Modelagem não estacionária de frequência de cheias a níveis local e regional

Abstract

Anualmente, as cheias são responsáveis por diversos desastres naturais, desastres que podem ser influenciados por mudanças no comportamento das cheias, devido a alterações nas condições da bacia hidrográfica causadas por mecanismos de origem natural e/ou antropogênica. A análise de frequência de cheias não estacionárias auxilia no estudo dessas mudanças das cheias ao investigar a existência, as possíveis causas e o grau de intensidade de tendências nos dados hidrológicos. Em análises de frequência de cheias não estacionárias, é usual selecionar o modelo que melhor se adere a cada série de dados em nível local, sem uma avaliação regional dos modelos, avaliação importante que pode controlar a taxa do Erro Tipo I (falso-positivos). Assim, este trabalho apresenta uma abordagem metodológica para detectar, modelar e avaliar o comportamento não estacionário das cheias a níveis local e regional. A abordagem consiste na análise de frequência dos quantis das cheias com o emprego da distribuição Generalizada de Valores Extremos (GEV) aplicada a um modelo estatístico estacionário e três não estacionários em funções do Tempo e de outras covariáveis influentes na área de estudo. Em que, avaliam-se as incertezas dos quantis das cheias e dos parâmetros dos modelos não estacionários. Na análise local para cada série, há a seleção de um modelo, dentre os quatro propostos, por meio do Critério de Informação Bayesiano (BIC). Para controlar o Erro Tipo I ao nível regional, aplica-se a taxa do False Discovery Rate (FDR). No presente estudo, realiza-se a aplicação dessa abordagem metodológica para 33 séries de vazões máximas anuais na Região Hidrográfica (RH) do Uruguai, localizada no Brasil. A modelagem dos quantis de cheias associados aos potenciais mecanismos de mudanças (covariáveis) na RH tem como foco mecanismos climáticos: El Niño Oscilação Sul (ENOS) e Oscilação Decenal do Pacífico (ODP), além do Tempo. Ao nível local, identifica-se nessa RH altas taxas de séries que melhor se aderem aos modelos não estacionários propostos, principalmente considerando os índices El Niño 1+2 e 3. Ao nível regional, essas taxas continuam presentes em menores proporções, com alterações relevantes entre os quantis de cheias de 50 anos (Q0.98) e com probabilidades de excedência relacionadas ao Q0.98 estacionário entre 0 e 24%. Resultados que mostram a relevância do levantamento da não estacionariedade das cheias não só ao nível local, mas também regional, diante de possíveis cenários de subestimação/superestimação de cheias estacionárias.