Transporte atmosférico de umidade para a bacia do Paraná : análise da climatologia, sazonalidade e variabilidade interanual via trajetórias de massas de ar

• Main Author: Moura, Leonardo Zandonadi
• Other Authors: Lima, Carlos Henrique Ribeiro
• Format: Thesis
• Language: Portuguese
• Published: 2016
• Subjects: Transporte atmosférico de umidade; Paraná; Rio; Bacia; Trajetórias de massas de ar; Climatologia; Chaco; Ela; Nordeste; North Atlantic
• Online Access: http://repositorio.unb.br/handle/10482/19748; https://doi.org/10.26512/2015.12.D.19748

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. A compreensão da fase atmosférica do ciclo hidrológico é necessária para aumentar a capacidade de prever secas e cheias em bacias hidrográficas, e os impactos de mudanças do clima nos recursos hídricos. O objeto deste estudo é o transporte atmosférico de umidade para a bacia do Rio Paraná até Itaipu: suas regiões de fonte e sumidouro; sazonalidade; variabilidade interanual; relação com o ENSO; correlação com as vazões em Itaipu e; comportamento em secas e cheias. Aplicou-se o modelo lagrangeano de dispersão HYSPLIT, com dados da reanálise NCEP/NCAR, para rastrear as trajetórias de massas de ar (traçadores numéricos de vapor d’água) no período de 1970 a 2010 (41 anos). O Atlântico Sul tropical é a principal fonte de umidade para a bacia do Paraná, enviando na estação chuvosa uma média de 175 [mm /mês]. Partes dessa região possuem correlação de Spearman entre 0,5 e 0,6 com as vazões em Itaipu. A contribuição do Atlântico Norte também se destaca no verão, em fevereiro (média 38,5 [mm /mês]), com correlações de até 0,44 com as vazões em Itaipu. Contribuições maiores do Atlântico Sul subtropical na primavera coincidem com menores vazões. Foram encontradas maiores correlações entre as vazões em Itaipu e a contribuição do Atlântico Norte e Sul subtropical, e mais relações significativas entre essas variáveis na análise de compósitos. Isso indica que, apesar de não serem as maiores fontes de umidade, o transporte a partir dessas regiões é importante para a previsão das vazões. As fontes continentais são mais relevantes durante a estação seca (maio a outubro). A contribuição média da fonte amazônica triplica da estação chuvosa para a seca, chegando a 44,6 [mm /mês], e a da região do Chaco/Pantanal/Cerrado duplica, passando a 99,3[mm /mês]. Elas apresentam correlações com as vazões em Itaipu na segunda metade da estação seca, durante a qual a bacia deixa de ser um sumidouro no balanço hídrico mensal, para tornar-se uma fonte de umidade para a atmosfera, destacando o papel da reciclagem. Em três das quatro secas sazonais analisadas, ocorreram anomalias negativas de quatro meses a um ano da contribuição do Atlântico Sul tropical. Já a de 2007-2009 ocorreu mediante redução da contribuição da Amazônia por um ano, e do Chaco/Pantanal por seis meses. Aumentos das perdas de umidade na estação chuvosa, a nordeste da bacia, e redução da precipitação sobre ela possivelmente são ligadas ao posicionamento da ZCAS e também se relacionam com secas. Nos anos de cheias, observa-se um maior transporte de umidade a partir do Atlântico Sul tropical. The comprehension of the atmospheric phase of the hydrological cycle is necessary to enhance the capacity to predict droughts and floods in watersheds, as well as the impacts of climate change in water resources. This is a study on the atmospheric transport of moisture to the Paraná watershed, down to Itaipu dam: its sources and sinks, seasonality, interannual variability, relationship with ENSO; correlation to the flowrates at Itaipu and; behavior in droughts and floods. The HYSPLIT lagrangian dispersion model was applied, with data from NCEP/NCAR reanalysis, to track the air masses trajectories (numeric water vapor tracers) for the period from 1970 to 2010 (41 years). The tropical South Atlantic is the main moisture source for the Paraná watershed, sending an average of 175 [mm/month] in the rainy season. Parts of that region have Spearman correlations with the flowrate in Itaipu between 0.5 and 0.6. The North Atlantic contribution is also relevant in the summer on February (average 38.5 [mm/month]), presenting correlations of up to 0.44 with Itaipu flows. Larger contributions from the subtropical South Atlantic in the spring happen concurrently with less river flow. Larger correlations were found between the flowrates at Itaipu and the contributions from the North and subtropical South Atlantic regions, as well as more significant relations between these variables in a composite analysis. This indicates that the transport from these regions is important for the prediction of flows. The continental sources are more relevant during the dry season, from May to October. The average contribution from the Amazon triples from the rainy season to the dry season, going up to 44.6 [mm/month], and the Chaco/Pantanal/Cerrado doubles, passing to 99.3 [mm/month]. They show correlation to Itaipu flowrates on the second half of the dry season, during which the basin ceases to be a sink in the monthly water balance to become a source of moisture to the atmosphere, highlighting the role of recycling. In three of the four seasonal droughts analyzed, negative anomalies lasting four months up to one year occur with the tropical south Atlantic contributions. Yet the one in 2007-2009 occurred under reductions in the Amazon contribution for one year, and from the Chaco/Pantanal for six months. Increases on the wet season moisture losses northeast of the basin are possibly connected to the position of the SACZ, and related to droughts. On floods, a larger transport from the tropical south Atlantic also seems to be the main explaining factor.