Trend analysis of intense precipitation events in Southeast Brazil

Authors

DOI:

https://doi.org/10.55761/abclima.v32i19.16411

Keywords:

Climate trends, Extreme Events, Intense rains

Abstract

Heavy rainfall events associated with climate change may become more frequent and accentuated in many regions of Brazil. Therefore, the objective of this work was to study the behavior and trend of heavy rainfall events in the Southeast region of Brazil. Daily precipitation data from the hydrometeorological network of the National Water and Basic Sanitation Agency were used. After verifying the quality of the data, 454 rainfall stations were selected with consistent data from 1978 to 2017, which are distributed in the states of Minas Gerais, Rio de Janeiro and the central-eastern part of the state of São Paulo. To determine the heavy rainfall events, the quantile technique was used based only on records in which rainfall was greater than 0 mm (exclusively on days without rain). To detect statistically significant trends in heavy rainfall, the Mann-Kendall test was used. Of the 454 pluviometric stations analyzed, 32 stations showed a statistically significant trend at the 95% confidence level in the intensity of the events, with 11 stations with an increasing trend and 21 stations with a decreasing trend, mostly located in the states of Minas Gerais and Rio de Janeiro. In the trend of the number of days with precipitation greater than or equal to the 95th percentile, 75 stations showed a statistically significant trend at the 95% confidence level, 14 stations with a positive trend and 61 stations with a negative trend. The highest occurrence of heavy rain events was recorded in the summer.

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Author Biographies

Bárbara Velasco Holender, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro

Graduada em Engenharia Ambiental pelo Instituto Federal Fluminense campus Campos Guarus. Atuei como estagiária do setor de Fiscalização e Controle Ambiental na Secretaria Municipal de Desenvolvimento Ambiental da Prefeitura Municipal de Campos dos Goytacazes. Atuei como bolsista voluntária do projeto "Eventos de Precipitação Extrema no Sudeste do Brasil: Variabilidade, Tendência e Período de Retorno". Atualmente sou aluna do Mestrado Acadêmico do Programa de Pós Graduação em Ciências Naturais da Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, atuando na linha de pesquisa Ciências Ambientais, cujo tema de pesquisa é "Recursos Hídricos e Extremos Hidrológicos no Sudeste do Brasil". Possuo experiência em georreferenciamento, educação ambiental, marketing digital, Qgis intermediário, excel avançado e Ambiente R intermediário.

Eliane Barbosa Santos, Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro

Possui Graduação em Meteorologia pela Universidade Federal de Alagoas (2009), Mestrado em Meteorologia pela Universidade Federal de Pelotas (2011) e Doutorado em Ciências Climáticas pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (2015). Realizou Pós-doutorado no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (2016-2017). Atualmente é Professora Associada do Laboratório de Meteorologia (LAMET) e Coordenadora do Curso de Graduação em Engenharia Meteorológica da Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF). É professora permanente do Programa de Pós-Graduação em Ciências Naturais da UENF. É líder de grupo de pesquisa do CNPq na área de Ciências Climáticas e Ambientais. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Meteorologia. Suas principais linhas de pesquisa são: Variabilidade Climática, Extremos Climáticos e Análise e Modelagem de Dados Ambientais.

References

ALVARES, C. A. et al. Ko¨ppen’s climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrif, v. 22, n. 6, p. 711–728, dec. 2013. https://doi.org/10.1127/0941-2948/2013/0507

AVILA-DIAZ, A. et al. Assessing current and future trends of climate extremes across Brazil based on reanalyses and earth system model projections. Climate Dynamics, v. 55, n. 5–6, p. 1403–1426, set. 2020. https://doi.org/10.1007/s00382-020-05333-z

CARDOSO, A. DE O.; SILVA DIAS, P. L. DA. Identificação de trimestres extremos no regime pluviométrico do Sul e Sudeste do Brasil e relação com anomalias da TSM. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 19, n. 1, p. 149–162, 2004.

CARVALHO, L. M. V.; JONES, C.; LIEBMANN, B. Extreme Precipitation Events in Southeastern South America and Large-Scale Convective Patterns in the South Atlantic Convergence Zone. Journal of Climate, v. 15, n. 17, p. 2377–2394, set. 2002. https://doi.org/10.1175/1520-0442(2002)015<2377:EPEISS>2.0.CO;2

CARVALHO, L. M. V.; JONES, C.; LIEBMANN, B. The South Atlantic Convergence Zone: Intensity, Form, Persistence, and Relationships with Intraseasonal to Interannual Activity and Extreme Rainfall. Journal of Climate, v. 17, n. 1, p. 88–108, jan. 2004. https://doi.org/10.1175/1520-0442(2004)017<0088:TSACZI>2.0.CO;2

CAVALCANTI, I. F. DE A.; FERREIRA, N. J. Clima das regiões brasileiras e variabilidade climática. 1. ed. [s.l.] Oficina de Textos, 2021.

CHOU, S. C. et al. Assessment of Climate Change over South America under RCP 4.5 and 8.5 Downscaling Scenarios. American Journal of Climate Change, v. 03, n. 05, p. 512–527, 2014. https://doi.org/10.4236/ajcc.2014.35043

DAMETTO, G. S.; ROCHA, R. P. Características climáticas dos sistemas frontais na cidade de São Paulo. Anais.. São Paulo: IAG/USP, 2005.

DOURADO, F.; ARRAES, T. C.; SILVA, M. F. O Megadesastre da Região Serrana do Rio de Janeiro – as Causas do Evento, os Mecanismos dos Movimentos de Massa e a Distribuição Espacial dos Investimentos de Reconstrução no Pós-Desastre. Anuário do Instituto de Geociências - UFRJ, v. 35_2, n. 1, p. 43–54, 12 mar. 2012. http://dx.doi.org/10.11137/2012_2_43_54

FERREIRA, N. J.; CAVALCANTI, I. F. DE A. Sistemas meteorológicos atuantes no Brasil. 1. ed. [s.l.] Oficina de Textos, 2022.

GOMES NÉTO, N. C.; SANTOS, E. B. Análise Espaço-Temporal dos Eventos de Precipitação Intensa no Estado do Rio de Janeiro. v. 37, n. 1, p. 89–97, 2022. https://doi.org/10.1590/0102-77863710081

GOUVEA, R. L. et al. Análise de frequência de precipitação e caracterização de

anos secos e chuvosos para a bacia do Rio Itajaí. Revista Brasileira de

Climatologia, v. 22, 7 maio 2018. http://dx.doi.org/10.5380/abclima.v22i0.55276

GRIMM, A. M. Interannual climate variability in South America: impacts on seasonal precipitation, extreme events, and possible effects of climate change. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, v. 25, n. 4, p. 537–554, maio 2011. https://doi.org/10.1007/s00477-010-0420-1

KENDALL, M. G. Rank Correlation Methods. 4 ed. London: Charles Griffin. 1975.

KITOH, A.; KUSUNOKI, S.; NAKAEGAWA, T. Climate change projections over South America in the late 21st century with the 20 and 60 km mesh Meteorological Research Institute atmospheric general circulation model (MRI-AGCM). Journal of Geophysical Research, v. 116, n. D6, p. D06105, 17 mar. 2011. https://doi.org/10.1029/2010JD014920

LIMA, K. C. Episódios de precipitação intensa no sudeste do Brasil e a influênia das anomalias de temperatura da superfície do mar e da topografia. Tese (Doutorado em Meteorologia) - São José dos Campos: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, 29 jul. 2010.

LIMA, K. C.; SATYAMURTY, P.; FERNÁNDEZ, J. P. R. Large-scale atmospheric

conditions associated with heavy rainfall episodes in Southeast Brazil. Theoretical

and Applied Climatology, v. 101, n. 1, p. 121–135, 1 jul. 2010. https://doi.org/10.1007/s00704-009-0207-9

LYRA, A. et al. Climate change projections over three metropolitan regions in Southeast Brazil using the non-hydrostatic Eta regional climate model at 5-km resolution. Theoretical and Applied Climatology, v. 132, n. 1–2, p. 663–682, abr. 2018. https://doi.org/10.1007/s00704-017-2067-z

MANN, H. B. Non-parametric tests against trend. Econometrica, 13p. 1945.

MARRAFON, V. H.; REBOITA, M. S. Características da Precipitação na América do Sul Reveladas Através de Índices Climáticos. Revista Brasileira de Climatologia, v. 26, 4 mar. 2021. http://dx.doi.org/10.5380/abclima.v26i0.72181

MAZZINI, P. L. F.; SCHETTINI, C. A. F. Avaliação de metodologias de interpolação espacial aplicadas a dados hidrográficos costeiros quase-sinóticos. Brazilian Journal of Aquatic Science and Technology, v. 13, n. 1, p. 53, 17 jul. 2009. https://doi.org/10.14210/bjast.v13n1.p53-64

MELLO, C. R. DE et al. Erosividade mensal e anual da chuva no Estado de Minas

Gerais. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 42, n. 4, p. 537–545, abr. 2007. https://doi.org/10.1590/S0100-204X2007000400012

MELLO, C. R. DE; VIOLA, M. R. Mapeamento de chuvas intensas no estado de

Minas Gerais. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 37, p. 37–44, fev. 2013.

MINUZZI, R. B. et al. Climatologia do comportamento do período chuvoso da região sudeste do Brasil. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 22, n. 3, p. 338–344, dez. 2007a. https://doi.org/10.1590/S0102-77862007000300007

MINUZZI, R. B. et al. Influência da La Niña na estação chuvosa da região sudeste do Brasil. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 22, n. 3, p. 345–353, dez. 2007b. https://doi.org/10.1590/S0102-77862007000300008

MINUZZI, R. B. Influência de algumas forçantes climáticas no período chuvoso da Região Sudeste do Brasil e suas conseqüências para as culturas da soja e do milho. [s.l.] Universidade Federal de Viçosa, 6 set. 2006.

MOSCATI, M. C. de L.; GAN, M. A. Rainfall variability in the rainy season of semiarid zone of northeast Brazil (NEB) and its relation to wind regime. International Journal of Climatology, v. 27, n. 4, p. 493–512, 30 mar. 2007. https://doi.org/10.1002/joc.1408

NIMER, E. Clima. In: Brasil. Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, Rio de Janeiro, Geografia do Brasil, Região Sudeste. 3: 51-89, 1977.

OLIVEIRA, A. S.; NOBRE, C. A. Interações entre sistemas frontais na América do Sul e convecção na Amazônia. Parte I: Aspectos Climatológicos. 1986.

PICCININI, M. Distribuições de probabilidade de precipitação de intensidade máxima para Piracicaba, SP. Dissertação (Mestrado em Física do Ambiente Agrícola) — Piracicaba: Universidade de São Paulo, 1993.

R CORE TEAM (2022). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. URL https://www.R-project.org/.

REBOITA, M. S. et al. Regimes de precipitação na América do Sul: Uma revisão bibliográfica. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 25, n. 2, p. 185-204, jun. 2010. https://doi.org/10.1590/S0102-77862010000200004

REBOITA, M. S. et al. The South Atlantic Subtropical Anticyclone: Present and Future Climate. Frontiers in Earth Science, v. 7, p. 8, 26 fev. 2019. https://doi.org/10.3389/feart.2019.00008

SANTANA, G. R. DE A.; SANTOS, E. B.; SILVA, M. G. A. J. DA. Caracterização

Espaço-Temporal das Secas na Bacia do Rio Paraíba do Sul. Anuário do Instituto

de Geociências, v. 43, n. 4, p. 364–375, 18 dez. 2020. https://doi.org/10.11137/2020_4_364_375

SEN, P. K. Estimates of the regression coefficient based on Kendall’s tau. Journal of

the American Statistical Association, v.63, p.1379-1389. 1968.

SILVA, A. S. A. et al. Comparison of Interpolation Methods for Spatial Distribution of Monthly Precipitation in the State of Pernambuco, Brazil. Journal of Hydrologic Engineering, v. 24, n. 3, p. 04018068, mar. 2019. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001743

SILVA, E. D. Estudo da precipitação no estado de Minas Gerais –MG. Dissertação (Mestrado em Meio Ambiente e recursos Hídricos) - Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 70f. 2013.

SILVA, L. J.; REBOITA, M. S.; DA ROCHA, R. P. Relação da passagem de frentes frias na região Sul de Minas Gerais (RSMG) com a precipitação e eventos de geada. Revista Brasileira de Climatologia, v. 14, n. 1, 13 out. 2014. http://dx.doi.org/10.5380/abclima.v14i1.36314

SILVA, T. M.; SILVA, S. L. S. O relevo do estado do Rio de Janeiro: cenário de beleza e fragilidade ambiental. In: MARAFON, G. J.; RIBEIRO, M. A. orgs. Revisitando o território fluminense, VI [online]. Rio de Janeiro: EDUERJ, 2017, pp. 43-64. ISBN: 978-85-7511-457-5. https://doi.org/10.7476/9788575114575.0004

SILVA, W. L. et al. Future Changes in Temperature and Precipitation Extremes in the State of Rio de Janeiro (Brazil). American Journal of Climate Change, v. 03, n. 04, p. 353–365, 2014. https://dx.doi.org/10.4236/ajcc.2014.34031

SILVA, W. L.; DERECZYNSKI, C. P. Climatological Characterization and Observed Trends in Climatic Extremes in the State of Rio de Janeiro. Anuário do Instituto de Geociências - UFRJ, v. 37, n. 2, p. 123, 28 nov. 2014.

SIQUEIRA, B.; NERY, J. T.; MARTINS, G. Variabilidade sazonal da precipitação na Bacia do Paraná. Revista Brasileira de Climatologia, v. 23, 23 ago. 2018. http://dx.doi.org/10.5380/abclima.v23i0.59508

SOBRAL, B. S. et al. Variabilidade espaço-temporal e interanual da chuva no estado do Rio de Janeiro. Revista Brasileira de Climatologia, v. 22, n. 14, p. 281–308, 2018. http://dx.doi.org/10.5380/abclima.v22i0.55592

TAVARES, M. G.; SANTOS, E. B. Período de retorno das precipitações máximas diárias no estado do Rio de Janeiro. Revista Brasileira de Climatologia, v. 30, p. 274–290, 16 fev. 2022. https://doi.org/10.55761/abclima.v30i18.15196

VIANELLO, R. L.; MAIA, L. F. P. G. Estudo Preliminar da Climatologia Dinâmica do Estado de Minas Gerais. In: I CONGRESSO INTERAMERICANO DE METEOROLOGIA, Brasília. Anais. p. 185-194, 1986.

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Published

29/04/2023

How to Cite

Velasco Holender, B., & Barbosa Santos, E. (2023). Trend analysis of intense precipitation events in Southeast Brazil. Brazilian Journal of Climatology, 32(19), 584–606. https://doi.org/10.55761/abclima.v32i19.16411

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Vol. 32 (2023)

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