As possíveis alterações microclimáticas devido a formação do lago artificial da hidrelétrica de Tucuruí -PA

The possible impacts on the microclimate due to the artificial lake from Tucuruí's dam

CLIMATOLOGIA

As possíveis alterações microclimáticas devido a formação do lago artificial da hidrelétrica de Tucuruí -PA

The possible impacts on the microclimate due to the artificial lake from Tucuruí's dam

Fabio Sanches^I; Gilberto Fisch ^I,II

^IUniversidade de Taubaté UNITAU - Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais - 12081-010 - Taubaté SP Brasil

^IICentro Técnico Aeroespacial (CTA/IAE-ACA) - Praça Marechal Eduardo Gomes, 50, 12228-904, São José dos Campos, SP - e-mail: [e-mail], [e-mail]

RESUMO

Existem muitas preocupações ecológicas do impacto que a construção de grandes lagos na Amazônia podem provocar, principalmente relacionadas ao microclima. Este estudo visa aumentar o conhecimento científico sobre a distribuição de chuvas antes e depois da formação do lago artificial da UHE Tucuruí-PA. Foram utilizados dados diários de precipitação dos períodos de 1972 a 1983 (pré-enchimento) e de 1984 a 1996 (pós-enchimento) para as cidades de Tucuruí e Marabá-PA. Comparando-se os totais mensais (pré e pós-enchimento), não se observam diferenças estatisticamente significantes (foram aplicados os testes de Fisher e Man-Whitney). Analisando-se a ocorrência de dias com precipitação superior a 5 e 25 mm.dia^-1, também não se observam diferenças estatisticamente significativas. Há um leve aumento do número de dias com chuvas leves no final período sêco após a formação do lago, talvez devido a alta evaporação do lago artificial. Também não se observou modificações do início ou final da estação chuvosa.

Palavras-chaves: chuva, desmatamento, testes estatísticos, Amazônia

ABSTRACT

There are a lot of ecological concern about the ecological impacts due to an artificial lake in Amazonia, especially related with the microclimate. This study aims to increase the scientific knowledge of the rainfall distribution prior and post flooding of the UHE Tucuruí-PA. Daily rainfall from 1972 until 1983 (prior inundation) and from 1984 until 1996 (post inundation) for Tucuruí and Marabá-PA. Comparing the monthly totals (prior and post), there is no statistical differences between the averages (using the statistical tests from Fisher and Man-Whitney). Analyzing the number of days with rainfall higher than 5 and 25 mm.day^-1, there are also no statistical differences. It was observed a small increase of light rain during the end of the dry season. Also, the are no signal related to the modification of the onset or end from the rainy season.

Key words: rainfall, deforestation, statistical tests, Amazonia

INTRODUÇÃO

A recente crise no sistema energético enfrentada pelo Brasil em 2001 trouxe a tona uma série de discussões a respeito de nossas matrizes energéticas. Parte dessa energia provém de grandes hidrelétricas situadas na Amazônia, onde a tropicalidade do país e os altos regimes pluviométricos demonstram a necessidade de monitoramento constante e de estudos ecológicos. Sendo assim, a Usina Hidrelétrica de Tucuruí (UHE Tucuruí), no Pará, possui um papel de destaque no quadro socioeconômico e natural da região Norte do país, em decorrência da formação de seu lago artificial com 2.875 km² e da possível mudança no microclima local.

Antes da construção de uma usina hidrelétrica, são necessários estudos de viabilidade do projeto. O desempenho e impacto das grandes barragens são avaliados, levando-se em conta aspectos sociais, econômicos e também técnicos (Goodland, 1977 e Baxter e Glaude, 1977).

A importância de reservatórios ou lagos artificiais como tema de pesquisas científicas tem sido bastante estudada nos últimos 20-30 anos. Entretanto, os principais aspectos que são abordados referem-se a qualidade de água (Straskraba e Tundizi, 2000); as modificações do ciclo hidrológico, principalmente aquelas relativas a vazões à jusante (Basso, 2000) ou mesmo ainda sobre efeitos que as alteraçõs climáticas globais, tal como o aquecimento da atmosfera, pode provocar no estado trófico do lago (Arfi, 2003). Entretanto, poucos tem sido os trabalhos científicos que procuram avaliar e investigar o efeito no microclima local da troca de vegetação, em decorrência da formação da lâmina d'água.

No Brasil, Grimm (1988) desenvolveu uma série de testes estatísticos em um conjunto de elementos climáticos junto a hidrelétrica de Itaipu analisando dois períodos distintos (anterior e posterior a formação da hidrelétrica) para verificar se houve mudança nos elementos climáticos em função da formação da lâmina d'água. Os resultados mostraram um aumento da temperatura mínima e diminuição da temperatura máxima no mês de agosto. A insolação não sofreu mudanças significativas. Contudo ocorreu o aumento da evaporação, mas não foram observados alterações significativas com relação a precipitação total e máxima mensal. Na Hidrelétrica de Sobradinho, no semi-árido nordestino, Campos (1990) desenvolveu um estudo da modificação do clima na região da represa com base na variabilidade espacial-temporal da precipitação do período de pré e pós-enchimento do seu lago. Analisando os gráficos das normais mensais e as porcentagens dos períodos chuvosos e secos, verificou-se que o lago da UHE de Sobradinho influenciou no aumento médio de 13% da pluviosidade junto as cidades próxima a barragem do lago (Remanso, Sento Sé e Xique-Xique) e um aumento das precipitações em 16% no trimestre mais chuvoso.

Durante a década dos anos 80 e 90, o Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA) desenvolveu vários projetos de pesquisa ecológica em Tucuruí-PA. No caso específico do segmento de climatologia, Fisch et al. (1990) verificou que no período de dezembro de 1982 a dezembro de 1986, a análise dos padrões sazonais de temperatura, velocidade de vento, distribuição da precipitação local e fluxo de radiação solar mostraram uma evapotranspiração média maior que a encontrada na literatura. A importância da interação entre floresta e clima são bem documentados em Salati e Góes Ribeiro (1979) e por Fisch et al. (1998). Um bom exemplo da interação floresta tropical-atmosfera-lago artificial poder-se-ia encontrar nos estudos relativos a UHE de Curuá-UNA, na região do Pará, pois foi o primeiro lago artificial implantado na Amazônia. Conforme Gunkel et al. (2003), não foi possível observar-se mudanças no regime pluviométrico, por absoluta falta de informação climatológica. A Comissão Mundial de Barragens (CMB, 1999) também analisou o impacto social e ecológico da construção da UHE Tucuruí, mas também não aprofundou-se na problemática das análises climáticas.

Portanto, é com base na escassez de estudos de microclima em lagos artificiais e represas na região de floresta tropical e na possibilidade de ter-se uma área de aproximadamente 100.000 km² com lagos artificiais na Amazônia (Gunkel et al., (2003) citando Kohlhepp, 1998) nos próximos 20-30 anos, é que motivou-se a desenvolver este estudo que analisa os regimes de precipitação anterior e posterior a formação do lago da UHE de Tucuruí, para verificar se a formação de uma lâmina d'água e sua interação com a floresta que a margeia promoveu modificações substanciais na precipitação local.

MATERIAIS E MÉTODOS

O reservatório de Tucuruí situa-se na região do baixo rio Tocantins, no estado do Pará. O barramento completo do rio ocorreu em 06/09/84 e o enchimento do reservatório prolongou-se até março de 1985 (6 meses). O lago formado, situado na cota 72 metros, inundou uma área de 2.875km², da qual 25% corresponde a áreas anteriormente ocupadas pelo rio Tocantins e seus principais afluentes. Nessa cota o reservatório apresenta um perímetro de 7.700km e possui aproximadamente 1.600 ilhas, formadas pelas terras mais elevadas que não foram inundadas. O comprimento do lago é de 170 km no eixo norte-sul.

Segundo Fisch et al. (1990) o clima da região de Tucuruí é classificado como tendo duas estações bem definidas e características: um período chuvoso de dezembro a maio, com chuvas intensas de origem convectiva e totais mensais atingindo valores de entre 500-600 mm/mês; e outro período sêco de junho a novembro, com uma estiagem pronunciada em agosto-setembro, quando a precipitação é tipicamente da ordem de 30 mm/mês. Por ser uma localidade próxima ao Equador, as temperaturas são altas durante o ano inteiro (médias mensais superiores a 24 °C). A pluviosidade anual é superior a 2500 mm.

Para o desenvolvimento deste estudo foram utilizados os valores de precipitação diária coletados pela estação meteorológica do INMET de Tucuruí , localizada na cidade de Tucuruí (3º 26' S e 49º 24' W) e pela estação meteorológica da ELETRONORTE, junto a barragem da UHE de Tucuruí (3º 32' S e 49º 42' W). Estes dois postos distam aproximadamente 10 km entre si, sendo que o posto da ELETRONORTE situa-se as margens do lago formado. O instrumento utilizado foi um pluviômetro do tipo Ville de Paris. A Figura 1 apresenta a posição geográfica de Tucuruí, Marabá e do lago artificial formado, bem como a visão da barragem a partir da estação meteorológica.

A princípio procurou-se identificar dois períodos distintos de coleta de dados: período de pré-enchimento onde foram utilizados os dados do INMET de Tucuruí no período correspondente de 1972 à 1983, e o período de pós-enchimento onde utilizou-se os dados da ELETRONORTE de 1984 à 1996. Obteve-se uma série complementar (apenas totais mensais) dos dados do INMET de Tucuruí para o período de 1984 a 1996, que foram utilizados para análise de recobrimento de dados entre as séries INMET e ELN (Tabela A).

Os totais diários foram tabulados em planilhas considerando dias corridos de 1 à 31, nos meses de janeiro a dezembro. Pôde-se extrair,dessa forma, os totais mensais para cada ano nas duas séries de dados (pré e pós-anchimento) e ainda o número de dias com chuvas superiores a 1 mm, 5 mm e 25 mm a cada mês para assim poder determinar suas estatísticas (médias, desvio padrão, valores extremos de máxima e mínima).

Para se verificar a homogeneidade dos resultados obtidos pelas duas séries de dados (pré e pós-enchimento), foram aplicados dois testes estatísticos (o Teste das Diferenças das Médias para pequenas amostras (Spiegel, 1993) e o Testes não-paramétrico de Mann-Whitney sobre a independência de séries (Wilkins, 1995) nos totais médios mensais em ambos os períodos. Esses testes foram aplicados para verificar se, estatisticamente, os valores médios mensais de precipitação eram (ou não) diferentes entre si, resultado de alterações no microclima local, fortalecendo assim os resultados encontrados.

Identificando o início e o final do período chuvoso é possível analisar se houve maior ou menor concentração de chuvas, melhor distribuição ao longo dos dias etc. Tal identificação é possível ser feita através do cálculo das pêntadas para todo o conjunto de dados (pré e pós-enchimento) onde se obtém um conjunto de 73 pêntadas para cada ano. Nos anos bissextos a precipitação do dia 29 de fevereiro é somada ao total do dia 28 para não comprometer o conjunto das pêntadas. Alves et al. (1999) mostraram que a evapotranspiração típica de floresta tropical é de 4 mm/dia. Considerando-se que uma pêntada equivale a precipitação acumulada de 5 dias, adotou-se a hipótese de que o início do período chuvoso corresponderia a uma sequência de 3 pêntadas sucessivas com precipitação superior a 20 mm, e o final do período chuvoso quando esta mesma sequência (3 pêntadas) apresentasse precipitação inferior a 20 mm.

Procurou-se também utilizar os totais mensais de precipitação obtidos da estação do INMET de Marabá (5º 21' S e 49º 9' W), localizada a aproximadamente 200 km ao sul da barragem, para se comparar os ritmos de precipitação associados aos mesmos períodos dos dados do INMET de Tucuruí e da ELETRONORTE através da correlação de dados aos pares. O posto de Marabá funcionou como um controle da ação de fenômenos de larga-escala que atuaram nas duas regiões simultaneamente.

RESULTADOS

Os totais diários de precipitação em ambos os períodos (pré e pós-enchimento) foram somados e obtidos os seus totais mensais. Com base nesses totais mensais extraiu-se um conjunto de estatísticas (médias, desvio-padrão, valores extremos de máxima e mínima) apresentados nas Tabelas 1 e 2. Observando-se estas tabelas, não é possível observar visualmente grandes diferenças entre os dois conjuntos de dados, o que justifica a necessidade da aplicação de testes estatísticos de significância.

O resultado da aplicação do Teste das Diferenças das Médias para pequenas amostras (Tabela 3) demonstrou que, considerando a formação do lago artificial, os dois períodos (pré e pós-enchimento) não apresentam diferenças significativas em seus regimes pluviométricos já que todos os escores (z) permaneceram dentro do nível de significância a 5% (Tabela 3). O mesmo se aplica para o Teste de Mann-Whitney para considerar a homogeneidade e independência dos dois conjuntos de dados (Tabela 4).

Considerando que as análises foram feitas com 2 conjuntos de dados relativamente pequenos (12-13 anos), é importante comparar as precipitações ocorridas entre os postos de Tucuruí e a ELETRONORTE para um período comum de dados para analisar a consistência entre os dados (recobrimento das séries). A Figura 2 mostra a plotagem dos totais mensais de precipitação ocorridos nas duas localidades com um total de 149 pares de valores (foi desprezado o período de abril a setembro de 1992 e agosto de 1995 pois faltou dados em um dos postos), visando uma análise detalhada do recobrimento entre as séries. O coeficiente de correlação entre os pares de dados é muito bom (0,97) e a regressão linear ajustada também (Figura 2). Este resultado comprovou que os dados da ELN (pós-enchimento) eram consistentes com os valores de Tucuruí (pré-enchimento).

Ao analisar e comparar os dias com precipitações diárias superiores a 5 mm e 25 mm para os dois conjuntos de dados (Tabelas 5 e ⁷ para Tucuruí e Tabelas 6 e ⁸ para ELETRONORTE, respectivamente), também não se nota diferenças estatísticas entre os resultados. Os valores de 5 e 25 mm/dia foram escolhidos para representar chuvas leves-moderadas e chuvas intensas, respectivamente. Entretanto, uma análise mais detalhada da ocorrência de chuvas em Outubro e Novembro mostra que o número de dias com chuvas superiores a 5 mm/dia aumentou do período pré-enchimento (2,9 dias em Outubro e 3,1 dias em Novembro) para pós-enchimento (4,6 dias em Outubro e 5,2 dias em Novembro). Os respectivos desvios-padrões também aumentaram: de menor que 2 dias no período de pré-enchimento para maior que 2,5 dias no período de pós-enchimento. Considerando as chuvas fracas entre 1 e 5 mm/dia no período de Agosto a Novembro (Tabela 9), observa-se que ocorre uma redução do número de dias com chuvas, com excessão do mês de outubro (aumento de 1,8 dias para 2,8 dias). Estas diferenças não são estatísticamente diferentes, a variabilidade anual é alta (dada pelo desvio-padrão), porém pode ser um sinal fraco de que as chuvas no mês de Outubro foram suscetíveis a mudança de floresta tropical para lago artificial. Os meses de outubro e novembro são o final da estação seca e períodos de transição.

Tendo o resultado anterior em mente, foi investigado o início e final do período chuvoso: na série de pré-enchimento, o final do período chuvoso teve a moda em torno da pêntada 33 (Tabela 10), enquanto que na série pós-enchimento, a moda ficou em torno da pêntada 30 (Tabela 11). Do mesmo modo, o início do período das chuvas no conjunto de pêntadas equivalente ao período de pré-enchimento teve a moda no valor de 72, enquanto que nas pêntadas de pós-enchimento sua moda foi 71. Os valores da mediana foram similares, sendo que para os valores do cálculo da média, foram extraídos os anos de El Niño, pois sabe-se que a influência deste é de redução da precipitação na Amazônia Oriental (Fisch et al., 1998). O valor médio de início na estação chuvosa é de 70,8 pêntadas para o período de pré-enchimento e de 64,3 pêntadas para o período de pós-enchimento. Este resultado de antecipação do início da estação chuvosa é mais um indício de pequena alteração, induzindo a hipótese de que a formação do lago artificial pode ter provocado a ocorrência de chuvas leves e esparsas, como influência local. Os totais mensais de precipitação não mostram isto, pois esta influência é pequena, em termos de volume ou quantidade de água.

A utilização dos totais mensais de pluviosidade da estação do INMET de Marabá (Tabelas 12 e 13) serviram como outro parâmetro para se desenvolver análises e comparações nos ritmos e regimes de chuvas. Foram desenvolvidas correlações de dados aos pares entre INMET de Tucuruí e de Marabá, correspondendo ao período de pré-enchimento (Figura 3) e ELETRONORTE e INMET de Marabá no período de pós-enchimento (Figura 4) e esses resultados demonstraram um coeficiente de correlação de 0,81 entre os dados de pré-enchimento e de 0,74 entre os dados de pós-enchimento, o que demonstra que as séries de pré-enchimento (INMET de Tucuruí e de Marabá) e de pós-enchimento (ELETRONORTE e INMET/Marabá) estavam sob a ação dos mesmos sistemas atmosféricos de larga-escala. Este resultado também é válido mesmo se classificarmos o regime pluviométrico em chuvas mais intensas (totais mensais entre 100 e 500 mm) e fracas (totais mensais entre 50 e 100 mm). As Figuras 5,6,7 e 8 apresentam as correlações entre as chuvas de Tucuruí e Marabá para chuvas fortes (Figura 5) e fracas (Figura 7) e também para ELETRONORTE e Marabá (Figuras 6 e 8). Todos as correlações são altas, com coeficientes de correlação altos (maiores que 0,96), demonstrando que o padrão de chuvas não sofreu modificações em função da formação do lago da UHE de Tucuruí.

COMENTÁRIOS FINAIS

Atualmente sabe-se perfeitamente que a eletricidade possui um papel vital para o desenvolvimento sócio-econômico das nações e as fontes renováveis de energia estão inseridas nessa papel de destaque, especialmente as hidrelétricas. Entretanto, ao elaborar os modelos energéticos, deve-se considerar seus problemas de ordem social e ambiental.

No que diz respeito aos aspectos ambientais, a substituição de floresta tropical por uma lâmina de água certamente modifica o balanço de energia à superfície e, consequentemente, toda a caracterização do clima de uma localidade. Com os possíveis futuros cenários de aproveitamento de energia hidrelétrica na Amazônia (por exemplo está ocorrendo a construção da UHE Belo Monte-PA com uma área de alagamento de 1.225 km² e existem outras que ainda estão somente na fase de planejamento, mas que certamente virão), o caso da UHE Tucuruí é um bom exemplo dos impactos microclimáticos que poderá resultar. É certo de que o tamanho das séries temporais pré e pós-enchimento utilizados neste estudo (em torno de 12-13 anos) são pequenos para uma análise estatística aprofundada. Outro ponto a considerar é que fatores externos (variabilidade natural da atmosfera, ocorrência de eventos como El Niño, etc) também ajudam a aumentar a complexidade do problema estudado. Entretanto, dado a inexistência de séries temporais mais longas, este estudo é um indicativo preliminar do que poderá ocorrer no futuro e também um exemplo de como e quais metodologias aplicar nestes estudos de impacto ambiental.

Das análises realizadas e com base nos resultados obtidos sobre as possíveis modificações microclimáticas na área da UHE de Tucuruí em função da formação de seu lago artificial, pode-se constatar que não ocorreram alterações significativas nos regimes e ritmos de precipitação, quer seja com relação aos totais mensais de precipitação, número de dias com chuvas, início e final do período chuvoso. Entretanto, há um leve indício de que o mês de Outubro, por ser um mês de transição entre a estação sêca e o período chuvoso, possa estar suscetível a um aumento de chuvas fracas e moderadas, como produto do aumento da disponibilidade de umidade para evaporação promovido pela formação do lago.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA), ao Instituto Nacional de Meteororologia (INMET) e a ELETRONORTE Centrais Elétricas (ELN) pelo fornecimento dos dados pluviométricos para a execução deste trabalho e ao trabalho de dois revisores científicos anônimos que em muito contribuíram para a melhoria deste estudo. Este trabalho é resultado da dissertação de mestrado em Ciências Ambientais pelo primeiro autor (F.O. Sanches). O segundo autor (G. Fisch) agradece ao CNPq pela bolsa de produtividade de pesquisa (302117/2004-0).

BIBLIOGRAFIA CITADA

Recebido em 15/07/2002

Aceito em 07/03/2004

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  05 Jul 2005
• Data do Fascículo
  2005

Histórico

• Recebido
  15 Jul 2002
• Aceito
  07 Mar 2004