ANÁLISE ESTATÍSTICA DA NÃO ESTACIONARIEDADE DE SÉRIES TEMPORAIS DE VAZÃO MÁXIMA ANUAL DIÁRIA NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO PARDO
DOI:
https://doi.org/10.15628/holos.2016.4892Palavras-chave:
Hidrologia, Uso do solo, Teste de tendência, Ponto de mudançaResumo
Nos últimos anos, a variabilidade climática e o uso desordenado do solo têm impactado vários componentes do ciclo hidrológico em muitas regiões em todo o mundo, fazendo com que as séries hidrológicas deixem de ser estacionárias. Este trabalho tem por finalidade identificar se as vazões máximas anuais diárias da bacia hidrográfica do Rio Pardo apresentam comportamento não estacionário e o principal motivo de tal fator. Os dados pluviométricos e fluviométricos de vazão foram obtidos a partir do banco de dados históricos disponibilizados pela Agência Nacional de Águas (ANA), entre os anos de 1941 a 2013. Os dados de uso do solo (1940 a 2010), para caracterização da área antropizada são provenientes do Grupo de Pesquisa em Interação Atmosfera-Biosfera da UFV. Os testes estatísticos empregados para a identificação da não estacionariedade foram os testes não paramétricos de Mann-Kendall e Spearman Rho, além do teste de Pettitt para localizar o ponto de ruptura na série. Foi identificada uma tendência crescente na série de vazão anual máxima diária do Rio Pardo, logo, esta não se caracterizou como estacionária. Como os eventos de precipitação estão estatisticamente estacionários, a substituição da vegetação natural, representa um dos principais fatores do comportamento da série de vazão máxima não ser mais estacionária.Downloads
Referências
ADNAN, N. A.; ATKINSON, P. M. Exploring the impact of climate and land use changes on streamflow trends in a monsoon catchment. International Journal of Climatology, v. 31, n. 6, p. 815–831, 2011.
AHMAD, I.; TANG, D.; WANG, WANG, T.; WANG, M.; WAGAN, B. Precipitation Trends over Time Using Mann-Kendall and Spearman’s rho Tests in Swat River Basin, Pakistan. Advances in Meteorology, vol. 2015, p. 15, 2015.
BAYER, D. M. Efeitos das mudanças de uso da terra no regime hidrológico de bacias de grande escala. 156 f. Tese (Doutorado em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2014.
BOSCH, J. M.; HEWLETT, J. D. A review of catchment experiments to determine the effect of vegetation changes on water yield and evapotranspiration. Journal of Hydrology, v. 55, p. 3-23, 1982.
CELARINO, A. L. S. O quaternário tardio na bacia do Rio Pardo (MG e SP): análises morfométricas e evidências paleoambientais preservadas em solos e sedimentos de planícies fluviais. 2015. 220 f. Tese (Doutorado em Geografia) – Instituto de Geociências, Universidade Estadual de Campinas, Campinas – SP, 2015.
COE, M. T. et al. The effects of deforestation and climate variability on the streamflow of the Araguaia River, Brazil. Biogeochemistry, v.105, p. 119–131, 2011.
COULIBALY, P.; BALDWIN, C. K. Nonstationary hydrological time series forecasting using nonlinear dynamic methods. Journal of Hydrology, v. 307, n. 1-4, p. 164-174, 2005.
DALE, J.; ZOU, C. B.; ANDREWS, W. J.; LONG, J. M.; LIANG, Y.; QIAO, L. Climate, water use, and land surface transformation in an irrigation intensive watershed—Streamflow responses from 1950 through 2010. Agricultural Water Management. v. 160, p. 144–152, 2015.
DAMÁZIO, J. M.; COSTA, F. S. Stationarity of annual maximum daily streamflow time series in South-East brazilian rivers. Cadernos do IME. Série Estatística, v. 37, p. 29-30, 2014.
DETZEL, D. H. M.; MINE, M. R. M. Trends in hydrological series: methods and application. 11th International Conference on Hydroscience & Engineering, Hamburg, Germany, 2014.
DIAS, L. C. P.; PIMENTA, F. M.; SANTOS, A. B.; COSTA, M. H.; LADLE, R. J. Patterns of land use, extensification, and intensification of Brazilian agriculture. Glob Change Biol. v. 22, n. 5, p. 1365-2486-16, 2016.
DIERMANSE, F., KWADIJK, J. C. J., BECKERS, J. V. L., AND CREBAS, J. I. Statistical trend analysis of annual maximum discharges of the Rhine and Meuse rivers, BHS third international symposium, New Castle, 2010.
GEDNEY, G.; COX, P. M.; BETTS, R. A.; BOUCHER, O.; HUNTINGFORD, C.; STOTT, P. A. Detection of a direct carbon dioxide effect in continental river runoff records. Nature, v.439, p. 835–837, 2006.
GAN M. A., KOUSKY V. E., ROPELEWSKI C.F. The South America Monsoon Circulation and Its Relationship to Rainfall over West-Central Brazil. Journal of Climate. v.17(1): 47-66, 2004.
HE, Y.; LIN, KAIRONG; CHEN, X. Effect of Land Use and Climate Change on Runoff in the Dongjiang Basin of South China. Mathematical Problems in Engineering, v. 2013, p. 14, 2013.
KAHYA, E.; KALAYCI, S. Trend analysis of streamflow in Turkey. Journal of Hydrology. 289: 128–144, 2004.
KENDALL, M. G. Rank correlation measures. Charles Griffin: London, U.K, p. 220, 1975.
KIBRIA, K. N.; AHIABLAME, L.; HAY, C.; DJIRA, G. Streamflow Trends and Responses to Climate Variability and Land Cover Change in South Dakota. Hydrology, v.3 n. 1, 2016.
KOCHENDORFER, J. P.; HUBBART, J. A. The roles of precipitation increases and rural land-use changes in streamflow trends in the upper Mississippi river basin. Earth Interact. v.14, p.1–12, 2010.
LABAT, D.; GODDERIS, Y.; PROBST, J. L.; GUYOT, J. L. Evidence for global runoff increase related to climate warming. Adv. Water Resour. v.27, p. 631–642, 2004.
LEHMANN, E. L. Nonparametrics, Statistical Methods Based on Ranks, Holden-Day, San Francisco, California, USA, 1975.
MANN, H. B. Non-parametric test against trend. Econometrika, v. 13, n. 3, p. 245-259, 1945.
MILLY, P. C. D.; DUNNE, K. A.; VECCHIA, A. V. Global pattern of trends in streamflow and water availability in a changing climate. Nature, v.438, p. 347–350, 2005.
MILLY, P. C. D.; BETANCOURT, J.; FALKENMARK, M.; HIRSCH, R. M.; KUNDZEWICZ, Z. W.; LETTENMAIER, D. P.; STOUFFER, R. J. Stationarity is dead: whither water management? Science, 319, 573–574, 2008.
PENEREIRO, J. C.; FERREIRA, D. H. L. Testes estatísticos e questões ambientais no ensino de engenharia: uma aplicação em climatologia. Revista de Ensino de Engenharia, v. 31, p. 25-44, 2012.
PETTITT, A. N. A non-parametric approach to change point problem. Appl. Stat., London v. 28, n. 2 p.126-135, 1979.
PITMAN, W. V. Trends in streamflow due to upstream land use changes. J. Hydrol., 39: 227-237, 1978.
PRUSKI, F. F.; SILVA, D. D.; BRANDÃO, V. S. Escoamento Superficial. Viçosa: UFV. 2. ed. 2004.
QUEIROZ, M. A. Avaliação de tendências em séries de precipitação diária máxima anual na faixa central do estado de Minas Gerais. 2013. 202 f. Dissertação (Mestrado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte – MG, 2013.
SALVADORI, N. Evaluation of non-stationarity in annual maximum flood series of moderately impaired watersheds in the upper Midwest and Northeastern United States. Dissertation (Master of Science in Environmental Engineering) – Department of Civil and Environmental Engineering, Michigan Technological University, Michigan, 2013.
SAHIN, V.; HALL, M. J. The effects of afforestation and deforestation on water yields. Journal of Hydrology, v.178, p.193-309, 1996.
SALVIANO, M. F.; GROPPO, J. D.; PELLEGRINO, G. Q. Análise de Tendências em Dados de Precipitação e Temperatura no Brasil. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 31, n. 1, p. 64-73, 2016.
SANCHES, F. O.; VERDUM, R.; FISCH, G. Estudo de tendência de chuvas de longo prazo. Rev. Ambient. Água, v. 8, n. 3, p. 214-228, 2013.
SHADMANI, M.; MAROFI, S.; ROKNIAN, M. Trend analysis in reference evapotranspiration using Mann-Kendall and Spearman’s Rho tests in arid regions of Iran. Water Resour. Manag., v. 26, n. 1, p. 211–224, 2012.
SHARKEY, P.; KILLICK, R. Nonparametric Methods for Online Changepoint Detection. Lancaster Univ, Lancaster, UK. 2014.
SNEYERS, R. On the statistical analysis of series of observations, Technical Note 143, WMO no. 415, World Meteorological Organization, 1990.
TAN, X. Z.; GAN, T. Y. Nonstationary analysis of annual maximum streamflow of Canada, Journal of Climate, 28 (5), 2015.
TUCCI, C. E. M. Impactos da variabilidade climática e uso do solo sobre os recursos hídricos. Brasília: Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas, p. 150, 2002.
ULIANA, E. M.; DEMETRIUS, D. S.; ULIANA, E. M; RODRIGUES, B. S.; CORRÊDO, L. P. Análise de tendência em séries históricas de vazão e precipitação: uso de teste estatístico não paramétrico. Revista Ambiente & Água, v. 10, p. 82-88, 2015.
VEZZOLI, R.; PECORA, S.; ZENONI, E. Data analysis to detect inhomogeneity, change points, trends in observations: an application to Po river discharge extremes. Research Papers Issue RP0138 Technical report. CMCC; 2012.
VILANOVA, M. R. N. Trends in Mean Annual Streamflows in Serra da Mantiqueira Environmental Protection Area. Braz. arch. biol. technol. v. 57, n. 6, p. 1004-1112, 2014.
WANG, W.; VAN GELDER, P. H. A. J. M.; VRIJLING, J. K. Trend and stationarity analysis for stareamflow processes of rivers in Western Europe in the 20th century, IWA International Conference on Water Economics, Statistics, and Finance, Rethymno, Greece, 8-10 July 2005.
XIONG, L.; GUO, S. Trend test and change-point detection for the annual discharge series of the Yangtze River at the Yichang hydrological station. Hydrological Sciences Journal, v. 49, n. 1, p. 99-112, 2004.
YEH, C.; WANG, J.; YEH, H.; LEE, C. Spatial and Temporal Streamflow Trends in Northern Taiwan. Water, v.7, n.2, p. 634-651, 2015.
YUE S.; PILON P.; CAVADIAS G. Power of the Mann-Kendall and Spearman’s rho tests for detecting monotonic trends in hydrological series. Journal of Hydrology, v. 259, n. 1-4 p. 254–271, 2002.
ZHANG, Z.; CHEN, X.; XU, C-Y.; YUAN, L.; YONG, B.; YAN, S. Evaluating the non-stationary relationship between precipitation and streamflow in nine major basins of China during the past 50 years. Journal of Hydrology, v. 409, n. 1–2, p. 81–93, 2011.
ZHANG, Y.; CAI, W.; CHEN, Q.; YAO, Y.; LIU, K. Analysis of Changes in Precipitation and Drought in Aksu River Basin, Northwest China. Advances in Meteorology, v. 2015, p. 15, 2015.
Português (Brasil)
English
Español (España)
Français (France)
