Analysis of drought periods during El Niño years in Lago Grande de Monte Alegre-Pa

Authors

DOI:

https://doi.org/10.55761/abclima.v37i21.20159

Keywords:

Amazonian Droughts. El Niño. Remote Sensing. MNDWI.

Abstract

This study investigates the intensified occurrence of extreme climatic events in the Amazon Basin, focusing on the impacts of severe droughts on Lago Grande de Monte Alegre (LGMA). This research is significant for understanding the hydrological dynamics of Amazonian lake systems, crucial for mitigating climate change impacts on riparian communities and associated ecosystems. Satellite imagery was used to analyze temporal variations in the LGMA’s surface area between 2000 and 2024, focusing on the driest months. The Modified Normalized Difference Water Index (MNDWI) was calculated to estimate lake extent. An ANOVA was conducted to assess inter-annual differences in lake area. Climatological data from the Niño 3.4 and Tropical North Atlantic (TNA) indices were correlated with observed changes in water coverage using partial correlation analysis. The LGMA’s water area exhibited significant fluctuations, peaking in 2002 and reaching its minimum in 2024. The study identified a significant influence of the Tropical North Atlantic, evidenced by a partial correlation between lake area and the TNA index after controlling for the effect of the Niño 3.4 index. Overall, the LGMA’s hydrological dynamics are influenced by both El Niño and North Atlantic anomalies, with the latter identified as the dominant factor in its hydrological regulation.

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Author Biographies

Gianlucca Wanghon De Sousa Guimarães , Instituto de Ciências e Tecnologia das Águas, Universidade Federal do Oeste do Pará (UFOPA)

Bacharel em Ciências e Tecnologia das Águas pela Universidade Federal do Oeste do Pará - UFOPA. Graduando do curso de Engenharia Sanitária e Ambiental (UFOPA). Atua como estagiário na área de consultoria ambiental com Gestor Ambiental na empresa BM Engenharia Ambiental LTDA. 

Paulo Roberto Brasil Santos, Instituto de Ciências e Tecnologia das Águas, Universidade Federal do Oeste do Pará (UFOPA)

Doutor em Ciências Ambientais, Docente adjunto do Instituto de Ciências e Tecnologia Das Águas da Universidade Federal do Oeste do Pará. Tem experiência na área de Recursos Pesqueiros e Engenharia de Pesca, com ênfase em ecologia pesqueira, ecologia numérica aplicada para ambientes aquáticos, análise de dados, sensoriamento remoto, geoprocessamento e geoestatística aplicada para ambientes aquáticos.

Roseilson Souza do Vale, Instituto de Engenharia e Geociências, Universidade Federal do Oeste de Pará (UFOPA)

doutorado (2016) em Clima e Ambiente pelo Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia e a Universidade do Estado do Amazonas. Atua profissionalmente como professor do Instituto de Engenharia e Geociências - Curso Ciências Atmosféricas - Campus Tapajós da Universidade Federal do Oeste do Pará. Atuando principalmente nos seguintes temas: Hidroclimatologia, Trocas de Fluxos na interface água-ar e Micrometeorologia

Livaldo de Oliveira Santos, Instituto de Engenharia e Geociências, Universidade Federal do Oeste de Pará (UFOPA)

Geólogo da Universidade Federal do Oeste do Pará/UFOPA. Desenvolve atividade na Superintendência de Infraestrutura/SINFRA/UFOPA em Gestão Ambiental desde 2017. Exerceu atividades técnicas em nível superior no ensino, pesquisa e extensão do Instituto de Engenharia e Geociências/IEG/UFOPA de 2010 a 2017.

References

BARROS, D. F.; ALBERNAZ, A. L. M. Possible impacts of climate change on wetlands and its biota in the Brazilian Amazon. Brazilian Journal of Biology, v. 74, n. 4, p. 810-820, 2014.

BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Plano de manejo do Parque Estadual de Monte Alegre. Belém, 2009.

BRASIL. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Divisão Regional do Brasil em Regiões Geográficas Imediatas e Regiões Geográficas Intermediárias: 2017. Rio de Janeiro: IBGE, 2017. Disponível em: https://biblioteca.ibge.gov.br/visualizacao/livros/liv100600.pdf. Acesso em: 07 Out. 2025.

BRUBASCHER, J. P.; GUASSELLI, L. A. Mapeamento da área inundável da planície do rio dos Sinos a partir do índice NDWI, São Leopoldo-RS. XVI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. Anais. Foz do Iguaçu: INPE, p. 4540-4547, 2013.

CERDEIRA, R. G. P.; RUFFINO, M. L.; ISAAC, V. J. Fish catches among riverside communities around Lago Grande de Monte Alegre, Lower Amazon, Brazil. Fisheries Management and Ecology, v. 7, n. 4, p. 355-374, 2000. DOI: 10.1046/j.1365-2400.2000.007004355.

COSTA, M. P. de F.; NOVO, E. M. L. de M.; AHERN, F.; MITSUO II, F.; MANTOVANI, J. E.; BALLESTER, M. V.; PIETSCH, R. W. The Amazon Floodplain through Radar Eyes: Lago Grande de Monte Alegre Case Study. Canadian Journal of Remote Sensing: Journal canadien de télédétection, v. 24, n. 4, p. 339-349, 1998. DOI: 10.1080/07038992.1998.1087469.

DELLA, A. P.; FERREIRA, I.; MACIEL, S.; PIETROBOM, M. R. Licófitas e samambaias do Parque Estadual Monte Alegre (PEMA), Pará, Brasil. Hoehnea, v. 46, e732018, 2019. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1590/2236-8906-73/2018.

de MENDIBURU, F. agricolae: Statistical Procedures for Agricultural Research. R package version 1.3-7, 2023. Disponível em: https://CRAN.R-project.org/package=agricolae

GRIMM, A. M.; TEDESCHI, R. G. ENSO and extreme rainfall events in South America. Journal of Climate, v. 22, n. 7, p. 1589-1609, 2009.DOI: https://doi.org/10.1175/2008JCLI2429.1

GRIMM, A. M.; AMBRIZZI, T. Teleconnections into South America from the Tropics and Extratropics on Interannual and Intraseasonal Timescales. In: Past Climate Variability in South America and Surrounding Regions. Dordrecht: Springer, 2009. p. 159-191. DOI: https://doi.org/10.1007/978-90-481-2672-9_7

KIM, S. ppcor: An R Package for a Fast Calculation to Semi-partial and Partial Correlations. Communications for Statistical Applications and Methods, 22(6), 665–674, 2015.

MARENGO, J. A. Characteristics and spatio-temporal variability of the Amazon River Basin Water Budget. Climate Dynamics, v. 24, p. 11-22, 2005. DOI: https://doi.org/10.1007/s00382-004-0461-6

MARENGO, J. A.; NOBRE, C. A. Clima da Região Amazônica. In: CAVALCANTI, I. F. A.; FERREIRA, N. J.; SILVA, M. G. A. J.; DIAS, M. A. F. S. (Ed.). Tempo e clima no Brasil. São Paulo: Oficina de Textos, Cap. 13, p. 197-212, 2009.

MARENGO, J.A.; TOMASELLA, J.; ALVES, L.M.; SOARES, W.R.; RODRIGUEZ, D.A. The drought of 2010 in the context of historical droughts in the Amazon region. Geophysical Research Letters, v. 38, L12703, 2011.

MARENGO, J. A.; ESPINOZA, J. C. Review extreme seasonal droughts and floods in Amazonia: causes, trends and impacts. International Journal of Climatology, v. 36, n. 3, p. 1033-1050, 2016. DOI: 10.1002/joc.4420.

MCFEETERS, S. K. The use of the Normalized Difference Water Index (NDWI) in the delineation of open water features. International Journal of Remote Sensing, v.17, n.7, p.1425-1432, 1996.

MERTES, L. A. K .; DANIEL, D.L.; MELACK, J.M .; NELSON , B.; MARTINELLI, A., FORSBE RG, B. R. Spatial Patterns of Hydrology, Geomorphology, and Vegetation on the Floodplain of the Amazon River in Brazil from a Remote Sensing Perspective. Geomorphology. 13: 2 15-232. 1995.

NOAA. NATIONAL OCEANIC AND ATMOSPHERIC ADMINISTRATION. NOAA Physical Sciences Laboratory – Niño 3.4 Index. Disponível em: https://psl.noaa.gov/data/correlation/nina34.data. Acesso em: 16 Nov. 2024.

R CORE TEAM. R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria, 2024. Disponível em: https://www.R-project.org/. Acesso em: 24 fev. 2025.

REVELLE, W. psych: Procedures for Psychological, Psychometric, and Personality Research. Northwestern University, Evanston, Illinois, 2024.

ROPELEWSKI, C. F.; HALPERT, M. S. Global and regional scale precipitation patterns associated with the El Niño/Southern Oscillation. Monthly Weather Review, v. 115, n. 8, p. 1606-1626, 1987. DOI: 10.1175/15200493(1987)115<1606:GARSPP>2.0.CO;2.

SANTOS, P. R. B.; SILVA, R. F.; CASTRO, T. F. S.; REIS, B. P.; SANTOS, L. O.; SILVA, S. R. Avaliação espaço-temporal dos efeitos de secas utilizando sensoriamento remoto sobre as águas do Lago Paytuna no complexo flúvio-lacustre de Monte Alegre, Pará, Brasil: é possível cultivar peixes neste ambiente amazônico? Journal of Agricultural Sciences Research, v. 3, n. 10, 2023. DOI: 10.22533/at.ed.9733102313076.

SCHEIBEL, C. H.; NASCIMENTO, A. B. D.; JÚNIOR, G. D. N. A.; ALMEIDA, A. C. D. S.; SILVA, T. G. F. D.; SILVA, J. L. P. D.; JUNIOR, F. B. D. S.; FARIAS, J. A. D.; SANTOS, J. P. A. D. S.; OLIVEIRA-JÚNIOR, J. F. D. et al. Characterization of water bodies through hydro-physical indices and anthropogenic effects in the eastern northeast of Brazil. Climate, v. 12, n. 9, p. 150, 2024. DOI: https://doi.org/10.3390/cli12090150.

TOMASELLA, J.; BORMA, L. S.; MARENGO, J. A.; RODRIGUEZ, D. A.; CUARTAS, L. A.; NOBRE, C. A.; PRADO, M. C. R. The droughts of 1996–1997 and 2004–2005 in Amazonia; hydrological response in the river main-stem. Hydrological Processes, 15. 2010.

TOMASELLA, J.; PINHO, P. F.; BORMA, L. S.; MARENGO, J. A.; NOBRE, C. A.; BITTENCOURT, O. R. F. O.; PRADO, M. C. R.; RODRIGUEZ, D. A.; CUARTAS, L. A. The droughts of 1997 and 2005 in Amazonia: floodplain hydrology and its potential ecological and human impacts. Climatic Change, 116: 723–746. 2013.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ. Banco de dados meteorológicos – Curso de Ciências Atmosféricas. Disponível em: https://meteorologia.unifei.edu.br/teleconexoes/indice.php?id=tna. Acesso em: 16 nov. 2024.

USGS. UNITED STATES GEOLOGICAL SURVEY. Earth Explorer. Disponível em: https://earthexplorer.usgs.gov/ . Acesso em: 16 Nov. 2024.

XU, H. Modification of normalized difference water index (NDWI) to enhance open water features in remotely sensed imagery. International Journal of Remote Sensing, v. 27, n. 14, pp. 3025-303, 2006. DOI: https://doi.org/10.1080/01431160600589179

YANG, X.; QIN, Q.; YÉSOU, H.; LEDAUPHIN, T.; KOEHL, M.; GRUSSENMEYER, P.; ZHU, Z. Monthly estimation of the surface water extent in France at a 10-m resolution using Sentinel-2 data. Remote Sensing of Environment, v. 244, p. 111803, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.111803 .

YOON, JH.; ZENG, N. An Atlantic influence on Amazon rainfall. Clim Dyn 34, 249–264, 2010. https://doi.org/10.1007/s00382-009-0551-6

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Published

14/12/2025

How to Cite

Guimarães , G. W. D. S., Santos, P. R. B., Vale, R. S. do, & Santos, L. de O. (2025). Analysis of drought periods during El Niño years in Lago Grande de Monte Alegre-Pa. Brazilian Journal of Climatology, 37(21), 869–888. https://doi.org/10.55761/abclima.v37i21.20159

Issue

Vol. 37 (2025)

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