Projeções climáticas de precipitação e temperatura na Região Metropolitana do Vale do Paraíba – SP simulados por modelos climáticos do CMIP6

Ricardo Brambila Bosco; María Cleofé Valverde

doi:10.26848/rbgf.v15.3.p1621-1638

Autores

Ricardo Brambila Bosco Instituto de Ciência e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista - ICT/UNESP e Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais - CEMADEN https://orcid.org/0000-0002-4489-7150
María Cleofé Valverde Universidade Federal do ABC - UFABC

DOI:

https://doi.org/10.26848/rbgf.v15.3.p1621-1638

Palavras-chave:

CMIP6, Mudanças climáticas, Extremos, Região Metropolitana do Vale do Paraíba

Resumo

Este trabalho teve como objetivo investigar as mudanças de temperatura e precipitação simuladas por modelos climáticos de alta resolução do CMIP6 (CNRM-CM6-1-HR, EC-EARTH3 e MPI-ESM1-HR) para dois cenários de emissões (SSP2 4.5, SSP5 8.5) na Região Metropolitana do Vale do Paraíba no Estado de São Paulo. A região foi dividida em quatro sub-regiões: Sub-região 1 – São José dos Campos, Sub-região 2 – Taubaté, Sub-região 3 – Guaratinguetá e Sub-região 4 – Cruzeiro. Com base nos dados observados (1961-2014) a Sub-região 1 se caracterizou como a mais quente e a menos chuvosa em relação às outras sub-regiões. A variabilidade interanual da precipitação e temperatura, mostrou para as 4 sub-regiões, tendências significativas de diminuição e aumento, respectivamente, segundo o teste de Man-Kendall. Para as projeções futuras, houve consenso nos modelos climáticos utilizados, para tendências significativas de aumento da temperatura, considerando o período 2015-2100, semelhante ao observado. A Sub-região 3 – Guaratinguetá deve apresentar o maior aquecimento de 4,8°C, em relação á climatologia simulada, para o cenário mais extremo SSP5 8.5. Em relação à precipitação, não houve consenso pelos modelos, somente o modelo MPI-ESM1-HR mostrou tendência significativa de aumento no período de 2041-2070, nas Sub-regiões 1 e 4 e para o cenário SSP2 4.5. Já para o cenário SSP5 8.5, as tendências significativas de aumento foram somente para o período 2071-2100 e para as sub-regiões 1, 3, e 4. Destaca-se que ainda a simulação da precipitação se constitui em um grande desafio, as incertezas são altas, e a validação dos modelos climáticos é sempre recomendável.

Palavras-chave: CMIP6, Mudanças climáticas, Extremos, Região Metropolitana do Vale do Paraíba.

Climate projections of precipitation and temperature in the Metropolitan Region of Vale do Paraíba- SP simulated by climate models from CMIP6

ABSTRACT:

This work aimed to investigate the temperature and precipitation changes simulated by CMIP6 high-resolution climate models (CNRM-CM6-1-HR, EC-EARTH3 and MPI-ESM1-HR) for two emission scenarios (SSP2 4.5, SSP5 8.5) in the Metropolitan Region of Vale do Paraíba in the State of São Paulo. The region was divided into four sub-regions: Sub-region 1 – São José dos Campos, Sub-region 2 – Taubaté, Sub-region 3 – Guaratinguetá and Sub-region 4 – Cruzeiro. Based on the observed data (1961-2014), Sub-region 1 was the hottest and least rainy concerning the other sub-regions. According to the Man-Kendall test, the interannual variability of precipitation and temperature showed, for the four sub-regions, significant trends of decrease and increased, respectively. For future projections, there was consensus in the climate models used, for significant trends in temperature increase, considering the period 2015-2100, similar to that observed. Sub-region 3 – Guaratinguetá should present the most significant warming of 4.8°C, concerning the simulated climatology, for the most extreme scenario SSP5 8.5. About precipitation, was no consensus by the models, and only the MPI-ESM1-HR model showed a significant tendency to increase in the period 2041-2070, in Sub-regions 1 and 4 and for the SSP2 4.5 scenario. As for the SSP5 8.5 scenario, the significant increasing trends were only for 2071-2100 and sub-regions 1, 3, and 4. It is noteworthy that the simulation of precipitation is still a considerable challenge uncertainty is high, and validation of climate models is always recommended.

Keywords: CMIP6, Climate change, Extremes, Metropolitan Region of Vale do Paraíba.

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Biografia do Autor

Ricardo Brambila Bosco, Instituto de Ciência e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista - ICT/UNESP e Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais - CEMADEN

Doutorando em Desastres Naturais pelo Instituto de Ciência e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP) e pelo Centro Nacional de Monitoramento e Alerta de Desastres Naturais (CEMADEN) em São José dos Campos-SP. Possui mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental pela Universidade Federal do ABC - UFABC (2018), em Santo André/SP, bolsista CAPES com projeto de pesquisa Vulnerabilidade Socioambiental na Sub-região 2 da Região Metropolitana do Vale do Paraíba Paulista: contribuição de indicadores precipitação-deslizamento. Graduação em Gestão Ambiental pela Universidade Norte do Paraná UNOPAR (2016), em São José dos Campos/SP. Graduação em Análise e Desenvolvimento de Sistemas de Informação pelo Instituto Brasileiro de Tecnologia Avançada - IBTA (2007), em São José dos Campos/SP. Pesquisador colaborador do Laboratório de Pesquisa Integração dos Sistemas Ambientais e Urbanos - ISAU da UFABC, com pesquisas na área de desastres urbanos (inundações e deslizamentos) provocados por eventos extremos de chuva, uma interface entre a Universidade UFABC e as Defesas Civis dos municípios do grande ABC Paulista. Desenvolvimento de pesquisa na área sobre mudanças climáticas e utilização de cenários climáticos do IPCC (CMIP5 e CMIP6), com a finalidade de designar aplicações práticas do uso das saídas dos modelos climáticos e de cenários futuros para sistemas ambientais.

María Cleofé Valverde, Universidade Federal do ABC - UFABC

Possui graduação em Meteorologia - Universidad Nacional Agraria La Molina (1990), mestrado (1996) e doutorado (2003) em Meteorologia pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, e Pós-doutorado em Climatologia e Variabilidade Climática no Centro de Ciências do Sistema Terrestre. Atualmente é professora de climatologia, hidrologia e ciências atmosféricas na Universidade Federal ABC, no curso Engenharia Ambiental e Urbana. Atuou como pesquisadora no Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) e no Centro de Ciências do Sistema Terrestre (CCST) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Clima, Variabilidade Climática, Hidro-climatologia e Mudanças Climáticas, atuando desde 2004, principalmente nos seguintes temas: avaliação de cenários futuros em modelos globais (IPCC) e regionais, análises e cálculo de índices de eventos extremos para cenários presentes e futuros, downscaling estatístico, estudos de vulnerabilidade social á extremos de clima, clima urbano, inundações e enchentes. Área de atuação complementária em metodologias estatísticas e redes neurais artificiais aplicadas a previsão de variáveis ambientais.

Referências

Almazroui, M., Ashfaq, M., Islam, M.N. et al., 2021. Assessment of CMIP6 Performance and Projected Temperature and Precipitation Changes Over South America. Earth Syst Environ 5, 155–183 (2021). https://doi.org/10.1007/s41748-021-00233-6.

Assad, E.D., Martins, S. C., Beltrao, N. E., Pinto, H. S., 2013. Impacts of climate change on the agricultural zoning of climate risk for cotton cultivation in Brazil. Pesquisa Agropecuária Brasileira (1977. Impressa), 48, 1-8, 2013.

Brambila, R.B., Cardoso, A. O., Young, A. F., 2019. Aplicação de análise multivariada para a construção de indicadores ambientais na relação entre precipitação e deslizamentos. REVISTA BRASILEIRA DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS (IMPRESSA), 52, 44-61, 2019.

Calado, G. G., Valverde, M. C., Baigorria, G. A., 2019. Use of Teleconnection Indices for Water Management in the Cantareira System - São Paulo - Brazil. ENVIRONMENTAL PROCESSES, 6, 413-431, 2019.

Calado, G. G., Valverde, M. C., 2020. Assessing future scenarios of water availability using CMPI5 high resolution climate models - case study of the Alto Tietê Basin. REVISTA BRASILEIRA DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS (IMPRESSA), 55, 401-419, 2020.

Cavalcanti, I. F. A., Nunes, L. H., Marengo, J. A., Gomes, J. L., Silveira, V. P., Castellano, M. S., 2017. Projections of Precipitation Changes in Two Vulnerable Regions of São Paulo State, Brazil. American Journal of Climate Change, 06, 268-293, 2017.

CENSO DEMOGRÁFICO IBGE 2010. Notícias: primeiros resultados definitivos do Censo 2010. Rio de Janeiro: IBGE, 2010. Disponível em: <https://censo2010.ibge.gov.br/noticias-censo.html?busca=1&id=3&idnoticia=1866&t=primeiros-resultados-definitivos-censo-2010-populacao-brasil-190-755-799-pessoas&view=noticia>. Acesso em: mar. 2021.

Coelho, C., Cardoso, D., Firpo, M., 2015. Precipitation diagnostics of an exceptionally dry event in São Paulo, Brazil. São José dos Campos: Theoretical and Applied Climatology. 2015.

Eyring, V., Bony, S., Meehl, G. A., Senior, C. A., Stevens, B., Stouffer, R. J., Taylor, K. E., 2016. Overview of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) experimental design and organization, Geosci. Model Dev., 9, 1937–1958, https://doi.org/10.5194/gmd-9-1937-2016, 2016.

Gomes, C., Reschilian, P. R., Uehara, A. Y., 2018. Perspectivas do planejamento regional do Vale do Paraíba e litoral norte: marcos históricos e a institucionalização da região metropolitana no Plano de Ação da Macrometrópole Paulista. urbe. Revista Brasileira de Gestão Urbana (Brazilian Journal of Urban Management), 2018 jan./abr., 10(1), 154-171.

EMPLASA. Empresa Paulista de Planejamento Metropolitano S.A. 2013. Região Metropolitana do Vale do Paraíba e Litoral Norte Aspectos Jurídicos / Institucionais / Técnico. 2013.

Ferreira, B. C. C., Valverde, M. C., 2022. Análise dos índices de extremos de precipitação em cenários futuros na bacia do rio Ribeira de Iguape - São Paulo. Revista Brasileira de Meteorologia [online]. 2022 [Acessado 23 Abril 2022], Disponível em: <https://doi.org/10.1590/0102-7786370067>. Epub 11 Abr 2022. ISSN 1982-4351. https://doi.org/10.1590/0102-7786370067.

Groppo, J.D., Beduschi, C. E., Menuzzo, R., Moraes, J. M., Martinelli, L. A., 2005. Análise de séries temporais de vazão e precipitação em algumas bacias do estado de São Paulo com diferentes graus de intervenções antrópicas. Revista Brasileira de Geociências. , v.24, p.181 - 192, 2005.

Harris, I., Jones, P. D., Osborn, T. J., Lister, D. H., 2014. Updated high-resolution grids of monthly climatic observations – the CRU TS3.10 Dataset. International Journal of Climatology, 34, 623–642, 2014.

IPCC. Intergovernmental Panel on Climate Change (2014a). Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Field, C.B., Barros, V.R., Dokken, D.J., Mach, K.J., Mastrandrea, M.D., Bilir, T.E., Chatterjee, M., Ebi, K.L., Estrada, Y.O., Genova, R.C., Girma, B., Kissel, E.S., Levy, A.N., MacCracken, S., Mastrandrea, P.R. and White, L.L. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1132 pp.

IPCC. Intergovernmental Panel on Climate Change (2014b). Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, Pachauri, R.K. and Meyer, L.A. (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp.

IPCC. Intergovernmental Panel on Climate Change 2021. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., Zhai, P., Pirani, A.

Connors, S.L., Péan, C., Berger, S., Caud, N., Chen, Y., Goldfarb, L., Gomis, M.I., Huang, M., Leitzell, K., Lonnoy, E., Matthews, J.B.R., Maycock, T.K., Waterfield, T., Yelekçi, O., Yu, R. and Zhou, B. (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.

Karmeshu, N., 2012. Trend Detection in Annual Temperature & Precipitation using the Mann Kendall Test - A Case Study to Assess Climate Change on Select States in the Northeastern United States. Master of Environmental Studies Capstone Projects. University of Pennslvania. Department of Earth and Environmental Science. August, 2012.

Kendall, M. G., 1975. Rank correlation methods. London: Griffin, 1975. 202 p.

Lenderink, G., Buishand, A., Deursen, W., 2007. Estimates of future discharges of the river Rhine using two scenario methodologies: direct versus delta approach. Hydrology and Earth System Science, 11, -1159, 2007.

Lyra, A. et al., 2017. Climate change projections over three metropolitan regions in Southeast

Brazil using the non-hydrostatic Eta regional climate model at 5-km resolution. Theoretical

And Applied Climatology, [s.l.], 132, 1-2, p.683-683, 3 abr. 2017. Springer Nature. http://dx.doi.org/10.1007/s00704-017-2110-0.

Mckee T. B., Doesken N. J., Kleist, J., 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales. In: Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology, 1993, Boston. Boston: AMS, 1993. p. 179-184.

Mann, H. B., 1945. Nonparametric tests against trend. Econometrica, Chicago, 13,.245–259, Jul. 1945.

Marengo, J.A., Alves, L.M., 2012. The intense rainfall and floods in Rio de Janeiro. In: State of the Climate in 2011. Bull Am Meteorol Soc 93: S175−S177.

Marengo, J. A., Ambrizzi, T., Alves, L. M., Barreto, N. D. J. D. C., Reboita, M., Ramos, A., 2020. Changing Trends in Rainfall Extremes in the Metropolitan Area of Sao Paulo: Causes and Impacts. Frontiers in Climate, 2, 3. 2020.

Maricato, E.; Colosso, P., 2020. As cidades são centrais para o bem estar social: especificidades da produção do espaço urbano no Brasil. In: CASTRO, J. A. e POCHMANN, M. (Org.). Brasil, estado social contra a barbárie. 1ed. São Paulo: Fundação Perseu Abramo, 2020, p. 277-300.

Neves de Toffolli, T., 2022. Panorama da variabilidade de temperatura e precipitação no Paraná/BR. RECIMA21 - Revista Científica Multidisciplinar - ISSN 2675-6218, [S. l.], v. 3, n. 4, p. e341348, 2022. DOI: 10.47820/recima21.v3i4.1348. Disponível em: https://recima21.com.br/index.php/recima21/article/view/1348. Acesso em: 9 fevereiro. 2022.

Nobre, C., Young, A., Saldiva, P., Marengo, J., Nobre, A., Ogura, A., Thomaz, O., Obregón, G., Silva, G., Ojima, R., Valverde, M. C., Silveira, A., Medeiros, G., 2011. Vulnerabilidades das megacidades brasileiras às mudanças climáticas: Região Metropolitana de São Paulo - Relatório Final.

PBMC. Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas., 2016. Mudanças Climáticas e Cidades. Relatório Especial do Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas [Ribeiro, S.K.; Santos, A.S. (Eds.)]. PBMC, COPPE – UFRJ. Rio de Janeiro, Brasil. 98p. ISBN: 978-85-285-0344-9.

Regoto, P., Dereczynski, C., Chou, S. C., & Bazzanela, A. C., 2021. Observed changes in air temperature and precipitation extremes over Brazil. International Journal of Climatology, 41(11), 5125–5142. doi:10.1002/joc.7119.

Riahi, K., van Vuuren, D. P., Kriegler, E., Edmonds, J., O’neill, B. C., Fujimori, S., Bauer, N., Calvin, K., Dellink, R., Fricko, O., Lutz, W., Popp, A., Cuaresma, J. C., Samir, K.C., Leimbach, M., Jiang, L., Kram, T., Rao, S., Emmerling, J., Ebi, K., Hasegawa, T., Havlik, P., Humpenöder, F., Da Silva, L. A., Smith, S., Stehfest, E., Bosetti, V., Eom, J., Gernaat, D., Masui, T., Rogelj, J., Strefler, J., Drouet, L., Krey, V., Luderer, G., Harmsen, M., Takahashi, K., Baumstark, L., Doelman, J. C., Kainuma, M., Klimont, Z., Marangoni, G., Lotze-Campen, H., Obersteiner, M., Tabeau, A., Tavoni, M., 2017. The Shared Socioeconomic Pathways and their energy, land use, and greenhouse gas emissions implications: An overview. Global Environmental Change. Volume 42, 2017, Pages 153-168, ISSN 0959-3780, https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2016.05.009.

Reboita, M. S. et al., 2022. Ciclo de Vida do Sistema de Monção da América do Sul: Clima Presente e Futuro. Revista Brasileira de Geografia Física, [S.l.], v. 15, n. 1, p. 343-358, mar. 2022. ISSN 1984-2295. Disponível em: <https://periodicos.ufpe.br/revistas/rbgfe/article/view/251766>. Acesso em: 13 abr. 2022. doi:https://doi.org/10.26848/rbgf.v15.1.p343-358.

Sakuragi, J., Souza, L. H., 2000. Modelagem de brisas e circulação vale-montanha para o Vale do Paraíba e Litoral utilizando o RAMS. In: XI Congresso Brasileiro de Meteorologia, 2000, Rio de Janeiro/RJ. XI Congresso Brasileiro de Meteorologia. Rio de Janeiro: Microservice - Microfilmagens Reproduções Técnicas Ltda., 2000.

Salmi, T., Määttä, A., Anttila, P., Ruoho-Airola, T., Amnell, T., 2002. Makesens for detecting and estimating trends. Helsinki: Finnish Meteorological Institute, 2002.

Salviano, M. F., Groppo, J. D., Pellegrino, G. Q., 2016. Análise de Tendências em Dados de Precipitação e Temperatura no Brasil. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 31, n. 1, 64-73, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/0102-778620150003.

Santos, T. A., Fisch, G., 2016. Temperatura e precipitação: futuros cenários do município de Taubaté, SP, Brasil. Revista Ambiente & Água, v. 11, n. 5, p. 1068-1087, 2016. http://dx.doi.org/10.4136/ambi-agua.1896.

SÃO PAULO (Estado). Decreto nº 1.166, de 9 de janeiro de 2012. Cria a região metropolitana do Vale do Paraíba e Litoral Norte, e dá providências correlatas. São Paulo, 62, 217-220, 2012.

Sen, P. K., 1968. Estimates of the regression coefficient based on Kendall‟s tau. Journal of the American Statistical Association, 63, 324, 1379-1389 p. 1968.

Silva, R. C., Fisch, G., Santos, T. A., 2019. Future scenarios (2011-2040) of temporal and spatial changes in precipitation in the Paraitinga and Paraibuna watersheds, São Paulo, Brazil. Revista Ambiente e Agua, 14, 1-12, 2019.

Taylor, K. E., 2001. Summarizing Multiple Aspects of Model Performance in a Single Diagram. Journal of Geophysical Research, 106, 7183-7192. https://doi.org/10.1029/2000JD900719

Turner II, B. L., Kasperson, R., Matson, P., Mccarthy, J., Corell, R., Christensen, L., Selin, N., Kasperson, J., Luers, A., Martello, M., Polsky, C., Pulsipher, A., Schiller, A., 2003. A framework for vulnerability analysis in sustainability science. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100. 8074-9. 10.1073/pnas.1231335100.

Valverde, M. C., Marengo, J. A., 2010. Mudanças na circulação atmosférica sobre a América do Sul para cenários futuros de clima projetados pelos modelos globais do IPCC AR4. Revista Brasileira de Meteorologia, 01 March 2010, Vol.25(1), pp.125-145.

Valverde, M. C., 2017. A interdependência entre vulnerabilidade climática e socioeconômica na região do ABC Paulista. Ambiente & Sociedade. São Paulo 39-60, jul.-set. 2017.

Vasquez Arroyo, E., Silva, F. T. F., Santos, A., Cordeiro, D., Marengo, J., Lucena, A., 2021. Climate impacts in the Brazilian energy security: analysis of observed events and adaptation options. Sustentabilidade em Debate. 11. 157-196. Doi:10.18472/SustDeb.v11n3.2020.33838.

Wilks, D. S., 2006. Statistical Methods in the Atmospheric sciences. 2nd Ed. London: Academic Press, 634p.

Xavier, A. C. F., Rudke, A. P., Serrão, E. A. de O., Terassi, P. M. de B., Pontes, P. R. M., 2021. Evaluation of Satellite-Derived Products for the Daily Average and Extreme Rainfall in the Mearim River Drainage Basin (Maranhão, Brazil), Remote Sensing, 10.3390/rs13214393, 13, 21, (4393), (2021).

Zákhia, E. M. S. et al., 2021. Impactos das Mudanças Climáticas em uma Bacia Hidrográfica no Sul do Estado de Minas Gerais. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 36, n. 4, 667 681, 2021. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/0102-778636000.