Cemaden Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais
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- Dados e Métodos
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.
2.1 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.
2.2 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.
[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.
2.3 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
3- Situação atual da seca no Brasil – Julho/2018
Na figura 1 é apresentado o Índice Integrado de Secas para o Brasil referente ao mês de julho, no qual observa-se condição de seca moderada e severa principalmente nos Estados do Mato Grosso do Sul, São Paulo, Maranhão, Acre, Rondônia e Tocantins. Na região Centro-Oeste, o déficit de precipitação ocorrido nos últimos meses tem contribuído para a queda da produção agrícola na região. Para mais detalhes sobre a produção agrícola no Brasil, acesse o boletim da Companhia Nacional de Abastecimento – https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/graos/boletim-da-safra-de-graos.
Os impactos nos recursos hídricos e/ou no setor agropecuário devido à ocorrência de eventos de seca nos últimos meses também foram observados em outros estados (e.g. Estados do Paraná, São Paulo, Piauí, Acre).
No Nordeste, observa-se o agravamento da condição de seca em grande parte da porção centro-norte da região, a qual inclui os Estados do Piauí, Ceará, Pernambuco, Paraíba, Alagoas e Sergipe. Destaque para a região do Baixo São Francisco (entre os Estados do Sergipe e Alagoas) a qual apresentou agravamento das condições de seca no último mês. Para mais informações sobre as condições de seca e seus impactos na Região Nordeste clique aqui.
4- Avaliação de impactos
4.1 Impactos na Vegetação: Áreas impactadas – Vegetação com condição de estresse hídrico:
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 figura 2 apresenta as áreas de uso do solo impactadas em todo o Brasil, bem como o percentual de área impactada em relação à área total de cada região. A região Nordeste é a que apresenta o maior percentual de área vegetativa com condição de estresse hídrico, totalizando cerca de 540.000 km2 (44,3% do NE). A região Centro-Oeste apresenta cerca de 260.000 km2 (17,2% do CO). 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 demanda hídricas (abastecimento público, usos industriais, irrigação, entre outros).
4.2 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 na bacia afluente ao reservatório da UHE de Três Marias (bacia do rio São Francisco), assim como seca fraca à moderada na região do Sistema Cantareira. Estes reservatórios se encontram em situação de escassez hídrica ou de redução acentuada de sua reserva.
Os reservatórios do Sistema Cantareira, responsáveis pelo abastecimento de cerca de 7,5 milhões de pessoas na região metropolitana de São Paulo, encontram-se com aproximadamente 39,5% da sua reserva hídrica, configurando situação de alerta. Na figura 4 apresentam-se as vazões médias mensais observadas nos últimos meses e, na sequencia, cenários de vazão, em função de cenários de precipitação, para os próximos meses. No mês de Julho de 2018, a vazão média afluente a estes reservatórios foi de 7,5 m³/s, o que representa 28% da média histórica para este mês (26,7 m³/s). Os cenários simulados para estes reservatórios sugerem que as vazões fiquem abaixo da média histórica para os próximos meses, ainda que as precipitações sejam em torno da média climatológica. Para mais informações da situação atual e projeções para o Sistema Cantareira clique aqui.
O reservatório da UHE de Três Marias, localizado na porção alta da bacia do Rio São Francisco, na região Sudeste, encontra-se com aproximadamente 41,3% 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. Na figura 5 apresentam-se as vazões médias mensais observadas nos últimos meses e, na sequencia, cenários de vazão, em função de cenários de precipitação, para os próximos meses. No mês de Julho de 2018, a vazão média afluente a este reservatório foi de 79,3 m³/s, o que representa 31% da média histórica para este mês (199 m³/s). Os cenários simulados para este reservatório sugerem que as vazões fiquem abaixo da média histórica para os próximos meses, ainda que as precipitações sejam em torno da média climatológica. Para mais informações da situação atual e projeções para a UHE Três Marias clique aqui.
A figura 6 apresenta o Índice Integrado de Seca (IIS) para a região Nordeste do país. É possível observar uma condição de seca fraca na bacia afluente ao reservatório Epitácio Pessoa (Boqueirão) na Paraíba, assim como seca fraca a severa na região do reservatório Castanhão, no Ceará. Estes reservatórios se encontram em situação de escassez hídrica ou de redução acentuada de sua reserva.
Os valores de água armazenada nos açudes da região semiárida do Nordeste permanecem críticos. O reservatório Epitácio Pessoa/Boqueirão, localizado na porção sudeste do estado da Paraíba, apresenta um volume útil armazenado de aproximadamente 30,8%. Este reservatório, que abastece a cidade de Campina Grande e outros dezoitos municípios paraibanos (cerca de 700 mil habitantes), está enfrentando condições hidrometeorológicas desfavoráveis desde 2012, o que vem reduzindo seu volume armazenado. Projeções para o reservatório Epitácio Pessoa/Boqueirão indicam que, mantendo-se as extrações atuais e sem os aportes do Rio São Francisco (temporariamente suspenso desde abril de 2018), o armazenamento de água, considerando um cenário de precipitação na média histórica, diminuirá, podendo chegar a 24% da sua capacidade ao final de novembro de 2018, situação menos desfavorável do que em novembro de 2017 (Figura 7). Ressalta-se que este cenário pode ser alterado devido a mudanças na vazão da transposição e na extração de água para o abastecimento público.
O reservatório Castanhão, maior reservatório do Nordeste, localizado no estado do Ceará, opera atualmente com um volume armazenado de 7,1% de sua capacidade total (6,7 bilhões de m3). 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), assim como o Epitácio Pessoa/ Boqueirão na Paraíba, vem enfrentando condições hidrometeorológicas 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 diminuirá, podendo chegar a 5,2% da sua capacidade em novembro de 2018, situação menos desfavorável do que em novembro de 2017 (Figura 8).
5- Previsão sazonal e sub-sazonal para o Brasil
Na escala climática sazonal, não houve alterações significativas em relação ao mês anterior (Junho/2018). O Oceano Pacífico permanece em um estado neutro, i.e., temperaturas da superfície do mar dentro dos padrões normais (nem La Niña, nem El Niño), com poucas indicações de um aquecimento substantivo e paulatino no último mês. Apesar disso a maior parte dos modelos dinâmicos e estatísticos preveem um El Niño iniciando durante a primavera (SON). A previsão por consenso entre o Climate Prediction Center (NOAA) e o International Research Institute (Columbia University) adota 60% de chance (normalmente seria de 33,3%) para a ocorrência de um El Niño de fraco a moderado.
As previsões sazonais de chuva do International Research Institute (IRI) e do CPTEC concordam em indicar, para o trimestre Agosto-Setembro-Outubro (ASO/2018), probabilidades entre 40 e 50% de chuvas abaixo da média em uma região que abrange o nordeste de São Paulo e o sudeste de Minas Gerais. Ambas as previsões utilizam diversos modelos em sua composição. Nas demais regiões do Brasil há discordância, e, portanto, menor certeza em relação ao panorama previsto. Vale ressaltar que as regiões mencionadas se encontram atualmente em condição de seca fraca, segundo o IIS (Seção 3), já apresentando alguns impactos. Portanto, recomendam-se medidas de precaução e austeridade em relação ao gerenciamento dos recursos hídricos.
Na escala de médio prazo (até 28/08) as previsões mais recentes indicam condições para chuvas ligeiramente acima do normal no extremo sul do Rio Grande do Sul e no setor sudoeste da Amazônia. No estado do Paraná, que já se encontra em estado de seca fraca-moderada, prevê-se chuva abaixo da média. Em escalas intermediárias (subsazonal) não há indicações confiáveis de influência positiva ou negativa na precipitação sobre o Brasil.
