AVALIACAO PROGNOSTICA DAS CHUVAS NONORDESTE DO BRASIL EM RELACAo AS ANOMALIAS

DE TSM DO ATLANTICO E PAciFICO TROPICAIS

In this study different statistical techniques wereutilized to analyse the relations between the rainyseason of the "Northeast Brazil" (NEB) and the "seasurface temperature" (SST) anomalies of the tropicalAtlantic and Pacific oceans for the period 1970-1988.

The correlations of the SST anomaly series andthe precipitation amount of each and every rainfallstation delimited the areas of possible forecast, whichcomprises the whole North of NEB.The technique ofprincipal component analysis applied to the series ofthe Atlantic and Pacific SST anomalies showed thatthe first and second components, which rep:'esentabout 98% of the total variance can be substituted bySST anomalies with a lag of two months. The analysisof regression as a function of the SST anomaly seriesdefined in the principal component analysis, showedthat about 50% of the precipitation variability can beexplained by this model. Within the limitations of themodel, a prognostic tendency was worked out for theyears of 1998 and 1999.

As raz6es ffsicas da variabilidade interanualdas chuvas no "Nordeste do Brasil"-NEB saocomplexas e estao relacionadas com a circula9aoatmosferica global. As "Anomalias de Temperatura daSuperficie do Mar"-ATSM sobre 0 Atlantico (dipolo) ePacifico (EI Nino e La Nina) estao entre os principaisfatores de grande-escala que contribuem para asmudan9as na circula9ao atmosferica responsaveispela variabilidade interanual da precipita9ao sobre 0NEB (MOURA e SHUKLA, 1981; KAYANO, 1988;ALVES e REPELLI, 1992; UVO et ai, 1994; ARAGAOeta/., 1994).

Nos ultimos anos alguns modelos estatisticosde previsao que utilizam os padr6es de "Temperaturada Superficie do Mar"-TSM como conjunto depreditores vem sendo utilizados (SANSIGOLO, 1990;HASTENRATH, 1990; WARD e FOLLAND, 1991;UVO et ai., 1994), os quais, sugerem a importanciada TSM do Atlantico e Pacifico na distribui9ao da

, Profes'sor CCA/UEMA/NEMRH. Sao Luis/MA - ronaldo@uema.br2 Professor DCAICCT/UFPB. Campina Grande/PB

Ronaldo Haroldo N. de Menezes'Enilson Palmeira Cavalcanti2

precipita9ao sobre 0 NEB. Neste trabalho avalia-seesta rela9ao, utilizando-se tecnicas estatisticas, nosenti do de verificar a sua importancia no estudoprognostico da precipitac;:ao no NEB, durante osmeses de mar90, abril e maio. Fez-se ainda umaavalia9ao prognostica para os anos de 1998 e 1999.

...........................................Foram utilizados totais mensais de precipitac;:ao

no peri odo de 1970-1988 de 113 postospluviometricos assim distribuidos sobre 0 NEB: 21 noCeara, 31 na Bahia, 15 em Pernambuco, 12 no Piaui,10 no Rio Grande do Norte, 11 na Paraiba, 8 emSergipe e 5 em Alagoas -Superintendencia deDesenvolvimento do Nordeste (SUDENE).

Os dados de ATSM utilizados sao umacombinac;:ao de dois period os, sendo compilados,segundo ARAGAO (1994), por REYNOLDS eGEMMIL (1984) para 0 periodo de 1970-1978 e peloprotocolo AMIP ("Atmospheric Model IntercomparisonProject") para 0 periodo de 1979-1988 (GATES,1992). Para a avaliac;:ao prognostica dos anos de1998 e 1999, utilizou-se dados de ATSM do Atlanticoe Pacifico durante os meses de janeiro a marc;:o(NCEP).

A rela9ao entre a precipitac;:ao nos meses doperiodo chuvoso do NEB e as ATSM dos mesesprecedentes foi avaliada pela tecnica de analise decorrela9ao por "lag". Desta forma definiu-se as areasde possiveis previsibilidade.

A tecnica de "Analise em ComponentesPrincipais"-ACP foi feita a partir da matriz de "factorloadings" a qual mostra a rela9ao entre umadeterminada componente e as variaveis originais(ATSM do AtlElntico e Pacifico), sendo utilizadosomente os "factor loadings" com val ores altos, osquais sugerem uma alta correla9ao com a variavel ouuma forte similaridade linear entre a componente e avariavel.. A fim de obter essa maxima representa9aodas componentes principais, procedeu-se a umatransforma9ao ortogonal dos "factor loadings"(metodo varimax de rota9ao ortogonal).

As variaveis foram distribufdas no interior deum cfrculo de raio unitario denominado "cfrculo decorrela<;:ao". Este procedimento permitiu identificarquais as variaveis que estao ligadas entre si ouopostas, com a condi<;:ao, entretanto, de que ascoordenadas referentes as variaveis entejampr6ximas da circunferencia. Na verdade, essaproximidade sera verificada para as componentes queacumulam virtual mente a maior parte da variancia dos

dados originais, Y i .

Atraves dos "factor loadings rotacionados" foipossivel identificar as variaveis (ATSM) que melhorsrepresentaram uma determinada componente, asquais, foram utilizadas como preditoras em ummodelo de regressao linear multi pia, tendo aprecipita<;:ao como preditando.

As correla<;:oes, com nivel de significancia de95% e 99%, definiram areas de possivelprevisibilidade que compreenderam 0 norte do NEB,com antecedencia de tres meses em rela<;:aoa cadames do periodo chuvoso(mar<;:o-abril-maio), conformefigura 1. A area de previsibilidade para as chuvas demaio ficaram restritas ao extrema norte do NEB.

A tecnica de ACP aplicada as ATSM,considerando os tres meses que precedem as chuvasde mar<;:o(dezembro-janeiro-fevereiro), mostrou que aprimeira e a segunda componente explicaramrespectivamente, 56% e 42.8% da v3ri{mcia total(Tabela 1), sendo correlacionadas,predominantemente, com 0 Pacifico e Atlantico,respectivamente, destacando 0 mes de janeiro,grafico 1.

c) 0

-2

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-8

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- 200-

Figura1: Regioes do NEB correlacionaveis com as ATSM do Atlantico e Pacifico:a) mar<;:o,b) abril e c) maio

Tabela 1-Percentagem da vanancia associada as CPs doAtlantico e Pacifico de dezembro a fevereiro 1970-88Fator Autovalor Variancia Variancia

ex licada Acumulada56.0 56.042.8 98.70.6 99.40.6 100.00.0 100.00.0 100.0

3.35962.56540.03830.03630.00380.0006

•

Para os meses de janeiro a man;o, a varianciaexplicada pela primeira e segunda componentes foide 60,7% e 38%, respectivamente (Tabela 2).Novamente 0 Pacifico correlacionou-se,predominantemente, com a primeira componente e 0Atlantico com a segunda, destacando 0 mes defevereiro, conforme mostra 0 grafico 2.

As duas primeiras componentes, considerandoos meses de fevereiro a abril, explicaramrespectivamente, 64,6% e 34,1%, da variancia(Tabela 3). A primeira componente, que explicoupraticamente 0 dobro da variancia observada pelasegunda componente, correlacionou-sepredominantemente com 0 Pacifico, com a segundacomponente associada ao Atlantico, sendo, em

ambos os caso, a melhor correla<;:ao foi verificadapara 0 mes de mar<;:o,grafico 3.

o modele de regressao proposto, que utiliza aATSM de janeiro como preditor da precipita<;:ao demar<;:o, explicou cerca de 50% da variabilidade totalda precipita<;:ao observada nesse mes, com desviopadrao residual de 0.54. As ATSM em fevereiroexplicaram 52% da variabilidade da precipita<;:ao deabril, com desvio padrao residual de 0,7 e as ATSMde mar<;:o explicaram 55% da variabilidade daprecipita<;:ao de maio, com desvio padrao residual de0.54 (Tabela 4).

Tabela 2-Percentagem da variancia associ ada as CPs do b)Atlantico e Pacffico de ianeiro a marco (1970-88) l.0j /:;;--"'" !Al'~ ..............

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Fator Autovalor Variancia Variancia '.l~ O.E ,Explicada acumulada

§ ~.6

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1 3.6434 60.7 60.7 " I : \i

2 2.2788 38.0 98.7~ 0.2 I

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5 0.0003 0.0 100.0 ~ ·0.6\ /1

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6 0.0006 0.0 100.0 100 -0.8

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-1.0i

-1.C: -O.S -0.6 -o.~ ·-).2 ·~.iI Q.2 o.~ ),6 0.8 Ufactor lCobdiflli' Rouci~r.!ldj5 I

Tabela 3-Percentagem da variancia associada as CPs doAtlantico e Pacffico de fevereiro a abril 1970-88

Fator Autovalor VarianciaEx licada

64.634.10.80.50.00.0

3.87552.04410.05040.02960.00260.0005

VarianciaAcumulada

64.698.799.5100.0100.0100.0

c)1.(11 ~

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-1.0-LO -0.8 -o.~-G.~ ·c: .Q.~ L2 ,),{ ~.6 O.f 1.E

flc~C!r E.o!di:lC;' RotaC'ionaCoI 1

Grafico 3: Diagramas de correla<;:ao: CP1 x CP2 (fevereiro-mar<;:o-abril). Onde: AD, AJ, AF, AM e AA(PO, PJ, PF, PM e PAl 0 Atlantico (Pacifico) em dezembro, janeiro, fevereiro, man;:o e abril.

a e a - esu a os os mo e os e regressaoCoeficientes

IPmes ~o ~1 ~2 R crestMARCO 0.181 -0,967 -0,267 0,70 0.54ABRIL 0.215 -1.141 -0.530 0.72 0,70MAIO 0.100 -0.752 -0.528 0.74 0.54

ED

o indice de precipitayao para cada mes podeser obtido pela expressao ( 1 ).

Sendo: ATSMA(m_2) e ATSMP(m_2) as anomaliasde temperatura da superffcie do mar do Atlantica ePacifico, respectivamente.

A avaliay80 do modelo proposto, grafico 4,mostrou a tendencia de chuvas abaixo do normaldurante as meses de maryo/98 a maio/98,respondendo as aguas mais quentes que a normalsabre as regioes NIN012 e NIN03 no Pacifico (EINino), e a um dipole negativo (Atlantico sui maisquente que a Atlantico norte). Quanto ao periodomaryo/99 a maio/99 0 modele indicou em abril e maio,a tendencia de chuvas acima do normal, associ adasao resfriamento das aguas do Pacifico, nas regioesacima definidas e a um dipolo negativo sobre 0Atlantico. Em maryo/99, a regi80 do NIN012apresentou a TSM mais quente que a normal, po rema Atlantico sui, mostrou-se cerca de 1.5°C maisquente que a Atlantica norte, predominando para atendencia de chuvas acima do normal durante 0 mesde maio/99. 0 mes de maryo/99, contrario a estesdois meses, apresentou tendencia de chuvasligeiramente abaixo do normal, devido ao predomfnio

a)4

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-2 -Janeiro Fevereiro Maryo

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-1.5

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IONINOl2 -NINO} 00ipolo(N-S) I

do Atlantica que mostrou-se mais quente no Atlanticanorte em relayao ao Atlantica suI.

o Norte do NEB, apresentou melhorescorrelayoes com as ATSM verificadas nos OceanosAtlantica e Pacffico (NINO 12 e NINO 3). As chuvasnos meses de mar<;o, abril e maio apresentaramsatisfatoria previsibilidade quando correlacionadas asATSM de tres meses antes.

A ACP mostrou que a primeira componente(representada pelo Pacifico) e a Segundacomponente (representada pelo Atlantico) podem serutilizadas como preditoras em um modele deregressao linear multi pia, tendo as chuvas nos mesesde man;:o-abril-maio como preditandos.

o modele de regress80 da precipitay80 emfuny80 das ATSM definidas nas ACP, mostrou umajuste relativamente satisfatorio entre a faixa previstae a valor observado, explicando cerca de 50% davariabilidade da precipitay80 no Norte do NEB.

o modelo de regress80 proposto, aplicado aosanos de 1998 e 1999, mostrou-se sensivel asvariayoes das ATSM do Atlantico e Pacifico Tropicais.

DTendencia em relac;uo NINO 12

-Tendencia em relac;uo NIN03

.?5 d) 2u-'".& 1,5'g Iet.g 0,5

13 0:0.s -0,5

GlTendencia em relac;:iio NINO 12

-Tendencia em relaC;:iio NIN03

Grafico 4: a) e c) ATSM (preditores), b) e d) tendencia da precipitay80(preditandos), nos anos de 1998 e 1999, respectivamente.

ALVES, J.M.B. e REPELLI C. A. A variabilidadepluviometrica no setor norte do Nordeste e oseventos EI Nino-Oscila<;ao sui (ENOS), RevistaBrasileira de Meteorologia, vol. 7 (2), 583-592,1992.

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