Análise de chuvas intensas e equações IDF no estado de Santa Catarina.

Abstract

As equações de Intensidade-Duração-Frequência (IDF) são ferramentas essenciais para o planejamento e dimensionamento de sistemas de drenagem urbana, fornecendo informações sobre as intensidades máximas médias das chuvas em diferentes durações e períodos de retorno. As bases regionais de referência para Santa Catarina, Back (2002) e Back e Bonetti (2014), foram construídas a partir de dados pluviométricos diários e relações de desagregação temporal, metodologia que pode introduzir distorções nas estimativas de intensidade para durações horárias em função do clima regional. Este estudo reavalia as intensidades de precipitação no estado incorporando dados horários observados como alternativa à desagregação de registros diários. A metodologia envolve a coleta de dados pluviométricas distribuídos por todo o estado, sua espacialização regional através de krigagem ordinária e o desenvolvimento de equações IDF a partir de dados horários. Foram identificadas 23 estações com resolução temporal horária, pertencentes ao Instituto de Controle do Espaço Aéreo (ICEA) e ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) subdiário, a partir das quais se construíram equações IDF ajustadas pela distribuição de probabilidade de Gumbel, com coeficientes de determinação de 0,99 e raiz do erro quadrático médio inferior a 3 mm/h. A comparação entre as bases regionalizadas de Back (2002) e Back e Bonetti (2014), com e sem a incorporação das estações horárias, evidenciou reduções nas intensidades médias estimadas por krigagem ordinária, da ordem de 1 a 4 mm/h, sugerindo possível superestimativa nas equações diárias construídas a partir de dados diários desagregados. A análise de curta duração revelou comportamento heterogêneo entre as estações de Florianópolis e Joinville, com a curva horária de SBFL aproximando-se das curvas diárias vizinhas, enquanto a de SBJV permaneceu consistentemente inferior a todas as referências regionais. Os resultados indicam que a utilização de dados horários nas equações IDF de Santa Catarina representam um refinamento metodológico relevante, fornecendo subsídios para a atualização das curvas atualmente em uso e para a investigação no regime de chuvas intensas do estado.

Intensity-Duration-Frequency (IDF) equations are essential tools for the planning and design of urban drainage systems, providing estimates of mean maximum rainfall intensities for different durations and return periods. The regional reference datasets for Santa Catarina, Back (2002) and Back and Bonetti (2014), were derived from daily rainfall records and temporal disaggregation relationships, a methodology that may introduce distortions in hourly intensity estimates due to the regional climate characteristics. This study reassesses rainfall intensities across the state by incorporating directly observed hourly data as an alternative to the disaggregation of daily records. The methodology involves the collection of rainfall data distributed throughout the state, their regional spatialization through ordinary kriging, and the development of IDF equations from hourly data. A total of 23 stations with hourly temporal resolution, belonging to the Airspace Control Institute (ICEA) and the National Institute of Meteorology (INMET), were identified, from which IDF equations fitted using the Gumbel distribution were developed, yielding coefficients of determination of 0.99 and root mean square errors below 3 mm/h. The comparison between the regionalized datasets of Back (2002) and Back and Bonetti (2014), with and without the incorporation of hourly stations, revealed reductions in the mean intensities estimated by ordinary kriging on the order of 1 to 4 mm/h, suggesting possible overestimation in conventional equations derived from disaggregated daily data. The short-duration analysis revealed heterogeneous behavior between the stations in Florianópolis and Joinville, with the hourly curve of SBFL approaching neighboring conventional curves, while that of SBJV remained consistently lower than all regional references. The results indicate that the use of hourly data in IDF equations for Santa Catarina represents a relevant methodological refinement, providing support for updating the curves currently in use and for investigating changes in the state's intense rainfall regime.