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

Índice Integrado de Seca – IIS

O Índice Integrado de Secas (IIS) para o mês de janeiro aponta que houve uma expansão das condições de seca moderada e severa, principalmente nas regiões Nordeste, Sudeste e Centro-Oeste. Na região Nordeste, em relação ao mês anterior (dezembro), os Estados da Bahia e Pernambuco foram os que apresentaram a maior expansão da condição de seca de intensidade fraca. Na região Sudeste, o destaque é para o Estado de São Paulo, onde, de acordo com o IIS, grande parte da região noroeste apresenta condição de seca moderada e severa. Em grande parte da região Centro-Oeste, as condições de seca já duram mais do que seis meses consecutivos. Em resumo, para o mês de janeiro, cerca de 10% de todo o território nacional, apresentou condição de seca moderada a extrema.

De acordo com o Boletim da Safra de Grãos produzido pela Companhia Nacional de Abastecimento (https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/graos) referentes aos meses de janeiro e fevereiro, regiões dos Estados do Paraná, Minas Gerais, Mato Grosso do Sul e sul do Maranhão, apresentaram redução no rendimento agrícola, estimado para diferentes culturas, em razão do déficit hídrico ocorrido nos últimos meses.

Impactos na Vegetação: Áreas 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 região Nordeste é uma das regiões que apresenta a maior área vegetativa com condição de estresse hídrico, totalizando cerca de 479.200 km2 (30% do NE). Na região Sudeste, as áreas com condição de estresse hídrico na vegetação, representam um total de 230.756 km2 (25% 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).

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 à severa nas bacias afluentes ao reservatório da UHE de Serra da Mesa (bacia do rio Tocantins), localizado no Centro Oeste do país. Nas bacias afluentes ao reservatório da UHE de Três Marias (bacia do rio São Francisco), no sudeste do país, é possível notar uma condição de normalidade à seca fraca à moderada. 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, nota-se uma condição de seca fraca em toda sua bacia de drenagem.

Os reservatórios do Sistema Cantareira, responsáveis pelo abastecimento de cerca de 7,4 milhões de pessoas na região metropolitana de São Paulo, apresentou, no dia 31 de janeiro de 2019, aproximadamente 43,3% da sua reserva hídrica, configurando situação de atenção, diferentemente do mês anterior, em que apresentava uma condição menos confortável, classificada como situação de alerta. 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 janeiro de 2019, a vazão média afluente a estes reservatórios foi de 36,4 m³/s, o que representa 53,3% da média histórica para este mês (68,2 m³/s). Os cenários de vazão simulados projetam que, mesmo considerando precipitações em torno da média climatológica, as vazões se manterão abaixo da média histórica nos próximos meses.

O reservatório da UHE de Três Marias, localizado na porção alta da bacia do Rio São Francisco, na região Sudeste, operou em 31 de janeiro de 2019, com 57,3% 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 sequência, projeções de vazão, em função de cenários de precipitação, para os próximos meses. No mês de janeiro de 2019, a vazão média afluente a este reservatório foi de 448 m³/s, o que representa 31% da média histórica para este mês (1425 m³/s). Os cenários simulados para este reservatório sugerem que considerando precipitações em torno da média climatológica, as vazões se manterão abaixo da média histórica, nos próximos meses.

O reservatório da UHE de Serra da Mesa localizado no curso principal do rio Tocantins, no município de Minaçú (Goiás), apresentou, no dia 31 de janeiro de 2019, aproximadamente 12,4% do seu volume útil armazenado. Este reservatório tem como objetivo, além de outros usos, regularizar a vazão do rio principal e contribuir para o reabastecimento de reservatórios localizados no rio Tocantins, à jusante de Serra da Mesa, e vem enfrentando desde 2015 condições hidrometeorológicas desfavoráveis, com vazões e precipitações 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 janeiro de 2019, a vazão média afluente a este reservatório foi de 443 m³/s, o que representa 35% da média histórica para este mês (1258 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.

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

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, apresentou, no dia 31 de janeiro de 2019, um volume útil armazenado de aproximadamente 21,3%. 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 desconsiderando os aportes do Rio São Francisco suspensa desde abril de 2018 (apesar de reestabelecida, o aporte no Boqueirão ainda não foi normalizado), o armazenamento de água, considerando um cenário de precipitação na média histórica, deverá reduzir nos próximos meses, apresentando, no final de abril de 2019 cerca de 18% da sua capacidade total, situação menos confortável do que em abril de 2018 (35,1%) (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 à normalização do aporte da vazão da transposição do Rio São Francisco. Por exemplo, supondo um cenário hipotético de chuvas na média climatológica e considerando o aporte da transposição do Rio São Francisco, o armazenamento de água, em contrapartida, aumentaria nos próximos meses, apresentando, no final de abril de 2019 cerca de 23% da sua capacidade total (Figura 8).

O reservatório Castanhão, maior reservatório do Nordeste, localizado no estado do Ceará, operou no dia 31 de janeiro de 2019 com um volume armazenado de 3,8% 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), também 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 aumentaria, podendo chegar a 7% da sua capacidade no final de abril de 2019, situação semelhante quando comparado a abril de 2018 (8,0%) (Figura 9).  Entretanto, esta simulação não considera eventuais armazenamentos em açudes menores na sua bacia de captação, o que pode superestimar a presente projeção.

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.

[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