Cheias no Brasil: sazonalidade, tendências e análise de frequência

Abstract

Cheias são reconhecidos por seu grande potencial em provocar danos de ordem social e econômica. Embora seja esperado que as propriedades desses eventos sejam afetadas por alterações no clima, no uso e ocupação do solo e na rede de drenagem de bacias hidrográficas, não há consenso no meio científico sobre a magnitude dessas mudanças, bem como de suas respectivas escalas espacial e temporal. No Brasil, que possui dimensões continentais, com alguns dos maiores e mais importantes rios do mundo e é considerado o país que tem o segundo maior potencial de perda por cheias entre os países emergentes, estudos desses eventos são praticamente inexistentes. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar a presença de tendências em cheias no Brasil, a sazonalidade destes eventos e o impacto de possíveis tendências nas séries sobre a análise de frequência de cheias. Para isso, foram obtidas séries fluviométricas de todo o Brasil a partir do portal Hidroweb da Agência Nacional de Águas (ANA). Após verificação do atendimento das mesmas a critérios de qualidade pré-definidos, foram identificadas tendências monotônicas e abruptas na frequência e na magnitude dos eventos, bem como aplicados modelos dos tipos estacionário e não estacionário para a análise de frequência de cheias, com avaliação das incertezas associadas ao uso dos mesmos. Foi possível identificar a presença de tendências significativas, monotônicas e abruptas, nas séries de dados, em escala anual e sazonal, e um padrão espacial bem definido para os sinais dessas tendências. De maneira geral, as regiões Sul, Norte e parte do Sudeste apresentam tendências positivas para as cheias no período 1976-2015, enquanto que as regiões Nordeste e o restante do Sudeste, negativas. Há, para algumas regiões do Brasil, mudança na intensidade das tendências ou até mesmo inversão de seu sinal quando considerado um período de tempo mais longo, entre 1951 e 2010. Tendências significativas, a priori, não justificam o uso de modelos não estacionários para a análise de frequência de cheias, principalmente quando identificadas tendências negativas, uma vez que nesta situação este tipo de modelo pode resultar na assunção de maiores riscos, além de representar maiores incertezas associadas a estimativas de seus parâmetros. Há sazonalidade significativa para as vazões máximas anuais em todas as regiões do Brasil, concentradas principalmente nas estações mais quentes.

Abstract: Floods are one of the main causes of socioeconomic and environmental damages all over the world. Although it is expected that the properties of these events will be affected by changes in climate, in the land use and in the drainage network of river basins, there is no scientific consensus about the magnitude of the flood changes, as well as their respective spatial and temporal scales. In Brazil, which has continental dimensions, some of the largest and most important rivers in the world and is considered the country that has the second highest potential for flood loss among emerging countries, floods studies are practically non-existent. Thus, this work aimed to evaluate the presence of flood trends in Brazil, the seasonality of these events and the impact of trends on the flood frequency analysis. Fluviometric data from all over Brazil were obtained from the Hidroweb portal of the National Water Agency (ANA). It was used flood seasonality and trend analysis at the annual and seasonal scale in order to describe flood regime and their changes all across Brazil. It was also evaluated stationary and nonstationary models aplication for flood frequency analysis, with assessment of uncertainties associated with their use. It was possible to identify significant monotonic and abrupt trends in the time series, on the annual and seasonal scale, and a well-defined spatial pattern for the trends signs. In general, the South, North and part of the Southeast have positive floods trends in the 1976-2015 period, while the Northeast and the rest of the Southeast have negative trends. There is a change in the intensity of the trends or even their signal alteration in some Brazilian regions when considered a longer period of time, between 1951 and 2010. Significant trends do not justify the use of nonstationary models for flood frequency analysis, mainly when negative trends are identified. In this situation, nonstationary models can result greater risks assumption. In addition, these models represent greater uncertainties associated with their parameters estimates. There is significant seasonality for maximum annual flows in all regions of Brazil, concentrated mainly in the warmer seasons.