Extreme precipitation for current and future climate change scenarios for the city of Rio de  Janeiro

Authors

DOI:

https://doi.org/10.55761/abclima.v36i21.19304

Keywords:

Extreme events. Climate change indices. Climate models.

Abstract

Extreme precipitation events (EPE) have increased in frequency and magnitude in recent decades. Thus, there is a need to understand how these events can be altered by climate change. This research aims to analyze extreme precipitation indices for current and future climate change scenarios for the city of Rio de Janeiro (CRJ). Daily precipitation data from 1997 to 2020 were used for the analysis. Future analyses are from 1997 to 2100, with projections from climate models, adopting SSP 4.5 and SSP 8.5 scenarios, with CMIP-6 projections. The CDD, PRCPTOT, RX1DAY, RX5DAY and SDII indices were calculated for both periods under analysis. The results obtained show changes in rainfall patterns in all climate indices, such as reduced precipitation and the possibility of an increase in extreme precipitation events in the future for CRJ.

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Author Biographies

Thamires Franco da Conceição, Programa de pós-Graduação em Ciências Ambientais e Florestais, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ)

Postgraduate program in agricultural and environmental engineering, Federal Rural University of Rio de Janeiro (UFRRJ), Seropédica, Rio de Janeiro

Henderson Silva Wanderley, Programa de pós-Graduação em Ciências Ambientais e Florestais, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ)

Professor Associado do Departamento de Ciências Ambientais / Instituto de Floresta - UFRRJ. Doutor em Meteorologia Aplicada pela Universidade Federal de Viçosa-MG (UFV). Possui Mestrado e Graduação em Meteorologia pela Universidade Federal de Alagoas (UFAL), com experiência na área de Meteorologia, climatologia, mudanças e modelagem climáticas, agrometeorologia, hidrometeorologia, Clima Urbano. Atualmente é Prof. Associado do Departamento de Ciências Ambientais do Instituto de Florestas da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (DCA/IF/UFRRJ), e do Programa de Pós-graduação Binacional em Ciência Tecnologia e Inovação Agropecuária (PPGCTIA) e do Programa de Pós-graduação em Ciências Ambientais e Florestais (PPGCAF). Coordenador do LabClim - Laboratório de Climatologia Científica, Aplicada e Descritiva.

References

ALCÂNTARA, E., et al. Deadly disasters in southeastern South America: flash floods and landslides of February 2022 in Petrópolis, Rio de Janeiro. Natural Hazards and Earth System Sciences Discussions, p. 1-27, 2023. Disponível em: https://doi.org/10.5194/nhess-23-1157-2023. DOI: https://doi.org/10.5194/nhess-23-1157-2023

AZEVEDO COUTO, G. et al. Natural hazards fatalities in Brazil, 1979–2019. Natural Hazards, v. 118, n. 2, p. 1487-1514, 2023. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s11069-023-06059-x. DOI: https://doi.org/10.1007/s11069-023-06059-x

CARVALHO, L. V., WANDERLEY, H. S. Risk identification of precipitation extremes due to climate change in the southern region of the state of Rio de Janeiro. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 15, n. 04, p. 2073-2085, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.26848/rbgf.v15.4.p2073-2085. 2022. DOI: https://doi.org/10.26848/rbgf.v15.4.p2073-2085

CHEN, H. et al. Comparison of CMIP6 and CMIP5 models in simulating climate extremes. Sci. Bull, v. 65, n. 17, p. 1415-1418, 2020. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.scib.2020.05.015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scib.2020.05.015

COPPOLA, E. et al. Climate hazard indices projections based on CORDEX-CORE, CMIP5 and CMIP6 ensemble. Climate Dynamics, v. 57, p. 1293-1383, 2021. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s00382-021-05640-z. DOI: https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-15001

DAVIS, E. G., NAGHETTINI, M. D. C. Estudos de chuvas intensas no Estado do Rio de Janeiro. CPRM-Serviço Geológico do Brasil. (2001). Disponível em: https://files.abrhidro.org.br/Eventos/Trabalhos/155/279.pdf.

DERECZYNSKI, C. P., CALADO, R. N., E DE BARROS, A. B. Chuvas extremas no Município do Rio de Janeiro: Histórico a partir do Século XIX. Anuário do Instituto de Geociências, v. 40, n. 2, p. 17-30. 2017. Disponível em: https://doi.org/10.11137/2017_2_17_30. DOI: https://doi.org/10.11137/2017_2_17_30

Ferreira, W. P. C., Wanderley, H. S., Delgado, R. C. Changes in the Distribution of Precipitation with the Potential to Cause Extreme Events in the State of Rio de Janeiro for a Future Climate Change Scenario. Atmosphere, v. 16, n. 4, p. 358-372, 2025. Disponível em: https://doi.org/10.3390/atmos16040358. DOI: https://doi.org/10.3390/atmos16040358

FISCHER, E. M., KNUTTI, R. Anthropogenic contribution to global occurrence of heavy-precipitation and high-temperature extremes. Nature climate change, v. 5, n 6, p. 560-564. 2015. Disponível em: https://doi.org/10.1038/nclimate2617. DOI: https://doi.org/10.1038/nclimate2617

GIMENO, L. et al. Extreme precipitation events. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water, v. 9, n. 6, e1611, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.1002/wat2.1611. DOI: https://doi.org/10.1002/wat2.1611

IBGE - INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. BANCO DE DADOS. Cidades. Disponível em: <http://www.ibge.gov.br/cidadesat>. Acesso em: 12 jul. 2022.

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change. Summary for Policymakers. In: Climate Change 2022: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixthc Assessment Report of the Intergovernmental Painel on Climate Change. Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press. Disponível em: https://www.ipcc.ch/. >. Acesso em: 06 mar. 2024. DOI: https://doi.org/10.1017/9781009325844

KARL, T.R., N. Nicholls, A. Ghazi. CLIVAR/GCOS/WMO workshop on indices and indicators for climate extremes: Workshop summary. Climatic Change, v. 42, p. 3-7. 1999. Disponível em: CLIVAR/GCOS/WMO Workshop on Indices and Indicators for Climate Extremes Workshop Summary | SpringerLink. Acesso em: 18 set. 2024. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-015-9265-9_2

LAGOS-ZUNIGA, M. et al. Extreme indices of temperature and precipitation in South America: Trends and intercomparison of regional climate models. Climate Dynamics, p. 1-22. 2022. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s00382-022-06598-2. DOI: https://doi.org/10.1007/s00382-022-06598-2

LIMA, S. S., ARMOND, N. B. Chuvas na Região Metropolitana do Rio de Janeiro: caracterização, eventos extremos e tendências. Sociedade & Natureza, v. 34, e64770, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.14393/SN-v34-2022-64770. DOI: https://doi.org/10.14393/SN-v34-2022-64770

LUIZ-Silva, W., Oscar-Júnior, A. C. Climate extremes related with rainfall in the State of Rio de Janeiro, Brazil: a review of climatological characteristics and recorded trends. Natural Hazards, v. 114, n. 1, p, 713-732, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s11069-022-05409-5. DOI: https://doi.org/10.1007/s11069-022-05409-5

MAURITSEN, T. et al. Developments in the MPI‐M Earth System Model version 1.2 (MPI‐ESM1. 2) and its response to increasing CO2. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, v. 11, n. 4, p. 998-1038, 2019. Disponível em: https://doi.org/10.1029/2018MS001400. DOI: https://doi.org/10.1029/2018MS001400

MARTINS, M. E. G., RODRIGUES, J. F. Coeficiente de correlação amostral. Revista de Ciência Elementar, v. 2, n. 2, p. 34-36, 2014. Disponível em: doi.org/10.24927/rce2014.042. DOI: https://doi.org/10.24927/rce2014.042

MCERLICH, C. et al. Positive correlation between wet-day frequency and intensity linked to universal precipitation drivers. Nature Geoscience, v. 16, n. 5, p. 410-415, 2023. Disponível em: https://doi.org/10.1038/s41561-023-01177-4. DOI: https://doi.org/10.1038/s41561-023-01177-4

Metsul #CriseClimáticaNoRJ: Regiões Norte e Noroeste do estado do Rio sofrem com secas e fortes chuvas - Diário do Rio de Janeiro (diariodorio.com). Disponível em: https://metsul.com/2024-01-14-chuva-rio-de-janeiro-deslizamentos/. Acesso em: 25 abr. 2024.

MYHRE, G. et al. Frequency of extreme precipitation increases extensively with event rareness under global warming. Scientific reports, v. 9, n. 1, 16063, 2019. Disponível em: https://doi.org/10.1038/s41598-019-52277-4. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-52277-4

NOBRE, C. A. Mudanças climáticas globais: possíveis impactos nos ecossistemas do país. Parcerias estratégicas, v. 12, p. 239-258, 2001. Disponível em: C:MEUSDO~1PublicoREVIST~113. Acesso em: 05 mai. 2023.

PENDERGRASS, A. G., Hartmann, D. L. Changes in the distribution of rain frequency and intensity in response to global warming. Journal of Climate, v. 27, n. 22, p. 8372-8383, 2014. Disponível em: https://doi.org/10.1175/JCLI-D-14-00183.1. DOI: https://doi.org/10.1175/JCLI-D-14-00183.1

PEREIRA, R. M. S., WANDERLEY, H. S., DELGADO, R. C. Homogeneous regions for rainfall distribution in the city of Rio de Janeiro associated with the risk of natural disasters. Natural Hazards, v. 111, p. 1-19, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s11069-021-05056-2. DOI: https://doi.org/10.1007/s11069-021-05056-2

PINHEIRO, F. S. et al. Precipitação e temperatura do ar simuladas pelo modelo ETA/CPTEC-HADCM3 para o estado do Rio de Janeiro. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 13, n. 05, p. 2037-2052, 2020. Disponível em: https://doi.org/10.26848/rbgf.v13.5.p2037-2052. DOI: https://doi.org/10.26848/rbgf.v13.5.p2037-2052

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

REGUEIRA, A. D. O., Wanderley, H. S. Changes in rainfall rates and increased number of extreme rainfall events in Rio de Janeiro city. Natural Hazards, v. 114, n. 3, p. 3833-3847. 2022. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s11069-022-05545-y. DOI: https://doi.org/10.1007/s11069-022-05545-y

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., and 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. DOI: https://doi.org/10.7476/9788575114575.0004

SISTEMA ALERTA RIO DA PREFEITURA DO RIO DE JANEIRO. Banco de Dados. Disponível em: http://alertario.rio.rj.gov.br/. Acesso em: 14 mar. 2024.

SOBRAL, B. S. et al. Variabilidade espaço-temporal e interanual da chuva no estado do Rio de Janeiro. Revista Brasileira de Climatologia, v. 22, 2018. Disponível em: https://doi.org/10.5380/abclima.v22i0.55592. DOI: https://doi.org/10.5380/abclima.v22i0.55592

SWART, N. C. et al. The Canadian earth system model version 5 (CanESM5. 0.3). Geoscientific Model Development, v. 12, n. 11, p. 4823-4873, 2019. Disponível em: https://doi.org/10.5194/gmd-12-4823-2019. DOI: https://doi.org/10.5194/gmd-12-4823-2019

TATEBE, H. et al. Description and basic evaluation of simulated mean state, internal variability, and climate sensitivity in MIROC6. Geoscientific Model Development, v. 12, n. 7, p. 2727-2765, 2019. Disponível em: https://doi.org/10.5194/gmd-12-2727-2019. DOI: https://doi.org/10.5194/gmd-12-2727-2019

VAN DER WIEL, K., BINTANJA, R. Contribution of climatic changes in mean and variability to monthly temperature and precipitation extremes. Communications Earth & Environment, v. 2, n. 1, p.1-21, 2021. Disponível em: https://doi.org/10.1038/s43247-020-00077-4. DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-020-00077-4

VEIGA, R. Q., DE-LUCENA, A. J., WANDERLEY, H. S. Influência dos eventos El Niño na distribuição das chuvas na cidade do Rio de Janeiro/Influences of El Niño on the distribution of rainfall in the city of Rio de Janeiro. Ra'e Ga, v. 53, p. 22-48, 2022. Disponível em: vhttp://dx.doi.org/10.5380/raega.v53i0.73975. DOI: https://doi.org/10.5380/raega.v53i0.73975

WANDERLEY, H. S., FERNANDES, R. C., DE CARVALHO, A. L. Mudança térmica na cidade do Rio de Janeiro e o desvio ocasionado durante um evento de El Niño intenso. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 12, n. 04, p. 1291-1301, 2019. Disponível em: https://doi.org/10.26848/rbgf.v12.4.p1291-1301. DOI: https://doi.org/10.26848/rbgf.v12.4.p1291-1301

WANDERLEY, H. S., MIGUEL, V. C. Mudança dos elementos meteorológicos em função da degradação da floresta urbana. Ciência Florestal, v. 29, p. 834-843, 2019. Disponível em: https://doi.org/10.5902/1980509832090. DOI: https://doi.org/10.5902/1980509832090

Published

28/04/2025

How to Cite

Conceição, T. F. da, & Wanderley, H. S. (2025). Extreme precipitation for current and future climate change scenarios for the city of Rio de  Janeiro. Brazilian Journal of Climatology, 36(21), 618–637. https://doi.org/10.55761/abclima.v36i21.19304

Issue

Section

Artigos