1995. FRIZZONE, J. A. Análise de cinco modelos para cálculo da distribuição e freqüência de precipitação na região de Viçosa,MG. UFV. Impr. Univ., 1979. 100p. (Tese. MS). PACE, E. L. di, SOUZA, J. L. de e CARMO, M. E. A. do. Ocorrência provável de precipitação mensal para a microrregião de Rio Largo do estado de Alagoas. IN: CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA, 6, 1989, Maceió. Anais... Maceió: SBA, 1989. p.204-210. RODRIGUES, L. N. & PRUSKI, F. F. Precipitação provável para João Pinheiro, Minas Gerais, utilizando as funções de distribuição de probabilidade gama e log-normal. Viçosa-MG. Engenharia na Agricultura. 5(3) : 237-243. 1997. THOM, H. C. S. Some methods of climatological analysis. Technical note 81. WMO, Geneve, 1966. 53p. QUADRO 1 - Valores decendiais de precipitação média observada, proporção de períodos secos, parâmetros da distribuição gama e valores de precipitação provável obtidos para Guaratinga - BA. DEC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 MÉDIA 52.3 60.4 45.3 66.0 46.6 45.8 41.8 38.3 37.9 32.6 33.7 30.6 28.3 23.6 31.3 24.2 19.5 37.1 28.0 21.9 34.2 24.0 19.2 15.9 17.3 23.9 37.1 35.5 37.4 58.3 44.2 64.5 53.3 60.1 42.0 57.4 Ps 0.0323 0.0968 0.0968 0.1379 0.1034 0.2273 0.0667 0.0667 0.0667 0.0667 0.0333 0.0968 0.1290 0.0323 0.0968 0.1034 0.1034 0.1034 0.0345 0.1034 0.1379 0.1724 0.1724 0.0345 0.0345 0.1034 0.0345 0.1379 0.0690 0.0345 0.0690 0.0690 0.0345 0.0345 0.0345 0.0690 0.8728 0.8502 1.1643 1.8987 1.5137 0.8288 1.4558 1.3940 0.9920 1.2671 1.5594 1.7500 0.9663 1.2399 0.8758 1.4894 1.4642 1.3007 2.6821 1.3185 1.1622 1.3011 1.2396 1.3420 1.4836 1.3653 1.2298 1.1934 1.0240 1.0388 1.0690 0.9794 1.8697 1.1606 1.1000 1.2249 59.8682 71.0107 38.9030 34.7381 30.8166 55.2339 28.7268 27.4393 38.1823 25.7344 21.6395 17.4838 29.2372 19.0066 35.7387 16.2453 13.3129 28.5347 10.4491 16.6273 29.4053 18.4782 15.4851 11.8137 11.6585 17.4972 30.1278 29.7331 36.5663 56.1507 41.3487 65.8787 28.5251 51.7753 38.2256 46.8664 Nível de Probabilidade (%) 95 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 1 0 0 0 0 4 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 5 2 1 0 90 3 0 0 0 0 0 4 3 1 2 5 1 0 3 0 0 0 0 8 0 0 0 0 2 3 0 4 0 1 5 2 2 10 6 4 3 85 5 2 4 5 6 0 7 6 4 5 8 5 1 4 1 3 2 4 10 2 1 0 0 3 4 3 7 1 4 8 5 6 15 10 6 8 80 8 5 7 14 10 0 10 9 6 7 10 8 2 6 3 5 4 6 13 4 3 2 1 4 5 4 9 4 6 12 7 10 19 14 9 12 75 11 9 10 20 13 1 14 12 8 9 13 10 4 7 5 7 5 9 15 6 6 4 3 5 6 6 12 6 8 15 10 14 23 18 12 16 70 15 13 14 25 17 3 17 15 11 12 15 13 6 9 7 9 7 12 16 7 9 6 4 7 8 8 14 9 11 19 14 18 27 22 15 20 65 19 17 17 31 21 6 20 18 14 14 18 15 8 11 9 11 8 15 18 9 11 8 6 8 9 10 17 12 14 24 17 23 30 27 18 24 60 23 22 21 36 24 9 23 21 17 17 20 17 10 13 12 13 10 18 20 11 14 10 7 9 10 12 20 15 17 28 20 28 34 31 21 29 55 27 27 25 41 28 13 27 24 20 20 23 20 13 15 14 15 12 21 22 13 17 12 9 10 12 14 23 18 20 34 24 34 38 36 25 34 50 32 33 29 47 32 17 30 27 24 22 26 22 15 17 17 17 13 24 24 15 20 14 11 12 13 16 26 21 24 39 28 40 43 42 29 39 45 38 39 33 53 37 22 34 31 28 26 29 25 18 19 21 19 15 28 26 17 24 16 13 13 15 18 30 25 28 45 33 47 47 48 33 45 40 45 47 38 59 42 28 38 35 32 29 32 28 22 22 25 22 17 32 28 19 28 19 15 15 16 21 34 29 32 52 38 54 52 55 38 51 35 52 55 44 66 47 34 43 39 37 33 36 31 26 25 29 24 20 37 31 22 32 22 17 17 18 24 39 33 37 60 44 63 58 62 43 58 30 61 65 51 73 53 42 49 44 43 38 40 35 30 28 34 27 22 42 33 25 37 25 20 19 21 27 44 38 43 68 50 73 64 71 50 66 25 71 77 58 82 60 51 55 50 50 43 45 39 35 32 40 31 25 48 36 28 43 29 23 21 23 31 50 44 49 79 58 85 71 81 57 76 20 83 92 68 93 68 62 63 58 58 49 51 44 42 37 48 35 29 55 40 32 50 34 27 24 26 35 57 52 58 92 68 99 79 94 66 87 15 100 111 80 106 79 76 72 67 69 58 59 51 50 43 57 41 33 64 44 38 59 40 32 28 30 41 67 61 68 108 80 118 90 109 77 102 10 123 138 96 124 93 97 86 79 85 69 69 59 62 51 71 49 39 77 51 45 71 48 39 34 36 49 80 74 83 131 97 145 104 132 93 122 5 163 186 125 153 118 134 108 100 111 88 86 74 82 65 95 61 50 98 61 58 93 62 50 43 45 62 102 95 109 171 127 190 129 169 121 157