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EVENTOS EXTREMOS NO MUNICÍPIO DE JUIZ DE FORA: ANÁLISE
DAS CARACTERÍSTICAS E DA ESPACIALIDADE DO EVENTO DE
12/11/2016
THIAGO ALVES DE OLIVEIRA1
CAMILA DE MORAES GOMES TAVARES2
CÁSSIA DE CASTRO MARTINS FERREIRA3
FABIO SANCHES4
Resumo
Os eventos extremos de precipitação causam diversos impactos nas cidades, sejam por inundações, alagamentos ou movimentos de massa, é recorrente a ocorrência desses ao longo dos anos. O crescimento urbano e, consequentemente, a impermeabilização do solo intensifica os processos de escoamento superficial o que sobrecarrega os sistemas de drenagem, intensificando os problemas decorrentes dos eventos pluviométricos concentrados. O trabalho objetivou analisar os eventos extremos no município de Juiz de Fora-MG e discutir a espacialização de um evento extremo de 125mm ocorrido no dia 12/11/2016. O levantamento dos dados teve como base a estação meteorológica do INMET, localizada no campus da UFJF, com dados diários no período de 1972-2018. A partir dos dados diários de precipitação aplicou-se a técnica de identificação dos extremos do percentil 99, servindo como base para a identificação dos eventos ao longo da série. A partir da técnica do percentil, os eventos extremos em Juiz de Fora foram caracterizados a partir do total de 73,5 mm em 24h. Para estudar o dia 12/11, foram utilizadas a base dos dados do CEMADEM, que compreende um total de 20 pluviômetros localizados na área urbana de Juiz de Fora, que permitiram espacializar as precipitações em escala horária. Para a identificação dos impactos no espaço urbano os veículos de mídia da cidade (G1-Zona da Mata e Jornal Tribuna de Minas) foram consultados buscando reportagens que identificassem algum evento na cidade, com o intuito de localizá-los no perímetro urbano e relacioná-los com a ocorrência desse evento pluviométrico. De acordo com as reportagens da mídia, os bairros mais afetados foram o Centro (Zona Central), Santa Luzia (Zona Sul), São Mateus (Zona Central), Alto dos Passos (Zona Central), São Pedro (Zona Oeste), Olavo Costa (Zona Leste), e Nova Benfica (Zona Norte). Os postos pluviométricos registraram: 124,1 mm na no São Pedro (Zona Oeste), na Zona Sul 79,4mm, na Zona Leste 116,6 mm, na Zona Norte 77,1mm, na Região Central não contém um pluviômetro. Os bairros mais impactados tiveram precipitações superiores ao limiar de 73,5 mm, indicando que totais pluviométricos desse porte deflagram impactos no espaço urbano da cidade. A espacialização horária permitiu visualizar as concentrações das chuvas ao longo do dia, destacando que o valor considerado como extremo diário, muita das vezes é atingido em algumas horas. Desta forma, ações mitigadoras poderiam partir de dois pontos centrais, como coloca Monteiro (2013): uma racionalização do uso do solo urbano, além de melhorias nos sistemas de drenagem das águas pluviais.
Palavras-chave: Precipitação, percentil, Krigagem, impactos pluviométricos,
1 Acadêmico do Programa de Pós-Graduação em Geografia (PPGEO), Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)- Email: [email protected]; 2 Acadêmica do Programa de Pós-Graduação em Geografia (PPGEO), Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)- Email: [email protected]; 3 Docente do Programa de Pós Graduação em Geografia (PPGEO), Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)- Email: [email protected]; 4 Docente do Departamento de Geociências da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)- Email: [email protected]
Abstract
Extreme events of precipitation cause several impacts in cities, whether by floods or landslides, it is
recurrent the occurrence of these over the years. The urban growth and, consequently, the
waterproofing of the soil intensifies the processes of surface runoff which overload the drainage
systems, intensifying the problems due to the concentrated rainfall events. The objective of this study
was to analyze the extreme events in the city of Juiz de Fora-MG and discuss the spatialization of an
extreme event of 125mm occurred on 12/11/2016. Data collection was based on the INMET weather
station, located on the UFJF campus, with daily data for the period 1972-2018. From the daily data of
precipitation the technique of identification of the extremes of the percentile 99 was applied, serving as
base for the identification of the events throughout the series. From the percentile technique, extreme
events in Juiz de Fora were characterized from a total of 73.5 mm in 24 hours. To study the 12/11, the
CEMADEM data base was used, which comprises a total of 20 rain gauges located in the urban area
of Juiz de Fora, which allowed spatialization of rainfall on an hourly scale. In order to identify the
impacts in the urban space, the city's media vehicles (G1-Zona da Mata and Jornal Tribuna de Minas)
were consulted for reports that identified an event in the city, with the purpose of locating them in the
urban perimeter, with the occurrence of this pluviometric event. According to media reports, the most
affected neighborhoods were the Center (Central Zone), Santa Luzia (South Zone), São Mateus
(Central Zone), Alto dos Passos (Central Zone), São Pedro (West Zone), Olavo Costa (East Zone),
and Nova Benfica (North Zone). The pluviometric stations registered: 124.1 mm in the São Pedro
(West Zone), in the South Zone 79.4 mm, in the East Zone 116.6 mm, in the North Zone 77.1 mm, in
the Central Region does not contain a rain gauge. The most impacted districts had rainfall above the
threshold of 73.5 mm, indicating that rainfall totals of this size trigger impacts in the urban space of the
city. The hourly spacing allowed to visualize the concentrations of the rains throughout the day,
emphasizing that the amount considered as extreme daily, most of the times is reached in a few
hours. In this way, mitigating actions could start from two central points, as Monteiro (2013) puts it: a
rationalization of urban land use, as well as improvements in rainwater drainage systems.
Keywords: Precipitation, percentile, kriging, rainfall impacts.
1- Introdução
Ao longo da segunda metade do século XX o Brasil experimentou um
progressivo processo de urbanização que, desprovido de uma perspectiva de
planejamento urbano e inexoravelmente associado a uma produção capitalista do
espaço, definiu espaços urbanizados onde os elementos naturais foram
profundamente alterados.
Monteiro (1976) alertava que era, e ainda é, comum as cidades brasileiras
serem acometidas por eventos extremos de precipitação, ocasionando diversos
problemas à população residente nas cidades. Gonçalves (2013, p. 69) destaca “que
a medida que a população do planeta cresce numa progressão geométrica e que a
ocupação se faz em áreas cada vez mais extensas, também aumentam a chance e
o risco diante de tais eventos (meteorológicos, hidrológicos e geológicos). Nunes
(2015) acrescenta que mesmo com o desenvolvimento tecnológico e científico, uma
expressiva proporção da população ainda habita as áreas sujeitas aos extremos
climáticos.
O crescimento urbano e, consequentemente, a impermeabilização do solo
intensifica os processos de escoamento superficial o que sobrecarrega os sistemas
de drenagem nas cidades (MONTEIRO e ZANELLA, 2014), intensificando os
problemas decorrentes dos eventos pluviométricos concentrados (TUCCI, 2002).
Segundo Monteiro (1976)
A ideia de impacto implica em consequências calamitosas, atacando a integridade da cidade como artefato físico e perturbando sensivelmente as formas de circulação e comunicação internas e de ligação externa. São episódios ou eventos restritos no tempo que estão presos ao modo de transmissão de energia, ou seja, ao ritmo de sucessão dos estados atmosféricos (MONTEIRO, 1976, p. 171).
Dentro das abordagens de eventos extremos de precipitação, destaca-se a
multiplicidade de técnicas utilizadas para identificação desses eventos. Gonçalves
(2013) utiliza o valor de 60mm/dia quando analisa a cidade de Salvador, assim como
Zanella (2006) ao investigar os eventos extremos em Curitiba. Monteiro e Zanella
(2014) utilizam a técnica dos quantis para a definição das classes de intensidade de
precipitação diária, entendendo o Q (0,99) como um evento extremo de precipitação.
Por sua vez, Oyama e Oliveira (2016) utilizaram como indicador de precipitação
extrema o valor do percentil 99.
Leite e Mendes (2018) destacaram que eventos pluviométricos de 30mm
ocasionaram diversos impactos no município de Uberlândia, demonstrando a
ineficiência dos sistemas de drenagem no município. Para os autores, é necessário
ainda investigar as precipitações também na escala temporal horária buscando
identificar as concentrações que, podem sobrecarregar os sistemas de drenagem
e/ou saturar o solo em um curto espaço de tempo.
Mendonça e Buffon (2019) utilizaram 40 pluviômetros do CEMADEN para
discutir e espacializar dois eventos extremos em Curitiba-PR, e constataram que a
escala de tempo horária favoreceu a análise dos eventos extremos, uma vez que
estes ocorreram em um intervalo de tempo curto, que acabaria sendo disfarçado
com uma análise do total diário.
Com isso, os objetivos do trabalho foram: a) investigar a ocorrência dos
eventos extremos em Juiz de Fora, no período de 1980 a 2018 e, b) analisar o
evento extremo ocorrido no dia 12/11/2016 como um estudo de caso.
2- Caracterização climática da área de estudo
A dinâmica pluviométrica do município se comporta como um clima de
monção, conforme afirmam Reboita et al (2015), destacando que mais de 50% da
precipitação total anual se concentra no período do verão. Segundo Gan et. al.
(2009) a precipitação, nessa região, é máxima no verão pois, devido a convecção
profunda na região tropical,
O transporte de umidade do oceano Atlântico, associado à sua reciclagem sobre a floresta tropical, mantém a precipitação máxima sobre o Brasil Central, favorecendo a formação da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) (GAN et al, 2009, p. 298).
Carvalho e Jones (2009) destacam que a característica fundamental da ZCAS
seria a disposição de uma banda de nebulosidade orientada no sentido NW-SE
ligando a Amazônia à porção centro-sul do Brasil. Nesse sentido, no Sudeste do
Brasil, é passível de destaque que os principais eventos extremos de precipitação
estejam localizados no período de Outubro a Março, bem como, associados à
dinâmica da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) e a passagem dos
sistemas frontais, conforme destaca Cavalcanti (2012).
No outono e inverno o transporte de umidade se enfraquece e as massas de
ar frias e secas provenientes das porções subtropicais passam a adentrar a porção
sudeste do Brasil com mais frequência (GAN et al, 2009, p.298). Nesse período
destaca-se a atuação da Massa Tropical Atlântica, originada do Anticiclone
Subtropical do Atlântico Sul que ocasiona principalmente períodos de estabilidade
atmosférica e baixos totais pluviométricos (BORSATO, 2016).
A partir da figura 01 é possível observar o comportamento das chuvas no
município, destacando a estação chuvosa no período de Outubro a Março e uma
estação seca localizada no período de Abril a Setembro. O total pluviométrico médio
anual é de 1494,9mm, considerado o período de coleta de dados de 1910-2018.
Fonte dos dados: LabCAA, 2018.
Figura 01: Médias pluviométricas mensais de Juiz de Fora - 1910-2017. Elaborado pelos autores.
3- Materiais e Métodos
A metodologia do trabalho consistiu em 6 etapas.
A primeira parte fez-se necessário um levantamento bibliográfico visando a
discussão acerca dos impactos hidrometeóricos e as técnicas de identificação dos
eventos extremos.
A segunda etapa consistiu no levantamento dos dados pluviométricos. Os
dados de precipitação diária, no período de 1980 a 2018, coletados pela estação
meteorológica do INMET, foram disponibilizados junto ao Laboratório de
Climatologia e Análise Ambiental (LabCAA). Com relação ao evento extremo de
12/11/2016, os dados de precipitação foram levantados junto ao CEMADEN (Centro
Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais), e organizados de hora
em hora para 20 estações localizadas no perímetro urbano de Juiz de Fora (Figura
07). As bases de dados foram trabalhadas a partir do software Excel 2013.
De posse dos dados, na terceira fase foi realizada a identificação dos eventos
extremos no período de 1980-2018, para essa análise, foi aplicada a técnica dos
percentis, destacando que os valores menores que 1 mm foram desconsiderados
para a análise uma vez que foram considerados como chuvisco. A técnica dos
percentis divide a série de dados em 100 partes, sendo então definidos intervalos de
interesse ao longo da série (SILVESTRE, 2016), para a definição de eventos
intensos de precipitação utilizou-se o Percentil 95 (P95) e para eventos extremos de
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
precipitação utilizou-se o percentil 99 (P99), adaptado de Pinheiro (2016) e Oyama e
Oliveira (2016).
Na quarta fase ocorreu a análise da espacialização da precipitação diária e
horária para o evento extremo de 12/11/2016, sendo este o mais recente e superior
a 100 mm no município. Com os dados horários de precipitação para os postos
pluviométricos, estes foram organizados em planilhas do Microsoft Excel 2013 e
posteriormente ligadas ao shape de pontos junto ao software Arc Gis 10.3.3.
A partir do shape de pontos com as informações pluviométricas horárias os
dados foram espacializados pelo método da Krigagem, a partir da ferramenta
Geoestatístical Wizard, no software de geoprocessamento Arc Gis 10.3.3. A escolha
da técnica de espacialização teve como base Carvalho e Assad (2005); Terassi e
Galvani (2017), Mendonça e Buffon (2019) que destacam um melhor desempenho
da Krigagem para a espacialização da precipitação quando comparadas com outras
técnicas geoestatísticas. A legenda foi construída com um maior número de
classes, visando distinguir e favorecer a visualização e a dinâmica da precipitação
no perímetro urbano de Juiz de Fora.
Na quinta etapa, foi realizada a análise da gênese do evento extremo de
12/11/2016. Foram necessárias as cartas sinóticas do período, acessadas junto à
Marinha do Brasil (https://www.marinha.mil.br/chm/dados-do-smm-cartas-sinoticas/cartas-
sinoticas) bem como as imagens do satélite (Goes 13), acessadas junto ao
CPTEC/INPE (http://satelite.cptec.inpe.br/acervo/goes.formulario.logic?i=br).
No presente trabalho, as inundações, enchentes, alagamentos e os
movimentos de massa serão caracterizados como decorrentes de impactos
meteorológicos. Para a identificação dos impactos, na sexta etapa, foram
consultados os veículos de mídia da cidade, principalmente a página do G1-Zona da
Mata (https://g1.globo.com/mg/zona-da-mata/).
4- Resultados e discussão
4.1- Identificação e características dos eventos extremos em Juiz de Fora
O gráfico de precipitação total diária permitiu visualizar a distribuição dos
eventos ao longo da série de dados, destacando que eventos de precipitação
intensa ocorreram em todos os anos do período, pelo menos uma vez ao ano. Já os
eventos de precipitação extrema não ocorreram em todos os anos, mas têm maior
capacidade de ocasionar impactos à dinâmica urbana (Figura 02).
Na figura 03 estão plotados na forma de box plot os maiores totais
pluviométricos diários para cada mês, ao longo da série. Cabe destacar que nos
meses Novembro, Dezembro e Janeiro, em 25% da série, os maiores totais
pluviométricos diários foram superiores a 70mm. Além disso, 75% dos dados para
estes meses foram superiores a 40mm, chamando a atenção para a recorrência de
eventos intensos nesses meses do ano.
Figura 02: Totais pluviométricos diários- Juiz de Fora-MG (1980-2018). Organizado pelos autores.
Nos meses da estação seca, Abril a Setembro, pelo menos 95% dos valores
máximos mensais foram inferiores a 60mm. No entanto, nos meses Maio, Junho e
Setembro, identifica-se eventos superiores a 60mm, sendo estes destacáveis em
função da condição de anormalidade.
0
50
100
150Precipitação total diária (1980-2018) - Juiz de
Fora
Precipitação diária (24h) Percentil 99 Percentil 95
Figura 03: Precipitação máxima em 24horas, por mês, no período de 1980-2018.
Organizado pelos autores. Avaliando a frequência de eventos nas classes de chuva intensa e extrema
(Figura 04) é possível visualizar que os eventos de chuva intensa tiveram uma leve
tendência de aumento ao longo da série, apresentando uma média anual de 4
eventos intensos. O período de 2000 a 2012 ocorreram eventos intensos em maior
frequência, sendo que o ano 2003 registrou o maior número de eventos intensos da
série (10 eventos). Enquanto que os eventos de precipitação extrema apresentaram
uma leve tendência de redução. Apresentou uma média de 1 evento extremo por
ano e, tendo o ano de 2004 o maior número de ocorrências, com 4 eventos.
Frequência de eventos- Percentil 95 Frequência de eventos- Percentil 99
Figura 04: Frequência anual de eventos por classe de intensidade- Percentil 95 e Percentil 99.
4.2- O evento extremo de 12/11/2016
O evento extremo ocorrido em 12/11/2016 (125 mm) pode ser considerado o
maior evento pluviométrico registrado para o mês de Novembro, bem como o
segundo maior evento pluviométrico diário registrado no município, superado apenas
pelo evento de 137,5mm registrado em 12/02/1995.
Ao buscar o entendimento da gênese do evento extremo de 12/11/2016 é
possível notar que a dinâmica atmosférica no período demonstra uma convergência
de umidade amazônica, que associada a uma frente fria no oceano Atlântico,
abasteceu de umidade partes do Sudeste brasileiro (Figura 5).
A espacialização dos dados totais diários do dia 12/11/2016, permite
visualizar que as porções Noroeste, Oeste, Central, Leste e Sul apresentaram
maiores totais pluviométricos diários (Figura 07). Os seis (6) pluviômetros
apresentaram total pluviométrico superior ao valor de 73,5mm (P99 para a série
analisada), considerando-se assim um evento extremo. Dois desses (2) pluviômetros
se encontram na região oeste (Caiçara e Cidade Universitária), dois (2) se
encontram na região Noroeste (Distrito industrial e Ponte Preta), um (1) na região
Leste (Lourdes) e um (1) na região Sul (Santa Efigênia) (Figura 06).
Carta sinótica-12-11-2016.
Figura 05: Carta Sinótica- 12/11/2016; Fonte: Marinha do Brasil (https://www.marinha.mil.br/chm/dados-do-smm-cartas-sinoticas/cartas-sinoticas); Imagens do Satélite Goes 13 para o dia 12/11/2016 as 3h; 9h; 15h; 21h. Fonte: CPTEC/INPE (http://satelite.cptec.inpe.br/acervo/goes.formulario.logic?i=br); Organizado pelos autores.
Além dos seis (6) pluviômetros que registraram valores extremos de
precipitação diária, outros nove (9) (Nova Era, Milho Branco, Filgueiras, São Judas
Tadeu, São Pedro, Passos Del Rey, Represa e Igrejinha) estiveram categorizados
como eventos intensos, superando o valor de 45,6mm (P95 para a série analisada).
Além disso, cinco (5) pluviômetros registraram totais inferiores a 45,6mm, Santa
Rita, Grama, Monte Castelo, Graminha e Chapéu d’Uvas (Figura 06).
Figura 06: Totais pluviométricos por pluviômetro-CEMADEN; 12-11-2016. Organizado pelos
autores.
A espacialização total diária da precipitação permite visualizar que a porção
Centro-Sul e Oeste do perímetro urbano registraram os maiores totais
pluviométricos, sendo os pluviômetros da Cidade Universitária e do Bairro Lourdes
com os maiores totais pluviométricos.
Com relação ao relevo local foi possível notar que as porções tanto elevadas
como as mais baixas tiveram totais pluviométricos mais elevados. Desta forma, não
é possível afirmar que o relevo local tenha influenciado na precipitação ao longo do
perímetro urbano.
0,020,040,060,080,0
100,0120,0
Precipitação total diária P95 P99
Figura 07: Espacialização da precipitação total diária e hipsometria do perímetro urbano de Juiz de Fora e arredores. Organizado pelos autores.
4.3- Análise horária da precipitação
Durante o evento analisado, destaca-se a ocorrência de precipitação em dois
períodos principais, o primeiro período foi na madrugada do dia 12, entre 0h e às 9h,
sendo que o período de maior intensidade se deu entre as 3h e as 6 h. Algumas
estações nesse período apresentaram precipitação superior aos 40mm. A estação
Cidade Universitária registrou 58 mm entre 3h e 6h da manhã, sendo que 31mm
ocorreram entre 3h e 4h da manhã; a estação Santa Efigênia somou 45,9mm no
período, sendo 19,3mm entre 3h e 4h (Figura 08). No primeiro período, entre 3h e
6h, principalmente, houve um deslocamento da precipitação no sentido sul/norte do
município.
Além desse período, a partir das 19 horas alguns pontos de precipitação
começam a ser visualizados no município, sendo o intervalo entre as 21 horas e as 0
horas a precipitação também foi mais intensa. As estações Distrito industrial, Ponte
Preta e Cidade Universitária registraram totais superiores a 60mm entre 21h e 0h,
com 61mm; 66,3mm e 65,7mm, respectivamente. Já no segundo momento, entre
19h e 0 h, a precipitação deslocou-se no sentido Norte-Sul (Figura 8).
A partir das imagens do satélite (Goes 13) (Figura 05), as 3h da manhã existia
um núcleo menor de convecção nas proximidades do município. Nas imagens de 9h
e 15h a nebulosidade diminui, repercutindo em uma interrupção na chuvas. As
chuvas só retornariam à noite, período que foi possível visualizar a partir das
imagens do satélite (Goes 13) formações convectivas maiores nas proximidades do
município. Além disso, o sentido de início das chuvas (a noroeste) pode estar
associado ao deslocamento desses núcleos de convecção.
A partir das notícias veiculadas pelo site do G1-Zona da Mata (Figura 09), foi
possível espacializar os pontos de alagamentos e inundações que ocorreram,
principalmente, na porção central e sul do município, nos bairros São Mateus,
Centro, Olavo Costa e Santa Luzia. Enquanto que os movimentos de massa se
localizaram na porção Sul, Oeste e Norte, nos bairros Graminha, São Pedro e Nova
Benfica. Os pontos de ocorrência dos impactos se localizaram nas porções do
perímetro urbano com os totais pluviométricos diários mais elevados.
Figura 08: Espacialização horária da precipitação no Perímetro urbano de Juiz de Fora-MG, 12-11-2016. Organizado pelos autores.
Figura 09: Localização dos impactos causados pelas chuvas do dia 12/11/2016 em Juiz de Fora-MG.
Fonte: G1- Zona da Mata; Organizado pelos autores.
5- Considerações finais
A partir do trabalho foi possível identificar que os eventos intensos (superiores
a 45,6mm) de precipitação ocorreram em todos os anos da série, enquanto que os
extremos (superiores a 73,5mm) apareceram em quase todos os anos,
principalmente no período de Novembro a Janeiro.
A espacialização horária e diária da precipitação permitiu visualizar a
intensidade da precipitação por regiões do perímetro urbano ao longo do dia, bem
como visualizar as intensidades em alguns pontos, que ultrapassaram os 30mm em
1hora.
Além dos totais pluviométricos diários cumpre destacar a necessidade de
investigação das intensidades horárias para o desencadeamento de processos
como alagamentos, inundações e movimentos de massa. Nesse sentido, em alguns
casos no presente estudo, os totais pluviométricos de 3 horas, ultrapassaram os
limites estatísticos estabelecidos para eventos intensos de um dia todo.
Com isso, entender a dinâmica da precipitação no espaço urbano se torna
tarefa complexa, em função da sua espacialização, intensidade e concentração,
dificultando a proposição e a efetividade de políticas e atividades mitigadoras dos
impactos no espaço urbano da cidade.
Agradecimento
Agradecemos à CAPES pela concessão das bolsas de mestrado concedidas
aos dois primeiros autores do presente trabalho.
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