3.6.1.1 Análise dos dados de precipitação
O objetivo de um posto de medição de chuvas é o de obter uma série ininterrupta de
precipitações ao longo dos anos. Em qualquer caso pode ocorrer a existência de períodos sem
informações ou com falhas nas observações, devido a problema com os aparelhos de registro
e/ou com o operador do posto. Os dados coletados devem ser submetidos a uma análise antes
de serem utilizados. As causas mais comuns de erros grosseiros nas observações são:
preenchimento incorreto na caderneta de campo, soma errada do número de provetas quando
a precipitação é alta, valor estimado pelo observador quando este não se encontra no local no
dia da amostragem, crescimento de vegetação ou obstrução próxima ao posto de observação,
danificação do aparelho e etc (TUCCI
et al., 1997; VILLELA; MATTOS, 1975)
3.6.1.2 Preenchimento de falhas
O primeiro passo para se preparar os dados para o tratamento estatístico consiste na
identificação e correção de erros/inconsistências. Após esta análise, as séries históricas de
chuva, poderão apresentar lacunas que devem ser preenchidas por alguns dos métodos
indicados a seguir, a se saber: método da ponderação regional, método de regressão linear,
método da ponderação regional com base em regressões lineares e outros. Será tratado neste
trabalho somente o método de ponderação regional (TUCCI
et al., 1997; VILLELA;
MATTOS, 1975)
3.6.1.2.1 Método de ponderação regional
É um método simplificado e normalmente utilizado para o preenchimento de séries
mensais ou anuais de precipitação. Para um grupo de postos, são selecionados pelo menos três
que possuam, no mínimo, dez anos de dados. Para um posto P
xque apresenta falhas, as
mesmas são preenchidas com base na seguinte equação (TUCCI
et al., 1997; VILLELA;
MATTOS, 1975):
P
x= n∑P
xP
iP
i i=(22)
P
xEstação com falha na série em um determinado mês
[mm]
n
Número de estações vizinhas
adimensional
P
xMédia anual da estação com falha
[mm]
P
iMédia anual de cada estação vizinha
[mm]
P
iPrecipitação anual da estação vizinha de ordem “i” para o mês
em que se verificou a falha
[mm]
Os postos vizinhos devem estar numa região climatologicamente semelhante ao posto
a ser preenchido. O preenchimento efetuado por esta metodologia é simples e apresenta
algumas limitações, quando cada valor é visto isoladamente. O resultado estatístico da
precipitação não sofre significativamente com as limitações deste preenchimento, o valor
preenchido é utilizado para homogeneizar séries de precipitações para análise estatística
regional. Para o preenchimento de valores diários de precipitação não se deve utilizar esta
metodologia. Normalmente valores diários são de difícil preenchimento devido a grande
variação espacial e temporal de precipitação para eventos de frequência média e pequenas
(TUCCI
et al., 1997; VILLELA; MATTOS, 1975).
3.6.1.3 Consistência de séries pluviométicas
Após o preenchimento da série é necessário analisar sua consistência dentro de uma
visão regional, isto é, comprovar o grau de homogeneidade dos dados disponíveis num posto
com relação às observações registradas em postos vizinhos. O método da Dupla Massa,
desenvolvido pelo Geological Survey (USA), é uma prática comum adotada no Brasil, sendo
válido apenas para séries mensais ou anuais.
O método consiste em selecionar os postos de uma região, acumular para cada um
deles os valores mensais/anuais, e plotar num gráfico cartesiano os valores acumulados
correspondentes ao posto a consistir (nas ordenadas) e um outro posto confiável adotado
como referência (nas abscissas).Um aprimoramento do método consiste em obter-se os
valores médios das precipitações mensais/anuais acumuladas em vários postos da região e
utilizar-se a série, assim formada, como base de comparação (plotando estes valores nas
abscissas). Se os valores do posto a consistir são proporcionais aos observados na base de
comparação, os pontos devem se alinhar segundo uma única reta. A declividade da reta
determina o fator de proporcionalidade entre ambas as séries (TUCCI
et al., 1997; VILLELA;
MATTOS, 1975).
Também é possível que os postos não se alinhem segundo uma única reta podendo
apresentar as seguintes situações:
Mudança na declividade
Determinando duas ou mais retas. Constitui o exemplo típico derivado da presença de
erros sistemáticos, mudança nas condições de observação ou a existência de uma causa fixa
real, como alterações climáticas no local provocadas pela presença de reservatórios artificiais.
Para se considerar a existência de mudança de declividade, é prática comum exigir a
ocorrência de pelo menos cinco pontos sucessivos alinhados segundo uma nova tendência.
Para corrigir os valores correspondentes ao posto sob análise, existem duas possibilidades:
corrigir os valores mais antigos para a situação atual ou corrigir os valores mais recentes para
a condição antiga. Ou seja, se foram detectados erros no período mais recente, a correção
deverá ser realizada no sentido de preservar a tendência antiga e vice-versa (TUCCI
et al.,
1997; VILLELA; MATTOS, 1975)
Os valores deverão ser acumulados a partir do período para o qual se deseja manter a
tendência da reta. Os valores inconsistentes podem ser corrigidos de acordo com a seguinte
expressão
P = P
∗+M
M ∙ ∆P
(23)
P
Precipitação acumulada ajustada a tendência desejada
[mm]
P
∗Valor da ordenada correspondente a interseção das duas
tendências
[mm]
M
Coeficiente angular da tendência desejada
Adimensional
M
Coeficiente angular da tendência a corrigir
Adimensional
P
Valor acumulado a ser corrigido
[mm]
Alinhamento dos pontos em retas paralelas
Ocorre quando existem erros de transcrição de um ou mais dados ou pela presença de
anos extremos em uma das séries plotadas. A ocorrência de alinhamentos, segundo duas ou
mais retas aproximadamente horizontais (ou verticais), pode ser a evidencia da comparação de
postos com diferentes regimes pluviométricos.
Distribuição errática dos pontos
Geralmente é resultado da comparação de postos com diferentes regimes
pluviométricos, sendo incorreta toda associação que se deseje fazer entre os dados dos postos
plotados.
3.6.1.4 Chuva média sobre uma bacia
Tucci
et al. (1997) citam algumas metodologias que permitem o cálculo de uma chuva
média sobre uma determinada bacia hidrográfica e, para isso, é necessário utilizar as
observações pluviométricas dentro dessa superfície e em suas vizinhanças. Entende-se como
precipitação média uma lamina de água de altura uniforme sobre toda a área considerada
associada a um período de tempo. Isso não deixa de ser uma abstração (Sanchez, 1986 apud
TUCCI
et al., 1997) já que a chuva real obedece a distribuições espaciais e temporais
variáveis.
Método da média aritmética
Admite-se que todos os pluviômetros têm o mesmo peso. A precipitação média é então
calculada como a média aritmética dos valores observados.
P =∑ Pn
i(25)
P
Precipitação média
[mm]
P
iPrecipitação média no i-ésimo pluviômetro
[mm]
Tucci
et al. (1997) citam que as limitações deste método são quanto às variações
geográficas de precipitação que são ignoradas. Portanto, sua aplicação se restringe a regiões
onde possa ser feito sem incorrer grandes erros como áreas planas com variação, gradual e
suave, do gradiente pluviométrico e com cobertura de postos de medição bastante densa. Já
CHOW; MAIDMENT; MAYS (1988) e VILLELA E MATTOS (1975) dizem que este
método é satisfatório se os postos forem uniformemente distribuídos pela área e as leituras
individuais dos pluviômetros não distem muito da média pluviométrica.
Método de Thiessen
Este método considera a não uniformidade de distribuição espacial dos postos, mas
não leva em conta o relevo da bacia. A metodologia consiste nos seguintes passos: a) ligue os
postos por retas; b) trace linhas perpendiculares aos trechos retilíneos passando pelo meio da
linha que liga os dois postos; c) prolongue as linhas perpendiculares até que estas se
encontrem. O polígono é formado pela intersecção das linhas, correspondendo à área de
influência de cada posto; d) a precipitação média é calculada por
P =∑ AA
iP
i(26)
P
Precipitação média
[mm]
A
iÁrea de influência do posto i
[m² , km² ...]
P
iPrecipitação registrada posto i
[mm]
A
Área total da bacia
[m² , km² ...]
O método expressa bons resultados em terrenos levemente acidentados quando a
localização e exposição dos pluviômetros são semelhantes e as distâncias entre eles não são
muito grandes. Facilita o cálculo automatizado, já que uma vez estabelecida a rede, os valores
de A
ipermanecem constantes, mudando apenas as precipitações P
i. CHOW; MAIDMENT;
MAYS (1988) e VILLELA E MATTOS (1975) acrescentam dizendo que este método é
geralmente mais preciso que o aritmético e tem a desvantagem de que os polígonos devem ser
reconstruídos sempre que houver mudança na rede de postos e que não registra influências
diretas de chuvas orográficas.
Método das Isoietas
Villela e Mattos (1975) afirmam que este é o método mais preciso para avaliar a
precipitação média em uma bacia. Neste método, em vez dos pontos isolados de precipitação,
determinados pelos aparelhos de medida, utilizam-se as curvas de igual precipitação (isoietas)
e que podem ser traçadas para um evento ou para uma duração específica. O traçado é
extremamente simples e semelhante aos de curva de nível, onde a altura da chuva substitui a
cota do terreno.
Tucci
et al. (1997) revelam que o traçado das isoietas segue a seguinte sequência: a)
localize os postos no mapa da região de interesse e escreva o total precipitado para o período
escolhido ao lado de cada posto; b) esboce linha de igual precipitação escolhendo números
inteiros ou característicos; c) ajuste estas linhas por interpolação entre os pontos; d) utilize um
mapa de relevo e superponha com o mapa de isoietas. Faça um ajuste destas linhas com o
relevo; e) para se obter a precipitação planimetra-se a área entre isoietas, A
i ,i+, multiplique
pela média das precipitações das respectivas isoietas,
P
i+ P
i+⁄ , e divide-se pela área
total.
P =∑ P
i+ P
i+A
iA
(27)
P
Precipitação média
[mm]
P
iPrecipitação da isoieta de ordem i
[mm]
P
i+Precipitação da isoieta de ordem i + 1
[mm]
A
iÁrea entre duas isoietas
[m² , km²...]
A
Área total
[m² , km² ...]
A precisão deste método depende altamente da habilidade do analista. Se for usado
uma interpolação linear entre as estações para o traçado das isolinhas, o resultado será o
mesmo daquele obtido pelo método de Thiessen (VILLELA; MATTOS, 1975).
Singh e Chowdhury (1986
apudCHOW; MAIDMENT; MAYS, 1988) estudaram
diversos métodos de cálculo de chuva média sobre uma bacia, incluindo os descritos
anteriormente e concluíram que todos os métodos são equiparáveis quando se trata de uma
série histórica de chuva muito longa.
In document
Meddelelser fra Det Norske Myrselskap 1929
(sider 39-43)