Análise de frequencia regional de ventos extremos no Paraná

Abstract

Resumo: Os vendavais estão entre os desastres naturais mais devastadores em habitats humanos. Para estimar a magnitude e freqüência dos vendavais no Paraná foram analisados dados de rajadas provenientes de 26 estações meteorológicas. Essa análise integrou dois procedimentos, um para a identificação de regiões homogêneas e outro para análise de freqüência regional, uma vez que as séries disponíveis são muito curtas para a aplicação dos métodos convencionais. Na identificação de regiões homogêneas utilizou-se o método dos componentes principais, que diagnosticou cinco regiões: Litoral, Centro, Meio-Oeste, Oeste e Norte do Paraná como tendo padrões de ventos extremos semelhantes. Esses resultados produziram coerência geográfica, pois as estações agrupadas são vizinhas entre si e estão instaladas em locais com o mesmo tipo de relevo e características semelhantes de continentalidade (distância do oceano Atlântico). A distribuição mais adequada para a análise de freqüência regional foi a de Wakeby, conforme resultados de testes estatísticos descritos em Hosking e Wallis (1997). Os quantis regionais estimados a partir do ajuste desta distribuição exibiram elevada coerência com as diferenças espaciais diagnosticadas na estatística descritiva, sendo que esta coerência foi significativamente maior nos quantis regionais a que nos quantis não regionais. Para uma mesma probabilidade de ocorrência, quantil 0,98 ou tempo de recorrência de 50 anos, a região composta pelas estações de Cascavel e Toledo apresentou os ventos mais severos do Paraná, com velocidades de 41,9 e 44,8 ms-1 , respectivamente. As demais regiões estão sujeitas a ventos de 35,3 a 39,7 ms-1 no Oeste, 28,8 a 38,2 ms-1 na região Central, 26,4 a 36,6 ms-1 na região Norte e 21,4 a 30,6 ms-1 no Litoral. Sendo que o Litoral apresentou as menores intensidades dos vendavais em virtude do efeito da macro-rugosidade produzida pela Serra do Mar. Os resultados desse trabalho são inovadores no sentido que se estimaram as probabilidades de ocorrências de ventos extremos a partir de séries de observações muito curtas, embora fossem de boa qualidade e com elevada resolução temporal. Os procedimentos de análise de freqüência regional foram aplicados para a determinação de regiões homogêneas em relação à variável de interesse, seguidos da aplicação do método de Hosking e Wallis (1997) para a estimativa do tipo de distribuição de probabilidades e de seus parâmetros para os ventos de uma mesma região homogênea.

Abstract: Extreme winds are among the most devastating natural disasters in human habitats. Gusts data from 26 meteorological stations at Paraná State (Brazil) were analyzed to estimate their magnitude and frequency. This analysis was conducted by two procedures, homogeneous regions identification and regional frequency analysis, since the available dataset were too short to apply conventional methods. In the homogeneous regions identification the principal components analysis was used. With this method similar data patterns were identified in five regions in the Paraná: Coast, Central, Mid-West, West and North. This results were geographical consistent, because the stations are at contiguous sites and located at regions with similar characteristics of relief and coast distance (Atlantic Ocean). The Wakeby distribution was selected as the most adequate for the regional frequency analysis, according to the statistical tests described by Hosking and Wallis (1997). The regional quantiles estimated by the adjusted distribution were coherent with the spatial differences verified in the descriptive statistic, with greater coherency in the regional quantiles than the non-regional quantiles. For a given return period of 50 years (quantile 0,98), the region composed by Cascavel and Toledo stations showed the most severe winds, with 41,9 and 44,8 ms-1, respectively. In the West region the strong winds vary from 35,3 to 39,7 ms-1 , in the Central from 28,8 to 38,2 ms-1 , in the North region from 26,4 to 36,6 ms-1 and in the Coast region from 21,4 to 30,6 ms-1 . The Coast region showed the slowest wind velocities due to the roughness generated by the Serra do Mar. The results of this study are innovator since the wind probabilities and return periods were estimated using a short dataset, however with good quality and high temporal resolution. The regional frequency analysis procedures were conducted for homogeneous regions determination, followed by the Hosking and Wallis (1997) method to estimate the type and parameters of the probability distribution adjusted for the winds of a given homogeneous region