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Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico

Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental Laboratório de Hidrologia

Grupo de Estudo de Bacias Hidrográficas

Aprender Hidrologia para Prevenção de Desastres Naturais

Prof. Masato Kobyama (Coordenador) Thamara Vieira da Rocha (bolsista)

Joana Nery Giglio (colaboradora) Henrique Lucini Rocha (colaborador) Mariana Harumi Imai (colaboradora)

Nayara Cristina dos Santos (colaboradora)

SUMÁRIO

1. HIDROLOGIA....................................................................................................... 3 1.1. Água................................................................................................................... 3 1.2. Recursos Hídricos............................................................................................... 3 1.3. Ciclo Hidrológico ............................................................................................... 4 1.4. Bacia Hidrográfica.............................................................................................. 5 1.5. Características Principais dos Recursos Hídricos ................................................ 5 1.6. Principais Atividadades na Hidrologia ................................................................ 7 1.6.1. Monitoramento ............................................................................................... 7 1.6.2. Modelagem..................................................................................................... 7 2. CLIMATOLOGIA E METEOROLOGIA .............................................................. 7 2.1. Conceitos Básicos............................................................................................... 7 2.2. Circulação Geral da Atmosfera ........................................................................... 8 2.2.1. Massas de Ar ................................................................................................ 11 2.2.2. Frentes.......................................................................................................... 12 2.2.3. Ciclone e Anti-ciclone .................................................................................. 13 2.2.4. Ciclone Tropical ........................................................................................... 14 2.2.5. Furacão......................................................................................................... 14 2.2.6. Ciclone Extratropical .................................................................................... 15 2.2.7. Tornado ........................................................................................................ 15 2.2.8. El Niño e La Niña ......................................................................................... 16 2.3. Circulação Local da Atmosfera......................................................................... 17 2.3.1. Brisas Terra-Mar .......................................................................................... 17 2.3.2. Brisas de Vale e de Montanha....................................................................... 18 2.3.3. Tipos de chuva e suas formações .................................................................. 18 2.4. Tempo e Clima ................................................................................................. 21 2.4.1. Fatores Climáticos ........................................................................................ 21 3. DESASTRES NATURAIS................................................................................... 21 3.1. Inundação ......................................................................................................... 22 3.2. Deslizamento.................................................................................................... 22 3.3. Estiagem........................................................................................................... 22 3.4. Queda de Granizo ............................................................................................. 22 4. Aplicação da Hidrologia para PREVENÇÃO DE DESASTRES NATURAIS ...... 23 4.1. Medidas estruturais e Medidas não-estruturais .................................................. 23 4.2. Gerenciamento de Desastres Naturais (GDN) ................................................... 24 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS................................................................................ 26 6. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA....................................................................... 27


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1. HIDROLOGIA

Hidrologia é a ciência que estuda a água na Terra, sua ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades físicas e químicas, e sua reação com o meio ambiente, incluindo sua relação com as formas vivas. As contribuições da hidrologia são diversas, a exemplo citam-se: Energia hidrelétrica (barragens e reservatórios); Drenagem urbana; Irrigação e drenagem agrícola; Abastecimento urbano e industrial de água; Navegação fluvial; Retificação do rio e; Prevenção de desastres naturais.

1.1. Água

O corpo humano é formado por mais da metade de água (cerca de 70%) e assim como o planeta Terra, formado por 2/3 da sua superfície de água. Porém, de toda a água na Terra, 97,50% é água dos oceanos, restando 1,979% em geleiras, 0,514% fica escondida no interior da terra (aqüíferos), 0,006% formam rios e lagos e 0,001% na atmosfera.

Do total de água doce que existe no planeta, parte se encontra em locais de difícil acesso (geleiras e aqüíferos) e somente 0,007% está disponível para consumo humano. A água é, portanto, um bem escasso que por ser essencial à vida não pode ser desperdiçado.

A água é a substância mais abundante nos seres vivos. Ela regula o clima do planeta e dissolve inúmeras substâncias.

A água potável é inodora (sem cheiro), incolor (sem cor) e insípida (sem sabor), e pode se apresentar nos estados sólido, líquido e gasoso. No estado sólido, gelo, para passar para o estado líquido e depois gasoso, precisa aumentar de temperatura ou diminuir a pressão. Já para fazer o caminho inverso precisa resfriar.

Uma característica importante da água é a sua densidade. Quando a água esfria, ao invés de ficar mais densa (mais pesada), como todas as outras substâncias, ela fica menos densa (mais leve). Observa-se esta característica colocando gelo em um copo com água e verificar que o gelo flutua sobre a água. Essa característica é muito importante, pois, quando a temperatura é baixa em um rio, lago, ou oceano, a água começa a esfriar, e assim, sobe e fica na superfície congelada. Portanto, a água com temperaturas um pouco mais elevadas, fica abaixo da camada de gelo, tornando possível a sobrevivência dos seres vivos que ali vivem.

A água possui diversas finalidades dentre as quais podemos citar: Abastecimento doméstico; Abastecimento industrial; Irrigação; Preservação da flora e da fauna; Recreação e lazer; Geração de energia elétrica e; Navegação.

1.2. Recursos Hídricos

Rio é uma corrente natural de água que desemboca no mar, num lago ou até em outro rio. Afluente é chamado o rio menor que despeja água em um rio principal. Um rio pode ser: Perene, contém água o ano inteiro; Intermitente, só tem água durante o período de chuva ou; Efêmero, contém água somente durante ou imediatamente após períodos de chuva.

Lago é uma depressão natural no solo que contém permanentemente uma quantidade variável de água. O lago pode ser alimentado pela água da chuva, de um lençol


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freático, ou de rios que ali deságuam. Pode ser ainda artificial, quando derivado da construção de uma barragem.

Uma Lagoa pode ser definida como um lago de pequena extensão e profundidade (apesar de existirem lagoas maiores que lagos) cheia de água doce ou salgada. Uma Laguna por sua vez, é uma depressão contendo água salobra ou salgada localizada na borda litorânea. Pode ou não haver separação entre as águas da laguna com as do mar.

Um Aqüífero encontra-se sob a superfície terrestre e é toda formação rochosa em que há permeabilidade para permitir o armazenamento entre as rochas e o movimento de água.

1.3. Ciclo Hidrológico

O ciclo hidrológico ou ciclo da água é o caminho que ela percorre (Figura 1).

Figura 1. Ciclo Hidrológico ou Ciclo da Água.

1. A água encontrada na superfície dos rios, lagos e mares na forma líquida é aquecida

pelo Sol. Uma parte da água vira vapor (evaporação), e vai para a atmosfera formando as nuvens.

2. Pequena parte da água que está na atmosfera é proveniente ainda da transpiração das plantas.

3. A água na atmosfera precipita (precipitação), quando há temperatura suficiente, sobre a forma de chuva, neve, granizo ou saraiva.

4. Uma parte da água da precipitada escoa superficialmente (escoamento superficial) de volta para os rios, mares e lagos. Outra parte dessa água também infiltra no solo (infiltração), alimentando os aqüíferos, e, podendo ainda depois, escoar para outros corpos hídricos.

5. Outra parte ainda da precipitação, é interceptada (interceptação) pela vegetação antes de cair sobre o solo.


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1.4. Bacia Hidrográfica

Bacia hidrográfica é o conjunto de terras drenadas por um rio principal, seus afluentes que compõe uma rede fluvial e também encostas, Figura 2.

Figura 2. Bacia Hidrográfica.

Fonte: Instituto de Economia da Unicamp

1.5. Características Principais dos Recursos Hídricos

Circulação: Como já apresentado, a água está em constante movimento sob diferentes estados, formando um ciclo, e assim está em constante renovação, compondo rios, lagos, chuvas, nuvens, oceanos, neve, etc, ao mesmo tempo em que é consumida pelos seres vivos.

A água é um recurso natural renovável, ao contrário de recursos que vão se esgotando a medida que são consumidos, a exemplo de minerais e do petróleo.

Variação na distribuição espacial: A concentração da água no planeta Terra não é

de forma uniforme, ou seja, há regiões, paises, que possuem mais ou menos água que outros, de acordo com seu clima, vegetação e características próprias do local.

O Brasil, por exemplo, é um país que possui bastante água na forma de rios. Grande parte do nosso clima é tropical, e por isso chove bem mais que em outros locais do mundo. A Figura 3 representa esta variação espacial na região do município de Rio Negrinho. Nesta figura, isoietas são linhas que unem locais com o mesmo valor de precipitação.


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Doutor Pedrinho

José Boiteux

Rio dos Cedros

Corupá

São Bento do SulMafra

Itaiópolis

Benedito Novo

Rio Negrinho

620000 630000 640000 650000 660000 670000

7030000

7040000

7050000

7060000

7070000

7080000

7090000

0m 10000m 20000m

Localização das Estações Pluviométricas UtilizadasMapa de Isoeietas Divisão Política dos Municípios

Legenda:

IsoerosividadeMunicípio de Rio Negrinho

e Vizinhança

620000 630000 640000 650000 660000 670000

7030000

7040000

7050000

7060000

7070000

7080000

7090000

620000 630000 640000 650000 660000 670000

7030000

7040000

7050000

7060000

7070000

7080000

7090000

Figura 3. Mapa com isoietas traçadas.

Variação na distribuição temporal: De acordo com a época do ano há também

variação na quantidade de água, meses em que chove mais do que outros. Em Rio Negrinho, Santa Catarina nos meses de abril e agosto chove pouco, já nos

meses de junho e julho ocorre muita chuva, como podemos observar no gráfico a seguir (Figura 4).

Figura 4. Comportamento mensal da precipitação (chuva) e vazão (quantidade de água que corre pelos

rios), para a região de Rio Negrinho � SC.


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1.6. Principais Atividadades na Hidrologia 1.6.1. Monitoramento

Monitoramento: É feita a medição contínua dos processos (variáveis hidrológicas e meteorológicas) que permitem o conhecimento das características hidrológicas e possibilita a modelagem.

A medição da chuva é uma atividade importante dentro do monitoramento, pois é extremamente importante para ajudar a prever o tempo, saber quais áreas estão sujeitas a maiores riscos, formar um sistema de alerta e na construção se obras, como barragens, pontes, estradas, entre outros. Com o registro das precipitações é possível estimar, com a modelagem, o quanto de chuva é esperado para cada época do ano e a possibilidade de ocorrer um desastre natural (inundação, deslizamento, etc).

A medição da chuva é por essa razão importante visto que é facilmente realizada e por a chuva estar relacionada à ocorrência de desastres naturais, bem como pela grande relação de dependência humana (agricultura, abastecimento público), embora não o único parâmetro que influencie em um desastre natural.

1.6.2. Modelagem

Modelagem: Com os valores medidos durante o monitoramento faz-se a modelagem, onde se produz um modelo na tentativa de imitar ou representar um fenômeno que acontece na realidade. Os modelos são ferramentas que ajudam a compreender determinados fenômenos e inclusive, fazer previsões.

A modelagem é feita através dos dados de chuva e vazão obtidos pelo monitoramento e estudo prévio das características da região (tipo de solo, clima, geografia do terreno, qualidade da água, etc). Com estes dados são calculados valores através de fórmulas matemáticas e com esses valores calculados é feito o modelo matemático no computador. Este modelo irá representar o comportamento do ciclo hidrológico da região.

2. CLIMATOLOGIA E METEOROLOGIA 2.1. Conceitos Básicos

• Climatologia: é o estudo científico do clima; trata dos padrões de comportamento da atmosfera, verificados durante um longo período de tempo.

• Meteorologia: é a ciência que estuda os fenômenos da atmosfera. • Importância para Hidrologia: compreensão da importância da circulação de geral

do ar atmosférico para a determinação do ciclo hidrológico em escalas planetárias, regional ou local; observar como funciona o clima e os impactos das mudanças climáticas.

• Atmosfera Terrestre

A atmosfera é uma camada fina de gases presos à Terra pela força da gravidade. Com espessura aproximada de 600 km, sua composição, seca, é de: 78% Nitrogênio, 21% Oxigênio, 0,9% Argônio e, 0,1%, por outros gases (gás carbônico, neônio, hélio, ozônio,


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etc). O volume de vapor d�água pode variar de 0 a 4% e encontra-se principalmente nas camadas baixas.

A atmosfera é responsável pela absorção da radiação solar ultravioleta e pela atenuação das variações térmicas entre o dia e a noite, favorecendo o desenvolvimento da vida na Terra.

A atmosfera terrestre é constituída de cinco camadas: Troposfera, Estratosfera, Mesosfera, Termosfera e Exosfera.

A Troposfera é camada onde ocorrem os fenômenos meteorológicos, se estende por até 20 km do solo no equador e até 10 km nos pólos, é a única camada onde os seres vivos podem respirar normalmente. A Troposfera é a camada menos espessa, mas é a mais densa sendo o ar junto ao solo mais quente, diminuindo de temperatura com a altitude até atingir -60ºC.

A Estratosfera é onde está localizada a camada de ozônio, se estende por até 50 km a partir do solo. Nesta camada a temperatura aumenta de -60ºC a 0ºC. Este aumento deve-se à interação química e térmica entre a radiação solar e os gases aí existentes.

O topo da Mesosfera fica a 80 km do solo. Trata-se da camada mais fria da atmosfera. A temperatura volta a diminuir com a altitude, chegando aos -100ºC aos 80 Km.

A Termosfera se estende por até 450 km do solo. É a camada mais quente, uma vez que as raras moléculas de ar absorvem a radiação do Sol. A temperatura aumenta com a altitude chegando a 2.000ºC.

O topo da Exosfera fica aproximadamente a 900 km do solo.

2.2. Circulação Geral da Atmosfera

O aquecimento desigual da superfície da Terra é a causa primária que faz com que os ventos circulem na troposfera do planeta. Outros fatores contribuem para a complexidade dos padrões de circulação geral da atmosfera, como os movimentos de translação (responsável pelo aquecimento desigual nas diversas estações) e rotação da Terra (aquecimento desigual da superfície terrestre ao longo do dia), e a natureza da superfície da Terra.

Sendo a Terra aquecida pelo Sol de forma desigual, observa-se que a região equatorial absorve mais calor do que perde e a região polar libera mais calor do que ganha. Assim, a circulação em escala planetária da atmosfera é responsável pelo balanceamento do calor absorvido de tal forma que, com o passar do tempo, as temperaturas nas diferentes regiões da Terra não se alterem substancialmente, ou seja, mesmo os pólos liberando mais calor, esta região não fica mais fria com o tempo, assim como a região equatorial não fica mais quente. A atmosfera é por tanto, um grande agente de transporte de calor, seguida pelo oceano que transporta grande parte do calor terrestre.

Para explicar como a atmosfera circula no planeta foram desenvolvidos modelos, sendo uma das primeiras contribuições ao modelo clássico de circulação geral realizada por George Hadley, em 1735.

Hadley propôs que o grande contraste de temperatura entre os pólos e o equador cria uma circulação térmica. O aquecimento desigual da Terra faria o ar se mover para equilibrar as desigualdades. Este modelo apresenta uma única célula de circulação em cada hemisfério, a célula de Hadley e assume que: a Terra é uniformemente coberta por água, o Sol é dirigido sobre o Equador e não há rotação da Terra.


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O modelo clássico de circulação geral descreve uma circulação térmica com ar quente subindo na zona de máximo aquecimento em latitudes baixas, produzindo um escoamento direcionado ao equador e, na direção dos pólos em altos níveis (requeria alta pressão sobre os pólos e baixa pressão sobre o equador), conforme Figura 6.

Figura 5. Circulação global numa Terra sem rotação (Hadley)

Fonte: Lisboa (2005).

Isto foi melhorado mais tarde ao se incorporar os efeitos da rotação da Terra. Os ventos sopram sempre das altas para as baixas pressões. Ao deslocarem-se (das altas para as baixas pressões), os ventos são desviados da sua trajetória. Chama-se a este desvio o Efeito de Coriólis. Se os ventos se deslocarem no hemisfério Norte, sofrem um desvio para a direita. Se os ventos se deslocarem no hemisfério Sul, sofrem um desvio para a esquerda. Nas altas pressões, os ventos são descendentes e divergentes (descem e afastam-se). Nas baixas pressões os ventos são convergentes e ascendentes (aproximam-se e sobem).

Na década de 1920, portanto, foi proposto um sistema de três células de circulação em cada hemisfério para a tarefa de manter o balanço de calor na Terra. As três células de circulação da troposfera, em cada hemisfério são: a célula de Hadley nas latitudes tropicais, a célula de Ferrel em latitudes médias, e, a menos organizada e definida, a célula Polar.

Os centros pressionários encontram-se distribuídos pelo planeta. No centro (equador) estão baixas pressões, depois, quer para norte, quer para sul, a seguir às baixas pressões, encontram-se altas pressões, a seguir, baixas pressões novamente, e nas áreas polares estão altas pressões, Figuras 6 e 7.


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Figura 6. Circulação global idealizada no modelo de circulação de três células.


Figura 7. Circulação geral da atmosfera.

Fonte: Lisboa (2005). A circulação da atmosfera forma duas zonas principais. A zona de convergência

inter-tropical (ZCIT), onde ocorre elevação do ar quente e úmido, formando nuvens e chuvas convectivas. A zona de convergência extra-tropical (ZCET), onde ocorre o encontro do ar frio e seco dos Pólos com o ar quente e úmido dos trópicos, formando os sistemas frontais frentes polares que causam perturbações atmosféricas em larga escala.

Embora o sistema global de circulação atmosférica explique em termos gerais muitos dos padrões de grande escala no tempo meteorológico, há depois muitos pormenores e muitas modificações de menor escala a considerar que originam a sua


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dinâmica diária e anual, como, por exemplo: há mudanças anuais correspondendo às estações do ano, devidas à inclinação do eixo da Terra; a localização dos continentes altera o fluxo das massas de ar; os oceanos e os continentes aquecem de um modo diferente (Figura 8).

Figura 8. Comparação entre o modelo teórico da Circulação Geral da Atmosfera e o que realmente

ocorre. As duas condições são muito semelhantes. (a) Modelo teórico da circulação geral da atmosfera (b) Condição média observada da circulação geral da atmosfera.


2.2.1. Massas de Ar

Massa de ar é uma grande porção de ar com temperatura e propriedades semelhantes de acordo com a região onde é formada. Uma massa de ar se estende sobre grandes áreas atingindo até milhares de quilômetros e é denominada no Brasil conforme sua região de origem e o tipo de superfície com as quais elas estavam em contato.

Massa Polar Atlântica (MPA), forma-se nas porções do Oceano Atlântico próxima à Patagônia. Atua mais no inverno quando entra no Brasil como uma frente fria, provocando chuvas e queda de temperatura. Ela pode causar geadas e neve no sul do Brasil e friagens no oeste amazônico.

Massa Tropical Continenta (MTC), se origina na depressão do Chaco, e abrange uma área de atuação muito limitada, permanecendo em sua região de origem durante quase todo o ano. Durante o final de maio e começo de junho é comum ocorrer fortes episódios e na região sul é conhecido como "veranico" em função de provocar um grande aumento de temperatura para uma época que já é frio na região. A ocorrência maior é durante os meses de primavera, começo do outono e final do inverno. A massa de ar tem como característica ser seca e quente. É conhecida como bloqueio atmosférico em função de ela bloquear a entrada de frentes frias e nuvens de instabilidades responsáveis por chuvas quando sua intensidade é forte. Ela tem grande atuação na parte central do país e atinge o sudeste, centro-oeste, parte do nordeste, pequena área da região norte e parte da região sul.

Massa Tropical Atlântica (MTA), originária do Oceano Atlântico nas imediações do trópico de Capricórnio e exerce enorme influência sobre a parte litorânea do Brasil.


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Massa Equatorial Atlântica (MEA), domina a parte litorânea da Amazônia e do Nordeste em alguns momentos do ano, tem seu centro de origem no Oceano Atlântico.

A MTA e a MEA carregam a umidade marítima para a faixa leste mais próxima do litoral do Brasil. Os valores acumulados de precipitação são baixos, pois estas massas de ar não causam chuvas significativas.

Massa Equatorial Continental (MEC), é originada na Amazônia central. Sua atuação é constante na região norte, porém durante os meses de verão pode atingir o centro-oeste, parte do nordeste e sudeste além de uma pequena área mais ao noroeste da região sul. A massa de ar provoca valores elevados de precipitação acumulada, principalmente sobre a região norte.

A Figura 9 apresenta as massas de ar que atuam no Brasil.

Figura 9. Massas de ar que atuam no Brasil.

2.2.2. Frentes

A Frente é definida como uma zona de transição entre duas massas de ar de propriedades diferentes. Assim, quando ocorre o encontro de duas massas de ar, elas não se misturam imediatamente (formando a frente), onde, a massa mais fria (mais densa) é sobreposta pela massa mais quente (menos densa). Se a massa fria avança em direção à massa quente, a frente é denominada fria. Se a massa quente avança em direção à massa fria, a frente é denominada quente.

Frente Fria À medida que a frente fria avança, as temperaturas caem, e o ar frio sobrepõe-se a o

ar quente, produzindo nuvens e precipitações ao longo da frente. As precipitações decorrentes são fortes, produzindo nuvens mais densas e tempestades que se movem rapidamente.


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Frente Quente À medida que a frente quente avança, as temperaturas aumentam, e o ar quente

sobrepõe-se a o ar frio, tornando o ar da região mais úmido. Como o movimento do ar quente subindo sobre o frio é muito lento, geralmente ocorre precipitação de intensidade leve, persistente e mais distribuída e, formação de uma larga faixa de nuvens e às vezes nevoeiro esparso.

2.2.3. Ciclone e Anti-ciclone

No Ciclone os ventos giram em torno de um centro de baixa pressão ao mesmo tempo em que o ar relativamente quente se eleva. Este fenômeno favorece a formação de nuvens e precipitação provocando tempestades violentas que ocorrem em regiões tropicais ou subtropicais (Figura 10).

Figura 10. Ciclone: sistema de baixa pressão.

Fonte: Lisboa (2005). No Anti-ciclone os ventos giram em torno de um centro de alta pressão ao mesmo

tempo em que o ar desce e impede os movimentos ascendentes necessários à formação de nuvens e precipitação. Por isso bom tempo (seco e sem nuvens) está normalmente associado aos anticiclones (Figura 11).

Figura 11. Anti-ciclone: centro de alta pressão.

Fonte: Lisboa (2005). Os ventos ciclonais circulam em espiral, com um desvio no sentido oposto ao dos

ponteiros de um relógio no Hemisfério Norte e no sentido inverso no Hemisfério Sul. Já os ventos anticiclonais também circulam em espiral, porém, com um desvio no sentido oposto ao dos ponteiros de um relógio no Hemisfério Sul e no sentido inverso no Hemisfério Norte (Figura12).


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Figura 12. À esquerda: Ciclone em superfície no HS e à direita: Anti-ciclone em superfície no HS.

Fonte: Grimm (2007).

2.2.4. Ciclone Tropical

Ciclone Tropical é um núcleo aquecido do sistema de baixa pressão atmosférica, que se desenvolve sobre as águas tropicais e, às vezes, subtropicais, devido às altas temperaturas e umidade e que se movimenta de forma circular organizada. No caso dos ciclones tropicais, dependendo dos ventos de sustentação da superfície, o fenômeno pode ser classificado como perturbação tropical, depressão tropical, tempestade tropical, furacão ou tufão.

O ciclone tropical se inicia como um distúrbio tropical que, à medida que se desloca para o oceano, se junta com outros distúrbios tropicais, sob certas condições atmosféricas, durante um período de tempo suficiente para se organizarem em uma depressão tropical. A velocidade do vento neste estágio é de 37 a 61 Km/h.

Os ventos soprando em direções opostas fazem com que a depressão tropical comece a girar. O ar quente e úmido proveniente da superfície do oceano começa a se elevar rapidamente. À medida que o ar quente se eleva, seu vapor d'água se condensa para formar nuvens de tempestade e gotas de chuva. A condensação libera o calor que aquece o ar frio nas alturas, fazendo com que ele suba ainda mais. Esse ar que se eleva é substituído por mais ar quente e úmido proveniente do oceano abaixo.

Para que a tempestade se cresça, é necessário que mais ar quente seja puxado para o centro de baixa pressão. Assim, a velocidade do vento começa a aumentar, podendo demorar horas ou dias para que uma depressão cresça e se transforme em um furacão.

Se a depressão tropical se intensificar, esta se torna uma tempestade tropical. Nesse momento é designado um nome ao fenômeno que começa a tomar forma mais circular. A velocidade do vento é de 62 a 117 Km/h.

Com o crescimento da tempestade tropical, esta se torna um furacão formando o olho do furacão. A velocidade do vento é acima de 118Km/h.

! Furacão e tufão: São apenas denominações diferentes para caracterizar o

mesmo sistema, ou seja, um ciclone tropical.

2.2.5. Furacão

Para que um furacão possa se desenvolver, é necessário que a água do oceano esteja a uma temperatura de 26,5ºC. O calor e a umidade da água aquecida é a fonte principal de energia para os furacões. Por isso, os furacões perdem rapidamente a força quando se


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deslocam para o continente ou oceanos com temperaturas menores (locais com temperatura e/ou umidade insuficientes).

Uma vez formado o furacão este é constituído pelas seguintes partes: olho, parede e bandas convectivas (Figura 13).

• O olho do furacão (o centro da tempestade) É o que caracteriza um furacão. Localizado no centro do furacão com diâmetro de

20 a 50 km, é a partir deste ponto que o resto da tempestade gira. O céu é limpo acima do olho, ou com poucas nuvens, os ventos são relativamente

mais brandos. É a zona relativamente mais calma do furacão. • Parede em torno do olho do furacão (região mais devastadora do furacão)

Localizado ao em torno do olho do furacão, é uma grande parede vertical de nuvens onde os ventos são mais intensos e há intensa concentração de chuva.

• Bandas convectivas (região de chuva) São regiões de tempestades violentas que alimentam o furacão. Estas bandas são

vistas como braços de nuvens que espiralam em torno da porção central da tempestade. Às vezes existem fendas entre estas bandas onde não há chuva e, à medida que se aproxima do olho, as chuvas se intensificam.

Figura 13. Partes do Furacão.

Kobiyama (2006).

2.2.6. Ciclone Extratropical

Um ciclone extratropical é um sistema de área de baixa pressão atmosférica em seu centro, é encontrado nas médias e altas latitudes. Também chamado tempestade extratropical, apresenta temperaturas baixas no seu interior (núcleo frio por volta de 24ºC).

Este fenômeno tem ocorrência comum nas regiões sul e sudeste do Brasil no período do verão, nos meses em que compreendem de novembro a março.

2.2.7. Tornado

Tornado é a tempestade natural mais violenta que se tocar o solo e os ventos podem alcançar 350 km/h deslocando-se por uma extensão de aproximadamente 30 km. É muitas vezes visível como um redemoinho de nuvens que raramente atinge diâmetros superiores a


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1 km O tornando pode causar grande destruição em segundos e, ocasionalmente, se desenvolve tão rapidamente que torna difícil o alerta à população.

Tornados podem durar desde segundos a mais de uma hora, a maioria dos tornados, no entanto, dura 10 minutos. Normalmente a sua formação ocorre no final da tarde, horário em que a atmosfera se encontra mais instável, com forte turbulência e presença de nuvens Cumulonimbus. Os tornados se formam normalmente associados a tempestades severas que produzem fortes ventos, elevada precipitação pluviométrica e freqüentemente granizo.

Este fenômeno natural pode ocorrer em qualquer lugar do mundo. Porém há certas regiões que são mais propensas à formação, como a parte central dos Estados Unidos ou o "corredor dos tornados da América do Sul" que inclui o Uruguai, o norte da Argentina e a porção centro-sul do território brasileiro.

! Tornado e Tromba d�Água: uma tromba d�água é um tornado que ocorre

sobre a água. A tromba d�água contudo, é menor e mais fraca, porém, pode ainda ser perigosa, derrubando barcos, danificando navios e, se atingir a terra, trazendo prejuízos materiais e humanos.

2.2.8. El Niño e La Niña

El Niño é o nome dado a um fenômeno que ocorre nas águas do pacífico e que altera as condições climáticas em diversas partes do mundo. Este nome foi dado por pescadores do Peru em razão de a costa do país ser muito atingida pelo fenômeno e causar graves danos principalmente aos pescadores. O El Niño dura de 12 a 18 meses em média em intervalos de 2 a 7 anos com diferentes intensidades.

O fenômeno não se comporta de maneira regular, possuindo intensidades e conseqüências diferentes pra as áreas que sofrem sua influência como por exemplo, secas no sudeste asiático, invernos mais quentes na América do norte e temperaturas elevadas na costa oeste da América do sul, que faz com que os pescadores do Peru sejam prejudicados. Todas estas mudanças ocorrem devido ao aumento da temperatura na superfície do mar nas águas do pacífico equatorial, principalmente na região oriental. Isto faz com que a pressão na região diminua, a temperatura do ar aumente e fique mais úmido, no pacifico oriental.

O El Niño no Brasil causa prejuízos e benefícios, contudo, principalmente para os agricultores, os prejuízos causados são muito maiores que os benefícios, sendo a região sul provavelmente a mais afetada.

Na região sul do Brasil, é observado um grande aumento de chuvas durante o El Niño, principalmente nos meses de primavera, fim do outono e começo de inverno. Isto faz com que nos meses da safra a chuva atrapalhe a colheita e haja graves prejuízos aos agricultores, principalmente de grãos. Estas chuvas também podem atingir o estado de São Paulo.

As temperaturas também mudam na região sul e sudeste. São observados invernos mais amenos na região sul e no sudeste. Este aumento de temperatura no inverno trás benefícios para os agricultores da região sul e do estado de São Paulo por não sofrerem os prejuízos da geada. No estado de São Paulo na maioria dos episódios não é registrada geadas com intensidade o suficiente para matar as plantações.

No leste da Amazônia e no nordeste ocorre uma diminuição no índice de chuvas. Algumas áreas do sertão nordestino podem ficar sem registrar nenhum índice de chuva nos meses de seca e nos meses em que pode chover não chove, sendo assim as secas duram até


17

2 anos em períodos de El Niño. Mas os períodos de seca não se limitam apenas ao sertão e até mesmo no litoral há um grande déficit de chuva. Os agricultores do nordeste também são prejudicados pela falta de chuva e sofrem graves perdas para a agricultura.

Em Santa Catarina além do aumento das temperaturas médias, em anos de El Niño ocorrem mais cheias que a média no Estado, porém o fenômeno não é o único causador de enchentes.

La Niña é o oposto do El Niño, ou seja, um fenômeno que ocorre nas águas do pacífico equatorial e altera as condições climáticas de algumas regiões do mundo. Caracteriza-se pelo resfriamento anômalo da superfície do mar na região equatorial do centro e leste do pacífico. A pressão na região tende a aumentar e uma das conseqüências é a ocorrência de ventos alísios (ventos que sopram constantemente dos trópicos para o equador) mais intensos. Tem duração de aproximadamente de 12 a 18 meses.

No Brasil este fenômeno causa menos danos que o El Niño, porém alguns prejuízos são registrados em cada episódio. Como conseqüência da La Niña, as frentes frias que atingem o centro-sul do Brasil têm sua passagem mais rápida que o normal e com mais força. Como as frentes têm mais força a passagem pela região sul e sudeste é rápida não acumulando muita chuva e a frente consegue se deslocar até o nordeste. Sendo assim a região nordeste, principalmente o sertão e o litoral baiano e alagoano, são afetados por um aumento de chuvas o que pode ser bom para a região semi-árida, mas causa grandes prejuízos a agricultura. O norte e leste da Amazônia também sofrem um grande aumento no índice pluviométrico.

Na região centro-sul há estiagem com grande queda no índice pluviométrico, principalmente nos meses de setembro a fevereiro e no outono as massas de ar polar chegam com mais força. Como conseqüência o inverno tende a chegar antes e já no outono grandes quedas de temperatura são registradas, principalmente na região sul e em São Paulo.

O evento de El Niño e La Niña tem uma tendência a se alternar cada 3-7 anos. Porém, de um evento ao seguinte o intervalo pode mudar de 1 a 10 anos. As intensidades dos eventos variam bastante de caso a caso. O El Niño mais intenso desde a existência de observações registradas ocorreu em 1982-83 e 1997-98. Algumas vezes, os eventos El Niño e La Niña tendem a ser intercalado por condições normais.

2.3. Circulação Local da Atmosfera

A circulação geral da atmosfera também se modifica acentuadamente tanto temporalmente como espacialmente, devido ao aquecimento diferenciado entre continentes e oceanos, configuração de encostas, sistemas orográficos e topografia, originando circulações locais da atmosfera.

2.3.1. Brisas Terra-Mar

Da mesma forma que o Sol aquece as regiões da Terra (equador e pólos) de forma diferenciada, junto à costa, este aquecimento diferenciado da água e do solo conduz à criação de ventos locais denominados de brisa marítima e brisa terrestre.


18

A brisa marítima ocorre durante o dia, quando o oceano encontra-se relativamente mais frio que o continente devido a maior capacidade térmica do solo, isto é, a água aquece muito mais lentamente que o solo mas pode manter a sua temperatura durante muito mais tempo. À medida que o solo aquece, o ar na sua vizinhança expande-se, torna-se menos denso e começa a subir. Para substituir este ar em movimento ascendente surge o ar, inicialmente sobre a superfície do mar, a temperatura mais baixa.

Durante a noite, a água não resfria tanto como o solo e a circulação inverte-se, verificando-se o deslocamento do ar à superfície sobre o solo para o mar; esta circulação denomina-se de brisa terrestre ou continental.

A Figura 14 demonstra este mecanismo de circulação atmosférica.

Figura 14. Brisa terra-mar.

2.3.2. Brisas de Vale e de Montanha

A brisa de vale ocorre no decorrer do dia com a elevação do ar aquecido junto às encostas, causando nebulosidade e precipitação no topo das montanhas com alguma freqüência no verão e ao fim da tarde.

A brisa de montanha ocorre durante a noite quando as encostas se resfriam mais rapidamente do que o vale, este ar frio desce a montanha por ação da gravidade. Assim, ao amanhecer, se o ar contiver umidade suficiente, pode formar-se nevoeiro no vale.

A Figura 15 demonstra este mecanismo de circulação atmosférica.

Figura 15. Brisa vale-montanha.

Fonte: Max Planck Institute for Chemistry.

2.3.3. Tipos de chuva e suas formações

De acordo com a maneira que o ar eleva-se, a chuva pode ser classificada em três tipos: convectiva, orográfica ou frontal.

• Chuva convectiva


19

A radiação solar aquece a superfície terrestre e provoca a formação de massas de ar ascendentes, células convectivas, carregadas de água. A subida destas células tende a puxar para cima mais ar aquecido da superfície da terra.

Esta chuva é caracterizada pela forte intensidade e curta duração, com mais freqüência no verão. Há formação de nuvens com um formato típico de cogumelo (cumulunimbus), Figura 16. Durante a precipitação ocorre grande atividade elétrica interna, com infinidades de raios e violentos ventos verticais, turbulências diversas e podendo até acontecer queda de granizo.

Figura 16. Chuva Convectiva.

Kobiyama (2006).

• Chuva orográfica Ocorre quando o ar úmido para transpor um obstáculo (relevo), é forçado a subir

(convecção forçada), Figura 17. Caracteriza-se pela longa duração e baixa intensidade, grande incidência de nebulosidade, abrangendo grandes áreas por várias horas continuamente e sem descargas elétricas.


20

Figura 17. Cuva Orográfica.

Kobiyama (2006).

• Chuva frontal Esta chuva origina-se do deslocamento de frentes frias ou quentes contra frentes

contrárias termicamente, são mais fortes que as orográficas abrangendo, porém, como aquelas, grandes áreas. As frentes frias ocasionam chuvas fortes, trovoadas, vendavais, granizo. As frentes quentes provocam chuva contínua e de menor intensidade (Figura 18).

Figura 18. Chuva frontal devido a frente fria.

Kobiyama (2006).


21

2.4. Tempo e Clima

É importante diferenciar o tempo e o clima. Tempo é o estado da atmosfera em determinado momento, num determinado lugar, já clima é a sucessão habitual de estados de tempo em determinado lugar.

O clima é caracterizado pelos seguintes elementos meteorológicos: temperatura, pressão, umidade, precipitação, ventos e radiação solar. Cada região tem seu próprio clima, isto porque os fatores climáticos modificam os elementos do clima. Os fatores climáticos são: latitude, configuração do relevo e altitude, maritimidade e continentalidade, correntes oceânicas e circulação de massas de ar.

2.4.1. Fatores Climáticos

• Latitude A latitude é o principal fator climático. De acordo com a inclinação dos raios

solares, devido a curvatura terrestre, a Terra é aquecida de forma desigual onde, de forma elementar, há três regiões planetárias: tropical, região com maior intensidade de radiação solar; temperadas, regiões com média intensidade e; glaciais, regiões com baixa incidência de radiação solar. Assim, quanto maior a latitude, menos intensos são os raios solares.

• Configuração do relevo e altitude

À medida que a altitude aumenta, a temperatura diminui cerca de 1ºC, em média, a cada 180 metros aproximadamente. Isto acontece porque o ar se torna rarefeito, ou seja, a concentração de gases e de umidade à medida que aumenta a altitude, é menor, o que vai reduzir a retenção de calor nas camadas mais elevada da atmosfera.

• Maritimidade e Continentalidade

Há desigualdade de aquecimento entre continentes e os oceanos, onde o mar por absorver e reter o calor irradiado por mais tempo regula a temperatura, havendo menor amplitude térmica nas regiões litorâneas.

• Correntes oceânicas e Massas de ar

As correntes oceânicas e as massas de ar distribuem a energia do sol ao circularem pelo planeta. As correntes oceânicas, contudo têm a maior influência na temperatura.

3. DESASTRES NATURAIS

Inundação, deslizamento, estiagem, etc, são fenômenos naturais, observados com freqüência na natureza. Quando estes fenômenos ocorrem em locais onde o ser humano atua, como, por exemplo, em cidades, próximo a vilas ou casas, eles provocam danos materiais e humanos à sociedade. Neste caso são tratados como desastres naturais.

Estes desastres, que afetam as atividades humanas, vêm aumentando ao longo da história. Isso acontece pelo mau planejamento e utilização das bacias hidrográficas pelo homem, principalmente pelo desmatamento e crescimento desordenado das cidades.

Além disso, o aquecimento global aumenta a freqüência e a intensidade de eventos de chuva, contribuindo no aumento da incidência de desastres naturais.


22

São exemplos de desastres naturais: inundações, deslizamentos (ou escorregamentos), estiagem, erupções vulcânicas, furacões, vendavais, granizo, incêndio florestal, terremotos, raios, e tempestades.

Dentre os desastres naturais citados anteriormente, destacamos os três mais freqüentes no Estado de Santa Catarina: a inundação, o deslizamento e a estiagem; e outro de comum ocorrência na cidade de Itaiópolis: queda de granizo.

3.1. Inundação

Inundação é o resultado de uma grande quantidade de chuva que não foi suficientemente absorvida por rios e outras formas de escoamento, causando transbordamentos.

A situação é pior nas cidades, porque os prédios, casas e o asfalto cobrem as terras antes cobertas por vegetações. As vegetações seguravam a água no solo e também absorviam parte da chuva. Isso tudo, impede que a água infiltre no solo, a chamada "impermeabilização do solo".

O lixo jogado nas ruas também contribui para as inundações, porque entope os bueiros evitando que a chuva escoe pelas redes pluviais. Quando isso acontece, as pessoas correm mais risco de pegar doenças, já que essas águas inundam e carregam esses lixos para as ruas e casas, junto com inúmeras doenças, como a leptospirose, que é muito grave e é provocada pela urina do rato.

3.2. Deslizamento

O deslizamento acontece quando materiais sólidos (solos, rochas e vegetação), pela ação da gravidade, movimentam-se encosta abaixo.

Os deslizamentos ocorrem com mais freqüência durante o período de chuvas fortes e prolongadas, pois, a água da chuva infiltra no solo de terrenos inclinados e facilita o deslizamento. Por isso, é importante que regiões como morros, que são bastante inclinados, sejam cobertos por vegetação, pois, as raízes das plantas seguram o solo e absorvem a água da chuva diminuindo ou até evitando deslizamentos.

3.3. Estiagem

A estiagem é causada quando chove pouco, ou não chove, numa determinada região por um período de tempo muito grande. Chama-se seca, quando este fenômeno ocorre com muita freqüência.

Assim, a estiagem é caracterizada como um breve período de seca, podendo ser classificada em:

• Seca Climatológica: ocorre quando a pluviosidade, quantidade de chuva, é baixa em relação às necessidades da região.

• Seca Hidrológica: quando a deficiência ocorre nos estoques de água dos rios e açudes.

• Seca Edáfica: quando há constante falta de umidade no solo.

3.4. Queda de Granizo


23

Granizo é uma precipitação sólida de grânulos de gelo, transparentes ou translúcidos, de forma esférica ou irregular, raramente cônica, de diâmetro igualou superior a 5mm.

Etapas de formação: 1. O granizo é formado dentro de nuvens do tipo cumulunimbus, que possuem

temperaturas muito baixas e se desenvolvem verticalmente podendo atingir 1.600m de altura (Figura 19).

2. As gotas congeladas movimentam-se com as correntes subsidentes e ascendentes chocando-se com gotas de água mais frias

3. O granizo cresce rapidamente em função da união de gotas congeladas até alcançar peso suficiente para cair em direção à terra.

Figura 19. Formação do granizo dentro da nuvem cumuluninbus.

Kobiyama (2006).

4. Aplicação da Hidrologia para PREVENÇÃO DE DESASTRES NATURAIS

4.1. Medidas estruturais e Medidas não-estruturais

As medidas estruturais envolvem a construção de obras de engenharia como barragens, diques, alargamento e desassoreamento de canais, gabião, etc. Contudo, tais obras são complexas e caras.

As medidas não estruturais levam em conta o uso de técnicas de prevenção contra os desastres naturais a partir da incorporação de metodologias que permitem avaliar tanto a intensidade do desastre, como também as possíveis áreas impactadas. Em geral, envolve o uso de modelos de previsão em tempo real e ações de planejamento e gerenciamento.

Dentro das medidas não estruturais encontram-se os programas de educação ambiental e programas de participação da população na resolução de seus problemas ambientais. Envolve medidas de planejamento ambiental, planejamento de Bacias Hidrográficas (manejo), planejamento territorial urbano, uso do solo, etc.


24

4.2. Gerenciamento de Desastres Naturais (GDN)

Não podemos evitar que fenômenos naturais aconteçam, mas podemos diminuir ao máximo os desastres causados por eles. Com a hidrologia, técnicos do governo e cientistas estudam os fenômenos da natureza e desenvolvem maneiras de prever quando e como esses fenômenos poderão acontecer, através do monitoramento da área de estudo e modelagem.

O monitoramento e a modelagem são os pontos de partida para a prevenção, pois, antes de tudo, é preciso ter conhecimento para identificar o perigo, e saber como agir em frente a ele.

Para prevenir ou minimizar o prejuízo com desastres naturais, precisa-se também executar o Gerenciamento de Desastres Naturais (GDN). O GDN possui duas metas: (1) entender como acontecem os fenômenos naturais e (2) aumentar a resistência da sociedade contra esses fenômenos. Em geral, a primeira meta é realizada por universidades e institutos de pesquisas, a segunda pelos governos federal, estadual, municipal, empresas privadas, ONGs e comunidades (Tabela 2).

Tabela 1. Quem deve atuar no GDN. Órgãos governamentais Governo federal, estadual, municipal. Órgãos não governamentais ONGs, empresas, associações comunitárias,

etc. Indivíduos Pessoas.

Além disso, a prevenção deve ser realizada em todas as etapas de um desastre

natural, ou seja, antes, durante e depois de um evento (Tabela 3).

Tabela 2. Etapas na prevenção de desastres naturais. Etapas Descrição

Pré-evento �Antes�

Antes de ocorrer os desastres, são realizadas atividades para reduzir os futuros possíveis prejuízos.

Evento �Durante�

Durante e logo depois da ocorrência de desastres, são realizadas ações emergenciais. Uma das ações fundamentais é o registro da ocorrência do desastre.

Pós-evento �Depois�

Após os desastres, atua-se na restauração e/ou reconstrução e/ou compensação dos prejuízos.

Na prática, existem (ou devem existir) diferentes ações para cada etapa e para cada

órgão ou individuo. Essas ações encontram-se na Tabela 4.

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26

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Um terremoto no oceano provocou uma onda gigante, tsunami, no dia 26 de Dezembro de 2004, atingindo 13 países e matando mais de 200 mil pessoas. Logo após este grave incidente, a noticia do ocorrido espalhou-se por todo o mundo, junto com vários relatos de experiências vividas pelos sobreviventes.Um desses relatos é o de uma menina inglesa de 10 anos, chamada Tilly Smith.

Duas semanas antes do desastre, durante uma aula de geografia, Tilly aprendeu com seu professor, Andrew Kearney, a observar o comportamento do mar antes de um tsunami através de um vídeo de um tsunami ocorrido no Havaí.

No dia 26 de Dezembro de 2004, pouco antes da chegada do tsunami, ao observar o mesmo comportamento do mar mostrado pelo seu professor de geografia, Tilly avisou a seus pais que alertaram às demais pessoas que estavam na mesma praia, na Tailândia, com eles.

Assim, Tilly, seus pais e mais de 100 pessoas foram para um lugar seguro e foram salvos pela menina de 10 anos, mostrando o papel de cada pessoa na prevenção de um desastre natural. O papel das pessoas que produziram a filmagem educativa sobre o tsunami, o professor Andrew Kearney que passou esse conhecimento aos alunos e Tilly que usou o conhecimento adquirido para salvar diversas pessoas.

Este material didático é um dos frutos do projeto de extensão universitária da

UFSC, intitulado �Aprender Hidrologia para Prevenção de Desastres Naturais� iniciou-se no mês de junho de 2006. Quaisquer dúvidas podem ser esclarecidas pelo telefone (48-3331-7749) ou pela Internet ([email protected]).

Passe essas informações adiante e aplique-as no seu dia-a-dia.


27

6. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA • KOBIYAMA, M. et al. Prevenção de Desastres Naturais: Conceitos Básicos. Editora

Organic Trading, Curitiba, 2006.

• LISBOA, H.M. Apostila de Hidrologia e Climatologia. 2005

• FEDERAL EMERGENCY MANAGEMENT AGENCY. Governo dos Estados Unidos da América. Disponível em: <http://www.fema.gov/hazard/tornado/index.shtm>.

• APOLO 11. A Formação dos furacões. Disponível em: <http://www.apolo11.com/tema_furacoes_formacao.php>.

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Grupo de Estudo de Bacias HidrogrÆficas Aprender ...logatti.edu.br/images/folder.pdf · 2.2.7. Tornado ... por a chuva estar relacionada à ocorrŒncia de desastres naturais, bem