Análise retrospectiva de secas utilizando sensoriamento remoto e modelagem na bacia do Rio Capibaribe

Abstract

Informações sobre a disponibilidade do conteúdo de água no solo são indispensáveis para fornecer alertas de intensidade das secas, início da estação chuvosa, datas de plantio e sinais antecipados de perdas de produção. As redes de monitoramento convencionais apresentam restrições quanto à cobertura espaço-temporal das variáveis agrometeorológicas, limitando o monitoramento efetivo da seca. Alternativamente, dados de sensoriamento remoto e modelagem têm sido utilizados para caracterização e previsibilidade dos diferentes tipos de secas. Dessa forma, este estudo objetiva investigar as relações entre secas meteorológicas, agrícolas e da vegetação e os possíveis impactos da teleconexão atmosférica em uma bacia de transição entre a Caatinga e a Mata Atlântica. Dados do produto Climate Hazard Group InfraRed Precipitation Satellite (CHIRPS) foram utilizados para a obtenção da precipitação e cálculo do Standardized Precipitation Index (SPI), adotado para caracterização da seca meteorológica. O índice Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), proveniente do produto MOD13Q1, foi utilizado para quantificar a seca da vegetação (aNDVI). A umidade do solo, modelada no Soil and Water Assessment Tool (SWAT), foi utilizada para caracterização da seca agrícola, através do Standardized Soil Moisture Index (SSMI). Para compreender detalhadamente as relações entre as secas, os índices foram correlacionados tanto no nível de sub-bacia quanto em unidades de análise maiores. Uma abordagem utilizando análise wavelet foi aplicada para explorar a relação tempo-frequência entre a variabilidade das secas e os eventos El Niño–Oscilação Sul (ENSO). Os resultados mostraram que as secas meteorológicas de curto prazo (SPI-3) ocorreram com maior frequência no Agreste e, com o aumento da escala de tempo (SPI-6 e SPI-12), os eventos se tornaram mais severos e duradouros nessa região. A variabilidade da vegetação demonstrou estar diretamente relacionada à precipitação, com maior vigor vegetativo em anos chuvosos e limitações de crescimento em períodos secos, além de apresentar uma tendência decrescente do NDVI. O tempo de resposta da vegetação à precipitação ocorreu geralmente em um mês, com coeficientes de correlação maiores que 0,56, enquanto a seca na vegetação demonstrou maior sensibilidade ao efeito cumulativo da seca meteorológica de três e seis meses. O modelo SWAT foi eficaz na simulação da variabilidade mensal da umidade do solo, apesar de limitações na captura das vazões de pico e em áreas com regimes fluviais intermitentes. A relação entre as diferentes secas apresentou uma forte interação sazonal: secas meteorológicas se propagaram rapidamente para secas agrícolas, especialmente no outono e nas camadas superficiais, enquanto a transição para a seca da vegetação foi mais lenta, com maior duração no Agreste durante a primavera e no litoral no outono. Quanto à relação tempo-frequência, foi observada uma influência periódica do SPI precedendo o SSMI em escalas de 8 e 64 meses, enquanto os ciclos significativos entre SSMI e aNDVI variaram conjuntamente na maior parte dos anos, em períodos de 1 a 64 meses. Os eventos ENSO demonstraram modular fortemente as secas meteorológicas da bacia, ao mesmo tempo que a sua influência na seca agrícola foi mais fragmentada, principalmente no extremo oeste e na área de transição para a Zona da Mata.