Análise da Relação entre Diferentes índices de Seca: Caso de Estudo na Bacia do Alto Jaguaribe

Oliveira, Thaís Antero de; Souza Filho, Francisco de Assis de; Vasconselos Junior, Francisco das Chagas

doi:10.1590/0102-77863810014

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Revista Brasileira de Meteorologia

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Sumário

Artigo • Rev. bras. meteorol. 38 • 2023 • https://doi.org/10.1590/0102-77863810014 copiar

Análise da Relação entre Diferentes índices de Seca: Caso de Estudo na Bacia do Alto Jaguaribe

Analysis of the Relationship Between Different Drought Indices: Case Study in the Upper Jaguaribe Basin

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

Os impactos das secas variam dependendo da sua intensidade, duração e recorrência, além do estado de desenvolvimento e da capacidade de enfrentamento das regiões e dos países. A seca pode ser dividida em três categorias principais: meteorológica, hidrológica e agrícola. A mitigação eficaz dos impactos da seca é possível por meio de um sistema de monitoramento eficiente. Como a seca é um evento multi-fatorial, a análise de múltiplos índices de diferentes classes auxilia no seu monitoramento. Este estudo visa preencher uma lacuna na pesquisa ao avaliar os três tipos de seca por meio de índices em regiões semiáridas, visando melhorar o monitoramento e a gestão dessas condições. Esse trabalhoa analisa o comportamento de sete índices de seca, SPI, SPEI, EDDI, RDIst, SRI, VHI e NDVI. Estes foram calculados para a bacia do alto jaguaribe por meio de uma janela móvel de tempo e por meio de uma discretização temporal, tanto para a escala de 3 como de 12 meses. Foram utilizadas como métricas de análise o valor de informação mútua e correlação de Pearson entre os índices. Os resultados dos índices metereológicos SPI, SPEI e RDIst apresentaram elevada correlação tanto na análise linear como não-linear. EDDI apresentou um comportamento diferente dos outros índices metereológicos. Contudo, O EDDI-12 mostrou maior informação mútua do que o NDVI, sugerindo um alarme precoce para a seca da vegetação em escalas mais amplas. Este estudo analisa a propagação de seca através da correlação entre índices de escala 3 meses e o SPI-3 para fevereiro-março-abril. Os resultados mostram a propagação de seca, com maiores correlações dos índices de vegetação (VHI e NDVI) e hidrológico (SRI) em março-abril-maio, e os índices meteorológicos (RDIst e SPEI) com as maiores correlações em fevereiro-março-abril.

Palavras-chave
seca; índices de seca; Bacia do Alto Jaguaribe

índice	Dados de entrada	Classe de seca	Referência	Metodologia resumida
SPI	Precipitação	Meteorológica	*McKee et al.* (1993)**MCKEE, T.B.; DOESKEN, N.J.; KLEIST, J. The relationship of drought frequency and duration to time scales. In: Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology, v.1, p. 179-183, 1993.	é calculado padronizando as anomalias de precipitação em relação ao período de referência, através da divisão das anomalias pelo desvio padrão do período
SRI	Vazão	Hidrológica	Shukla e Wood (2008)SHUKLA, S.; WOOD, A.W. Use of a standardized runoff index for characterizing hydrologic drought. Geophysical Research Letters, v. 35, n. 2, p. 1-7, 2008. doi doi...	Consiste em calcular o índice a partir da diferença entre os valores de escoamento de água e a média para um determinado período, dividida pelo desvio padrão da série de dados
SPEI	Precipitação, ETP	Meteorológica	*Vicente-Serrano et al.* (2009; 2010)**HOBBINS, M.T.; WOOD, A.; MCEVOY, D.J.; HUNTINGTON, J.L.; MORTON, C.; et al. The evaporative demand drought index. Part I: Linking drought evolution to variations in evaporative demand. Journal of Hydrometeorology, v. 17, n. 6, p. 1745-1761, 2016. doi doi...	é calculado de forma semelhante ao SPI, porém utiliza a diferença entre a precipitação e a evapotranspiração de referência (P - ET0). O balanço hídrico climático é calculado em várias escalas temporais e os valores resultantes são transformados em unidades padronizadas usando uma distribuição de probabilidade log-logística.
EDDI	ETP	Meteorológica	*Hobbins et al.* (2016)**HOBBINS, M.T.; WOOD, A.; MCEVOY, D.J.; HUNTINGTON, J.L.; MORTON, C.; et al. The evaporative demand drought index. Part I: Linking drought evolution to variations in evaporative demand. Journal of Hydrometeorology, v. 17, n. 6, p. 1745-1761, 2016. doi doi...	Sua metodologia envolve calcular a evapotranspiração de referência (ET0) usando dados meteorológicos e calcular a anomalia de evapotranspiração em relação à média de longo prazo.
RDIst	Precipitação, ETP	Meteorológica	Tsakiris e Vangelis (2005TSAKIRIS, G.; VANGELIS, H.J.E.W. Establishing a drought index incorporating evapotranspiration. European Water, v. 9, n. 10, p. 3-11, 2005.; 2007TSAKIRIS, G.; PANGALOU, D.; VANGELIS, H. Regional drought assessment based on the Reconnaissance Drought Index (RDI). Water Resources Management, v. 21, p. 821-833, 2007. doi doi... )	O índice de Seca Reconnaissance (RDI) é obtido pela divisão entre precipitação e ETP. O RDI Padronizado (RDIst) é calculado pela padronização das anomalias do déficit em relação ao período de referência, através da divisão das anomalias pelo desvio padrão do período.
NDVI	R_NIR e R_RED	De Vegetação	*Kriegler et al.* (1969)**KRIEGLER, F.J. Preprocessing transformations and their effects on multspectral recognition. In: Proceedings of the Sixth International Symposium on Remote Sensing of Environment, p. 97-131, 1969.	é um indicador amplamente utilizado para monitorar a saúde e a cobertura vegetal de uma área. Ele é calculado a partir de dados de reflectância da superfície da Terra, obtidos por sensores remotos em satélites.
VHI	NDVI e BT	De Vegetação	*Kogan et al.* (2012)**KOGAN, F.; SALAZAR, L.; ROYTMAN, L. Forecasting crop production using satellite-based vegetation health indices in Kansas, USA. International Journal of Remote Sensing, v. 33, n. 9, p. 2798-2814, 2012. doi doi... KOUSARI, M.R.; DASTORANI, M.T.; NIAZI, Y.; SOHEILI, E.; HAYATZADEH, M.; et al. Trend detection of drought in arid and semi-arid regions of Iran based on implementation of reconnaissance drought index (RDI) and application of non-parametrical statistical method. Water Resources Management, v. 28, p. 1857-1872, 2014.	é um índice composto que combina o índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) e o índice de Temperatura da Superfície (STI - Surface Temperature Index). Essa combinação permite avaliar a saúde e o vigor da vegetação de uma área de interesse.

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[1] Autor de correspondência: Thaís Antero de Oliveira, thais.antero@gmail.com.