CeN V36 n1 2014

Revista do Centro de Ciências Naturais e Exatas

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Volume 36 | n 1 | Janeiro -Abril/2014

ISSN 0100-8307

CeN, 36(1)

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIAVolume 36 | n 1 | Janeiro-Abril/2014ISSN 0100-8307

CeN, 36(1)

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ISSN 0100-8307 (Publicação Impressa)ISSN 2179-460X (Publicação Eletrônica)

Ciência e Natura/Universidade Federal de Santa Maria. Centro de Ciências Naturais e Exatas. 1979-____.- Santa Maria:

UFSM, 1979- Quadrimestral

CDU 501(05) Ficha catalográfica elaborada por Maristela Hartmann CBR -10/737

Biblioteca Central da UFSM

CeN, 36(1)

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIAPaulo Afonso Burmann

CENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E EXATASSônia Terezinha Zanini Cechin

REVISTA CIÊNCIA E NATURAMarcelo Barcellos da Rosa

André Weissheimer de BorbaAugusto Maciel da SilvaCarmen Vieira MathiasCássio Arthur WollmannClaudia Candida PansonatoCristiane MuenchenFabio Mariano BayerLiliana EssiLucio Strazzabosco DornelesMarcelo Barcellos da RosaNathalie Tissot BoiaskiRosemaira Dalcin CopettiSolange Bosio Tedesco

Andréa de Oliveira Cardoso, Universidade Federal do ABC, BrasilBeatriz Brasileiro, Instituto Federal do Sudeste de Minas Gerais, BrasilCamilo Amaro Carvalho, Universidade Federal de Viçosa, BrasilCarmem Dickow Cardoso, Universidade Federal Santa Maria, BrasilCássio Arthur Wollmann, Universidade Federal de Santa Maria, BrasilDavidson Martins Moreira, Universidade Federal da Fronteira Sul, BrasilEmerson Galvani, Universidade de São Paulo, BrasilÉrika Collischonn, Universidade Federal de Pelotas, BrasilFranciano Scremin Puhales, Universidade Federal de Santa Maria, BrasilGauss Moutinho Cordeiro, Universidade Federal de Pernambuco, BrasilJosé Fernando Gomes Requeijo, Universidade Nova de Lisboa, PortugalJulian Penkov Geshev, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, BrasilJuliano Casagrande Denardin, Universidad de Santiago de Chile, ChileLiliana Essi, Universidade Federal de Santa Maria, BrasilMarcelo Barreto da Silva, Universidade Federal do Espírito Santo, BrasilMartha Bohrer Adaime, Universidade Federal de Santa Maria, BrasilMax Oliveira de Souza, Universidade Federal Fluminense, BrasilNina Simone Vilaverde Moura, Fundação Zoobotânica do Rio Grande do Sul, BrasilRui Manuel Campilho Pereira de Menezes, Instituto Superior de Ciências do Trabalho e da Empresa, PortugalSimone Ferraz, Universidade Federal de Santa Maria, BrasilUdo Sinks, Universidade Federal do Pampa, BrasilVanderlei Minori Horita, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, BrasilVanilde Bisognin, Centro Universitário Franciscano, Brasil

Roberto Lima Bordin

Marta Azzolin (Português)Erick Callegaro (Inglês)

Roberto Lima Bordin, Marcos Rodrigo Soares

Merielem Saldanha Martins, Jaqueline Sarzi e Mariane Paludette

Roberto Lima Bordin

Marcos Rodrigo Soares

Reitor

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Editor Gerente

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Fotografia Capa

CeN, 36(1)

Sumário

CARACTERIZAÇÃO DO FLOCO BIOLÓGICO E DA MICROFAUNA EM SISTEMA DE LODOS ATIVADOSJuliana Ferreira Soares, Róbson Ilha, Noeli Júlia Schüssler de Vasconcellos, Mariana Ribeiro Santiago

THE CONSUMER BEHAVIOUR AND NEW BRAND MANAGEMENT POLICIES OF ORGANIC FOOD IN ITALY: THE CASE STUDY OF “VIVI VERDE COOP”Aldo Marchese, Matteo Masotti, Katia Laura Sidali, Andrea Cristina Dörr

A FERRADURA DE MEDIDA POSITIVAAnderson Luiz Maciel, Alessandra Kreutz

EXISTÊNCIA, DECOMPOSIÇÃO ORTOGONAL E COMPORTAMENTO ASSINTÓTICO DAS SOLUÇÕES DE UM SISTEMA EM ELETROMAGNETISMOGraciele de Borba Gomes Arend, Marcio Violante Ferreira

REGIME HÍDRICO DO RS DURANTE OS EVENTOS ENOS DOS ANOS DE 1987 E 1999Morgana Vaz da Silva, Claúdia Rejane Jacondino de Campos, Luciana Barros Pinto

ANÁLISE DE UM CASO DE ENCHENTE OCORRIDO NA REGIÃO DE PELOTAS-RS EM JANEIRO DE 2009Gustavo Rasera, Cláudia Rejane Jacondino de Campos

EVIDÊNCIAS DE CIRCULAÇÃO DE BRISA VALE-MONTANHA NA SERRA DA MANTIQUEIRA: CIDADE DE ITAJUBÁ – MGMichelle Simoes Reboita, Arcilan Assireu, Lucas Chilelli da Silva, Nancy Rios

1

11

18

30

39

52

61

DOI: http://dx.doi.org/10.5902/ 0100-830712873Revista do Centro do Ciências Naturais e Exatas - UFSMCiência e Natura, Santa Maria, ISSN: 0100-8307, v. 36 n. 1 jan. 2014, p. 001-010

Recebido em: 15.02.13, Aceito em: 21.01.14

Caracterização do Floco Biológico e da Microfauna em Sistema de Lodos Ativados

Characterization of Biological Floc and Microfauna in Activated Sludge System

Juliana Ferreira Soares1, Róbson Ilha2, Noeli Júlia Schüssler de Vasconcellos3, Mariana Ribeiro Santiago4

1,2 Universidade Federal de Santa Maria – UFSM - Santa Maria - RS- Brasil3 Centro Universitário Franciscano – UNIFRA - Santa Maria - RS- Brasil

4 Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS - Porto Alegre - RS - Brasil

Resumo

A investigação microscópica dos flocos e da microfauna presente no lodo é um importante indicador do desempenho e eficiência do sistema de

lodos ativados. Diante desta importância, o objetivo do trabalho foi caracterizar a estrutura dos flocos biológicos e identificar os organismos que

compõem a microfauna dos tanques de aeração de uma ETE industrial, relacionando aos parâmetros físico-químicos e à eficiência do processo. Para

a caracterização do floco e da microfauna foi empregada a técnica microscópica qualitativa. Os parâmetros físico-químicos foram fornecidos pelo

próprio laboratório da indústria. Durante o estudo foi possível observar organismos dos grupos de Tecamebas, Rotíferos, Ciliados Fixos e Ciliados

Livre-Natantes, caracterizando o processo com boa depuração, e a estrutura do floco foi caracterizada entre ideal e intumescido. A análise qualitativa

da estrutura do floco biológico mostrou-se importante para a identificação de casos de intumescimento do lodo.

Palavras-chave: microbiota, microscopia óptica, efluente industrial, indústria de bebidas, eficiência.

Abstract

The microscopic investigation of the floc and the microfauna present in the sludge is an important indicator of the performance and efficiency of the

activated sludge system. Given this importance, the study aimed to characterize the structure of the biological flocs and identify the organisms that

make up the microfauna in the aeration tanks from the industrial WWTP, relating to the physico-chemical parameters and process efficiency. For

the characterization of floc and microfauna qualitative microscopic technique was employed. The physical-chemical parameters were supplied by

industry’s own laboratory. During the study were observed groups of testate amoebae, rotifers, attached ciliates and ciliates free natantes characte-

rizing the process with good purification and as the structure of the flocs between ideal and filamentous bulking. Qualitative analysis of biological

floc structure proved important for the identification of cases of the filamentous bulking.

Keywords: microbiota, optical microscopy, industrial sewage, beverage industry, efficiency.

2 SOARES et al | Caracterização do Floco Biológico...

1 Introdução

Estudos e análises sobre o comportamento da população microbiana dos lodos ativados no Brasil são insuficientes, uma vez que o conhecimento dessa dinâmica é de fundamental importância no controle operacional do processo. A investigação microscópica dos flocos e da microfauna presente no lodo é um importante indicador do desempenho e da eficiência do sistema, permitindo uma análise mais rápida das condições depurativas do processo, do que os resul-tados das análises químicas convencionais (CYBIS et al, 1997).

O sistema de lodos ativados é atualmente o mais empregado para tratamento biológico de efluen-tes no mundo, principalmente pela alta eficiência alcançada (HERMOSO et al, 2004). Em geral, este tipo de sistema de tratamento é composto por um tanque, sistema de aeração, decantador e sistemas de recirculação e de descarte do lodo. Nos tanques de aeração ocorre a exposição da matéria orgânica para ser degradada pela massa biológica, que na presença de oxigênio, cresce e flocula, esta floculação ou aglutinação biológica permite a separação dos microrganismos em suspensão, do meio líquido, dentro do decantador secundário, proporcionando o seu retorno ao tanque de aeração (JARDIM et al, 1997).

Tabela 1 – Classificação utilizada para agrupar os organismos da microfauna.

Grupos Classificação Breve Descrição

Ciliados Ciliados predadores de flocos - CPF Possuem a célula achatada dorsoventralmente e cílios modificados e agrupados na parte do corpo que fica em contato com o substrato. São vorazes predadores de bactérias.

Ciliados Livre Natantes – CLN Possuem cílios distribuídos regularmente por toda a célula e nadam livremente entre os flocos. São predadores e carnívoros.

Ciliados Fixos - CF Ficam unidos ao substrato por um pedúnculo, sendo algumas espé-cies, coloniais. Os cílios encontram-se na região anterior do corpo, próximo à cavidade oral.

Amebas Tecamebas – AMB Possuem revestimento externo constituído por proteínas, sílica, cal-cário, ferro, etc.

Amebas nuas - AMN Não possuem forma definida, têm corpo mole.

Flagelados Zooflagelados – ZFL ou FLG São flagelados não pigmentados e podem ter de um a vários flage-los. Ingerem matéria sólida ou substâncias orgânicas e inorgânicas dissolvidas.

Micro- metazoários Rotíferos, Nematóides, Anelídeos, Tardigrados - MTZ

São organismos pluricelulares de vários filos. Possuem lenta taxa de crescimento, sendo a maioria composta por predadores de bactérias e protozoários.

Adaptado de Figueiredo et al, 1997.

3Ciência e Natura, Santa Maria, v. 36 n. 1 jan. 2014, p. 001-008

2 Metodologia

As amostras de lodo ativo foram fornecidas por uma indústria de bebidas, localizada no município de Santa Maria – RS, a qual emprega o sistema de lodos ativados por aeração prolongada para tratamento de seus efluentes.

A amostragem foi realizada semanalmente por um período de seis meses, tendo início em maio de 2012 e término em outubro de 2012. Para cada amos-tragem foram coletados 10 ml de lodo ativo do tanque de aeração utilizando um frasco de vidro e analisada com prazo máximo de 2 horas, a fim de assegurar a vitalidade de toda comunidade microbiana presente no lodo (CETESB, 1985).

As análises microscópicas foram realizadas no Laboratório de Microbiologia do Curso de Eng. Ambiental e Sanitária – UNIFRA. Para a visualização óptica foram empregadas lâminas e lamínulas de vidro, usando preparações simples a fresco, analisando-se a estrutura, densidade dos flocos, identificação e predominância de microrganismos (HERMOSO et al, 2004). As análises qualitativas foram realizadas em duas etapas, conforme a seguinte descrição:

1) Caracterização da estrutura dos flocos pela densidade de filamentos, classificando-os em floco ideal, intumescido ou pin-point, utilizando-se aumento de 100X. A figura 1 ilustra aspectos dos flocos de lodo ativado encontrados em exame microscópicos conforme a classificação proposta no Manual da CETESB (1997);

2) Em seguida, realizaram-se as análises de identificação e de predominância de microrganismos, empregando a técnica de visualização simples, descrita no Manual Técnico da CETESB (1985), utilizando-se aumento de 400X, e analisando seu indicativo de condições de depuração, descrito no mesmo manual.

Dados de análises físico-químicas, como Demanda Química de Oxigênio (DQO), Índice Volu-métrico do Lodo (IVL), pH e Oxigênio Dissolvido foram fornecidos pela indústria de bebidas, a qual realiza essas análises em laboratório próprio. Esses dados podem ser vistos na tabela 2.

O princípio do processo baseia-se na oxidação bioquímica dos compostos orgânicos e inorgânicos presentes nos esgotos, a qual é mediada por uma popu-lação microbiana diversificada e mantida em suspensão num meio aeróbio. Esta população consiste em uma complexa associação de bactérias, protozoários, fungos e micrometazoários que formam os flocos biológicos do sistema (BENTO et al, 2005; MOTTA et al, 2001).

A eficiência do sistema de lodos ativados depende, dentre outros fatores, da capacidade de floculação, da biomassa ativa e da composição dos flocos formados (JORDÃO et al, 2005). Flocos ideais são classificados como sendo predominantemente de média e grande dimensão, firmes, redondos, com aspecto compacto e com uma quantidade equilibrada de bactérias filamentosas (CAVALCANTI, 2012).

Embora os organismos filamentosos sejam importantes na estrutura do floco, seu crescimento excessivo não permite a sedimentação do lodo ativo, resultando em um intumescimento filamentoso ou “bulking” (CORDI et al, 2007). Já a predominância de organismos formadores de floco dificulta a formação de um floco rígido, tornando-o pequeno e fraco, com má sedimentabilidade, denominados “pin-point floc” (SPERLING, 2002).

Entretanto, os componentes da microfauna (protozoários e micrometazoários) têm importante função por serem extremamente sensíveis às altera-ções no sistema, como as condições físico-químicas e ambientais, tornando-se assim ótimos bioindicadores da eficiência do sistema (CORDI et al, 2007). A grande maioria dos autores, dentre eles Jenkins et al (1993), Madoni (1994), Figueiredo et al (1997) e Bento et al (2000) agrupam a microfauna presente no lodo ativado conforme descrito na Tabela 1.

A análise microscópica qualitativa, dos aspec-tos gerais dos flocos e a identificação das espécies dominantes, mostram-se suficiente para a caracteriza-ção imediata das condições depurativas do sistema de tratamento (BENTO et al, 2005; HERMOSO et al, 2004). Desse modo, a presença desses microrganismos pode ser utilizada como indicador biológico das condições e eficiência do processo, visto que a microfauna pode ser facilmente observada ao microscópico óptico.

O trabalho teve como objetivo caracterizar a estrutura dos flocos biológicos e a identificar os organismos que compõem a microfauna dos tanques de aeração de uma ETE industrial do tipo lodos ati-vados, relacionando aos parâmetros físico-químicos e à eficiência do processo.


Figura 1 – Aspectos dos flocos de lodo ativado. (a) Floco Ideal, (b) Floco intumescido e (c) Floco Pin Point. Adaptado de Figueiredo et al (1997).


Tabela 2 – Dados de OD, IVL, pH do lodo biológico nos tanques de aeração e de eficiência de remoção de DQO no processo nas respectivas semanas de amostragem e análise qualitativa.

Semana OD (mg L-1) IVL (ml g-1) pH DQO (% remoção)1 0,23 177 7,5 98,7

2 1,25 178,31 7,6 97,2

3 0,21 205,57 7,9 98,7

4 0,27 149,8 8,1 95,0

5 0,19 166,02 8,1 89,7

6 0,44 178,7 8,0 94,4

7 0,2 174,91 7,6 98,2

8 0,25 182,49 7,5 98,5

9 0,46 184,21 7,8 98,1

10 2,62 175,1 7,8 98,1

11 0,56 179,6 7,6 95,9

12 2,17 182,65 8,0 95,0

13 2,36 170,86 8,2 96,8

14 2,67 219,9 8,1 92,1

15 2,68 231,7 8,1 99,1

16 2,27 193,88 7,7 98,9

17 1,07 180,27 8,4 99,5

18 0,53 160,74 7,4 99,1

19 2,59 149,65 7,4 95,1

20 1,36 158,17 7,6 97,7

21 1,29 175,62 7,7 93,1

22 1,8 161 7,8 98,3

23 0,13 185,18 7,4 98,9


Figura 2 – Microrganismos encontrados no lodo ativado. (a) Tecameba (Arcella), (b) Rotífero (Philodina), (c) Ciliado Fixo (Vorti-cella) e (d) Ciliado Livre-Natante (Aspidisca)....... .continua..

3 Resultados e discussão

Durante o período de desenvolvimento deste trabalho foi possível identificar microrganismos dos grupos de Tecamebas (TAMB), Rotíferos (ROT), Cilia-dos Fixos (CF) e Ciliados Livre-Natantes (CLN), e a estrutura do floco entre ideal e intumescido, como mostram a figura 2 e 3, respectivamente.

A microfauna do tanque de aeração do sistema mostrou-se composta por organismos dos grupos de Tecamebas e Rotíferos, com 100% de frequência, além de Ciliados Fixos e Ciliados Livre-Natantes, como mostra a tabela 3. A presença desses microrganismos permite caracterizar o processo com elevada idade do lodo e boa qualidade de depuração, ou seja, eficiência no tratamento (BENTO et al, 2005; CORDI et al, 2007). A Tabela 4 mostra os principais gêneros encontrados de cada grupo de microrganismos.

Nas três últimas semanas de análises micros-cópicas observou-se uma significativa diminuição no número de rotíferos, comparando-se com o restante do período de observação, e um grande aumento na quantidade de ciliados natantes. Este tipo de altera-ção deve-se a mudanças da qualidade do efluente que chega aos tanques de aeração, pois a microfauna se adapta a novas condições, estabelecendo então uma nova densidade populacional, pois de acordo com estudo de Cordi et al (2007), o excesso de carga orgânica pode resultar em alterações abruptas na microbiota adaptada.

A caracterização da estrutura dos flocos apre-

sentou uma boa formação dos mesmos em 65,3% do período de estudo e 34,7% intumescido no restante do tempo, como mostra a Tabela 5.

Como mostra a figura 4, nas análises em que o lodo foi caracterizado como intumescido o nível de OD estava abaixo de 0,5 mg L-1 em 87,5% dos casos, comprovando que em baixo OD, entre 0,1 e 0,5 mg L-1, as bactérias filamentosas se desenvolvem melhor. A faixa ideal de OD é considerada entre 1 a 3 mg L-1, o que coincidiu com a boa estrutura do floco em 73,4% dos eventos do período amostral, o que é coerente, pois o aumento de oxigênio, não excessivo, implica em maior eficiência e melhor formação do floco (LIMA et al, 2011; OLIVEIRA et al, 2009).

Quanto ao IVL, este encontrou-se entre 149,65 e 231,7 ml g-1, estando abaixo de 200 ml g-1 em 86,9% do tempo, caracterizando flocos com boa formação, pois o IVL ideal caracteriza-se entre 50 e 150 ml g-1 e a partir de 200 ml g-1 há um começo de intumescimento, o que ocorreu quando o IVL foi mais alto, porém não chegou a níveis críticos, visto que neste caso o IVL pode chegar a 800 ml g-1 (LIMA et al, 2011).

Para o pH e remoção de DQO pode-se, também, caracterizar o bom funcionamento do sistema de lodos ativados. Em média, a DQO teve 96,8% de eficiência de remoção, e o pH permaneceu na faixa ideal, entre 6 a 9, durante todo o período, comprovando, assim, a eficiência do processo (BENTO et al, 2005; LIMA et al, 2011).


Figura 3 – Aspectos identificados dos flocos do lodo ativado. (a) Floco Ideal e (b) Floco intumescido.

Tabela 3 – Frequência dos grupos identificados na microfauna do tanque de aeração durante o período de estudo.

Grupo Frequência (%)

Tecamebas 100

Rotíferos 100

Ciliados Fixos 91,7

Ciliados Livre-natantes 70,9

Figura 2 – continuação...Microrganismos encontrados no lodo ativado. (a) Tecameba (Arcella), (b) Rotífero (Philodina), (c) Cilia-do Fixo (Vorticella) e (d) Ciliado Livre-Natante (Aspidisca).


Tabela 5 - Resultados da caracterização da estrutura dos flocos biológicos durante o período de estudo.

Semana Estrutura dos flocos Semana Estrutura dos flocos1 Intumescido 13 Intumescido

2 Ideal 14 Ideal

3 Intumescido 15 Ideal




7 Ideal 19 Ideal



10 Ideal 22 Ideal

11 Ideal 23 Ideal

12 Ideal

Tabela 4 – Gêneros dos diferentes grupos de organismos identificados na microfauna do tanque de aeração.

Grupo Gêneros

Tecamebas Euglypha tuberculata

Arcella vulagaris

Arcella discoides

Arcella dentataRotíferos Philodina roséola

Epiphanes brachionusCiliados Fixos Epistylis plicatilis

Vorticella aequilata

Vorticella microstomaCiliados Livre-natantes Aspidisca costata

Euplotes patella


Sanitária e Ambiental, v. 10, n. 4, p. 329-338. 2005.

BENTO, A.P.; PHILIPPI, L.S. Caracterização da microfauna na avaliação da remoção de nitrogênio e matéria orgânica em um sistema de tratamento por lodos ativados. In: Simpósio Luso-Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, 9, 2000. Porto Seguro, Anais. Porto Seguro, ABES. p. 678-687. 2000.

CAVALCANTI, J. E. W. A. Manual de Tratamento de Efluentes Industriais. 2 ed. São Paulo: Engenho Editora Técnica Ltda., 2012.

CETESB. Manual Técnico da microbiologia para sistemas de lodos ativados operando com esgotos domésticos. São Paulo, SP, 1985. 43 p.

CORDI, L.; et al. Intumescimento Filamentoso no Processo de Lodos Ativados Aplicado ao Tratamento de Soro de Queijo: Caracterização e Uso de Floculantes para Melhorar a Sedimentabilidade. Revista Engenharia Ambiental, v. 4, n. 2, p. 026-037, jul./dez. 2007.

CYBIS, L.F., PINTO, C.R.R. Protozoários e metazoários presentes em reatores sequenciais em batelada (RSB) observados no processo de nitrificação. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, 19, 1997. Foz do Iguaçu, Anais. Foz do Iguaçu, ABES. p. 793-802. 1997.

Conclusão

A microbiota do lodo ativo mostrou-se com-posta por diferentes gêneros de organismos dos grupos de Tecamebas, Rotíferos, Ciliados Fixos e Ciliados Livre-Natantes, e quanto à estrutura, os flocos mostraram características de formação ideal e de intumescimento.

A análise qualitativa da estrutura do floco biológico mostrou-se importante para a identificação de casos de intumescimento do lodo, evidenciado quando analisados com os parâmetros de OD e IVL, os quais estão diretamente ligados com as condições de sedimentabilidade.

Embora as análises de microfauna e carac-terização do floco sejam ainda tão pouco utilizadas no Brasil, podem ser de extrema utilidade para uma melhor compreensão e otimização do processo que ocorre nos reatores biológicos.

A caracterização da estrutura dos flocos e densidade de filamentos é indispensável quando há um problema de intumescimento do lodo. Porém, as análises microbiológicas não devem substituir as análises físico-químicas, mas sim complementá-las.

Referências

BENTO, A. P; et. al. Caracterização da Microfauna em Estação de Tratamento de Esgotos do Tipo Lodos Ativados: Um Instrumento de Avaliação e Controle do Processo. Revista Engenharia

Figura 4 – Relação entre o Oxigênio Dissolvido (OD) e a Estrutura do floco biológico, onde 1 é Ideal e 2 Intumescido.


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SPERLING, M. V. Lodos Ativados: Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias. 2 ed. Belo Horizonte: UFMG, 2002.

DOI: http://dx.doi.org/10.5902/ 0100-830711269Revista do Centro do Ciências Naturais e Exatas - UFSMCiência e Natura, Santa Maria, ISSN: 0100-8307, v. 36 n. 1 jan. 2014, p. 011-017


The consumer behaviour and new brand management policies of organic food in Italy: the case study of “Vivi Verde Coop”

Aldo Marchese1, Matteo Masotti2, Katia Laura Sidali3, Andrea Cristina Dörr4

1,2University of Bologna – Bologna – Italy

3Goerg August University Goettingen – Goettingen – Germany

4Federal University of Santa Maria – Santa Maria – RS – Brazil

Abstract

Due to economic growth, social, cultural and demographic changes lead to changes on food production patterns. Increased instruction levels,

strong urbanization and consequent depopulation of rural areas, increased number of working women, increased wealth of families, growth and

differentiation of food demand led to deep innovations in consumers priorities and choices. It means that consumption behaviors are now more

focused on food safety (search for secure, healthy and even biological food) rather than food security (the problem of food scarcity no longer affects

the developed countries). Food producers and distributors, in particular large scale distribution, gradually adapted their strategies to meet the

emerging consumers’ preferences. In this paper we analyze the brand management strategy “ViviVerde” pursued by Coop and, also we perfom an

analysis of the demand elasticity of the food products sold with the ViviVerde label (eggs, milk, fresh cheese, pasta, fruit juices) from de period of

January 2010 to May 2012 in the Italian Province of Bologna. The conclusions are that economic performance of a line of products of the ViviVerde

Coop, that clearly pursues the Corporate Social Responsibility objectives, is positive and increasing. It demonstrates that those kinds of brand

management strategies can be successful.

Keywords: Brand management. Marketing. Consumer behavior. Elasticity of demand. Organic products.

Resumo

AResumo: Devido ao crescimento econômico, as mudanças sociais, culturais e demográficos conduzem mudanças nos padrões de produção de

alimentos. O aumento dos níveis de instrução, urbanização e consequente despovoamento das zonas rurais, o aumento do número de mulheres que

trabalham, o aumento da riqueza das famílias, o crescimento e diferenciação de demanda por alimentos levaram a inovações profundas nas prioridades

e escolhas dos consumidores. Isto significa que os comportamentos de consumo são mais focados na segurança alimentar (busca de alimento seguro,

saudável e até mesmo biológica) ao invés de segurança alimentar (o problema da escassez de alimentos não afeta mais os países desenvolvidos).

Produtores e distribuidores de alimentos, em particular os de distribuição em grande escala, gradualmente adaptaram suas estratégias para atender

às preferências dos consumidores emergentes. Neste artigo, analisa-se a estratégia de gestão da marca “ViviVerde” adotada por Coop e também

faz-se uma análise da elasticidade da demanda dos produtos alimentares comercializados com o rótulo ViviVerde (ovos, leite, queijo fresco, massas,

sucos de frutas) no período de janeiro de 2010 a maio 2012 na província italiana de Bolonha. As conclusões são que o desempenho econômico de

uma linha de produtos da Coop ViviVerde, os quais adotam claramente os objetivos da Responsabilidade Social Corporativa, é positivo e crescente.

Isso demonstra que estes tipos de estratégias de gestão de marca podem ser bem sucedidos.

Palavras-chave: Gerenciamento de marca. Marketing. Comportamento do consumidor. Elasticidade da demanda. Produtos orgânicos.

12 Marchese et al | The consumer behaviour ...

1 introduction

During the last century, several important social changes occurred, due to the globalization phenomenon and the significant economic develop-ment. Those changes involved almost all aspects of people’s lifestyle, with important consequences on the structure of the western society. For example, the global instruction rate is increased, the urbanization trends have led to the abandon of the rural areas, the female employment rate is grown, the global income level is increased, and the role and influence of the mass media has strengthened. Those phenomena have generated new levels of awareness and, consequently, new needs in the food consumers. As a result of those trends, substantial changes in the agri-food sector have occurred: those changes concern both productions and production systems that, from being local and based on the artisan production, have become more industrialized and delocalized (Inea, 2009; Belliggiano, 2009; Belletti; Marescotti, 1995).

In particular, the urbanization phenomenon has increased the distance between the consumers and the production sites. This results in a smaller consumers’ trust, despite of a bigger availability of food: while the food security is greatly increased, the food safety tends to decrease (Inea, 2009). In addition to those phenomena, the agri-food sector has been often hit by scandals and frauds, such as the BSE (“mad cow”), avian and swine flu, the case of “blue mozzarellas”, which have greatly affected the market for agri-food products, causing big economic losses (for the Italian agri-food sectors those losses due to the latest food safety issues are estimated in more than 15 billion of euros).

Moreover, the prominent role of the new media and the Internet has promoted a more complete know-ledge of ethical issues relative to humanity as a whole and transformed the consumers from being recipient of unilateral information in purposeful subjects, able to communicate their preferences and needs and to influence the producers and the retailers of the agri--food sector. In this new context the modern consumer is then more aware of several “new” aspects of the food market and the quality/price concept assumes new connotations, which are more ethical and rela-ted to the food safety aspect. As a consequence, the traditional indicators used to predict the consumers behavior, such as price, relative prices, and income are not anymore sufficient the consumers choices, except through a deeper analysis of the subjective component of the choice, more related to the personal taste (Belliggiano, 2009).

The scope of this paper is to analyze and search for empirical evidences of the success and of failure, of

a brand management policy related to the Corporate Social Responsibility (CSR) approach, defined by the European Union as a concept whereby companies integrate social and environmental concerns in their business operations and in their interaction with their stakeholders on a voluntary basis (European Commission, 2001). CRS is a strong base for the new marketing policies, where the consumers, considered as stakeholders, are informed about the policies pur-sued by the retailer, in order to increase its reputation and incomes (Pepe, 2003; Bisio, 2003, Tassinari, 2003; Ricotti, 2003; Cramer; Jonker; van der HeiJden, 2004; Unioncamere, 2004; Casati; Sali, 2005; Musso; Risso, 2006; Parmiggiani, 2007; Briamonte; Hinna, 2008; Giuca, 2008; Peri, 2008; Fabris, 2010).

With this paper we want to give a contribution to the studies related to the role of the Social Respon-sibility factor for the consumer. Literature evidences that there is a progressive transition, especially during crisis moments, from a “classic” typology of consumer, mainly interested in searching for the better price/quality rate, to a consumer-citizen, more interested in understanding the dynamics and the ethics of the products he or she buys (Inea, 2009).

2 Material and Methods

In this study we analyze quantitatively the case of the ViviVerde line of biological products, in particular the economic performance of five typologies of products of the food sector: eggs, milk, fresh cheese, pasta, juice nectars. The scanner data has been provided by Coop Adriatica (17 proximity shops (InCoop), 29 stores (Coop and InCoop,) and 4 superstores (Iper-Coop) located in the Bologna province of Italy which goes from January 2010 to May 2012.

In this regards, we analyze the microeconomic results of these phenomena through the description of the elasticity of the demand curve of several food products of the biological line ViviVerde Coop. This analysis can describe the role of CSR policies on the Large Scale Retail subjects that adopt them, both in term of reliability and of increased revenue. The economic trend of products based on a strong CRS can be used to understand how the modern consumer descripted above reacts to this supply, and how this reaction leads the LSR subjects to define and protect a strong brand image, based on the consumer loyalty. Those aspects are fundamental to survive in the con-temporary agri-food market, which has become more and more competitive.

The elasticity of the demand curve represents the variation of the sales related to the variation of the sale price. This index represent the direction of the


changes in sold quantities: a positive value is indicative of an increasing in sales with increasing prices (and vice-versa), while a negative value is representative of decreasing sales with increasing prices (as happens with “classic” goods). Moreover, the absolute value of the elasticity has to be considered: for example, a value of 2 indicates that the variation of sales is 2% for every 1% of the price variation (the direction is done by the sign of the found value) (VARIAN, 2009).

Defining P as the price and Q as number of pieces sold for a given week, and dP and dQ respec-tively the variations of those values in a given time, elasticity of the demand curve e is defined as

Another method for the estimation of elasticity, which will be used in this paper, is to perform a linear regression of the logarithmic transformation of P and Q. Given the function

The estimated coefficient e, which is the slope of the regression line, represents the elasticity of the demand curve, if it is significant.

3 Results and discussions

3.1 Economic trends for the ViviVerde Coop lineCoop Adriatica, a division of Coop Italia which

operates in a several Italian regions, including Emilia--Romagna and its Province Bologna, owns 51 stores in the Province territory. Those stores are organized in different categories, according to their surface: (i) 17 superetteInCoop: small shops, located mainly in the city center, with a surface smaller than 1000 square

meters; (ii) 29 supermarkets: Coop stores (bigger than 2000 square meters) and Coop&Coopstores (smaller than 2000 square meters); (iii) 4 superstores Ipercoop and (iv) a Staibene Coop shop dedicated to wellness products. More than a half of the total stores surface (60%) is located in the Bologna city territory. Of this surface, 40% is represented by the four superstores, followed by the Coop stores (38%), the Coop&Coop (17%) and by the more recent superetteIncoop (3%).

Concerning the analysis of the revenue, the biggest income share (45%) is registered by the Coop stores. This is due to the strong presence of those shops in the Bologna province territory, which compensates the smaller surface. Another interesting data is the revenue of the In Coopsuperettes, which generates the 8% of the total Coop Adriatica sales. This shows that this typology of shop (called proximity shops) meets the needs of the consumers, in spite of the higher selling prices.

The success of the proximity shops shows that the consumers behavior is changing because of the crisis there is an increased level of attention for the food waste and an increased propensity to buy food from stores close to home. This is why Coop, such as other large scale retailers invested resources in the creation of small shops, located in the city center, that supply essential and mainly private label goods.

The InCoop trend is steadily increasing over the considered period where the share of ViviVerde products sold in the InCoop stores goes from the 7% of 2010 to the 12% of the May 2012, while the value for the Coop&Coop stores remains quite the same and the Coop and Ipercoop values decrease. We have considered the food products of the ViviVerde line, grouped in five macro areas: milk, pasta, fresh cheeses (ricotta, mozzarella and crescenza), fruit juices. For every product we have calculated the total sale value,

Figure 1 − Composition in percentage of ViviVerde food products sales in the Coop Stores (Jan 2010 − May 2012)Source: Brasili et al. (2013).


the number of pieces sold and the average price, in order to study the historic trend of sales from January 2010 to May 2012.

Those data show that the creation of a biolo-gical line linked to the Coop brand is a success story. All of the economic indexes related to those products shows positive trends in all of the four categories of stores analyzed. Concerning the database used for the

analysis of the demand curve elasticity, it comprehends the sales data of all of the ViviVerde line products from January 2010 to May 2012 for the stores of the Bologna Province. Since the introduction of the Vivi-Verde products in the different shops has been gradual over time both for the different shop categories and for the single stores, we have not considered data for the stores open since January 2012.

Figure 2 − Percentage of composition of ViviVerde food products sales in the Coop Stores, pieces sold (Jan 2010 − May 2012)Source: Brasili et al. (2013).

Figure 3 − Total revenue generated by sales of ViviVerdeCoop products (Jan 2010 – May 2012)Source: Brasili et al. (2013).


3.2 Elasticity results for the ViviVerde Coop lineFollowing are reported the results of the analy-

sis of the elasticity of demand curve for the considered ViviVerde food products, for each store category. The correspondent coefficient of determination R² provi-des a measure of how well observed outcomes are replicated by the model, as the proportion of total variation of outcomes explained by the model (the more the value is close to 1, the better real outcomes are explained by the model).

As we can observe, there is not a unique trend in the results, but there are some unusual results where some values are positive, bigger than 1 and significant. This is unusual for food products that do not belong to the “luxury” category, where an increasing price is usually followed by a decreasing value of sales.

Those results can be observed from two points of view either store typology or good category. Concer-ning the store typology, the estimated value of elasticity, and so the effect of price on sales, is significant for every products sold in the proximity shops InCoop, while this is true only for some category of good in the other typologies (three cases for IperCoop superstores and for Coop&Coop stores, one case for the Coop stores). Positive and bigger than 1 values in four typologies of product for the InCoop shops is probably due to the preference of the InCoop customers for the quality products, in spite of the increasing price.

The analysis of the different typologies of pro-duct gives ”incoherent” results, that are completely different between the various stores: eggs, milk, pasta and fruit juices shows significant elasticity values for the InCoop shops, while this cannot be said for the

other store typologies. Even the sign of the elasticity value is variable: products sold in the InCoop stores always have the sign of the elasticity value opposite to the one of the same products sold in the other stores. So, the price effect is negative for eggs, pasta and fruit juices sold by the InCoop shops, the Coop Stores and the IperCoop superstores.

A different result is given by the analysis of the fresh cheeses and milk data. When the elasticity value is significant (it is true for the milk in every typology of store and for the fresh cheeses in the Coop&Coopstores and for the InCoop shops), it is also positive and bigger than 1. It means that the price effect is opposite to the one of the other goods: when the price rises, the sold quantities rises too.

4 Conclusions

We concluded that the success of this brand management policy strongly based on the Corporate Social Responsibility bases and demonstrate how the private label are becoming an ever more important and strategic asset for the Large Scale Retailers.

The study of the economic performance of a line of products, the ViviVerde Coop, that clearly pursues the CSR objectives, demonstrates that those brand management strategies can be successful. Those initiatives have a positive impact both on the reliability of the Large Scale Retailers and, especially, on the turnovers. ViviVerde is the more important line of products offered by Coop, both for the sales and for the number of references (21.8% of the total referen-

Table 1 − Elasticity of the demand curve for ViviVerde food products for the Coop Adriatica stores located in Bologna Province

Coop IperCoop Coop&Coop InCoop

Eggs-0.51

R²=0.03

-0.92

R²=0.08

0.56

R²=0.02

2.26**

R²=0.22

Milk-0.62

R²=0.01

2.86

R²=0.09

2.3*

R²=0.1

-2.06*

R²=0.12

Fresh cheeses-2.57*

R²=0.66

-3.17*

R²=0.43

-2.71**

R²=0.63

2.38**

R²=0.48

Pasta-0.89

R²=0.04

-2.09*

R²=0.23

-0.23

R²=0

4.92**

R²=0.12

Juice fruits0.35

R²=0.008

-1.61*

R²=0.13

-2.24*

R²=0.18

3.58**

R²=0.29

**=5% significance *=10% significance. Source: Brasili et al. (2013).


ces with the Coop private label) and the first private label line of the Italian market. This success is mostly due to the awareness that this Large Scale Retailer have created in its customers about the topics of the CSR. So, when the biological line has been proposed, consumers were “ready” to buy this kind of products.

The analysis of the demand curve elasticity of those products shows that “incoherent” results, both are concerning the product typology and the category of the store in which they are sold. In several cases the elasticity value is positive and bigger than 1 meaning that the effect of an increasing price is to increase the consumption too. This enforces the idea that the main driver for the InCoop customers purchasing is not only the price, but also the ethical values that are transmitted by the ViviVerde Coop brand such as quality, safety, and respect for the environment and so on. An interesting consequence is that those consumers are willing to pay a higher price to buy this typology of goods.

Ackowlegments

This paper was partially developed during the exchange program carried on by Prof. Dr. Andréa Cristina Dörr at the University of Goettingen, Germany during April-May, 2013 financed by CAPES/DAAD (Edital DRI/DCGI nº 58/2010).

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DOI: http://dx.doi.org/10.5902/0100-830712131Revista do Centro do Ciências Naturais e Exatas - UFSMCiência e Natura, Santa Maria, ISSN: 0100-8307, v. 36 n. 1 jan. 2014, p. 018-029


A Ferradura de Medida PositivaA Horseshoe with Positive Measure

Anderson L. Maciel1; Alessandra Kreutz2

1Professor Adjunto do Departamento de Matemática- UFSM - Santa Maria, RS, Brasil2Acadêmica do Curso de Licenciatura em Matemática - UFSM - Santa Maria, RS, Brasil

Resumo

Abstract.

20 Maciel; kreutz | A ferradura de medida ...



Existência, Decomposição Ortogonal e Comportamento Assintótico das Soluções de um Sistema em Eletromagnetismo

Existence, Orthogonal Decomposition and Asymptotic Behavior of Solutions of aSystem in Electromagnetism

Graciele de Borba Gomes Arend1; Marcio Violante Ferreira2

1 Instituto Federal Farroupilha- Santa Maria, RS, Brasil2 Universidade Federal de Santa Maria - Santa Maria, RS, Brasil

32 Arend; Ferreira | Existência, Decomposição Ortogonal ...

DOI: http://dx.doi.org/10.5902/0100-830712874 Revista do Centro do Ciências Naturais e Exatas - UFSMCiência e Natura, Santa Maria, ISSN: 0100-8307, v. 36 n. 1 jan. 2014, p. 039-051


Regime Hídrico do RS durante os eventos ENOS dos anos de 1987 e 1999

Morgana Vaz da Silva1; Claúdia Rejane Jacondino de Campos2; Luciana Barros Pinto3

1Universidade Federal de Viçosa - Campus UFV – Viçosa, MG, Brasil2,3 Universidade Federal de Pelotas - Pelotas, RS, Brasil

Resumo

Neste trabalho foram determinadas e analisadas sazonalmente as anomalias do Balanço Hídrico (BH) para os anos de 1987 e 1999 em relação ao

Balanço Hídrico Climatológico para o RS no período de 1977 a 2006, visando analisar o impacto dos eventos El Niño (EN) de 1987 e La Niña (LN)

de 1999 no regime hídrico do Rio Grande do Sul (RS), detectando épocas e regiões de excesso ou déficit de água. Para o cálculo do BH foram utili-

zados dados de temperatura média do ar e precipitação pluviométrica, obtidas no Instituto Nacional de Meteorologia. Os balanços hídricos foram

calculados pelo método proposto por Thornthwaite e Mather, e a evapotranspiração pelo método de Thornthwaite. A partir dos resultados obtidos

pode-se concluir que a atuação do fenômeno El Niño-Oscilação Sul (ENOS) influenciou no regime hídrico dos anos analisados. O ano de 1987 foi

mais úmido do que o normal na maior parte do RS, exceto no extremo sul do Estado onde foram observadas anomalias negativas de precipitação e

déficits hídricos, devido à atuação do fenômeno EN. Por outro lado, 1999 foi um ano mais seco do que a normal climatológica de 1977 a 2006, devido

à atuação do fenômeno LN. Os excedentes hídricos observados em 1999 foram registrados nas regiões norte e noroeste do RS.

Palavras-chave: Balanço hídrico, El Niño-Oscilação Sul, anomalias de precipitação.

Abstract

In this work were determined and analyzed the seasonal water balance (WB) anomalies for 1987 and 1999 in relation to the Rio Grande do Sul (RS)

climatic WB in the period from 1977 to 2006 to evaluate the El Niño (EN) 1987 and La Niña (LN) 1999 impact in the RS water regime, detecting

periods and regions with excess or deficit of water. To calculate the WB were used air temperature and rainfall data, obtained from the National

Institute of Meteorology. The water balances were calculated by Thornthwaite and Mather method, and evapotranspiration by the Thornthwaite

method. The results showed that El Niño-Southern Oscillation (ENSO) affected the water regime of the analyzed years. The 1987 year was wetter

than normal in most the RS, except in the extreme south the state where it was found negative precipitation anomalies and deficit of water, due to

the occurrence of EN. On the other hand, 1999 was a year drier than the climatology from 1977 to 2006, due to the occurrence of LN. Excess of

water observed in 1999 were registered on RS north and northwest regions.

Keywords: Water balance, El Niño-Southern Oscillation, rainfall anomalies.

40 Silva; Campos; Pinto | Regime Hídrico do RS ...

1 Introdução

O Rio Grande do Sul (RS) sofre a influência de sistemas meteorológicos de diferentes escalas espaciais e temporais que afetam o seu regime de chuvas. Logo, a variação da precipitação no RS gera variações no armazenamento hídrico do solo que causam, de diversas formas, prejuízos à sua economia (DAVIS, 2000).

Dentro deste contexto, o regime hídrico de uma região, que é determinado pela disponibilidade de água no solo, pode ser estimado, utilizando vari-áveis como precipitação (quantidade de água que o solo recebe da atmosfera) e evapotranspiração (perdas de água do solo e das plantas para a atmosfera). A comparação dos dados desses dois processos opostos permite, através de um sistema de Balanço Hídrico (BH), estimar os dados sobre a disponibilidade de água no solo (SILVA et al., 1998). Portanto, o BH consiste em um método prático que contabiliza as entradas e saídas de água no solo, permitindo determinar as regi-ões que apresentam déficit ou excesso hídrico, sendo de fundamental importância nos diversos campos de atividades humanas que tratam da utilização e manejo da água (PEREIRA et al., 1997; PEREIRA et al., 2002; TOMASELLA & ROSATO, 2005).

Embora a distribuição sazonal da precipita-ção pluvial no RS seja bastante uniforme (BERLATO, 1992), vários estudos mostram que esta apresenta uma variabilidade espacial significativa, com totais anuais de precipitação na Metade Norte do Estado (MN-norte de 30ºS) superiores aos registrados na Metade Sul (MS--sul de 30ºS) (NIMER, 1989; IPAGRO, 1989; ÁVILA et al., 1996; BERLATO et al., 2000; MATZENAUER et al., 2007). Além disso, segundo Grimm et al. (2000), a variabilidade interanual da precipitação em toda a Região Sul do Brasil está relacionada a fenômenos de circulação atmosférica, tanto em escala regional quanto global. Dentre os fenômenos de grande escala que alteram a circulação global e os padrões de pre-cipitação em diversas partes do globo, pode-se citar o fenômeno climático ENOS (El Niño-Oscilação Sul). Diversos pesquisadores (KOUSKY & CAVALCANTI, 1984; FONTANA & BERLATO, 1997; DIAZ et al., 1998; GRIMM et al., 2000) demonstraram que existe no Sul do Brasil um evidente sinal de variabilidade climática relacionado com o fenômeno ENOS, ou seja, os episó-dios quentes (El Niño-EN) estão relacionados com a precipitação pluvial acima da normal e os episódios frios (La Niña-LN), relacionados à diminuição da precipitação pluvial no RS.

Pelo exposto, fica clara a importância do estudo do regime hídrico do solo (BH) no RS, para o conheci-mento do seu comportamento durante a ocorrência do

fenômeno ENOS, uma vez que a distribuição espacial pluviométrica no Estado não é uniforme gerando déficits ou excessos hídricos que causam impacto na população em geral, na área econômica e agrícola.

Assim, o objetivo deste trabalho foi determinar e analisar sazonalmente as anomalias do BH para os anos de 1987 (BH1987) e 1999 (BH1999) em relação ao Balanço Hídrico Climatológico para o RS no período de 1977 a 2006 (BHC), visando analisar o impacto dos eventos EN de 1987 e LN de 1999 no regime hídrico do RS, detectando épocas e regiões de excesso ou déficit de água.

Cabe destacar que os anos de 1987 e 1999 foram escolhidos para este estudo por serem anos com atuação moderada do fenômeno EN (CLIMANÁLISE, 1987) e LN (CLIMANÁLISE, 1999) podendo favorecer a ocorrência de excedentes e déficits hídricos no RS.

2 Materiais e métodos

Utilizou-se para o cálculo do BHC, do BH1987 e do BH1999, dados mensais de temperatura média do ar (Tm) e precipitação pluvial (P) do período de 1977 a 2006, de 16 estações meteorológicas de superfície (EMS) distribuídas no RS (Fig. 1), pertencentes ao 8° DISME/INMET (Distrito de Meteorologia do Instituto Nacional de Meteorologia). As 16 EMS foram escolhi-das por estarem bem distribuídas e por pertencerem a diferentes regiões ecoclimáticas (regiões com caracte-rísticas climáticas semelhantes) do RS. Os dados foram tratados pelo professor Gilberto Barbosa Diniz, que realizou a consistência destes e o preenchimento de suas falhas utilizando técnicas estatísticas descritas em Diniz (2002).

Os balanços hídricos foram calculados para cada uma das 16 estações meteorológicas, para o período de 1977 a 2006 (BHC) e para os anos de 1987 (BH1987) e 1999 (BH1999) pelo método proposto por Thornthwaite & Mather (1955), uma vez que o mesmo utiliza em seus cálculos elementos climatológicos que são os mais observados e de melhor qualidade (P e Tm) (TOLEDO et al., 2002). Este método é uma das várias maneiras de se monitorar a variação do armazenamento de água no solo. Através da con-tabilização do suprimento natural de água ao solo, pela precipitação (P) e da demanda atmosférica, pela evapotranspiração potencial (ETP), e com um nível máximo de armazenamento ou capacidade de água disponível (CAD), o BHC fornece estimativas da eva-potranspiração real (ETR), da deficiência hídrica (DEF, situação na qual a saída de água em um ambiente é maior do que a sua retenção), do excedente hídrico (EXC) e do armazenamento de água no solo (ARM),


para cada mês do ano (CAMARGO, 1971; PEREIRA et al., 1997). Cabe lembrar que ETP corresponde à água utilizada por uma extensa superfície vegetada, em crescimento ativo e cobrindo totalmente o terreno, estando este bem suprido de umidade, ou seja, em nenhum instante a demanda atmosférica é restringida por falta d’água no solo (PENMAN, 1956). Já a ETR é a evapotranspiração que ocorre numa superfície vegetada, independente de sua área, seu porte e das condições de umidade do solo. Portanto, é aquela que ocorre em qualquer circunstância, sem imposição de qualquer condição de contorno.

Para a estimativa da ETP foi utilizado o pro-cedimento proposto por Thornthwaite (1948), o qual tem a vantagem de necessitar apenas dos dados de Tm dos períodos e da latitude local, fornecendo resultados confiáveis entre as latitudes de 40ºN e 40ºS (DOURADO & LIER, 1991). Para a capacidade de água disponível (CAD), considerou-se o valor de 100 mm, uma vez que Camargo (1971) e Tubelis & Nascimeto (1983) sugerem que esse valor pode ser considerado para as plantas agrícolas em geral.

Foi adotada uma planilha EXCEL, para o cálculo dos BH, desenvolvida por Rolim et al., (1998), que utiliza o método proposto por Thornthwaite e Mather (1955) e, para o cálculo da evapotranspiração (ETP), o método Thornthwaite (1948).

Para a análise sazonal, os dados resultantes do cálculo do BHC, do BH1987 e do BH1999 foram separados por trimestres que representam cada uma das estações do ano (ARAUJO, 2005): período quente (Jan-Fev-Mar, JFM), período temperado frio (Abr-Mai-Jun, AMJ),

período frio (Jul-Ago-Set, JAS) e período temperado quente (Out-Nov-Dez, OND).

A separação por trimestres dos componentes do BHC, do BH1987 e do BH1999, para cada uma das 16 estações meteorológicas utilizadas neste trabalho, foi feita somando-se os valores de P, disponibilidade hídrica (P-ETP), DEF e EXC de cada um dos três meses que compõe cada trimestre. Depois de computados os DEF e EXC trimestrais, conforme descrito acima, estes foram confrontados para definir o regime hídrico do RS, ou seja, em que regiões do Estado, naquele trimestre, ocorreram deficiência hídrica (no caso da diferença entre EXC e DEF ser negativa) ou excedente hídrico (no caso da diferença entre EXC e DEF ser positiva).

Na sequencia foram calculadas e analisadas as anomalias sazonais de P, P-ETP, DEF e EXC de 1987 e 1999 em relação ao período de 1977 a 2006.

3 Resultados e discussão

A distribuição anual da precipitação pluvial nos anos de 1987 e 1999 (Fig. 2) mostra que os maiores volumes pluviométricos foram registrados na MN quando comparados com a MS do RS, nos dois anos analisados.

Para o ano de 1987 pode-se observar na Fig. 2a que na região noroeste da MN o volume pluviométrico ultrapassou 2.100 mm anuais e na MS, na região da campanha (sudoeste do Estado) e extremo Sul do RS, os volumes de chuva foram inferiores a 1.350 mm. Pode-se observar também que em 1987 em praticamente todo

Figura 1 - Distribuição espacial das estações meteorológicas utilizadas neste trabalho, em suas respectivas Regiões Ecoclimáticas.


o Estado ocorreram anomalias positivas de P (Fig. 2b), ou seja, neste ano a precipitação pluvial na região ficou acima da normal climatológica do período de 1977 a 2006. Além disso, as regiões norte e sudoeste foram as que apresentaram as maiores anomalias positivas de P neste ano. Exceção ocorreu no extremo sul onde foram registradas anomalias negativas de P neste ano.

Para o ano de 1999 pode-se observar na Fig. 2c uma isoieta de 1.350 mm que corta o RS de leste a oeste, próximo a 30°S, com valores superiores ao Norte e inferiores ao Sul. Na região noroeste da MN o volume pluviométrico ultrapassou 1.700 mm anuais e na MS, na região da campanha (sudoeste do Estado) e extremo Sul, os volumes de chuva foram inferiores a 1.050 mm. Observa-se ainda que em 1999 em todo o RS ocorreram anomalias negativas de P (Fig. 2d), o que mostra que neste ano a precipitação pluvial ficou

abaixo da normal climatológica do período de 1977 a 2006. As regiões nordeste e sudoeste do Estado foram as que apresentaram as maiores anomalias negativas de precipitação pluvial neste ano.

O registro de volume pluviométrico anual acima da normal em 1987 (Fig. 2b) e abaixo da nor-mal em 1999 no RS (Fig. 2d) pode ser justificado pela atuação do fenômeno ENOS nas suas fases quente (CLIMANÁLISE, 1987) e fria (CLIMANÁLISE, 1999), respectivamente, que são episódios relacionados à aumento (EN) e diminuição (LN) da precipitação pluvial no RS.

Conforme mencionado anteriormente, ape-sar da variabilidade espacial observada no RS, a distribuição da precipitação nas quatro estações do ano é bastante uniforme (BERLATO, 1992). Porém é importante destacar que os Sistemas Meteorológicos

Figura 2 - Distribuição anual da precipitação pluvial (mm) no RS em 1987 (a) e 1999 (c) e anomalias de precipitação pluvial (mm) de 1987 (b) e 1999 (d) (contornos em laranja e verde) em relação à normal climatológica do período de 1977 a 2006 (isolinhas).


Figura 3. Anomalias dos componentes do BH1987 e BH1999 (sombrado) em relação ao BHC (isolinhas) para JFM: (a, d) preci-pitação pluvial, (b, e) disponibilidade hídrica e (c, f) deficiência hídrica (contornos em laranja) e/ou excesso hídrico (contornos em verde).


que geram a precipitação no RS, que são principal-mente os Sistemas Frontais (SF) e os SCM, apesar de atuarem durante todo o ano são mais frequentes em determinadas estações. Ou seja, parte da precipita-ção registrada nas estações frias (AMJ e JAS) é mais associada a sistemas sinóticos (SF), enquanto que nas estações quentes (OND e JFM) a precipitação registrada é mais associada a sistemas de mesoescala (SCM) (OLIVEIRA,1986; LEMOS; CALBETE, 1996; JUSTI DA SILVA & SILVA DIAS, 2002; CAVALCANTI & KOUSKY, 2003; SCAGLIONI & SARAIVA, 2005; MARQUES, 2005; CAMPOS et al., 2007, CAMPOS; SILVA, 2010). Isso faz com que ocorram diferenças no regime hídrico sazonal do RS.

Para verificar o impacto dos eventos EN de 1987 e LN de 1999 no regime hídrico sazonal do RS foram analisadas as anomalias de P, P-ETP, DEF e EXC de 1987 e 1999 em relação à condição normal do período de 1977-2006, conforme mostram as Figs. 3 a 6. Na Fig. 3 são apresentadas as anomalias dos componentes (P, P-ETP, DEF e EXC) do BH1987 e do BH1999 em relação ao BHC para o período quente (JFM).

No período quente (JFM) observaram-se tanto anomalias negativas quanto positivas de P e P-ETP no ano de 1987. As anomalias negativas de P (Fig. 3a) e P-ETP (Fig. 3b) foram observadas nas regiões norte da MN e extremo Sul da MS do RS (superiores a 100 mm). A demanda evaporativa superior ao volume pluviométrico neste trimestre, nestas regiões, gerou desvios negativos do regime hídrico, ou seja, déficit hídrico (Fig.3c). Por outro lado, os desvios positivos de P e P-ETP, que atingiram valores superiores a100 mm, foram observados em dois pontos bem locali-zados, um no sudoeste do RS próximo à fronteira com o Uruguai e outro no extremo nordeste do RS. A ocorrência de volume pluviométrico superior à eva-potranspiração, nestes dois pontos bem localizados, gerou anomalias positivas do regime hídrico, ou seja, excedente hídrico (Fig. 3c).

Em 1999, no período quente (JFM), observa-ram-se anomalias negativas de P (Fig. 3d) e P-ETP (Fig. 3e) em todo o RS. As maiores anomalias negativas de P (entre 100 e 200 mm) e os maiores índices evaporativos foram registradas na região noroeste da MN e na região sudoeste da MS do RS. Portanto, os menores volumes pluviométricos em relação à normal climatológica deste trimestre (Fig. 3d) associado a maiores índices evaporativos (Fig. 3e) geraram anomalias negativas no regime hídrico em todo o RS, principalmente na região noroeste que registrou as maiores anomalias negativas no regime hídrico (superior a 180 mm), ou seja, déficit hídrico (Fig. 3f). Pode-se observar que o primeiro trimestre de 1999 (JFM) foi o mais seco, quando comparado com os demais trimestres deste

ano, pois apresentou desvios negativos do regime hídrico maiores em relação ao período de 1977 a 2006, em todo o RS, principalmente na região noroeste.

Na Fig. 4 são apresentadas as anomalias dos componentes (P, P-ETP, DEF e EXC) do BH1987 e do BH1999 em relação ao BHC para o período temperado frio (AMJ).

Em 1987 no período temperado frio (AMJ), assim como em JFM, foram observadas anomalias positivas e negativas de P (Fig. 4a) e P-ETP (Fig. 4b) no RS. As anomalias positivas de P e P-ETP foram observadas somente na MN do RS, onde ocorreram anomalias positivas no regime hídrico, ou seja, nesta região foi registrado excedente hídrico (Fig 4c). Esse fato ocorreu porque o volume precipitado foi superior a demanda evaporativa, nesta região. Por outro lado, as anomalias negativas de P e P-ETP foram observadas nas regiões sudoeste (de até 100 mm) e extremo Sul do RS (superiores a 100 mm). Portanto nestas regiões da MS do RS foram observadas anomalias negativas no regime hídrico (déficit hídrico), pois a demanda evaporativa não foi suprida pela precipitação.

No período temperado frio (AMJ) em 1999 foram observadas tanto anomalias positivas quanto negativas de P (Fig. 4d) e P-ETP (Fig. 4e) no RS. Neste trimestre as anomalias positivas de P cobriram uma maior região, quando comparadas com aquelas dos trimestres JAS e OND. Na região noroeste da MN do RS foram observadas anomalias positivas de P (máximo 100 mm), apenas em um ponto bem locali-zado foi superior a 100 mm. Por outro lado, na região nordeste do Estado foi observado anomalia de P de até 100 mm abaixo da normal climatológica. A MS do RS, neste trimestre caracterizou-se por apresentar anomalias positivas e negativas de P nas regiões leste (de até 100 mm) e oeste (superior a 100 mm) do RS, respectivamente. A ocorrência de menores volumes pluviométricos associados a maiores índices evapo-rativos (menor disponibilidade de água), nas regiões nordeste e sudoeste do RS, gerou anomalias negativas no regime hídrico do RS em relação a normal clima-tológica nestas regiões (Fig. 4f), ou seja, houve déficit hídrico. Por outro lado os maiores volumes de chuva (Fig. 4d) associados a menores índices evaporativos (Fig. 4e) observados nas regiões norte da Lagoa dos Patos e noroeste do RS geraram desvios positivos do regime hídrico em relação a normal climatológica para o período de 1977 a 2006, atingindo valores de até 90 mm, gerando excedente hídrico nestas regiões do RS.

Na Fig. 5 são apresentadas as anomalias dos componentes (P, P-ETP, DEF e EXC) do BH1987 e do BH1999 em relação ao BHC para o período frio (JAS).

No período frio (JAS) em 1987 também foram observadas tanto anomalias positivas quanto negativas


Figura 4. Anomalias dos componentes do BH1987 e BH1999 (sombreado) em relação ao BHC (isolinhas) para AMJ: (a, d) preci-pitação pluvial, (b, e) disponibilidade hídrica e (c, f) deficiência hídrica (contornos em laranja) e/ou excesso hídrico (contornos em verde).


de P (Fig. 5a) e P-ETP (Fig. 5b), porém houve predomi-nância espacial de anomalias positivas. Este trimestre registrou as maiores anomalias positivas de disponi-bilidade hídrica quando comparado com os demais trimestres. Com relação às anomalias positivas de P e P-ETP destacaram-se dois pontos bem localizados, um no centro e outro no noroeste do Estado, onde foram registrados desvios positivos superiores a 300 mm. Portanto, houve excedente hídrico em toda a região onde se observou anomalias positivas de P e P-ETP, devido ao volume pluviométrico ter sido superior a demanda evaporativa. As anomalias negativas de P e P-ETP, neste trimestre, foram observadas apenas no extremo norte da MN e no extremo sul da MS do RS, onde houve menor disponibilidade de água e registro de déficit hídrico (Fig 5c).

Em 1999 no período frio (JAS) observaram-se anomalias negativas de P (Fig. 5d) e P-ETP (Fig. 5e) na maior parte do RS, exceto no noroeste do Estado onde ocorreram anomalias positivas de P e P-ETP. As maiores anomalias negativas de P e P-ETP (supe-riores a 100 mm) foram observadas na região que se estendeu do sudoeste da MS até o nordeste da MN do RS. A ocorrência de menores volumes pluviométricos associados a maiores índices evaporativos na maior parte do Estado gerou anomalias negativas do regime hídrico do RS em relação a normal climatológica (Fig. 5f) nestas regiões, ou seja, houve déficit hídrico. Por outro lado, os maiores volumes de chuva associados aos menores índices evaporativos observados na região noroeste do RS geraram, naquela região, anomalias positivas do regime hídrico do RS em relação a nor-mal climatológica, ou seja, houve excedente hídrico. Assim em JAS observaram-se anomalias negativas de P, P-ETP com ocorrência de déficit hídrico em grande parte do RS, o que mostra que este trimestre foi mais seco do que a normal climatológica de 1977 a 2006. Observou-se também que JAS (Fig. 5) foi mais seco quando comparado ao trimestre AMJ (Fig. 4).

Na Fig. 6 são apresentadas as anomalias dos componentes (P, P-ETP, DEF e EXC) do BH1987 e do BH1999 em relação ao BHC para o período temperado quente (OND).

Em 1987 no período temperado quente (OND) assim como nos outros trimestres de 1987 observaram--se anomalias negativas e positivas de P (Fig 6a) e P-ETP (Fig 6b) no RS. Porém, neste trimestre, a região com anomalias negativas cobriu grande parte do RS, mostrando que este trimestre foi mais seco que os anteriores. Anomalias negativas de P e P-ETP com valores superiores a 200 mm foram observadas na região centro-oeste da MN. Na MS do RS foram regis-tradas anomalias negativas de P (toda MS) e P-ETP (região oeste da MS) inferior a 200 mm. Portanto

nestas regiões foi observado déficit hídrico, ou seja, o volume precipitado foi inferior ao volume evaporado. Por outro lado, as maiores anomalias positivas de P e P-ETP foram registradas no extremo norte e sul do RS, portanto, devido à demanda evaporativa ter sido superior ao volume precipitado nestas regiões houve excedente hídrico (Fig. 6c).

No período temperado quente (OND) de 1999 foram observadas anomalias negativas de P (Fig. 6d) e P-ETP (Fig. 6e) na maior parte do RS, exceto no norte do Estado onde foram observadas anomalias positi-vas de P e P-ETP (máximo 200 mm). A ocorrência de menores volumes pluviométricos associado a maiores índices evaporativos na maior parte do Estado gerou anomalias negativas do regime hídrico do RS em rela-ção a normal climatológica (Fig. 6f) nestas regiões, ou seja, houve déficit hídrico. Por outro lado, os maiores volumes de chuva associados aos menores índices evaporativos observados na região norte do RS gerou, naquela região, anomalias positivas do regime hídrico do RS em relação a normal climatológica. Assim em OND observaram-se anomalias negativas de P, P-ETP com ocorrência de déficit hídrico em grande parte do RS, o que mostra que este trimestre também foi mais seco do que a normal climatológica de 1977 a 2006.

Uma justificativa para o volume pluviométrico e regime hídrico sazonal acima da normal em 1987 no RS foi a atuação do fenômeno ENOS na sua fase quente (EN), que tende a gerar aumento da P no RS (KOUSKY & CAVALCANTI, 1984; GRIMM et al., 2000). As con-dições clássicas de EN, caracterizado por apresentar anomalias positivas de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) ao longo da costa oeste da América do Sul na região equatorial do Pacífico começaram a aparecer desde a primavera de 1986 (CPC, 2013). Em janeiro de 1987 o fenômeno encontrava-se em sua fase madura com intensidade moderada, manteve-se até o final de novembro quando começou a apresentar sinais de declínio até se dissipar no ano seguinte (CLIMANÁLISE, 1987). Em JFM, AMJ e JAS de 1987 foram observados desvios positivos de precipitação no RS chegando a atingir valores superiores a 300 mm. No último trimestre de 1987 apesar da atuação do EN foram observados desvios de precipitação próximos à normal climatológica (CLIMANÁLISE, 1987). A intensificação do Jato Subtropical observada durante a atuação do EN de 1987 contribuiu para a formação sobre o RS de frentes frias quase estacionárias que geraram precipitação acima da normal no ano de 1987 (CLIMANÁLISE, 1987).

Por outro lado, o volume pluviométrico e regime hídrico sazonal abaixo da normal em 1999 no RS podem ser justificados pela atuação do fenômeno ENOS na sua fase fria (LN), que conforme mencionado


Figura 5. Anomalias dos componentes do BH1987 e BH1999 (sombreado) em relação ao BHC (isolinhas) para JAS: (a, d) preci-pitação pluvial, (b, e) disponibilidade hídrica e (c, f) deficiência hídrica (contornos em laranja) e/ou excesso hídrico (contornos em verde).


Figura 6. Anomalias dos componentes do BH1987 e BH1999 (sombreado) em relação ao BHC (isolinhas) para OND: (a, d) preci-pitação pluvial, (b, e) disponibilidade hídrica e (c, f) deficiência hídrica (contornos em laranja) e/ou excesso hídrico (contornos em verde).


anteriormente, são episódios relacionados à diminuição da precipitação pluvial no RS. O fenômeno LN em 1999 encontrava-se na sua fase madura com a seguinte configuração de intensidade: JFM: LN moderada, AMJ: LN moderada a fraca, JAS: LN moderada e OND: LN moderada (CLIMANÁLISE, 1999). Essa configuração em 1999 deveu-se aos seguintes fatores: presença de desvios negativos de TSM, desvios positivos de pressão ao nível do mar, ventos alíseos mais intensos que a normal climatológica e Índice de Oscilação Sul (IOS) positivo, todos observados na região do Oceano Pacífico equatorial (CLIMANÁLISE, 1999). Neste ano devido à atuação do fenômeno LN houve passagem rápida dos SF sobre o RS, o que é desfavorável para a organização da convecção (SCM) e consequentemente das chuvas (CLIMANÁLISE, 1999). Portanto, como as chuvas no Estado ficaram abaixo da média climato-lógica neste ano houve baixa disponibilidade hídrica.

4 Conclusão

A análise sazonal das anomalias do regime hídrico do RS de 1987 e 1999 em relação ao período de 1977 a 2006, que representa as condições normais para o RS neste período, permitiu destacar que:

- a atuação do fenômeno EN em 1987contri-buiu para que este ano fosse mais úmido do que o normal na maior parte do RS, exceto no extremo sul do Estado onde foram observadas anomalias negativas de precipitação;

- em todos os trimestres de 1987 foram regis-tradas anomalias positivas e negativas de P e P-ETP;

- o extremo Sul do RS em 1987 apresentou anomalias negativas de precipitação e baixa dispo-nibilidade hídrica ao longo de todo ano;

- 1999 foi um ano mais seco do que a normal climatológica de 1977 a 2006, devido à atuação do fenômeno LN;

- em JFM de 1999 ocorreu déficit hídrico em todo o RS;

- AMJ de 1999 apresentou os menores desvios negativos do regime hídrico, comparado aos outros trimestres, indicando que este trimestre foi o que apresentou menor ocorrência de déficits hídricos e

- em JAS e OND de 1999 foram observados excedentes hídricos nas regiões norte e noroeste do RS.

Pode-se observar que o RS além de apresentar normalmente uma significativa variabilidade espacial da P, em anos com ocorrência de eventos EN e LN podem ocorrer impactos no regime hídrico do Estado de forma diferenciada dependo da época do ano e da região. Por esta razão, estudos nesta área são de suma importância para o RS, uma vez que grande parte da

sua economia é voltada à produção agrícola, que é dependente da disponibilidade de água e, portanto, sofre diretamente os impactos dos excessos e déficits hídricos.

Agradecimentos

Os autores agradecem a CAPES (bolsa de mestrado e doutorado - 1° autor) e ao CNPq (bolsa PQ - 2° autor).

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Análise de um caso de enchente ocorrido na região de Pelotas-RS em janeiro de 2009

Analysis of a flood case registered in Pelotas-RS region in January 2009

Gustavo Rasera1, Cláudia Rejane Jacondino de Campos2

12Universidade Federal de Pelotas - Pelotas, RS, Brasil

Resumo

Neste trabalho foi analisado um caso de enchente que ocorreu na região de Pelotas-RS em janeiro de 2009. Utilizaram-se dados horários de precipi-

tação pluvial da estação agrometeorológica de superfície de Pelotas e dados diários de precipitação pluvial acumulada de 16 estações meteorológicas

de superfície do RS, para verificar a precipitação registrada em Pelotas e no RS durante a ocorrência da enchente; imagens do satélite GOES 10

(Geostationary Operational Environmental Satellite) do canal 4 (infravermelho termal) para analisar a evolução do sistema meteorológico que

atuou na geração da enchente; dados de refletividade do radar meteorológico de Canguçu para analisar a atividade convectiva associada ao caso de

enchente e dados de reanálise global geradas no National Centers for Environmental Prediction – Climate Forecast System Reanalysis (NCEP-

-CFSR), para analisar o ambiente de grande escala associado à ocorrência da enchente. Os resultados mostraram que as condições atmosféricas

observadas na região foram extremamente favoráveis à formação e desenvolvimento do ciclone extratropical que se formou a partir do dia 28/01/09,

o qual favoreceu a ocorrência de enchente em Pelotas no dia 29/01/09.

Palavras-chave: Sistemas meteorológicos, ciclone extratropical, precipitação extrema.

Abstract

In this work was analyzed a flood case registered in Pelotas-RS region in January 2009. Different data sources were used: rainfall hourly data from

Pelotas Agrometeorological surface station and rainfall daily data from 16 meteorological surface stations of RS, to verify the rainfall registered in

Pelotas and RS during flood occurrence; infra-red (channel 4) satellite imagery from GOES 10, to analyze the evolution of meteorological system

that generated the flood; radar reflectivity data from Canguçu meteorological radar to analyze the convective activity related to the flood case and

data from NCEP-CFSR Reanalysis (National Centers for Environmental Prediction – Climate Forecast System Reanalysis), to analyze the large-

-scale environment associated with flood case. The results showed that atmospheric conditions observed in the region were extremely favorable to

formation and development of the extratropical cyclone that formed from 01/28/09 and favored the flood case occurrence in Pelotas on 01/29/09.

Keywords: meteorological systems, extratropical cyclone, extreme rainfall


o RS (Siqueira, 2004) e, portanto, para a distribuição da precipitação e formação de ES. Neste contexto, um dos tipos de ES que ocorre com frequência no RS (CRDCRS, 2013), que é caracterizado por um aumento do nível dos rios até próximo ao seu nível máximo (Kobiyama et al., 2006), é a enchente. Este tipo de ES acarreta ao RS impactos econômicos e sociais que vão desde danos à infraestrutura das cidades, quebra de safras, até perdas de vidas. Apesar da ocorrência de enchente, não ser evitável, o melhor conhecimento dos sistemas meteorológicos que a geram pode pos-sibilitar sua detecção prévia e, portanto minimizar os danos por ela causados. Assim, este estudo tem por objetivo analisar as condições atmosféricas associadas à enchente que ocorreu na região de Pelotas em 29/01/09.

2 Materiais e métodos

Para este estudo selecionou-se um episódio de enchente que causou grande repercussão na região de Pelotas em janeiro de 2009.

Inicialmente analisaram-se os valores de pre-cipitação registrados em Pelotas e no RS, durante a ocorrência da enchente. Para tal utilizou-se dados diários de precipitação pluvial acumulada (mm) nos dias 27 a 31/01/09 às 12 UTC e dados horários de pre-cipitação pluvial (mm), das 03 UTC do dia 28/01/09 até às 16 UTC do dia 29/01/09, da estação agrometeo-rológica de Pelotas. Utilizou-se também dados diários de precipitação pluvial acumulada das 12 UTC do dia 28/01/09 até as 12 UTC do dia 29/01/09, de 16 estações meteorológicas de superfície (EMS) pertencentes ao 8° DISME/INMET (8° Distrito de Meteorologia do Instituto Nacional de Meteorologia) (Figura 1).

Na sequência para analisar a evolução do sistema meteorológico que gerou o caso de enchente utilizaram-se imagens do satélite GOES 10 do canal 4 (infravermelho termal), com resolução espacial em seu ponto subsatelite de 4 km x 4 km e resolução temporal de 15 minutos, do período de 28 a 29/01/09. Essas imagens foram fornecidas pela Divisão de Saté-lites e Sistemas Ambientais, do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (DSA/CPTEC/INPE). Utilizaram--se também campos de refletividade (dBZ) do radar meteorológico de Canguçu, pertencente à REDEMET (Rede de Meteorologia do Comando da Aeronáutica) dos dias 28 e 29/01/09 para analisar a atividade con-vectiva associada ao caso de enchente.

Por fim, para analisar o ambiente de grande escala associado à ocorrência da enchente na região de Pelotas, utilizou-se dados de reanálise global geradas no National Centers for Environmental Prediction –

1 Introdução

As atividades humanas são influenciadas pelos mais diversos fenômenos meteorológicos. Neste contexto, o estudo de episódios de desastre desen-cadeados por fenômenos meteorológicos severos, também conhecidos como Eventos Severos (ES), tem grande importância devido aos danos que estes podem causar nas regiões atingidas (Castro, 1998; Kobiyama et al., 2006).

No Rio Grande do Sul (RS) a ocorrência de ES é bastante comum, pois o estado está localizado em uma região que é diretamente influenciada por diversos sistemas meteorológicos. Dentre eles, tem-se a passagem de Sistemas Frontais (SF), a formação de Ciclones extratropicais (Cext) e de Sistemas Convec-tivos de Mesoescala (SCM).

Os SF podem ser definidos como uma zona de transição entre duas massas de ar de características diferentes. Atuam durante todo o ano no Brasil e afe-tam mais significativamente as regiões sul e sudeste sendo responsáveis pelas chuvas e frio, principalmente no sul do país (Quadro et al., 1996; Satyamurty et al., 1998; Harter, 2004)

Os Cext são sistemas de baixa pressão atmos-férica formados em latitudes médias. Geralmente são associados à SF que sofrem uma oclusão e formam um núcleo fechado de baixa pressão, com os ventos girando no sentido horário no Hemisfério Sul (HS). A maioria dos Cext no HS se formam na região com-preendida entre 0o-90oW e 10o-55oS (Gan & Rao, 1991). Nessa região, a cordilheira dos Andes e os contrastes entre continente e oceano modificam significativa-mente os sistemas de pressão provenientes do Oceano Pacífico, e são fatores determinantes na formação e desenvolvimento de Cext (Seluchi, 1997). As principais características atmosféricas associadas a esse tipo de sistema são: presença de convergência em superfície, movimentos ascendentes do ar e ocorrência de ventos fortes e precipitação intensa.

Os SCM são definidos como um aglomerado de nuvens convectivas, que apresentam área com contínua precipitação, que pode ser parcialmente estratiforme e parcialmente convectiva, além de possuir formas variadas (Houze, 1993; Machado & Rossow, 1993). São responsáveis por cerca de 60% da precipitação no sul da América do Sul-AS (Mota, 2003) e podem ocorrer durante todo ano, apresentando maior frequência de outubro a março. Na sua maioria, apresentam duração entre 6 e 12h e sua trajetória média é de oeste para leste (Nicolini et al., 2002; Torres, 2003, Campos & Eichholz, 2011).

Esses sistemas meteorológicos contribuem fortemente para a convecção na região onde se localiza

54 Rasera; Campos | Análise de um caso ...

em 200 hPa.

3. Resultados e discussão

De acordo com a Coordenadoria Regional de Defesa Civil do RS (CRDCRS, 2013), Pelotas decretou estado de emergência e 57.916 pessoas foram atingidas pela enchente que assolou o município em 29/01/09 (Fig. 2). Em São Lourenço do Sul, município vizinho ao norte, a enchente danificou várias vias e pontes, atingindo 900 pessoas. Em Morro Redondo, municí-

Climate Forecast System Reanalysis (NCEP-CFSR, 2013), com resolução espacial de 0,5° x 0,5° e disponi-bilizados de 6 em 6 horas (00, 06, 12 e 18 UTC). Com esses dados foram gerados campos meteorológicos dos horários das 12:00 UTC do dia 28/01/09, 18 UTC do dia 28/01/09 e 12 UTC do dia 29/01/09. Destaca-se que durante essas 24h foi registrada a precipitação que causou a enchente na região de Pelotas. Os campos analisados foram: pressão em superfície e vento em 10 metros; advecção de temperatura, convergência de umidade e vento, os três em 850 hPa; velocidade vertical (Ômega) em 500 hPa e divergência do vento

Figura 1. Distribuição espacial das estações meteorológicas utilizadas neste trabalho.

Figura 2. Vista aérea dos estragos causados pela enchente na região de Pelotas.Fonte:http://zerohora.clicrbs.com.br/rs/fotos/temporal-causa-alagamentos-no-sul-do-rio-grande-do-sul-16567.html


Figura 3. Precipitação (mm) horária (coluna azul) e acumulada (linha vermelha) na estação agroclimatológica de Pelotas, entre as 03 UTC do dia 28/01/09 e 16 UTC do dia 29/01/09.

Figura 4. Composição da precipitação acumulada (mm) registrada no dia 29/01/09, para 16 estações meteorológicas de superfície do Rio Grande do Sul.


A análise das condições atmosféricas atuan-tes em janeiro de 2009 (Climanálise, 2009) mostrou que neste mês a atuação de SF no Brasil ficou abaixo da normal climatológica, com apenas 3 SF. O baixo número de SF neste mês ocorreu devido à intensifi-cação da alta subtropical do Atlântico Sul, que estava deslocada para o sul, associada à predominância de anomalias positivas de pressão ao nível médio do mar sobre a AS. A partir do dia 28/01/09, a passagem de um cavado que se tornou um vórtice ciclônico na média e alta troposfera, favoreceu a formação e intensificação de um Cext entre o Uruguai e o RS. A atuação deste Cext causou chuvas intensas no Estado e rajadas de vento com velocidades superiores a 80 km/h nos litorais sul e sudeste do RS.

A análise conjunta das imagens do satélite GOES 10 (Fig. 5) e das imagens de refletividade do radar de Canguçu- REDEMET (Fig.6) mostram que no dia 28/01/09 às 12 UTC a nebulosidade associada à formação do Cext que gerou a enchente na região de Pelotas estava localizada no nordeste da Argentina, no Uruguai, no oeste e sul do RS (Fig. 5a). Neste horário pode-se obervar um núcleo de convecção localizado a oeste da região de Pelotas (Fig. 6a).

pio localizado a oeste de Pelotas, a enchente afetou praticamente toda a área rural e atingiu 6.199 pessoas.

Entre os dias 28 e 29/01/09 foram registrados altos valores de precipitação, principalmente entre às 12 UTC do dia 28/01/09 e às 12 UTC do dia 29/01/09, sendo Pelotas a cidade mais atingida no Estado. Cabe destacar que em apenas 24 horas a estação agroclima-tológica de Pelotas registrou 134,4 mm, valor superior à precipitação normal para o mês de janeiro que é de 119,1 mm (EMBRAPA, 2013).

Analisando-se a precipitação horária e o seu total acumulado em Pelotas no período de 03 UTC do dia 28/01/09 a 16 UTC do dia 29/01/09, pode-se notar que os registros de precipitação mais elevados ocorreram no dia 28/01/09 entre 17 UTC e 18 UTC (24,6 mm) e entre 18 UTC e 19 UTC (22,2 mm) (Fig. 3). A composição da precipitação para as 16 EMS pertencentes ao 8° DISME/INMET no dia 29/01/09 (precipitação ocorrida entre às 12 UTC do dia 28/01/09 e 12 UTC do dia 29/01/09) (Fig. 4), mostrou a presença de dois núcleos de maior precipitação, um na Serra Gaúcha (nordeste do Estado) e outro na metade sul do estado, centrado em Pelotas com precipitação superior a 130 mm.

Figura 5. Imagens do satélite GOES 10 no canal 4, entre as 12UTC do dia 28/01/09 e as 12UTC do dia 29/01/09.

Figura 6. Imagens de refletividade (dBZ) do radar meteorológico de Canguçu (REDEMET) entre as 12UTC do dia 28/01/09 e as 12UTC do dia 29/01/09


que se formou a partir do dia 28/01/09.Para a análise do ambiente de grande escala

associado à ocorrência do caso de enchente utilizou--se campos de pressão em superfície e vento em 10 metros (Fig. 7), advecção de temperatura e vento (Fig. 8) e convergência de umidade e vento (Fig. 9) em 850 hPa, velocidade vertical (ômega) no nível de 500 hPa (Fig. 10) e divergência do vento em 200 hPa (Fig. 11).

É possível observar, que no dia 28/01/09 às 12UTC havia em 850 hPa aporte de calor (Fig. 8a) e umidade (Fig. 9a) provenientes de nordeste, asso-ciado à formação de um centro de baixa pressão em superfície na região nordeste da Argentina, Paraguai e sul do Brasil, que daria origem ao Cext (Fig. 7a). Esse transporte de calor e umidade para a região, favoreceu o movimento ascendente do ar observado em 500 hPa (Fig. 10a) e a divergência deste em altos níveis (Fig. 11a). Portanto, pôde-se observar que havia convergência na média troposfera, advecção quente e úmida e movimento vertical ascendente, condições essenciais para início da ciclogênese e formação e manutenção do Cext.

No horário em que foi registrado maior valor de precipitação em Pelotas (ver Fig. 3), 18 UTC do dia 28/01/09, observa-se duas regiões com maior atividade convectiva, uma no sudeste do Paraguai (não direta-mente associado ao Cext em desenvolvimento) e outra no sul do RS (claramente relacionada à ciclogênese que deu origem ao Cext) (Fig. 5b). Entre essas regiões havia uma área com pouca nebulosidade no oeste gaúcho, explicando os menores volumes pluviomé-tricos registrados nessa região (Fig. 4). Nesse horário podem-se observar núcleos de refletividade mais elevados, localizados na região de Pelotas (Fig. 6b).

Às 12:00 UTC do dia 29/01/09 (Fig. 5c) observa--se que a nebulosidade mais intensa associada ao Cext estava atuando mais sobre o oceano. Sobre a região de Pelotas havia pouca nebulosidade, explicando a dimi-nuição da precipitação a partir deste dia, comprovada pelo decaimento na atividade convectiva observada na região (Fig. 6c). Portanto, fica evidente pelas ima-gens de satélite e pelos dados de refletividade radar que a precipitação registrada em Pelotas e que gerou enchente na região foi resultado da atuação do Cext

Figura 7. Pressão atmosférica (hPa) à superfície e vetor vento em 10 m (ms-1): (a) 28/01/09 às 12 UTC, (b) 28/01/09 às 18 UTC e (c) 29/01/09 às 12 UTC.

Figura 8. Advecção de temperatura (10-4Ks-1) (sombreado) e vento (ms-1) no nível de 850 hPa. (A) 28/01/09 às 12 UTC, (B) 28/01/09 às 18 UTC e (C) 29/01/09 às 12 UTC.


Figura 9. Convergência de umidade (10-5g.kg-1.s-1) (sombreado) e vento (m.s-1) no nível de 850 hPa. (A) 28/01/09 às 12 UTC, (B) 28/01/09 às 18 UTC e (C) 29/01/09 às 12 UTC.

Figura 10. Velocidade vertical (Ômega) (Pa.s-1) (sombreado) no nível de 500hPa. (A) 28/01/09 às 12 UTC, (B) 28/01/09 às 18 UTC e (C) 29/01/09 às 12 UTC.

Figura 11. Divergência (10-5s-1) (sombreado) e vento (m.s-1) no nível de 200hPa. (A) 28/01/09 às 12 UTC, (B) 28/01/09 às 18 UTC e (C) 29/01/09 às 12 UTC.


4. Conclusão

O caso de enchente registrado em 29/01/09 na região de Pelotas-RS foi analisado neste estudo.

As condições atmosféricas observadas na região foram extremamente favoráveis ao surgimento do Cext que atou sobre o RS entre os dias 28 e 29/01/09. Na região havia convergência na média troposfera, advecção quente e úmida além de movimento vertical ascendente que favoreceram a ciclogênese e a intensa atividade convectiva observada. Este Cext desenvolveu maior atividade na porção sul do RS, onde foi detec-tada convecção mais intensa, confirmada pelos altos valores de precipitação registrados em superfície em 24 horas na região.

Portanto, a atuação do Cext propiciou condi-ções atmosféricas favoráveis à ocorrência da enchente na região de Pelotas no dia 29/01/09. Além disso, este estudo confirma que casos de enchente geralmente estão associados à ocorrência de precipitação con-vectiva gerada nos processos de ciclogênese, comuns nesta região.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPq pelo auxílio financeiro.

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Às 18 UTC do dia 28/01/09 pode-se observar que houve intensificação do centro de baixa pressão sobre o RS e Uruguai, evidenciando a presença de um cavado e ciclogênese na região (Fig. 7b). Essa configuração favoreceu a advecção de ar quente (Fig. 8b) e úmido (Fig. 9b) principalmente para a porção sul do RS onde havia bastante convecção (Fig. 5b e 6b). Ainda neste horário, também na porção sul do RS, foi verificada a presença de divergência do vento em 200 hPa (Fig. 11b) e persistência de ventos de NO, que estavam associados ao forte movimento vertical observado em 500 hPa (Fig. 10b). Isso indicava a pre-sença de atividade convectiva sobre a região, princi-palmente na porção sul do RS (Fig. 6b). Portanto, neste horário havia maior atividade convectiva, com núcleos ativos (Fig. 6b) e precipitação mais intensa (Fig. 4) na porção sul do RS, devido às condições atmosféricas que favoreceram a atuação do Cext.

Às 12 UTC do dia 29/01/09, após atingir a máxima atuação sobre o RS a nebulosidade associada ao Cext deslocou para sudeste (Fig. 5c) e passou a atuar mais sobre o oceano. Neste horário pôde-se observar que sobre o RS já havia um decaimento da atividade convectiva (Fig. 6c). O aporte de calor (Fig. 8c) e umidade (Fig. 9c), bem como os movimentos ascendentes observados em 500 hPa (Fig. 10c), que geravam divergência em 200 hPa (Fig. 11c) sobre o litoral do RS neste horário, estavam associados a atuação do Cext que estava bem caracterizado (Fig. 7c). É possível observar a circulação horária do vento em 850 hPa (Fig. 8c) caracterizando o centro de baixa pressão do ciclone e o formato das regiões de máximos nas Figs. 8c a 11c, que acompanhavam o ramo principal da frente fria e da frente oclusa no sul do RS, que apresentavam o formato de uma vírgula invertida (Fig. 7c).

Conforme discutido anteriormente (Climaná-lise, 2009) e mostrado pela análise dos dados, a partir do dia 28/01/09, houve a formação e intensificação de um Cext entre o Uruguai e o RS, devido à passagem de um cavado que se tornou um vórtice ciclônico na média e alta troposfera. Observou-se que a banda de precipitação convectiva que passou pela região de Pelotas, e que causou a enchente, foi parte integrante da precipitação convectiva gerada no processo de ciclogênese que deu origem ao Cext. Logo, a atuação deste Cext propiciou condições favoráveis à ocorrên-cia de enchente na região de Pelotas no dia 29/01/09.

Estudos sobre outros casos de enchente na região de Pelotas mostram que geralmente estes estão associados à ocorrência de precipitação convectiva gerada nos processos de ciclogênese, comuns nesta região (Fernandes et al., 2004; Vaghetti et al., 2008).


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Evidências de Circulação de Brisa Vale-Montanha na Serra da Mantiqueira: Cidade de Itajubá – MG

vidences of Mountain-Valley Breeze Circulation in the “Serra da Mantiqueira”: Itajubá City – MG State

Michelle Simoes Reboita, Arcilan Assireu, Lucas Chilelli da Silva, Nancy Rios

Universidade Federal de Itajubá – Unifei – Itajubá – MG, Brasil

Resumo

A cidade de Itajubá, MG, localizada na Serra da Mantiqueira, apresenta topografia do tipo ondulada-montanhosa, sendo que grande parte da cidade

está inserida num vale, fato que favorece o desenvolvimento de circulação de brisa vale-montanha. Diante disso, o objetivo do presente estudo é

caracterizar essa circulação através de dados de direção e intensidade do vento obtidos por uma estação meteorológica automática situada no campus

da Universidade Federal de Itajubá. Foi constatado que a brisa de montanha se estabelece entre 15-16 horas local (HL) e tem sua máxima intensidade

entre 21-22 HL. Já a brisa de vale se estabelece entre 07-08 HL e tem a sua máxima intensidade entre 11-14 HL. Esses resultados mostram que a

brisa de montanha é mais duradoura, o que pode estar associado à influência do efeito de aquecimento urbano nos gradientes horizontais de pressão

entre o vale e a região montanhosa.

Palavras-chave: brisa vale-montanha, intensidade dos ventos, Itajubá

Abstract

Itajubá is a city located in an important Brazilian mountains chains named Serra da Mantiqueira. The relief is predominantly marked by undulating

topography of the type-hill, and much of the city is set in a valley, a fact that favors the development of mountain-valley breeze circulation. This

paper aims to characterize the mountain-valley breeze from wind data obtained by an automatic weather station located on the campus of the Federal

University of Itajubá. The mountain breeze occurs between 15-16 local hour (LH) showing its maximum intensity between 21-22 LH, while the

valley breeze occurs between 07-08 LH with maximum intensity between 11-14 LH. The results show that the mountain breeze is more persistent,

which may be associated with the influence of the effect of heating for the horizontal pressure gradients between the valley and the mountains.

Keywords: mountain-valley breeze, wind intensity, Itajubá

62 Reboita et al. | Evidências de Circulação ...

1 Introdução

O vento, que é o escoamento horizontal do ar, dependente da presença de gradientes horizon-tais de temperatura que, por sua vez, desenvolvem gradientes horizontais de pressão. Quando os gra-dientes térmicos ocupam grandes extensões originam circulações de grande escala que são influenciadas pela força de Coriolis e configuram os padrões de circulação geral observados na atmosfera (Kousky e Elias, 1982). Quando os gradientes térmicos ocupam extensões mais reduzidas da superfície terrestre, a circulação produzida atua apenas regionalmente sendo, portanto, chamada de circulação local e só é influenciada de forma secundária pela força de Coriolis, ou em outras palavras, o padrão do vento resultante pode ser analisado sem considerações sobre a força de Coriolis (Moraes et al., 1992).

As circulações locais integram o grupo dos fenômenos de mesoescala, isto é, que possuem duração de horas a dias e resolução espacial variando entre poucos quilômetros a cerca de 103 km (Stull, 2000). Dentre as circulações locais têm-se as circulações de vale e montanha. Em regiões de vale circundado por topografia elevada há geralmente um escoamento que se dirige do vale para a montanha durante o dia e da montanha para o vale durante a noite. Durante o dia, o ar sobre a face das montanhas que estão voltadas para o sol aquece mais rapidamente do que o ar sobre o vale. Nesse caso, surge uma força do gradiente de pressão que aponta do vale para a montanha e origina as chamadas brisas de vale (ventos anabáticos). À noite, o ar da montanha se resfria mais rapidamente do que o ar sobre o vale. Dessa forma, o escoamento se dirigirá da montanha para o vale gerando brisas de montanhas (ventos catabáticos). De acordo com Nieu-wolt e McGregor (1977), os ventos anabáticos podem ser facilmente reconhecidos, pois são, frequentemente, acompanhados pela formação de nuvens cumulus próximas ao topo das montanhas ou sobre escarpas.

Estudos sobre circulação de vale e montanha são escassos na literatura. Entre os existentes, pode-se citar o de Hindman (1973) que investigou o motivo de períodos com e sem nuvens stratus no interior do Redwood Creek Valley no norte da Califórnia em novembro de 1971. Esse autor associou a ausência de stratus com a circulação dentro do vale. Isto é, o ar eleva-se ao longo dos lados do vale e subside no centro do vale inibindo a convecção. Já Stewart et al. (2002) descreveram as características climatológicas (por exemplo, a hora do dia em que o vento muda de direção) das circulações induzidas termicamente em quatro regiões da Intermountain no oeste dos Esta-dos Unidos. No Brasil, mais precisamente na região

sudeste, Sakuragi e Souza (2000) simularam a circu-lação de vale-montanha no Vale do Paraíba durante 24 horas (o dia escolhido foi 1º de fevereiro) com o Regional Atmospheric Modeling System (RAMS). Segundo os autores, às 07 horas local, período de maior resfriamento radiativo, há o domínio da brisa de montanha que se dirige para o interior do vale. Entretanto, à medida que as horas passam, a super-fície continental aquece e o vento muda de direção o que resulta na brisa de vale. Uma das implicações importantes deste processo é que, sob determinadas condições orográficas, as chuvas ocorrem adjacentes às encostas, como constatado, por exemplo, ao redor do Vale do Paraíba por Vemado (2012).

A cidade de Itajubá, localizada no sul do Estado de Minas Gerais, é separada do Vale do Paraíba pela Serra da Mantiqueira. As características topográficas de Itajubá também podem favorecer uma circulação dirigida termicamente. Portanto, este estudo tem como objetivo caracterizar a ocorrência de circulação de vale e montanha nesta região. Para tanto, serão utilizados dados medidos numa estação meteorológica automática localizada no Campus da Universidade Federal de Itajubá (Unifei) no período de abril de 2010 a março de 2012. Esse estudo está dividido da seguinte maneira: na seção 2 é apresentada a metodologia de estudo, na seção 3 os resultados e, por fim, na seção 4 as conclusões.

2 Metodologia

2.1 Caracterização da Área de Estudo A cidade de Itajubá está localizada no sul do

Estado de Minas Gerais e possui coordenadas 22° 30’ 30”S e 45°27’20”W (Figura 1). A topografia de Itajubá é do tipo ondulada-montanhosa, pois cerca de 10% do território apresenta-se plano, 12% ondulado e 78% montanhoso (Prefeitura Municipal de Itajubá, 2012).

2.2 ProcedimentosForam utilizados dados de intensidade e dire-

ção do vento medidos a cada 10 minutos na estação meteorológica automática da Unifei, que está localizada na latitude 22o24’46’’ S e longitude 45o24’06’’ W a 850 metros de altitude. Os dados compreendem o período de abril de 2010 a março de 2012, com exceção dos meses de dezembro de 2010 e 2011 quando a estação apresentou problemas de medição e, por isso, os dados recebidos neste período não são confiáveis. É impor-tante destacar que antes da realização do estudo os dados de intensidade e direção do vento passaram por um controle de qualidade a fim de detectar possíveis dados errôneos ou falhas dos instrumentos. Embora o


período de dados não seja muito extenso, ele é repre-sentativo do fenômeno estudado (como será visto nos resultados). Isso também concorda com Braga e Krusche (2000) que caracterizaram a brisa marítima--terrestre na cidade de Rio Grande, RS, com apenas 4 anos de dados, mas com muitos períodos falhos.

Para a identificação da circulação de brisa vale e montanha elaborou-se uma rosa dos ventos para cada hora do dia (Figura 4). Os dados com frequência de 10 minutos foram filtrados a partir de médias diárias aplicadas sobre a intensidade e direção do vento. Estes dados foram, então, usados no software Wind Roses Plot (WRPLOT; http://www.weblakes.com/products/wrplot/index.html) onde foram geradas as rosas do vento.

A rosa dos ventos consiste de uma figura

onde é possível relacionar a intensidade e direção dos ventos com sua frequência de ocorrência. Os círculos concêntricos indicam a porcentagem de ocorrência de cada direção do vento (norte, nordeste, leste, sudeste, sul, sudoeste, oeste e noroeste). Já as cores indicam a intensidade do vento, conforme a escala localizada ao lado direito da rosa dos ventos. Para calcular a porcentagem de ocorrência de uma determinada faixa de velocidade dos ventos é preciso considerar o respectivo intervalo que delimita uma faixa de cor. Quanto à direção do vento, a rosa dos ventos mostra a direção de onde sopram os ventos em direção à estação de medição (no caso, o centro da rosa dos ventos). Assim, por exemplo, os ventos de sul (180º) são aqueles que estão entre a borda sul e o centro da rosa dos ventos. Como será discutido adiante, o referencial

Figura 1 Painel superior: localização de Itajubá em relação ao Brasil e ao Estado de Minas Gerais; painel inferior: modelo de elevação (metros) ao redor da estação meteorológica da Unifei que está identificada com um círculo.


assumido neste trabalho, por conta da morfometria da área de estudo, faz com que os ventos de sul sejam do vale para a montanha enquanto os de norte sejam da montanha para o vale (Figura 3).

A fim de comparar espacialmente a tempera-tura da superfície na cidade de Itajubá com os arredores, utilizaram-se os produtos MYD11A1 do sensor Mode-rate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) que está acoplado aos satélites de órbita polar Terra e Aqua. Esses satélites são sincronizados com a órbita terrestre de tal forma que a trajetória do satélite Terra é de norte para sul (passando sobre o equador pela manhã), enquanto a trajetória do Aqua é de sul para norte (passando sobre o equador à tarde). Ambos os sensores cobrem toda a superfície terrestre de um a dois dias, e a aquisição de dados pode ser feita em 36 bandas espectrais (Anderson et al., 2003).

Os produtos MYD11A1 do sensor MODIS/Aqua são gerados em condições de céu claro utilizando algoritmos baseados nas médias das emissividades das bandas 31 (10,780 - 11,280 μm) e banda 32 (11,770 - 12,270 μm) do sensor MODIS (Petitcolin e Vermote, 2002; Wan e Li, 1997). Os produtos MYD11A1 são disponibilizados em células de 1200 x 1200 pixels, com resolução horizontal de 1000 m (EOSDIS, 2009). A temperatura de superfície (ºC) correspondente a cada célula é obtida pela equação:

onde b1 é o grânulo original MYD11A1 e 0,02 é o fator de escala desse produto.

As temperaturas de superfície foram analisa-das para diferentes dias do período em estudo, para o horário das 03 UTC e 15 UTC (00 e 12 horas local), correspondentes aos horários da passagem do satélite sobre a região de estudo. Adicionalmente, a mancha urbana da cidade de Itajubá foi delimitada para o cálculo da temperatura média dos pixels contidos na área dessa região. Uma vez obtida a temperatura média da mancha urbana, calculou-se o mapa de ano-malias para todo o município de Itajubá em relação a esse valor médio. Nesse estudo só será mostrado um exemplo dos mapas de anomalias para cada horário supracitado (Figura 5).

3 Resultados

A Figura 2 mostra a rosa dos ventos obtida com todos os dados médios horários, no período de abril de 2010 a março de 2012, na estação mete-orológica da Unifei. A direção do vento com maior porcentagem de ocorrência é a norte (40%) que é

Figura 2 Rosa dos ventos de todo o período em estudo (abril de 2010 a março de 2012), obtida a partir de dados médios horários.


seguida da sul (15,2%) e da noroeste (12,8%). Com relação às intensidades do vento, pode-se dizer que essas permanecem em grande parte do tempo (44% das ocorrências) com valores baixos, em torno de 0,1 a 0,5 m/s; essa faixa é seguida pela de 1,0 a 2,0 m/s (22% das ocorrências). De maneira geral, predominam ventos de quadrante norte e sul na Figura 2. A ocor-rência de ventos de quadrantes opostos pode ser um indicativo da ocorrência de circulação de brisa vale e montanha na região em estudo. Para avaliar essa hipótese, inicialmente, projetou-se a rosa dos ventos sobre a figura da topografia da região de estudo (Figura 3). Nesta é evidente que há um escoamento que desce a montanha em direção ao vale (ventos de quadrante norte) e do vale em direção à montanha (ventos de quadrante sul).

Como na Figura 3 é observado que os ventos de quadrante norte dirigem-se da região mais elevada (montanha) em direção à cidade de Itajubá, local onde se situa a estação meteorológica referida nesse estudo, a hipótese é que esses ventos estejam associados com a brisa de montanha e que ocorram preferencialmente no período noturno. Já os ventos de quadrante sul devem estar associados com a brisa de vale e com ocorrência mais frequente no período diurno. Através da análise temporal das rosas do vento construídas para cada hora do dia (Figura 4) essas hipóteses são confirmadas.

A Figura 4 mostra que entre 06-07 h (horas

local) a direção predominante do vento (50% das ocor-rências) é a norte, porém nota-se um ligeiro aumento da ocorrência de direções nordeste em relação ao horário precedente (05-06 h). Entre 07-08 h também há um pequeno aumento da ocorrência de ventos de nordeste em relação ao horário anterior, mas a característica marcante nesse horário é a ocorrência de ventos de direção sul (12% das ocorrências). Portanto, sugere--se que entre 07-08 h seja o horário em que a brisa de vale começa a se estabelecer. À medida que as horas passam o número de ocorrências de ventos de direção sul aumenta enquanto as de norte diminuem; sendo que entre 09-12 h o número de ocorrências de ventos de direção sul é bem maior do que as de norte. Entre 12-14 h há ocorrência similar de ventos com direção sul e norte, entretanto, a partir das 14-15 h a ocorrên-cia de ventos de sul começa a decrescer e as de oeste aumentar. Já entre 15-16 h a ocorrência de ventos de direção norte tem um ligeiro aumento em relação aos horários anteriores. Portanto, a partir desse horário a brisa de montanha parece se estabelecer.

Nos horários que seguem 15-16 h, a ocorrên-cia de ventos com direções noroeste e norte aumenta enquanto as com direção sul diminui. O número de ocorrência de ventos com direção sul é mínimo entre 03-07 h, ou seja, no mesmo período em que o número de ocorrência de ventos com direção norte é máximo. Entre 06-07 h começa a aumentar a ocorrência de ventos de direção nordeste e entre 07-08 h aparecem ventos

Figura 3 Projeção da rosa dos ventos mostrada na Figura 2 sobre a cidade de Itajubá.


00-01h 01-02h 02-03h

03-04h 04-05h 05-06h

06-07h 07-08h 08-09h

09-10h 10-11h 11-12h

Figura 4 Evolução horária da direção do vento no período estudado. A escala de cores da intensidade é apresentada no último quadro.


Figura 4: continuação.

12-13h 13-14h 14-15h

15-16h 16-17h 17-18h

18-19h 19-20 h 20-21h

21-22h 22-23h 23-00h


com direção sul e o ciclo descrito se repete.De acordo com Whiteman (2000), a fase de

transição da brisa de montanha para a de vale ocorre ligeiramente após o nascer do sol, isto é, quando a radiação de onda curta recebida na superfície do planeta excede a sua perda por onda longa. Já a fase de transição da brisa de vale para a de montanha ocorre no final da tarde, ligeiramente antes do pôr do sol, quando a perda de energia por onda longa já é maior do que o recebimento de energia por onda curta. Os resultados do presente estudo indicam que a brisa de vale em Itajubá inicia entre 07-08 h o que concorda com Whiteman (2000), já a brisa de montanha parece estar adiantada (isto é, se estabe-lece mais cedo). Uma possível explicação para isso seria a influência do aquecimento diurno da região urbana de Itajubá, ou seja, um efeito de ilha de calor. Sugere-se que o aquecimento urbano anteciparia o gradiente horizontal de temperatura caracterizado pelo ar mais frio nos arredores da montanha e o mais quente na cidade (lembrar que nessa localidade a brisa de montanha se desloca em direção a cidade). Para avaliar o possível efeito do aquecimento urbano, construíram-se mapas de anomalia de temperatura do ar à superfície (temperatura dos pixels menos a média da temperatura dentro da mancha urbana de Itajubá na Figura 5) para os horários das 00 e 12 horas local e identificaram-se duas localidades na mesma banda de latitude nesses mapas: a estação meteorológica da Unifei dentro da cidade de Itajubá (círculo) e uma região sem urbanização com topografia similar a da cidade de Itajubá (quadrado). Um exemplo para o dia 04 de fevereiro de 2011 é mostrado na Figura 5. A primeira informação relevante dessa figura é que a região sem urbanização é mais fria do que a mancha urbana. Logo, isso sugere a ocorrência do efeito de ilha de calor em Itajubá. A segunda informação é

que a diferença de temperatura entre os dois locais é mais acentuada durante o dia (Figura 5b). Portanto, esse fato pode justificar a maior duração da brisa de montanha em Itajubá, uma vez que o aquecimento urbano afeta os gradientes horizontais de temperatura montanha e vale.

A Figura 6 mostra a variação horária da inten-sidade do vento por mês do ano. Os valores de inten-sidade apresentados nessa figura são inferiores aos da Figura 4, pois são consideradas médias mensais, enquanto na Figura 4 os dados médios horários que acabam apresentando uma maior variação. Em geral, os ventos apresentam um mínimo de intensidade entre 05-06 h e uma máxima intensidade entre 11-14 h. Já entre 16-18 h os ventos apresentam um mínimo secun-dário e por volta das 21-22 h um máximo secundário. A mínima intensidade registrada entre 05-06 h está associada a maior equalização espacial da temperatura com consequentes menores valores de gradientes de pressão enquanto os máximos entre 11-14 h indicam o período de maior intensidade da brisa de vale.

4 Conclusões

Este estudo caracterizou a ocorrência de brisa de vale e montanha na cidade de Itajubá, MG. Para isso, foram utilizados dados de direção e intensidade do vento medidos a cada 10 minutos na estação mete-orológica automática localizada no campus da Unifei. De forma geral, a direção do vento predominante em Itajubá é a norte. A presença da brisa de vale e montanha foi identificada através de gráficos de rosas do vento construídos para cada hora do dia. A brisa de montanha se estabelece entre 15-16 h e tem sua máxima intensidade entre 21-22 h. Já a brisa de vale se estabelece entre 07-08 h e tem a sua máxima

Figura 4: continuação.


Figura 5 Anomalia de temperatura do ar à superfície (temperatura de cada pixel menos a média da temperatura dentro da man-cha urbana de Itajubá que está indicada com o contorno preto no interior da figura) no dia 04 de fevereiro de 2011 às 03 UTC (a) e 15 UTC (b). O círculo indica a localização da estação meteorológica da Unifei dentro da cidade de Itajubá e o quadrado com um ponto no centro (lado esquerdo) indica uma região sem urbanização com topografia similar a da cidade de Itajubá.


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intensidade entre 11-14 h. Esses resultados mostram que a brisa de montanha é mais duradoura. Fato que provavelmente está associado à influencia do efeito térmico da cidade nos gradientes horizontais de tem-peratura entre a região montanhosa e o centro urbano, onde a cidade apresentou valores sempre maiores de temperatura quando comparado ao entorno.

Referências

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