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Tipo do documento: Dissertação
Título: Balanço hídrico climatológico via reanálise ERA5-Land no estado de Pernambuco
Autor: ARAÚJO, Caio Sérgio Pereira de 
Primeiro orientador: ALMEIDA, Ceres Duarte Guedes Cabral de
Primeiro membro da banca: LOPES, Pabrício Marcos Oliveira
Segundo membro da banca: SOUZA, Werônica Meira de
Resumo: Os dados observados de estações meteorológicas de superfície constituem um aparato importante para as pesquisas, estudos hidrológicos e climatológicos mundiais. Porém, devido às falhas nos dados finais decorrentes de erros de leitura humana (estações convencionais) e de falhas em equipamentos e sensores (estações automáticas), surgiu a necessidade de identificar alternativas que possam substituir ou completar os dados de estações meteorológicas, como por exemplo, dados climatológicos estimados por modelos atmosféricos globais. O balanço hídrico climatológico se consolidou como uma ferramenta de extrema importância para obter respostas sobre as variáveis intrínsecas do planejamento agrícola. A utilização de dados estimados de reanálise no cálculo do balanço hídrico climatológico é uma realidade mundial devido à consistência e disponibilidade desses dados. Portanto, essa pesquisa visou estimar o balanço hídrico climatológico (BHC) e a deficiência hídrica a partir dos dados mensais de temperatura média do ar e precipitação pluvial estimados pela reanálise ERA5-Land do European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), validados com base nos dados meteorológicos de superfície, no estado de Pernambuco no período de 31 anos (01/01/1990 – 31/12/2020). Os dados de temperatura do ar e precipitação foram estratificados por mesorregiões do Estado (Zona da Mata/Litoral, Agreste e Sertão), e a validação dos dados da reanálise ERA5-Land foi realizada mediante cálculo de índices estatísticos que avaliaram a precisão e exatidão na estimativa do modelo. O cálculo do BHC foi obtido segundo a metodologia de Thorthwaite e Mather (1955) através do programa BHnorm e adotado o valor de 100 mm para a capacidade de armazenamento de água disponível no solo (CAD). A reanálise do ERA5-Land obteve precisão superior a 52% para a variável precipitação total e superior a 90% para temperatura do ar em quase todo o estado. De um modo geral, os dados de precipitação total e temperatura do ar gerados pelo ERA5-Land e comparados com os de superfície por meio do erro sistemático MBE foram subestimados. A deficiência hídrica na mesorregião do Sertão foi superior à precipitação pluviométrica em todos os meses, com os maiores valores observados em Cabrobó no mês de novembro (-170 mm) e em Floresta no mês de dezembro (-172 mm) durante toda a estação seca. Na mesorregião Agreste, foram registrados os maiores valores de déficit hídrico no mês de dezembro nos municípios de Surubim (-96 mm) e Caruaru (-84 mm), por outro lado, o município de Garanhuns apresentou valor máximo de -76 mm em dezembro e 0 mm nos meses de junho e julho, onde houve leve armazenamento de água no solo sem a presença de excedente hídrico. Na Zona da Mata/Litoral houve déficit hídrico de janeiro a abril e de setembro a dezembro, com os maiores valores observados no mês de dezembro em Recife (-87 mm) e Palmares (-72 mm). O excedente hídrico totalizou 71 mm, distribuído em junho e julho (44,13 mm e 0,37 mm, respectivamente) em Recife e em Palmares (14,5 mm e 12 mm, respectivamente). Portanto, com os resultados obtidos na validação dos dados da reanálise do ERA5-Land, pode-se assegurar que a reanálise estimou bem a precipitação total e a temperatura média do ar para o estado de Pernambuco, necessitando de grandes melhorias na variável precipitação e de pequenas na variável temperatura do ar. Com base no balanço hídrico climatológico, é aconselhável o uso de irrigação suplementar para culturas que demandem suplementação hídrica acima de cinco meses ao longo do ano na região do Sertão, visto que esta mesorregião apresentou período seco por sete meses resultando em maior deficiência hídrica. Os resultados deste estudo fornecem suporte para o planejamento das atividades agrícolas e classificação climática para o estado de Pernambuco.
Abstract: The observed data from surface weather stations are an important option for research, hydrological and climatological studies worldwide. However, due to the failures in the final data resulting from errors of human reading (conventional stations) and failures in equipment and sensors (automatic stations), it generated a search for alternatives that can replace or complete the data of meteorological stations, such as the estimated climatological data from global atmospheric models. The climatological water balance was consolidated as an extremely important tool to obtain answers about the intrinsic variables of agricultural planning. The use of estimated reanalysis data in the calculation of climatological water balance is already a global reality due to the consistency and availability of these data. Therefore, this research aimed to estimate the climatological water balance (BHC) and water deficiency from the monthly data of average air temperature and Rainfall estimated by the ERA5-Land reanalysis data from the European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), validated based on surface weather data, in the state of Pernambuco in the period of 31 years (01/01/1990 – 31/12/2020). The air temperature and precipitation data were stratified by state mesoregions (forest zone, agrest and semiarid), and the validation of ERA5-Land reanalysis data was performed by calculating statistical indices that evaluated accuracy and accuracy at the model estimating. The BHC calculation was obtained according to Thorthwaite and Mather (1955) methodology through the BHnorm program and adopted the value of 100 mm for storage soil available water capacity (CAD). The reanalysis of ERA5-Land obtained accuracy greater than 52% for the variable total precipitation and higher than 90% for air temperature in almost all over the state. In general, the total precipitation and air temperature data generated by ERA5-Land and compared with surface data through systematic MBE error were underestimated. Water deficiency of the semiarid mesoregion was higher than rainfall in all months, with the highest values observed in Cabrobó in November (-170 mm) and in Forest in December (-172 mm) throughout the dry season. In the Agreste mesoregion, the highest values of water deficit in December were recorded in the municipalities of Surubim (-96 mm) and Caruaru (-84 mm), on the other hand, the municipality of Garanhuns presented a maximum value of -76 mm in December and 0 mm in June and July, where there was a slight storage of water in the soil without the presence of water surplus. In the Zona da Mata/Litoral there was a water deficit from January to April and from September to December, with the highest values observed in December in Recife (-87 mm) and Palmares (-72 mm). The water surplus totaled 71 mm, distributed in June and July (44.13 mm and 0.37 mm, respectively) in Recife and Palmares (14.5 mm and 12 mm, respectively). Therefore, with the results obtained in the validation of era5-land reanalysis data, it can be ensured that the reanalysis safely estimated the total precipitation and the average air temperature for the state of Pernambuco, requiring major improvements in the variable precipitation and small in the variable air temperature. Based on the climatological water balance, it is recommendable to use supplementary irrigation for crops that require water supplementation above five months a long of year in the Sertão mesoregion, since this mesoregion presented a dry period by seven months resulting higher water deficiency. The results of this study provide support for the planning of agricultural activities and climate classification for the state of Pernambuco.
Palavras-chave: Balanço hídrico
Temperatura do ar
Evapotranspiração
Precipitação (Meteorologia)
Área(s) do CNPq: CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal Rural de Pernambuco
Sigla da instituição: UFRPE
Departamento: Departamento de Engenharia Agrícola
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Citação: ARAÚJO, Caio Sérgio Pereira de. Balanço hídrico climatológico via reanálise ERA5-Land no estado de Pernambuco. 2022. 85 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/9071
Data de defesa: 17-Fev-2022
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Agrícola

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