COMBINED TEMPERATURE-PRECIPITATION MODES AND THEIR RELATIONSHIP WITH LARGE-SCALE CLIMATE INDICES IN PARANÁ, SOUTHERN BRAZIL (1980-2014)
Keywords:
Climate. Temperature. Precipitation. Indices. Brazil.Abstract
In recent decades, the Northeast of Brazil experienced several episodes of intense drought while other regions were affected by heavy rainfall events that caused severe flooding. The variability of temperature and precipitation in Brazil are associated with large-scale climatic indices, such as the El Niño Southern Oscillation (ENSO), the Multidecadal Atlantic Oscillation (AMO) and the Tropical North Atlantic (TNA). In this study, the 25th and 75th quantiles for temperature and precipitation were used to determine the climatic trends in terms of number of days for the different modes (warm and dry, warm, and humid, cold, and dry or cold and wet). Subsequently, correlation analyses were carried out with nine different climatic indices that influence the regional climate of the state of Paraná in Southern Brazil. Our results highlighted the absence of a dominant mode throughout the seasons and over the years. We also found spatio-temporal trends in this region. In addition, except for the warm-dry mode where 8 out of 10 stations were correlated with the Niño 1 + 2 index, there were few correlations between the modes and the different climate indices used in this research. Despite the increasing temperature trends, and complex and heterogeneous variations in precipitation regime, our results did not indicate any significant changes in the modes or their relationship with the climate indices.
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References
ACQUAOTTA, F.; FRATIANNI, S.; AGUILAR, E.; FORTIN, G. Influence of instrumentation on long temperature time series. Climate Change, v. 156, n. 3, p. 385-404, 2019.
AGUILAR, E.; AZIZ BARRY, A.; BRUNET, M.; EKANG, L.; FERNANDES, A.; MASSOUKINA, ... THAMBA UMBA, O. Changes in temperature and precipitation extremes in western central Africa, Guinea Conakry, and Zimbabwe, 1955–2006. Journal of Geophysical Research, v. 114, n. D20115, 2009.
AGUILAR, E.; PETERSON, T. C.; OBANDO, P. R.; FRUTOS, R.; RETANA, J. A.; SOLERA, M.;... VALLE, V. E. Changes in precipitation and temperature extremes in Central America and northern South America, 1961–2003. Journal of Geophysical Research - Atmosphere, v. 110, n. D23107, 2005.
ALMEIDA, C. T.; OLIVEIRA‐JÚNIOR, J. F.; DELGADO, R. C.; CUBO, P.; RAMOS, M. C. Spatiotemporal rainfall and temperature trends throughout the Brazilian Legal Amazon, 1973–2013. . International Journal of Climatology, v. 37, n. 4, p. 2013-2026, 2016.
ANDREOLI, R. V.; KAYANO, M. T. ENSO-related rainfall anomalies in South America and associated circulation features during warm and cold Pacific Decadal Oscillation regimes. International Journal of Climatology, v. 25, n. 15, p. 2017-2030, 2005.
BACK, A. J. Análise de tendências nos índices de precipitação de Ivaiporã (PR) e Ponta Grossa (PR). In: XLIII Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola, Campo Grande, Anais [...], 2014.
BARROS, V. R.; DOYLE, M. E.; CAMILLONI, I. A. Precipitation trends in southeastern South America: relationship with ENSO phases and with low-level circulation. Theoretical and Applied Climatology, v. 93, n. 1, p. 19-33, 2008.
BENISTON, M. Trends in joint quantiles of temperature and precipitation in Europe since 1901 and projected for 2100. Geophysical Research Letters, v. 36, n. 7, 2009.
CAVALCANTI, I. F. de A.; AMBRIZZI, T. Teleconexões e suas influências no Brasil. In: CAVALCANTI, I. F. de A.; FERREIRA, N. J; SILVA, M. G. A. J. da; DIAS, M. A. F. da S. (org.). Tempo e clima no Brasil. Oficina de Textos, São Paulo, p. 317-335, 2009.
COELHO, C. A.; de OLIVEIRA, C. P.; AMBRIZZI, T.; REBOITA, M. S.; CARPENEDO, C. B.; CAMPOS, J. L. P. S. ... Da ROCHA, R. P. The 2014 southeast Brazil austral summer drought: regional scale mechanisms and teleconnections. (org.). Tempo e clima no Brasil. Oficina de Textos, São Paulo, p 317-335, 2009.
COSTA dos SANTOS, C.; SATYAMURTY, P.; MACHADO GOMES, O.; GULARTE da SILVA, L. E. M. Variability of extreme climate indices at Rio Claro, São Paulo, Brasil. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 27, n. 4, p. 395-400, 2012.
CURTIS, S.; ADLER, R. Time series that uses rainfall data in the Tropical Pacific to describe ENSO events. Journal of Climate, v. 13, p. 2786–2793, 2000.
BARROS SOARES, D. de; LEE, H.; LOIKITH, P. C.; BARKHORDARIAN, A.; MECHOSO, C. R. Can significant trends be detected in surface air temperature and precipitation over South America in recent decades? International Journal of Climatology, v. 37, n.3, p. 1483-1493, 2017.
SANTOS, C. A. C. dos; SATYAMURTY P.; GOMES O. M.; da SILVA L. E. M. G. Variability of extreme climate indices at Rio Claro, São Paulo, Brazil. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 27, n. 4, p. 395-400, 2012.
DUBREUIL, V.; FANTE, K. P.; PLANCHON, O.; SANT’ANNA NETO, J. L. Les types de climats annuels au Brésil: une application de la classification de Köppen de 1961 à 2015. EchoGéo, v. 41, 2017.
ELY, D. F.; FORTIN, G. Trend analysis of extreme thermal indices in south Brazil (1971 to 2014). Theoretical and Applied Climatology, v. 139, n. 3, p. 1045-1056, 2020.
ELY, D.; DUBREUIL, V. Évolutions des températures et des précipitations dans le versant sud du bassin de la rivière Paranapanema, Paraná, Brésil. In : Actes du 27e colloque de l'Association Internationale de Climatologie, Dijon, Anais [...], 2014.
FORTIN, G.; ACQUAOTTA, F.; FRATIANNI, S. The evolution of temperature extremes in the Gaspé Peninsula, Quebec, Canada (1974–2013). Theoretical and Applied Climatology, v. 130, n. 1-2, p.163-172, 2017.
FORTIN, G.; HÉTU, B. Estimating winter trends in climatic variables in the Chic‐Chocs Mountains, Canada (1970–2009). International Journal of Climatology, v. 34, n.10, p. 3078-3088, 2014.
GRIMM, A. M. Variabilidade interanual do clima no Brasil. In: CAVALCANTI, I. F. de A.; FERREIRA, N. J; SILVA, M. G. A. J. da; DIAS, M. A. F. da S. (org.). Tempo e clima no Brasil. Oficina de Textos, São Paulo, p, 353-374. 2009.
GUEIRINHAS, J. L.; TRIGO, R. M.; LIBONATI, R.; COELHO, C. A.; PALMEIRA, A. C. Climatic and synoptic characterization of heat waves in Brazil. International Journal of Climatology, v. 38, n.4, p. 1760-1776, 2018.
HAYLOCK, M. R.; PETERSON, T. C.; ALVES, L. M.; AMBRIZZI, T.; ANUNCIAÇÃO, Y. M. T.; BAEZ, J.; CORRADI, V. Trends in total and extreme South American temperature 1960–2000 and links with sea surface temperature. Journal of Climate, v. 19, n. 8, p. 1490–1512, 2006.
HERRING, S. C.; HOERLING, M. P.; PETERSON, T. C.; STOTT, P. A. (2014) Explaining Extreme Events of 2013 from a Climate Perspective. Bulletin American Meteorological Society, v. 95, n. 9, p. S1–S96, 2014.
HOERLING, M. P.; KUMAR, A.; XU, T. Robustness of the nonlinear climate response to ENSO's extreme phases. Journal of Climate, v. 14, n. 6, p. 1277-1293, 2001.
HULME, M. (2014) Attributing weather extremes to ‘climate change’ A review. Progress in Physical Geography, v. 38, n. 4, p. 499–511, 2014.
INSTITUTO AGRONÔMICO DO PARANÁ – IAPAR. Cartas climáticas do Paraná. Londrina, 2014. Disponível em:http://www.iapar.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=597>. Acesso em: 03 abril. 2014.
INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE - IPCC. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J. B. R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press: In Press, Cambridge, 2021.
KENDALL, M. G. Rank Correlation Methods. Griffin: London, 1975.
KONG, Q.; GUERREIRO, S. B.; BLENKINSOP, S.; LI, X. F.; FOWLER, H. J. Increases in summertime concurrent drought and heatwave in Eastern China. Weather and Climate Extremes, v. 28, p. 100242, 2020.
LIEBMANN, B.; VERA, C. S.; CARAVALHO, L. M. V.; CAMILLONI, I. A.; HOERLING, M. P.; ALLURED, D.; BARROS, V. R.; BA’EZ, J.; BIDEGAIN, M. An observed trend in central South American precipitation. Journal of Climate, v. 17, p. 4357–4367, 2004.
LIMBERGER, L.; ELY, D. F. Régions homogènes de précipitation dans l’État du Paraná (Brésil) en lien avec la température de surface de la mer. In : Colloque de l'Association Internationale de Climatologie, 32, 2019, Thessalonique. Anais [...], 2019. p 493-498.
LÓPEZ-MORENO, J. I.; VICENTE-SERRANO, S. M.; MORÁN-TEJEDA, E.; LORENZO-LACRUZ, J.; KENAWY, A.; BENISTON, M. Effects of the North Atlantic Oscillation (NAO) on combined temperature and precipitation winter modes in the Mediterranean mountains: observed relationships and projections for the 21st century. Global Planet Change, v. 77, n. 1, p. 62-76, 2011.
MANN, H. B. Nonparametric tests against trend. Econometrica: Journal of the Econometric Society, p. 245-259, 1945.
MARENGO, J. A.; CAMARGO, C. C. Surface air temperature trends in Southern Brazil for 1960–2002. International Journal of Climatology, v. 28, n. 7, p. 893–904, 2008.
MARENGO, J. A.; JONES, R.; ALVES, L. M.; VALVERDE, M. C. Future change of temperature and precipitation extremes in South America as derived from the
PRECIS regional climate modeling system. International Journal of Climatology, v. 29, n. 15, p. 2241-2255, 2009.
MENDONÇA, F. A. (org.) Os Climas do Sul: em tempos de mudanças climáticas globais. Jundiaí, Paco Editorial, 2014.
MENDONÇA, F. A. Aquecimento global e suas manifestações regionais e locais: alguns indicadores da região Sul do Brasil. Revista Brasileira de Climatologia, v. 2, p. 71–86, 2006.
MENDONÇA, F. A. O Clima e o Planejamento Urbano de Cidades de Porte Médio e Pequeno. Proposição Metodológica para Estudo e sua Aplicação à Cidade de Londrina/Pr. 1994. Tese (Doutorado em Geografia Física) - Universidade de São Paulo, São Paulo, 1994.
NASCIMENTO JÚNIOR, L. As chuvas no Paraná: variabilidade, teleconexões e impactos de eventos extremos. 2013. Dissertação (Mestrado em Geografia) - Universidade Estadual Paulista, Presidente Prudente, 2013.
NOBRE, C. A.; MARENGO, J. A.; SELUCHI, M. E.; CUARTAS, L. A.; ALVES, L. M. Some Characteristics and Impacts of the Drought and Water Crisis in Southeastern Brazil during 2014 and 2015. Journal of Water Resource and Protection, v. 8, p. 252-262, 2016.
OLIVEIRA, P. T.; E SILVA, C. S.; LIMA, K. C. Climatology and trend analysis of extreme precipitation in subregions of Northeast Brazil. Theoretical and Applied Climatology, v. 130, n. 1-2, p. 77-90, 2017.
OTTO, F. E.L.; COELHO, C. A.; KING, A.; COUGHLAN de PEREZ, E.; WADA, Y.; van OLDENBORGH, G. J.; HAARSMA, R.; HAUSTEIN, K.; UHE, P.; van AALST, M.; ARAVEQUIA, J. A.; ALMEIDA, M. W.; CULLEN, H. Factors other than climate change, main drivers of 2014/15 water shortage in southeast Brazil. Bulletin of the American Meteorological Society, v. 96, n. 12, p. 35-40, 2015.
PEDRON, I. T.; SILVA DIAS, M. A.; de PAULA DIAS, S.; CARVALHO, L. M.; FREITAS, E. D. Trends and variability in extremes of precipitation in Curitiba–Southern Brazil. International Journal of Climate, v. 37, n. 3, p. 1250-1264, 2017.
PINHEIRO, G. M. Variabilidade têmporo-espacial da pluviosidade na bacia do Alto Iguaçu. 2016. Tese (Doutorado em Geografia) - Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2016.
SANGIOLO, C. A.; KAYANO, M. T. Trends of seasonal maximum and minimum temperatures and precipitation in Southern Brazil for the 1913–2006 period. Theoretical and Applied Climatology, v. 101, n. 1-2, p. 209-216, 2010.
SEN, P. K. Estimates of the regression coefficient based on Kendall's tau. Journal of the American Statistical Association, v. 63, n. 324, p.1379-1389, 1968.
SILVA, I. R. Variabilidade sazonal e interanuais das precipitações na região Sul do Brasil associadas às temperaturas dos oceanos Atlântico e Pacífico. 2001. Dissertação (Mestrado em Meteorologia) - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos, 2001.
SMITH, T. M.; REYNOLDS, R. W. A global merged land air and sea surface temperature reconstruction based on historical observations (1880-1997). Journal of Climate, v. 18, p. 2021-2036, 2005.
SOUSA, P. Estudo da variabilidade da precipitação no estado do Paraná associado à anomalia da TSM no oceano Pacífico. 2006. Dissertação (Mestrado em Geografia) – Universidade estadual de Maringá, Maringá, 2006.
STOCKER, T. (Ed.) Climate change 2013: the physical science basis: Working Group I contribution to the Fifth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press: In Press, Cambridge, 2014.
STOTT, P. A.; CHRISTIDIS, N.; OTTO, F. E.; SUN, Y.; VANDERLINDEN, J. P.; van OLDENBORGH, G. J.; VAUTARD, R.; von STORCH, H.; WALTON, P.; YIOU, P.; ZWIERS, F. W. Attribution of extreme weather and climate-related events. WIRES Climate Change, v. 7, n. 1, p. 23-41, 2016.
TEIXEIRA, M. D. S.; SATYAMURTY, P. Trends in the frequency of intense precipitation events in southern and southeastern Brazil during 1960–2004. Journal of Climate, v. 24, n. 7, p. 1913-1921, 2011.
TERASSI, P. M. B.; GALVANI, E. Identification of Homogeneous Rainfall Regions in the Eastern Watersheds of the State of Paraná, Brazil. Climate, v. 5, n. 3, p. 1 - 13, 2017.
TRENBERTH, K. E.; FASULLO, J. T.; SHEPHERD, T. G. Attribution of climate extreme events. Nature Climate Change, v. 5, n. 8, p. 725-730, 2015.
WOLD, H. Nonlinear Interative Parcial Least Squares (NIPALS) modelling : some current developments. In: KRISHNAIAH, P. R. Multivariate Analysis – III. New York : Academic Press, p. 383 – 407, 1973.
ZANDONADI, L. As chuvas na bacia do Paraná: aspectos temporais, espaciais e rítmicos. 2009. Tese (Doutorando em Geografia) - Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", Rio Claro, 2009.
ZANDONADI, L.; ACQUAOTTA, F.; FRATIANNI, S.; ZAVATTINI, J. A. Changes in precipitation extremes in Brazil (Paraná River basin). Theoretical and Applied Climatology, v. 123, n. 3-4, p. 741-756, 2016.
ZAVATTINI, J. A.; BOIN, M. N. Climatologia Geográfica : teoria e prática de pesquisa. Campinas : Editora Alínea, 2013.
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