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Sistema de Monitoramento de Seca para o Brasil – Fevereiro/2019

Índice Integrado de Seca – IIS

 

 

Figura 1 – Índice Integrado de Seca (IIS) e duração de eventos de seca para o Brasil referente ao mês de fevereiro de 2019.

A Figura 1 apresenta o Índice Integrado de Secas (IIS) para o mês de fevereiro e este aponta que houve uma leve expansão das condições de seca moderada e severa em relação ao mês de janeiro, principalmente nas regiões Nordeste, Sudeste e Centro-Oeste. Na região Nordeste, os estados de Piauí e Maranhão foram os que apresentaram a maior expansão da condição de seca de intensidade moderada e severa. Na região Sudeste, observou-se uma leve retração das áreas de seca no Estado de São Paulo e uma intensificação das condições de seca no norte de Minas Gerais. Em grande parte da região Centro-Oeste, as condições de seca que já duram mais do que seis meses consecutivos se intensificaram e houve um crescimento de 12% da área afetada for seca moderada à excepcional.

De acordo com o Boletim da Safra de Grãos produzido pela Companhia Nacional de Abastecimento (https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/graos) referente ao mês de fevereiro, regiões dos Estados de Goiás, Paraná e Mato Grosso do Sul apresentaram redução no rendimento agrícola estimado para diferentes culturas, sobretudo soja, em razão do déficit hídrico ocorrido nos últimos meses. Do mesmo modo, Distrito Federal e outros estados afetados pela seca, como Bahia e Maranhão, apresentam redução na produção de soja na atual safra. Também há estimativa de queda na produtividade do milho, em relação à safra passada, para os Estados da Bahia, Mato Grosso, Minas Gerais e São Paulo.

 

Impactos na Vegetação: Áreas com condição de estresse hídrico

Figura 2 – Vegetação impactada para fevereiro considerando o ISACV

A avaliação de impactos do déficit hídrico na vegetação é realizada por meio do Índice de Suprimento de Água para a vegetação (ISACV). A condição de estresse hídrico acontece quando a água armazenada no solo é insuficiente para sustentar o crescimento vegetal. A região Nordeste é uma das regiões que apresenta a maior área vegetativa com condição de estresse hídrico, totalizando cerca de 418.630 km2 (26% do NE). Na região Sudeste, as áreas com condição de estresse hídrico na vegetação, representam um total de 175.435 km2 (19% do SE) de área impactada.

A condição de seca vegetativa prolongada (por vários meses, por exemplo) pode causar impactos nas reservas hídricas superficiais e até subterrâneas, podendo ocasionar escassez hídrica. Este fenômeno refere-se às incompatibilidades da oferta hídrica (armazenamento de água) em atender todas as demandas hídricas (abastecimento público, usos industriais, irrigação, entre outros). No Estado da Bahia, diversos municípios têm sido afetados pela escassez hídrica, como o município de Itanagra, que em fevereiro teve o seu abastecimento de água afetado (e agravado com a falta d’água por cinco dias), devido à redução da vazão do rio Sauípe, conforme reportado pela Embasa (http://www.embasa.ba.gov.br) e Bahia Notícias (https://www.bahianoticias.com.br).

Impactos Hidrológicos 

A Figura 3 apresenta o Índice Integrado de Seca (IIS) para as regiões Sudeste e Centro-Oeste do país. É possível observar uma condição de seca fraca a severa na bacia afluente ao reservatório da UHE de Serra da Mesa (bacia do rio Tocantins) indicado pelo polígono azul, localizado no Centro Oeste do país. Na bacia afluente ao reservatório da UHE de Três Marias (localizado na porção alta da bacia do rio São Francisco) localiza-se no sudeste do país e está indicado pelo polígono magenta, é possível notar uma condição de seca fraca, em algumas áreas. Apesar de grande parte da bacia de drenagem apresentar uma condição normal, do ponto de vista da seca agrícola, esse reservatório vem enfrentando chuvas abaixo da climatologia há alguns anos, com impactos nas reservas hídricas. No sistema Cantareira, também no Sudeste do país (polígono verde), nota-se uma condição de normalidade em toda sua bacia de drenagem. Os reservatórios deste sistema, responsáveis pelo abastecimento de cerca de 7,4 milhões de pessoas na região metropolitana de São Paulo, contava, no dia 28 de fevereiro de 2019, com, aproximadamente, 47,2% da sua reserva hídrica, configurando situação de atenção, assim como no mês anterior.

 

Figura 3 – Índice Integrado de Seca (IIS) para região Sudeste/Centro Oeste do Brasil em fevereiro de 2019. Destaque para as bacias de drenagem das Usinas hidrelétricas de Serra da Mesa (polígono azul), Três Marias (polígono magenta) e para as bacias do Sistema Cantareira (polígono verde). A localização do exutório dos reservatórios é representada pelo símbolo do triângulo.

 

Na Figura 4 apresentam-se as vazões médias mensais observadas nos últimos meses e, na sequência, cenários de vazão, em função de cenários de precipitação, para os próximos meses. No mês de fevereiro de 2019, a vazão média afluente a estes reservatórios foi de 38,7 m³/s, o que representa 58,7% da média histórica para este mês (65,9 m³/s). Os cenários de vazão simulados sugerem que, mesmo considerando precipitações em torno da média climatológica, as vazões se manterão abaixo da média histórica nos próximos meses.

 

Figura 4 – Projeções de vazão média mensal (em m³/s) afluente ao Sistema Cantareira (linhas tracejadas), para os cenários de: precipitação 50% abaixo da média climatológica (verde); precipitação 25% abaixo da média climatológica (azul claro); na média climatológica (cinza); 25% acima da média climatológica (azul escuro); e cenário crítico de precipitação (2000) (laranja). As linhas espessas representam as vazões médias mensais observadas, de acordo com a SABESP: históricas (preto); mínimas (marrom); série de junho de 2017 a maio de 2018 (magenta); e de junho de 2018 a 05 de março de 2019 (roxo).

 

O reservatório da UHE de Três Marias, operou em 28 de fevereiro de 2019, com 63,8% de seu volume útil armazenado. Este reservatório tem apresentado importância para esta bacia, que enfrenta sua pior crise do histórico, contribuindo para a manutenção das vazões e das reservas hídricas nos trechos a jusante, principalmente para o reservatório de Sobradinho, localizado na região Nordeste. Na Figura 5 apresentam-se as vazões médias mensais observadas nos últimos meses e, na sequência, projeções de vazão, em função de cenários de precipitação, para os próximos meses. No mês de fevereiro de 2019, a vazão média afluente a este reservatório foi de 557 m³/s, o que representa 45% da média histórica para este mês (1270m³/s). Os cenários simulados para este reservatório sugerem que considerando precipitações em torno da média climatológica, as vazões, nos próximos meses, se manterão abaixo da média histórica, porém em situação mais favorável quando comparado ao mesmo período do ano passado.

 

Figura 5 – Projeções de vazão média mensal (em m³/s) para o aproveitamento Hidrelétrico de Três Marias (linhas tracejadas), para os cenários de: precipitação 25% abaixo da média climatológica (azul claro); na média climatológica (cinza); 25% acima da média climatológica (azul escuro); e precipitação igual ao ocorrido em 2002 (laranja). As linhas espessas representam as vazões médias mensais observadas, de acordo com o ONS: histórica (preto); mínimas (marrom); série de junho de 2017 a maio de 2018 (magenta); e de junho de 2018 a 05 de março de 2019 (roxo)

O reservatório da UHE de Serra da Mesa, apresentou, no dia 28 de janeiro de 2019, aproximadamente 13% do seu volume útil armazenado. A bacia afluente a teste reservatório vem enfrentando desde 2015 condições hidrometeorológicas desfavoráveis, com precipitações e vazões abaixo da média, o que levou a um estado hídrico crítico, requerendo atenção e monitoramento constantes. Na figura 6 apresentam-se as vazões médias mensais observadas nos últimos meses e, na sequência, projeções de vazão, em função de cenários de precipitação, para os próximos meses. No mês de fevereiro de 2019, a vazão média afluente a este reservatório foi de 508 m³/s, o que representa 38% da média histórica para este mês (1350 m³/s). Os cenários simulados para este reservatório nos próximos meses, considerando precipitações em torno da média climatológica, sugerem que as vazões mantenham-se abaixo da média histórica, condição semelhante ao mesmo período do ano passado.

 

 

Figura 6 – Projeções de vazão média mensal (em m³/s) para o aproveitamento Hidrelétrico de Serra da Mesa (linhas tracejadas), para os cenários de: precipitação 25% abaixo da média climatológica (azul claro); na média climatológica (cinza); 25% acima da média climatológica (verde); e precipitação igual ao ocorrido em 2007 (laranja). As linhas espessas representam as vazões médias mensais observadas, de acordo com o ONS: histórica (preto); mínimas (marrom); série de junho de 2017 a maio de 2018 (magenta); e de junho de 2018 a 05 de março de 2019 (roxo).

A Figura 7 apresenta o Índice Integrado de Seca (IIS) para a região Nordeste do país, que apresentou registros frequentes de poucas chuvas ao longo mês de fevereiro de 2019 e grandes períodos de estiagem. Nas bacias afluentes ao reservatório Epitácio Pessoa (Boqueirão) na Paraíba (polígono azul), assim como do reservatório Castanhão (polígono magenta), no Ceará, nota-se uma condição normal com relação à análise de seca agrícola. No entanto, apesar das condições normais no mês de fevereiro de 2019, esses reservatórios se encontram em situação de escassez hídrica, com redução acentuada de suas reservas nos últimos anos.

 

Figura 7 – Índice Integrado de Seca (IIS) para região Nordeste em fevereiro de 2019. Destaque para as bacias de drenagem do reservatório Epitácio Pessoa (Boqueirão) na Paraíba (polígono azul), e do reservatório Castanhão (polígono magenta) no Ceará. A localização do exutório dos reservatórios é representada pelo símbolo do triangulo.

 

Os valores de água armazenada nos açudes da região semiárida do Nordeste permanecem críticos. O reservatório (açude) Epitácio Pessoa/Boqueirão, localizado na porção sudeste do estado da Paraíba, apresentou, no dia 28 de fevereiro de 2019, um volume útil armazenado de aproximadamente 23,4%, valor superior ao apresentado no mês anterior. Este reservatório, que abastece a cidade de Campina Grande e outros dezoitos municípios paraibanos (cerca de 700 mil habitantes), está enfrentando condições hidro-meteorológicas desfavoráveis desde 2012, o que tem contribuindo para redução de seu volume armazenado. Projeções para o reservatório Epitácio Pessoa/Boqueirão indicam que, mantendo-se as extrações atuais e considerando os aportes do Rio São Francisco (SF) que foram restabelecidos a partir deste mês, o armazenamento de água, considerando um cenário de precipitação na média histórica, deverá aumentar nos próximos meses, apresentando, no final de julho de 2019 cerca de 27% da sua capacidade total, porém, a situação é menos confortável do que em julho de 2018 (31,6%) (Figura 8). Ressalta-se que estes cenários podem ser alterados devido à possibilidade de mudanças na extração de água para o abastecimento público, assim como mudanças no aporte da vazão da transposição do Rio São Francisco.

 

Figura 7 – Índice Integrado de Seca (IIS) para região Nordeste em fevereiro de 2019. Destaque para as bacias de drenagem do reservatório Epitácio Pessoa (Boqueirão) na Paraíba (polígono azul), e do reservatório Castanhão (polígono magenta) no Ceará. A localização do exutório dos reservatórios é representada pelo símbolo do triangulo.

 

O reservatório Castanhão, maior reservatório (açude) do Nordeste e também do Brasil, com capacidade de 6,7 bilhões de m3 de água, localizado no estado do Ceará, operou no dia 28 de fevereiro de 2019 com um volume armazenado de apenas 3,5% de sua capacidade total. Este reservatório, que abastece oito cidades no Vale do Jaguaribe, além da região da Grande Fortaleza e regiões vizinhas (cerca de 4,6 milhões de habitantes), também vem enfrentando condições hidro-meteorológicas desfavoráveis desde 2012, ocasionando uma redução acentuada do seu volume armazenado. As projeções indicam que, considerando chuvas na média climatológica, o volume armazenado no Castanhão aumentaria, podendo chegar a 7% da sua capacidade no final de julho de 2019, condição semelhante ao mês de julho de 2018 (Figura 9). Entretanto, esta simulação não considera eventuais armazenamentos em açudes menores na sua bacia de captação, o que pode superestimar a presente projeção.

 

Figura 9 – Projeções de armazenamento médio diário (em %) para o reservatório Castanhão (linhas tracejadas), considerando os cenários de precipitação na média climatológica (roxo) e de precipitação 25% abaixo da média climatológica (vermelho). A linha preta espessa representa o volume médio diário observado, de acordo com o Sistema de Acompanhamento de Reservatórios (SAR/ANA).

Previsão sazonal e sub-sazonal para o Brasil 

Em relação ao fenômeno El Niño, houve uma retomada do aquecimento das aguas superficiais do Oceano Pacífico, durante Fevereiro e início de Março. Atualmente, a Temperatura da Superfície do Mar (TSM) indica patamares de aquecimento compatíveis com um El Nino de fraca intensidade, porém a atmosfera ainda não apresenta os sinais característicos de acoplamento. A expectativa é de ocorrência de um episódio de fraca intensidade que deve perdurar até o inverno (julho a agosto). Portanto recomenda-se um estado de atenção em relação a um possível El Niño neste primeiro semestre de 2019. Em termos históricos, no Brasil os estados do Amazonas e Pará, e o Norte do semiárido apresentam uma bem conhecida relação entre El Niños e déficit de chuva. De forma oposta, os estados da Região Sul podem sofrer com excesso de chuvas e decorrentes inundações.

A previsão por consenso entre o Climate Prediction Center (NOAA) e o International Research Institute (Columbia University) adota 80% de chance (normalmente seria de 33,3%) para a ocorrência de um El Niño fraco durante março a maio (MAM). As previsões sazonais de chuva do International Research Institute (produzidas em Janeiro de 2019 e válidas para FMA/2019) e aquelas elaboradas pelo CPTEC/INMET/FUNCEME, ambas (produzidas em fevereiro de 2019 e válidas para MAM/2019) discordam sobre os padrões esperados de precipitação anômala sobre o Brasil. Esta discordância se traduz em elevada incerteza sobre o padrão esperado e reflete, em parte, o fraco condicionamento esperado pelo El Niño em curso.

Nas próximas 2 semanas espera-se chuvas abaixo da média sobre as bacias da Região Norte do país e acima da média na bacia do Rio São Francisco e na bacia do Rio Paraná. Não há atividade conhecida na escala sub-sazonal que possa influenciar as chuvas no Brasil no prazo de 3 a 4 semanas.

 

Metodologia

Para detalhes sobre os métodos e dados utilizados para a compilação do ISS, bem como métodos de avaliação de impactos, clique aqui.

Para detalhes sobre os métodos e dados utilizados para a compilação do ISS, bem como métodos de avaliação de impactos, clique aqui.

1- Apresentação

A seca é considerada um fenômeno natural e recorrente em algumas regiões do Brasil, principalmente na região Nordeste, sendo caracterizada como uma ameaça natural à medida que ocorre de forma intensiva e extensiva em áreas densamente povoadas, podendo resultar em desastre quando as capacidades locais são insuficientes para evitar danos significativos e perdas socioeconômicas. Considerando que o Brasil é constituído por várias regiões, onde predominam uma grande diversidade de clima, vegetação e usos do solo, é importante que se disponha de um índice de seca que considere em sua formulação múltiplas informações que identifiquem convergências das evidências das condições de seca. Tais evidências são essenciais para maior confiabilidade nas tomadas de decisões relacionadas às ações de mitigação dos impactos em diferentes regiões do Brasil. Neste contexto, o monitoramento das condições de seca para todo o território brasileiro realizado pelo Cemaden tem como premissa a robustez metodológica e análise criteriosa das fontes e resolução espaço-temporal dos dados. Neste sentido, foi criado o Índice Integrado de Seca (ISS), que é uma combinação de indicadores de seca calculados a partir de dados observacionais de precipitação e dados da condição hídrica da vegetação.

2 – Índice Integrado de Seca (IIS) O IIS consiste na combinação do Índice de Precipitação Padronizada (SPI) com o Índice de Suprimento de Água para a vegetação (ISACV), este estimado por sensoriamento remoto. O SPI é um índice amplamente utilizado para detectar a seca meteorológica em diversas escalas e pode ser interpretado como o número de desvios padrões nos quais a observação se afasta da média climatológica. O índice negativo representa condições de déficit hídrico, nas quais a precipitação é inferior à média climatológica, e índice positivo representa condições de excesso hídrico, que indicam precipitação superior à média histórica. Para integrar o IIS, o SPI é calculado a partir de dados observacionais de precipitação disponíveis no CEMADEN, no Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e Centros Estaduais de Meteorologia. O SPI é calculado com base na formulação proposta por Mckee et al. (1993) e considerando as escalas de 3, 6 e 12 meses.

O ISACV é calculado a partir do Índice de Vegetação da Diferença Normalizada (NDVI, sigla em inglês) e da temperatura da superfície, ambos do sensor MODIS a bordo dos satélites Terra e Aqua, disponibilizadas pelo Earth Observing System (EOS/NASA). Durante período de seca, o suprimento de água no solo não atende a demanda de água para o crescimento da vegetação. Consequentemente, ocorre o fechamento dos estômatos para a redução da perda de água do dossel pela evapotranspiração, levando ao aumento da temperatura. Assim, as características de adaptação fisiológicas da vegetação se alteram em função da umidade do solo e podem ser detectadas por meio de sensores em forma de características espectrais da copa da vegetação. O ISACV indica condição de seca quando o valor do NDVI é baixo (baixa atividade fotossintética) e a temperatura da vegetação é alta (estresse hídrico). Portanto, o índice é inversamente proporcional ao conteúdo de umidade do solo é fornece uma indicação indireta do suprimento de água para a vegetação. Mais detalhes sobre o ISACV podem ser encontrados em Cunha et al. (2015).

Para a compilação do ISS, os dados de SPIs nas escalas 3, 6 e 12 e o ISACV são reclassificados e compatibilizados de forma que as classes de ambos os índices traduzam nas mesmas intensidades de seca, as quais variam de fraca à excepcional. O ISS é calculado na escala mensal e apresentado com diferentes classes para as intensidades de seca.. Uma vez que o ISS é gerado em base georeferenciada para todo o Brasil, é possível a computação desse índice em nível municipal.

3 – Monitoramento e Modelagem Hidrológica

Diante da necessidade informações que subsidiem tomadas de decisões relacionadas às ações de mitigação dos impactos da seca em diferentes regiões do Brasil, o Cemaden vem monitorando a precipitação e a vazão em bacias hidrográficas estratégicas e simulando previsões e cenários de vazão e de volume armazenado nos reservatórios, através de atividades de modelagem hidrológica[1]. Para isso, utiliza-se o modelo PDM/Cemaden – Probability Distributed Model. Este é um modelo simplificado que utiliza como informações de entrada a precipitação e a evaporação potencial e gera informações sobre a vazão e o volume armazenado no reservatório em diversas escalas de tempo, de acordo com o esquema apresentado na Figura 1.

As previsões e os cenários de vazão são importantes para uma eficiente gestão do risco de escassez hídrica e vêm sendo divulgados em relatórios técnicos mensais disponibilizados no site do CEMADEN (Link para relatórios de Três Marias e Sistema Cantareira) e também em reuniões técnicas semanais com os Institutos responsáveis pela gestão dos recursos hídricos (p.e. Agência Nacional de Águas, Comitês de Bacias, Operador Nacional do Sistema Elétrico, Projetos de Irrigação, etc.), disponível em:

https://www.youtube.com/playlist?list=PLdDOTUuInCuwDJ8tsrVi-G5yULaOj0zRx e
https://www.youtube.com/playlist?list=PLdDOTUuInCuzUQxnqhXo1U32ndSjL1khm.

Figura 1. Esquema geral da modelagem hidrológica para a simulação da vazão das bacias hidrográficas monitoradas e do volume armazenado dos reservatórios.

[1] Conjunto de equações matemáticas com a finalidade de representar, de forma simplificada, os processos hidrológicos (precipitação, evaporação, infiltração, armazenamento e vazão) que ocorrem em uma bacia hidrográfica.

4 – Referencias

CUNHA, A.P.M.; ALVALÁ, R.C.; NOBRE, C.A.; CARVALHO, M.A. 2015. Monitoring vegetative drought dynamics in the Brazilian semiarid region. Agricultural and Forest Meteorology. 214-215: 494-505. doi: 10.1016/j.agrformet.2015.09.010.

MCKEE, T.B.; DOESKEN, N.J.; KLEIST, J. The relationship of drought frequency and duration to time scales, In: Eighth Conference on Applied Climatology, Anaheim, California, 1993.

ZHANG R, CUARTAS LA,  CARVALHO LA DE C  DEUSDARÁ LEAL KR, MENDIONDO EM, ABE N, BIRKINSHAW S, MOHOR GS, SELUCHI ME, NOBRE CA. Season‐based rainfall–runoff modelling using the probability‐distributed model (PDM) for large basins in southeastern Brazil. Hydrological Processes. 2018 vol: 32 (14) pp: 2217-2230. https://doi.org/10.1002/hyp.13154

 

 

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