Impacts of climatic extremes and land use on hydrology in the Municipality of Cuiabá, Mato Grosso State, Brazil
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v9i8.5345Keywords:
Teleconnection; Rainfall; Environmental.Abstract
The monitoring of hydroclimatic variations associated with land use changes is essential in the analysis of risks and prevention of natural disasters. The objective of the study is to analyze the relationship between climatic indexes and precipitation, and is with the fluvial regime over a period of 34 years (1983-2016), observing the changes in land use (1988-2018) in the municipality of Cuiabá- MT. Climate index data from the National Oceanic and Administration Atmospheric were used; hydrological data from the National Water Agency; estimated rainfall data from the Global Precipitation Climatology Center and land use from the MapBiomas Project. The data was organized and the statistical adjustment indexes were calculated, in addition to using geoprocessing tools from the Geographic Information System to produce the land use map. In some extreme years, the influence of climate on local precipitation was observed. Hydrometeorological seasonality was characterized in the rainy seasons (Nov-Mar) and the dry season (Abr-Out); and the rain spatialization increasing in the west-east direction, with the validation of the data (measured x estimated) with excellent adjustment. Land use showed intense deforestation due to the advance of pasture areas. The river system showed decreasing trends, even with the increasing rainfall regime and the use of land favoring the increase in the flow of water discharge.
References
Ahmed, K., Shahid, S., Wang, X., Nawaz, N., Khan, N. (2019). Evaluation of gridded precipitation datasets over arid regions of Pakistan. Water, 11 (210), 1-22.
Almagro, A., Oliveira, P. T. S., Nearing, M. A., & Hagemann, S. (2017). Projected climate change impacts in rainfall erosivity over Brazil. Scientific Reports, 7 (8130).
Alves, L. B., Medeiros, R. B., Silva, C. A., & Berezuk, A. G. (2018). A relação entre leptospirose, precipitação e ação pública no estado do Mato Grosso do Sul. Revista Eletrônica da Associação dos Geógrafos Brasileiros (Seção Três Lagoas-MS), 1 (28), 133-50.
Ambrizzi, T., & Ferraz, S. E. T. (2015). An objective criterion for determining the South Atlantic Convergence Zone. Frontiers in Environmental Science, 3 (23), 1-9.
ANA. Agência Nacional das Águas. (2020). Dados de precipitação. Disponível em: <http://www.snirh.gov.br/hidroweb/publico/medicoes_historicas_abas.jsf>. Acesso em: 22/05/2020.
Araújo, E. S.; Amâncio, F. E.; Felipe, M. J., & Santos, W. L. (2019). A atividade de mineração de areia e impactos ambientais no rio Acre. Revista Uáquiri, 1 (1), 95-104.
Bakker, P. & Prange, M. (2018). Response of the intertropical converge zone Antartic ice sheet melt. Journal Geophysical Research Letters, 45, 8673-8680.
Brath, A., Montanari, A. & Moretti, G. (2006). Assessing the effect on flood frequency of land use change via hydrological simulation (with uncertainty). Journal of Hydrology, 324, 141-153.
Becker, A., Finger, P., Meyer-Christoffer, A., Rudolf, B., Schamm, K.; Schneider, U. & Ziese, M. A. (2013). Description of the global land-surface precipitation data products of the Global Precipitation Climatology Centre with sample applications including centennial (trend) analysis from 1901 – present. Earth System Science Data, 5, 71-99.
Carvalho, M. A. V., & Oyama, M. D. (2013). Variabilidade da largura e intensidade da zona de convergência intertropical Atlântica: aspectos observacionais. Revista Brasileira de Meteorologia, 28 (3), 305–316.
Cassol, H. L. G., Arai, E., Sano, E. E., Dutra, A. C., Hoffmann, T. B., & Shimabukuro, Y. E. (2020). Maximum fraction images derived from year-based project for on-board autonomy-vegetation (PROBA-V) data for the rapid assessment of land use and land cover areas in Mato Grosso states, Brazil. Land, 9 (139), 1-20.
Chiaranda, R., Rizzi, N. E., Colpini, C., Soares, T. S., & Silva, V. S. M. (2012). Análise da precipitação e da vazão da bacia do rio Cuiabá. Revista Brasileira de Ciências Agrárias, 7 (1), 117-122.
Damé, R. C. F., Teixeira-Gandra, F. A., Villela, F. A., Santos, J. P., & Winkler, A. S. (2014). Analysis of the relationship intensity, duration, frequency of disaggregated daily rainfall in southern Rio Grande do Sul, Brazil. Revista de Engenharia Agrícola, 34 (4), 600-670.
Dias, G. F. M., Gomes, D. J. C., Serrão, E. A. O., Lima, A. M. M., Miranda, S. B. A., Silva Junior, J. A., & Sousa, A. M. L. (2020). Associação entre os eventos de ENOS e a distribuição espaço-temporal da precipitação na bacia hidrográfica do rio Capim. Revista Brasileira de Climatologia, 26 (16), 521-524.
Dias, L. C. P., Macedo, M. N., Costa, M. H., Coe, M. T., & Neill, C. (2015). Effects of land cover change on evapotranspiration and streamflow os small catchments in the upper Xingu river basin central Brazil. Journal of Hydrology, 4, 108-122.
Embrapa. (2018) Empresa Brasileira de Pesquisas Agropecuárias. Sistema Brasileiro de Classificação de solos (SiBCS). Brasília - DF: Embrapa, 75.
Franca, R. R., & Mendonça, F. A. A. (2016). Pluviosidade na Amazônia meridional: variabilidade e teleconexões extra-regionais. Revista Franco-Brasileira de Geografia, 29 (29).
Freitas, M. A. S. (2005). Um sistema de suporte à decisão para o monitoramento de secas meteorológicas em regiões semi-áridas. Revista Tecnologia, Supl., 84-95.
Glasser, R. (2020). The climate change imperative to transform disaster risk management. International Journal os Disaster Risk Science, 11, 152-154.
GPCC. Global Precipitation Climatology Centre. Disponível em: https://kunden.dwd.de/GPCC/Visualizer. Acesso em: 22/05/2020.
Gomes, D. J. C., Lima, A. M. M., Soares, C. S. T., & Ferreira, N. S. (2019) Influência do uso e cobertura da terra associados a eventos climáticos em sistemas hidrometeorológicos. Revista Geográfica Acadêmica, 13 (2), 21-36.
Grimm, A. M., Ferraz, S. E. T., & Gomes, J. (1998). Precipitation anomalies in southern Brazil associated with El Niño and La Niña events. International Journal of Climatology, 27, 531-540.
H nsel, S., Schucknecht, A., & Matschullat, J. (2016). The modified Rainfall Anomaly Index (mRAI) – is this an alternative to the Standardised Precipitation Index (SPI) in evaluating future extreme precipitation characteristics. Theoretical and Applied Climatology, 123, 827-844.
Hudson, P., Ruig, L. T., Ruiter, M. C., Kuik, O. J., Botzen, W. J. W., Den, X. L., Persson, M., Benoist, A., & Nielsen, C. N. (2020). Na assessment of best practices of extreme weather insurance and directions for a more resilient society. Environmental Hazard, 19 (3), 301-321.
Hu, Q., Zhou, Q., Chen, X., LI, J., Li, Q., Chen, D., Liu, W., & Yin, G. (2018). Evaluation of three global gridded precipitation data sets in central Asia based on rain gauge observations. International Journal of Climatology, 38 (9).
IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Disponível em: <https://www.ibge.gov.br/cidades-e-estados/mt/cuiaba.html>. Acesso em: 22/05/2020.
INMET. Instituto Nacional de Meteorologia. Disponível em: http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=clima/normaisClimatologicas. Acesso em: 22/05/2020.
Jorge, R. L. O., & Lucena, D. B. (2018). Eventos extremos anuais de precipitação em Mauriti – CE. Revista Ciência & Natura, 40 (65).
Lee, E., Livino, A., Han, S. C., Zhang, K., Briscoe, J., Kelman, J., & Moorcroft, P. (2018). Land cover change explains the increasing discharge of the Paraná river. Refional Envirionmental Change, 18, 1871-1881.
Licco, E. A., & Mac Dowell, S. F. (2015). Alagamentos, enchentes, enxurradas e inundações: Digressões sobre seus impactos sócio econômicos e governança. Revista de Iniciação Científica, Tecnológica e Artística, 5 (3), 159-174.
Lins, F. A. C., Silva, J. B., Moura, G. B. A., Ortiz, P. F. S., Oliveira, J. D. A., & Alves, M. V. C. (2017). Quantile technique to precipitation, rainfall anomaly index and biophysical parameters by remote sensing in Serra Talhada, Pernambuco. Journal of Hyperspectral Remote Sensing, 7 (6), 334-344.
Macêdo, M. N. C., Dias, H. C. T., Coelho, F. M. G., Araújo, E. A., Souza, M. L. H., & Silva, E. (2013). Precipitação pluviométrica e vazão da bacia hidrográfica do Riozinho do Rôla, Amazônia ocidental. Revista Ambiente e Água, 8 (1), 206-221.
Marcuzzo, F. N., Andrade, L. R., & Melo, D. C. R. (2011). Métodos de interpolação matemática no mapeamento de chuvas do estado do Mato Grosso. Revista Brasileira de Geografia Física, 4, 793-804.
Marcuzzo, F. N., Melo, D. C. R., & Rocha, H. M. (2011). Distribuição espaço-temporal e sazonalidade das chuvas no Estado do Mato Grosso. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 16 (4), 157-167.
Mendes, A. T., & Zucowski Junior, J. C. (2019). Caracterização do regime pluviométrico do município de Araguaína-TO. Revista Brasileira de Meteorologia, 34 (4) 449-458.
NOAA. National Oceanic and Administration Atmospheric. Disponível em: < https://www.esrl.noaa.gov/psd/data/climateindices/list/>. Acesso em: 22/05/2020.
Nielsen, D. M., Belém, A. L., Marton, E., & Cataldi, M. (2019). Dynamics-based regression models for the south atlântic convergence zone. Climate Dynamics, 52, 5527-5553.
Oldenborgh, G. J., Wiel, K., Sebastian, A.; Singh, R., Arrighi, J., OttO, F., Haustein, K., Li, S., Vecchi, G., & Cullen, H. (2017). Attibution of extreme rainfall from Hurricane Harvey, August 2017. Environmental Research Letters, 12 (12).
Oliveira, E. G., Ferreira, M. E., & Araújo, F. M. (2012). Diagnóstico do uso da terra na região centro-oeste de Minas Gerais, Brasil: a renovação da paisagem pela cana-de-açúcar e seus impactos socioambientais. Revista Sociedade & Ambiente, 24 (3), 545-556.
Oliveira, L. F. C., Viola, M. R., Pereira, S., & Morais, N. R. (2011). Modelos de predição de chuvas intensas para o estado do Mato Grosso, Brasil. Revista Ambiente & Água, 6 (3), 274-290.
Oliveira, N. L., Marcuzzo, F. F. N., & Barros, R. G. (2015). Influência do El Niño e La Niña no número de dias de precipitação pluviométrica no Estado do Mato Grosso. Revista Ciência & Natura, 37 (4), 284-297.
Panday, P. K., Coe, M. T., Macedo, M. N., Lefebvre, P., & Castanho, A. D. A. (2015). Deforestation offsets water balance changes due to climate variability in the Xingu river in eastern Amazonia. Journal of Hydrology, 523, 822-829.
Pereira, B. W. F., Maciel, M. N. M., Oliveira, F. A., Alves, M. A. M. S., Ribeiro, A. M., Ferreira, B. M., & Ribeiro, E. G. P. (2016). Uso da terra e degradação na qualidade da água na bacia hidrográfica do rio Peixe-Boi, PA, Brasil. Revista Ambiente & Água, 11 (2), 472-485.
Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J. & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. Santa Maria. Ed. UAB/NTE/UFSM. Disponível em: <https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1>. Acesso em: 22/05/2020.
Projeto Mapbiomas. (2020). Coleção 4.1 da série anual de mapas de cobertura e uso do solo do Brasil. Disponível: <https://mapbiomas.org/>. Acesso em: 22/05/2020.
Ramos, H. C., Dallacort, R., Neves, S. M. A. S., Dalchiavon, F. C., Santi, A., & Vieira, F. F. (2017). Precipitação e temperatura do ar para o estado de Mato Grosso utilizando krigagem ordinária. Revista Brasileira de Climatologia, 20 (13), 211-233.
Rata, M., Douaoui, A., Larid, M., & Douaik, A. (2020). Comparison of geostatistical interpolation methods to map annual rainfall in the chéliff watershed, Algeria. Theoretical and Applied Climatologyn.
Rodrigues, L. P., Senna, M. C., & Cataldi, M. (2016). Representação dos padrões atmosféricos relacionados a zona de convergência do Atlântico Sul através de um modelo acoplado atmosfera-biosfera. Revista Ciência & Natura, 38 (1), 281-289.
Rogger, M., Agnoletti, M., Alaoui, A., Bathurst, J. L., Bodner, G., Borga, M., Chaplot, V., Gallart, F., Glatzel, G., Hall, J., Holden, J., Holko, L., Horn, R., Kiss, A., Kohnova, S., Leitinger, G., Lennartz, B., Parajka, J., Perdigão, R., Peth, S., Plavcova, L., Quinton, J. N., Robinson, M., Salinas, J. L., Santoro, A., Szolgay, J., Tron, S., Akker, J. J. H., Viglione, A., & Bloschl, G. (2017). Land use change impacts on floods at the catchment scale: challenges and opportunities for future research. Water Resources Research, 53, 5209-5219.
Rooy, M. P. V. (1965). A rainfall anomaly index independent of time and space. Notes. Weather Bureau of South Africa, 14, 43-48.
Salgueiro, J. H. P. B., Montenegro, S. M. G. L., Pinto, E. K. A., Silva, B. B., Souza, W. M., & Oliveira, L. M. M. (2016). Influence of oceanic-atmosfera interactions on extreme events of daily rainfall in the sub-basin 39 located in northeastern Brazil. Brazilian Journal os Water Resources, 21 (4), 685-693.
Santos, S. R. Q., Sangigolo, C. A., Neves, T. A. T., & Santos, P. P. (2017). Variabilidade sazonal da precipitação na Amazônia: validação da série de precipitação mensal do GPCC. Revista Brasileira de Geografia Física, 10 (6), 1721-1729.
Secretaria Nacional de Proteção e Defesa Civil (SNPDC). Sistema Integrado de Informações sobre Desastres Naturais (S2iD). Disponível em: https://s2id.mi.gov.br/. Acesso em: 22/05/2020.
Seluchi, M. E., & Cho, S. C. (2009). Synoptic patterns associated with landslide events in the Serra do Mar, Brazil. Theoretical and Applied Climatology, 98, 67-77.
Serrão, E. A. O., Wanzeler, R. T. S., Santos, C. A., Gonçalves, L. J. M., & Lima, A. M. M. (2016). Avaliação estatística entre as estimativas de precipitação da constelação GPM com satélite TRMM: uma análise a bacia hidrográfica do rio Solimões. Revista Brasileira de Climatologia, 18 (12), 256-275.
Simoes, R., Picoli, M. C. A., Camara, G., Maciel, A., Santos, L., Andrade, P. R., Sánchez, A., Ferreira, K., & Carvalho, A. (2020). Land use and cover maps for Mato Grosso States in Brazil from 2001 to 2017. Scientific Data, 7 (34), 1-10.
Siqueira, A. H. B., & Molion, L. C. B. (2015). Análise climática: o filtro Hodrick-Prescott aplicado aos índices atmosféricos da oscilação sul e da oscilação do Atlântico Norte. Revista Brasileira de Meteorologia, 30 (3), 307-318.
Souza, A. G. S. S., Ribeiro Neto, A., Rossato, L., Alvalá, R. C. S., & Souza, L. L. (2018). Use of SMOS L3 soil moisture data: validation and drought assessment for Pernamuco State, Northeast Brazil. Remote Sensing, 10 (8), 1-19.
Sun, Q., Miao, C., Duan, Q., Ashouri, H., Sorooshian, S., & Hsu, K. L. (2017). A review of global precipitation data sets: data sources, estimation, and intercomparions. Reviews of Geophysics, 56 (1), 79-107.
Terassi, P. M. B., Oliveira Junior, J. F., Góis, G., & Galvani, E. (2018). Variabilidade do índice de precipitação padronizada na região norte do estado do Paraná associada aos eventos de El Niño Oscilação Sul. Revista Brasileira de Meteorologia, 33 (1), 11-25.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
1) Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
2) Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
3) Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work.