Variabilidade e previsibilidade de vazões com o uso da previsão climática de chuva

Abstract

Resumo: O Brasil é um país que depende substancialmente da geração hidráulica para produzir energia elétrica. O Operador Nacional do Sistema, órgão responsável por realizar a previsão de vazões afluentes para otimizar a geração de energia no Sistema Interligado Nacional, faz uso da teoria estocástica para estimar os cenários de vazões futuras, admitindo-se que as séries de vazões observadas no passado têm a mesma probabilidade de ocorrência futura. Este estudo tem por objetivo produzir uma previsão sazonal de vazões de forma que as vazões futuras passem a ter probabilidades de ocorrência condicionadas aos processos climáticos. A questão científica que se pretendeu investigar é se o estado atual da ciência em previsão climática sazonal é adequado para produzir previsões de vazões mensais que sejam úteis para a otimização da geração hidrelétrica. Os índices de acerto das previsões de vazões mensais, com horizonte de três meses, foram calculados para os principais aproveitamentos hidrelétricos dos sistemas Norte e Nordeste, com a aplicação de um modelo chuva-vazão que usa a previsão climática de chuva como dado de entrada. As previsões climáticas sazonais de chuva foram obtidas pela integração das previsões produzidas por quatro modelos climáticos de circulação global e por um modelo estatístico, do projeto EUROBRISA. Foi utilizado o método do inverso do quadrado das distâncias (IQD) para se calcular a chuva média na bacia para cada aproveitamento hidrelétrico selecionado. A análise dos índices de acerto das previões de vazão foi realizado para o período 1981-2005, no qual o projeto EUROBRISA produziu previsões retrospectivas climáticas sazonais de chuva. Uma análise da chuva média na bacia também foi feita relacionando-se eventos de teleconexões com cenários de períodos mais secos e mais úmidos observados nas bacias estudadas. Os resultados mostraram que o método IQD foi adequado para o cálculo da chuva média na bacia. A chuva prevista apresentou correlações com a chuva observada superiores a 0,8 para todo o horizonte de previsão, enquanto que a vazão prevista, gerada com o modelo chuva-vazão, apresentou correlações entre 0,7 e 0,8 para o primeiro mês de previsão, para todos os proveitamentos selecionados, sendo que os aproveitamentos de jusante (Sobradinho e Tucuruí) apresentaram em média correlações superiores. Assim, concluiu-se que o estado da ciência em previsão climática sazonal já é aplicável para a previsão de vazões em grandes bacias de forma a nortear as decisões de planejamento energético num horizonte de três meses.

Abstract: Brazil is a country that depends substancially on hydraulic generation in order to produce energy. The Operador Nacional do Sistema, the government agency responsable for the prediction of river inflows for the energy generation optimization on the Brazilian interconnected system, uses the stochastic theory to estimate the future river flow scenarios, assuming that the observed river flow series in the past have the same probability of happening in the future. This study aims to use the river flow seasonal forecast so that future river flows have probabilities conditioned to the climatic processes. The scientific issue to be nvestigated is whether the present state of the art in climatic seasonal forecast is appropriate to produce monthly river flow forecasts useful to the hydropower generation optimization. The accuracy rate of monthly iver flow forecasts, three months ahead, will be calculated for the main hydropower plants of the North and Northeast systems, applying a rainfall-runoff model that uses the rainfall climatic forecast as input data. The rainfall climatic seasonal forecasts were obtained through integration of the forecasts produced by four global circulation climate models and one statistical model, from the EUROBRISA project. The inverse square distance method (ISD) was used to calculate the average rainfall on the watershed for each selected hydropower plant. The accuracy rate analysis of the river flow forecasts was performed for the 1981-2005 eriod, in which the EUROBRISA project produced rainfall climatic seasonal hindcasts. A rainfall analysis was performed relating teleconexion events to dryer and wetter period scenarios observed at the watersheds studied. The results showed that the ISD method was appropriate to determine the average rainfall. The rainfall forecast presented correlations with the observations above 0.8 for all the forecast horizon, while the flow forecast, produced with the rain-runoff model, presented correlations between 0.7 and 0.8 for the first month of forecast, for all the selected powerplants, while the downstream powerplants (Sobradinho and Tucuruí) presented in average superior correlations. Thus, it was concluded that the state of the art in climatic seasonal forecast is already applicable for flow prediction in order to guide decisions on energy lanning three months ahead.