Análise geoestatística das variáveis hidrometeorológicas na bacia hidrográfica do rio Xingu

Autores/as

  • Bárbara Farias Ribeiro Universidade Federal do Pará
  • Dênis José Cardoso Gomes Universidade do Estado do Pará
  • Joaquim Carlos Barboza Queiroz Universidade Federal do Pará
  • Lianne Borja Pimenta Universidade do Estado do Pará
  • Gustavo Francesco de Morais Dias Instituto Federal do Pará

DOI:

https://doi.org/10.26848/rbgf.v15.4.p1676-1690

Palabras clave:

Precipitação, Rio, Variabilidade

Resumen

A questão das mudanças nos níveis dos rios (cheias e vazantes) e a variabilidade da precipitação na região Amazônica é um grande problema, pois atinge diretamente a população  local. Deste modo, destaca-se a bacia hidrográfica do rio Xingu localizada nos estados do Mato Grosso e Pará. O objetivo deste trabalho é o uso dos modelos espaços-temporais baseado nas variáveis hidrometeorologicas na caracterização geoestatística de áreas na bacia hidrográfica do rio Xingu. Para análise geoestatística dos dados pluviométricos e fluviométricos utilizou-se: modelos de regressão (avaliar tendências das variáveis), correlação espacial (geoestatísticas) , mapeamento de variáveis e uso de modelos espaciais (econometria espacial) e o método k-means (grupos homogêneos) através dos software Microsoft Excel e Programa R- The R Project for Statistical Computing 2015. A variabilidade média mensal mostra o período menos chuvoso caracterizado pelos meses de Maio a Outubro se observa oscilações com valores mínimos de 17,4 mm a 155,6 mm ocasionando o período de estiagem na área. A bacia apresenta maiores vazões no trimestre Fevereiro, Março e Abril sendo o maior valor em Março (7937,5 m³/s). O estudo de tendência para as duas variáveis mostrou que a média se manteve constante, ou seja, não houve tendência. Os índices de Moran Globais calculados para precipitações (I=0,7521) e vazões (I=7833) indicam  que existe uma correlação espacial positiva para as duas variáveis. Os resultados obtidos neste estudo podem contribuir para um maior conhecimento de possíveis relações entre variáveis hidrometeorológicas e auxiliar problemas de variabilidade hidrológicas e seus possíveis danos socioeconômicos e ambientais a comunidade local.

 

Geostatistical analysis of hydrometeorological variables in the Xingu river watershed

ABSTRACT                                                                                                     

The issue of changes in river levels (floods and ebb tides) and rainfall variability in the Amazon region is major problem, as it directly affects the local population. So, the Xingu River hydrographic basin located in the state of Mato Grosso and Pará is highlighted. The objective of this work is the use of spatiotemporal models based on hydrometeorological variables in the geostatistical characterization of areas in the Xingu River hydrographic basin. For geostatistical analysis of rainfall and fluviometric data, we used: regression models (evaluating trends in variables), spacial correlation (geostatistics), variable mapping and use of spacial models (spacial econometrics) and the k-means method (homogeneous groups) through Microsoft Excel and R-The R Project for Statistical Computing 2015 software. The monthly average variability shows the least rainy period characterized by the months of May to October, with oscillations with minimum values from 17.4 mm to 155.6 mm, causing the dry period in the area. The basin presents the highest inflows in the February, March and April quarter, with the highest value in March (7937.5 m³/s). The trend study for the two variables showed that the mean remained constant, that is, there was no trend. The Global Moran indices calculated for rainfall (I=0.7521) and outflows (I=7833) indicate that there is a positive spatial correlation for the two variables. The results obtained in this study can contribute to a greater understanding of possible relationships between hydrometeorological variables and help problems of hydrological variability and their possible socioeconomic and environmental damage to the local community.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Bárbara Farias Ribeiro, Universidade Federal do Pará

Possui graduação em Meteorologia pela Universidade Federal do Pará (2020). Tem experiência na área da Geociências com ênfase em Meteorologia no ramo: Hidrometeorologia; Meteorologia Ambiental ; Biometeorologia. Foi bolsista do PIBIC/UFPA (2017-2019) no projeto "Uso de modelos espaço-temporais em variáveis sócio-ambientais para auxilio na caracterização e prognósticos na bacia do rio Xingu". Atualmente mestranda do Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais na Universidade Federal do Pará - UFPA (2021)

Dênis José Cardoso Gomes, Universidade do Estado do Pará

Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais na Universidade do Estado do Pará - UEPA (2021) e membro do grupo de pesquisa NUPAD - Núcleo de Pesquisas Aplicadas ao Desenvolvimento Regional aplicando técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto para investigar as influências climáticas e antrópicas nos cenários hidroambientais, processos erosivos e serviços ecossistêmicos. Meteorologista graduado na Universidade Federal do Pará - UFPA (2020). Tem experiência na área da Geociência com ênfase em Meteorologia nas áreas: Hidrometeorologia; Climatologia; Desastres Naturais (Erosão do solo e Inundações); Meteorologia Ambiental; Uso e ocupação da terra; Biometeorologia; Geoprocessamento (QGIS, ArcGIS). Foi bolsista PIBIC/UFPA (2016 - 2017) e Monitor (2017 - 2019) gerenciando o Laboratório de Estudos de Modelagem Hidroambientais (LEMHA), coordenando a elaboração de banco de dados, mapeamento ambiental (precipitação, uso e cobertura da terra, NDVI, declividade, geomorfologia, pedologia, risco á erosão e inundações).

Joaquim Carlos Barboza Queiroz, Universidade Federal do Pará

Possui graduação em Bacharelado em Física pela Universidade Federal do Pará (1981), mestrado em Geofísica pela Universidade Federal do Pará (1986) e doutorado em Geociências e Meio Ambiente pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2003). Atualmente é Professor Titular do Instituto de Geociências da Universidade Federal do Pará. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Geologia Ambiental, atuando principalmente nos seguintes temas: geoestatistica e geoprocessamento, series temporais, estatística aplicada e fatores de risco.

Lianne Borja Pimenta, Universidade do Estado do Pará

Mestre em Ciências Ambientais, pelo programa de Pós-graduação em Ciências Ambientais (PPGCA) na Universidade do Estado do Pará (2018). Graduada em Tecnologia em GESTÃO AMBIENTAL pela FACULDADE MAURÍCIO DE NASSAU DE BELÉM (2014). Em 2017, recebeu o prêmio "Menção Honrosa" da Universidade do Estado do Pará / Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação (UEPA/PROPESPA), pela pesquisa desenvolvida no Programa de Pós-Graduação. Recebeu, em reconhecimento ao desempenho acadêmico, menção Honrosa do Conselho Regional de Química 6ª Região, também no ano de 2014. Citando o recebimento da Láurea Acadêmica, em virtude do grande aproveitamento acadêmico na Instituição Maurício de Nassau - Belém, em 2014. Tem experiência na área de Administração, com ênfase em Administração de Pessoal, em virtude do estágio no setor Auxílio a Saúde na Universidade Federal do Pará. (2011/2012).

Gustavo Francesco de Morais Dias, Instituto Federal do Pará

Atualmente é professor do Instituto Federal do Pará - IFPA. Graduado em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal Rural da Amazônia (2016). Especialista em Auditoria e Perícia Ambiental pela Universidade Cândido Mendes (2017). Especialista em Engenharia de Segurança do Trabalho pela Universidade Cidade de São Paulo (2018). Mestre em Ciências Ambientais pela Universidade Federal do Pará (2018). Doutorando no Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento Sustentável do Trópico Úmido da Universidade Federal do Pará. Tem experiência na área de Ciências Ambientais, com ênfase na análise de uso e cobertura da terra e paisagem por meio da utilização das técnicas de geoprocessamento, atuando principalmente nos seguintes temas: Uso e cobertura da terra, Paisagem e Recursos Hídricos.

Citas

Agência Nacional das Águas (ANA). Sistema Nacional de Informações sobre Recursos Hídricos. Disponível em: < http://www.snirh.gov.br/hidroweb/publico/apresentacao.jsf>. Acesso: 01/03/2020.

Agência Nacional de Águas (ANA). Resolução n. 48, de 28 de fevereiro de 2011. Disponível em: https://arquivos.ana.gov.br/resolucoes/2011/48-2011.pdf. Acesso em: 10/03/2020.

Almeida, B. M., José, J. V., Duarte, S. N., Frizzone, J. A., Arraes, F. D., Perbone, A., 2014. Análise de tendência temporal da precipitação diária máxima no Estado de São Paulo. Water Resources and Irrigation Management, 3 (1), 1-12.

Ananias, D. R. S., Liska, G. R., Beijo, L. A., Liska, G. J. R., Menezes, F. S., 2021. The Assessment of anual rainfall field by applying diferente interpolation methods in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. SN Applied Sciences, 3 (687), 1-17.

Betancur, S. B., Gastmans, D., Vasquez, K. V., Santarosa, L. V., Santos, V., Kirchheim, R. E., 2020. Hydrological responses in equatorial watersheds indicated by Principal Components Analysis (PCA) – study case in Atrato river Basin (Colombia). Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 25, 1-12.

Bezerra Filho, J. G., Kerr, L. R. F. S., Miná, D. L., Barreto, M. L., 2007. Distribuição espacial da taxa de mortalidade infantil e principais determinantes no Ceará, Brasil, no período 2000-2002. Cadernos de Saúde Pública, 23 (5), 1173-1185.

Brunner, M. I., Melsen, L. A., Wood, A. W., Rakovec, O., Mizukami, N., Knoben, W. J. M., Clark, M. P., 2021. Flood Hazard and change impact assessments may profit from rethinking model calibration strategies. Hydrology and Earth System Sciences, 25, 105-119.

Box, G. E. P.; Tiao, G. C., 1976. Comparison of forecast and actuality. Apllied Statistica, 25 (3), 195 – 200.

Câmara G., Carvalho M. S., Cruz O. G., Corrêa V. Análise espacial de áreas. In: EMBRAPA Cerrados. Análise espacial de dados geográficos. Planaltina, DF: Embrapa, 2004. p. 157-209.

Cardoso, C. A., Dias, H. C. T., Soares, C. P. B., Martins, S. V., 2006. Caracterização morfométrica da bacia hidrográfica do rio Debossan, Nova Friburgo, RJ. Revista Árvore, 30 (2), 241-248.

Carvalho, A. T. F., 2020. Bacia hidrográfica como unidade de planejamento: discussão sobre os impactos da produção social na gestão de recursos hídricos no Brasil. Caderno Prudentino de Geografia, 1 (42), 140-161.

Cerón, W. L., Andreoli, R. V., Kayano, M. T., Canchala, T., Carvajal-Escobar, Y., Souza, R. A. F., 2021. Comparison of spatial interpolation methods for anual and seasonal rainfall in two hotspot of biodiversity in South America. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 93 (1), 1-22.

Chakilu, G. G., Sándor, S., Zoltán, T., 2020. Change in stream flow of Gumara watershed, upper Blue Nilo basin, Ethiopia under representative concentration pathway climate change scenarios. Water, 12 (11), 1-14.

Cirilo, J. A., Verçosa, L. F. M., Gomes, M. M. A., Feitoza, M. A. B., Ferraz, G. F., Silva, B. M., 2020. Development and application of a rainfall-runoff model for semi-arid regions. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 25, 1-19.

Costa, B.; Alves, C. Análise de tendências e padrões de variação das séries históricas de vazões do operador nacional do sistema (ONS). In: Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 19, 2011, Maceió. Anais [...]. Maceió, 1-17.

Cuartas, L. A., Tomasella, J., Nobre, A. D., Nobre, C. A., Hodnett, M. G., Waterloo, M. J., Oliveira, S. M., 2012. Distributed hydrological modeling of a micro-scale rainforest watershed in Amazonia: model evaluation and advances in calibration using the new HAND terrain model. Journal of Hydrology, 462-463, 15-27.

Demidenko, E., 2016. The next-generation K-means algorithm. Statistical Analysis and Data Mining: The ASA Data Journal, 11 (4), 1-14.

Deutsch, C. V., Journel, A. G. GSLIB: geostatistical software library and user’s guide. New York: Oxford University Press, 1997. 339p.

Diniz, G. B. Preditores visando a obtenção de um modelo de previsão climática de temperaturas máxima e mínima para regiões homogêneas do Rio Grande do Sul. 2002. 188 f. Tese (Doutorado em Fitotecnia) –Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.

Etuk, E. H., Moffat, I. U., Chims, B. E., 2013. Modeling monthly rainfall data of Port Harcourt, Nigeria by seasonal Box-Jenkins methods. International Journal of Sciences, 2, 60-67.

Fernandes, V. R. et al., 2021. Secas e os impactos na região sul do Brasil. Revista Brasileira de Climatologia, 17 (28), 561-584.

Genz, F., Lessa, G. C., CIrano, M., 2008. Vazão mínima para estuários: um estudo de caso no rio Paraguaçu/BA. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 13 (3), 73- 82.

Golmohammadi, G., Prasher, S., Madani, A., Rudra, R., 2014. Evaluating three hydrological distributed watershed models: MIKE-SHE, APEX, SWAT. Hydrology, 1 (1), 20-39.

Gomes, D. J. C., Sousa, E. V. S., Ferreira, N. S., Lobato, R. R. C., Ribeiro, B. F., Dias, G. F. M., 2021. Vulnerabilidade à erosão hídrica do solo, bacia hidrográfica do rio Araguaia. Revista Brasileira de Geografia Física, 14 (2), 816-833.

Goovaerts, P. Geostatistics for natural resources evaluation. New York: Oxford University Press, 1997. 481p.

Goovaerts, P., 2000. Geostatistical approaches for incorporating elevation into the spatial interpolation of rainfall. Journal of Hydrology, 228, 113-129.

Hirabayashi, Y., Kanae, S., Emori, S., Oki, T., Kimoto, M., 2008. Global projections of changing risks of floods and droughts in a changing climate. Hydrology Sciences Journal, 53, 754 – 772.

Javari, M., 2017. Assessment of temperature and elevation controls on spatial variability of rainfall in Iran. Atmosphere, 8 (3), 1-40.

Jiménez, K. Q., Collischonn, W., Paiva, R. C. D., 2019. Data assimilation using the ensemble Kalman filter in a distributed hydrological modelo n the Tocantins river, Brazil. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 24, 1-15.

Journel, A. G. Fundamentals of geostatistics in five lessons. California: Stanford Center for Reservoir Forecasting Applied Earth Sciences Department, 1988, 85p.

Kostopoulo, E., Jones, P. D., 2005. Assesment of climate extremes in the Eastern Mediterranean. Meteorology and Atmospheric Physics, 89, 69-85.

Keenan, R. J., 2014. Climate change impacts and adaptation in forest management: a review. Annals of Forest Science, 72 (2), 145-167.

Koch, J., Hogh, K., Stisen, S., 2015. Toward a true spatial model evaluation in distributed hydrological modeling: Kappa statistics, Fuzzy theory and EOF-analysis benchmarked by the human perception and evaluated against a modeling case study. Water Resources Research, 51, 1225-1246.

Latrubesse, E. M.; Stevaux, J. C., 2002. Geomorphology and environmental aspects of the Araguaia fluvial basin, Brazil. Zeitschrift für Geomorpholy, 129, 109–127.

Lucas, E. W. M. Aplicação de modelos hidrológicos determinístico e estocástico mensais na bacia hidrográfica do Xingu – Pará. 2007. 112f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós- graduação em Meteorologia, Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande-PB.

Li, M., Shao, Q., Zhang, L., Chiew, F. H. S., 2010. A new regionalization approach and it’s application to predict flow duration curve in ungauged basins. Journal of Hydrology, 389 (1), 137-145.

Ly, S., Charles, C., Degré, A., 2011. Geostatistical interpolation of daily rainfall at catchment scale: the use of several variogram models in the ourthe and Ambleve catchments, Belgium. Hydrology Earth System Science, 15, 2259-2274.

MacQueen, J. B., 1967. Some methods for classification and analysis of multivariate observations. IN: Berkeley Symposium on Mathematical Statistics and Probability, 15. Proceedings California: University of California, 1, 281-297.

Melo, M. C., Queiroz, V. C., Johnsson, R. M. F., Azevedo, J. P. S., Nascimento, N. O., Machado, L. F. V., SÁ, R. V., Rimulo, B. A., 2020. Avaliação da segurança hídrica para abastecimento público na região metropolitana de Belo Horizonte: estudo da crise hídrica 2014-2015. Revista Brasileira de Climatologia, 27, 680-701.

Millán, H., Lima, J. R., Cerniak, S. N., 2019. Spatial structure of rainfall patterns in the Amazonian area of Brazil through geostatistics with block kriging spatial. Acta Amazonica, 1-34.

Morettin, P.A.; Toloi, C.M.C. Análise de séries temporais. São Paulo: Edgard Blücher, 2004.

Narendra, B. H., Siregar, C. A., Dharmawan, W. S., Sukmana, A., Pratiwi, Pramono, I. B., Basuki, T. M., Nugroho, S. H., Supangat, A. B., Purwanto, Setiawan, O., Nandini, R., Ulya, N. A., Arifanti, V. B., Yuwati, T. W., 2021. A review on sustainability of watershed management in Indonesia. Sustainability, 13 (19), 1-29.

Nascimento, M. B., Silva, T. J. R. D., Paiva, W., Santos, L. L., Araújo, L. E., 2021. Análise da Variabilidade Pluviométrica na Microrregião do Curimataú Ocidental, Paraíba. Revista Brasileira de Geografia Física, 14 (01), 82-93.

Pettena, J. L., Barros, A. L. M. M., Matos, W. D., Ribeiro, A. C. O., Carvalho, R. M. Estudos de inventário hidrelétrico na Amazônia; a bacia do rio Xingu. IN: Simpósio Sobre as Características Geológico-Geotectônicas da Região Amazônica, 1980, [S.l.]. Anais[...]: ABGE, 1980, 115-136.

Salame, C. W., Souza, E. B., Farias, V. J. C., Rocha, E. J. P., Moura, H. P., 2019. Um estudo comparative dos modelos Box-Jenkins e redes neurais artificiais na previsão de vazões e precipitações pluviométricas da bacia Araguaia, Tocantins, Brasil. Revista Brasileira de Ciências Ambientais, 52, 28-43.

Sampaio, F.P. R.; Aguiar, D. G.; Filizola Junior, N. P. Schort, T. Níveis fluviométricos e o custo de vida em cidades ribeirinhas da Amazônia; o caso de Manacapuru e Óbidos. IN: Symposium Selper: Earth Observation for a Green Co- Developed World, 15. 2012, Caiena. Anais[...] Caiena: SELPER, 1-9.

Santos, D. M. Análise e modelagem hidrometeorológica na bacia do Tocantins em Marabá-PA. 2008. 118f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais, Universidade Federal do Pará, Belém, Pará, 2008.

Santos, F. A. A., Rocha, E. J. P., Santos, J. S., 2019. Dinâmica da Paisagem e seus Impactos Ambientais na Amazônia. Revista Brasileira de Geografia Física, 12 (05), 1794-1815.

Santos, L. D. J., Cabral, C. J., Gonçalves, R. B., Silva, O. G., 2019. Vulnerabilidades a eventos pluviais de alta magnitudeda cidade do recife – Pernambuco/Brasil. 9 (2), 161-185.

Sarnighausen, V. C. R., Gomes, F. G., Pai, A. D., Rodrigues, S. A., 2021. Estimativa da evapotranspiração de referência para Botucatu-SP por meio de modelos de regressão. Revista Brasileira de Climatologia, 28, 766-787.

Sena, J. P. O., Neto, J. M. M., Lucena, D. B., 2019. Variabilidade da precipitação em Sumé e São João do cariri e suas consequências na agropecuária. Revista Brasileira de Climatologia, 25, 278-293.

Silva, D. F. et al., 2020. Caracterização de eventos extremos e de suas causas climáticas com base no Índice Padronizado de Precipitação Para o Leste do Nordeste. Revista Brasileira de Geografia Física, 13 (02), 449-464.

Singh, V. P., 2018. Hydrologic modeling: progress and future directions. Geoscience Letters, 5 (15), 1-18.

Sousa, E. S., Santos, V. C., Costa E. A. S., 2022. Influência de fenômenos climáticos sobre o regime de vazões na bacia hidrográfica do rio Tapajós. Holos Environment, 22 (1), 18-30.

Souza, T. S., Nascimento, P. S., 2020. Análise multivariada e tendência da precipitação pluviométrica na região hidrográfica do Recôncavo Sul (BA). Geociências, 39 (1), 203-213.

Sukristiyanti, S., Maria, R., Lestiana, H., 2017. Watershed-based morphometric analysis: a review. Global Colloquium on GeoSciences and Engineering, 118, 1-5.

Teng, F., Huang, W., Cai, Y., Zheng, C., Zou, S., 2017. Application of hydrological model PRMS to simulate daily rainfall runoff in Zamask-Yingluoxia subbasin of the Heihe river basin. Water, 9 (10), 1-14.

Treppiedi, D., Cipolla, G., Francipane, A., Noto, L. V., 2021. Detecting precipitation trend using a multiscale approach based on quantile regression over a Mediterranean area. International Journal of Climatology, 41, 5938-5955.

Tozzi, B. K. M., Fill, H. D. O. A., 2020. Verification on the stationarity of flow series in the Iguaçu river basin. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 25, 1-9.

Uchenna, P. E., Iheanyi, O. S., 2020. Some versions of K-means clustering method and it’s comparative study in low and high dimensional data. African Journal of Mathematics and Statistics Studies, 3, 68-78.

Ventura, R. M. G. Caracterização ambiental e hidrológica da Bacia do Córrego do Barbado em Cuiabá-MT. 2011. 112 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Edificações e Ambiental) - Faculdade de Arquitetura, Engenharia e Ambiental, Universidade Federal do Mato Grosso, Cuiabá.

Villas-Bôas, A. (org). De olho na bacia do Xingu. São Paulo: Instituto Socioambiental. 2012. 61 p.

Wanderley, H. S., Bunhak, A. C. S., 2016. Alteração da precipitação e do número de dias sem chuva na região Sul Fluminense no estado do Rio de Janeiro. Revista Brasileira de Geografia Física, 9 (7), 2341-2353.

Wang, F., Huang, G., Li, Y., Xu, J., Wang, G., Zhang, J., Duan, R., Ren, J., 2021. A statistical hydrological model for Yangtze river watershed based on stepwise cluster analysis. Frontiers in Earth Science, 9, 1-12.

Zuanon, J. et al. Condições para a manutenção da dinâmica sazonal de inundação, a conservação do ecossistema aquático e manutenção dos modos de vida dos povos da volta grande do Xingu. Papers do NAEA, 28(02), 20-62.

Publicado

2022-07-19

Cómo citar

Ribeiro, B. F., Gomes, D. J. C., Queiroz, J. C. B., Pimenta, L. B., & Dias, G. F. de M. (2022). Análise geoestatística das variáveis hidrometeorológicas na bacia hidrográfica do rio Xingu. Revista Brasileira De Geografia Física, 15(4), 1676–1690. https://doi.org/10.26848/rbgf.v15.4.p1676-1690

Número

Sección

Climatologia e Meteorologia

Artículos similares

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> 

También puede Iniciar una búsqueda de similitud avanzada para este artículo.

Artículos más leídos del mismo autor/a