Regime, variabilidade e gênese de eventos extremos de precipitação pluvial em Florianópolis-SC, Brasil

Abstract

Os eventos extremos fazem parte da sucessão habitual dos tipos de tempo sob em determinado lugar, podendo ser compreendidos sob múltiplas perspectivas: como valores que se situam aquém ou além dos padrões esperados dentro de uma série histórica; como padrões atmosféricos ou meteorológicos excepcionais (associados ou não a alterações climáticas); como ameaças, em razão dos impactos socioambientais e econômicos que podem gerar; e como manifestações de natureza apropriada, segundo os agentes sociais e o modo de produção em sua relação com o clima. Este trabalho discute essas dimensões com o objetivo de investigar a ocorrência e a gênese de eventos extremos no regime e na variabilidade das chuvas em Florianópolis - SC. Para tanto, foram empregadas técnicas estatísticas na análise de dados diários, mensais e anuais, com base na série histórica de 2002 a 2023, proveniente do Instituto Nacional de Meteorologia (Inmet). Os eventos extremos foram analisados a partir de três abordagens principais: o regime, a variabilidade e o ritmo das chuvas. No regime, identificaram-se os valores esperados por mês, caracterizando a sazonalidade da precipitação e os períodos mais críticos para a ocorrência de extremos, além da análise da variação nos padrões anuais observados, com meses que se diferenciam em função de valores extremos em especial. A análise da variabilidade incluiu a observação do padrão pluvial relacionado aos padrões El Niño Oscilação Sul (ENOS). Foram também a definidos anos padrãocom base no consenso entre cinco técnicas distintas (desvio padrão, sturges, quantis, quartis, percentis). Cálculo de períodos de retorno, identificação de tendências e alterações na série por meio dos testes de Mann-Kendall e Pettitt e a comparações com os valores normais para o município foram aplicados para avaliação de alterações e mudanças na série histórica. No ritmo, a análise diária considerou os percentis a partir do valor 0,99 para destacar os eventos mais significativos, os quais foram contextualizados mediante a identificação de padrões atmosféricos e meteorológicos, utilizando imagens do satélite GOES-16 (canal 13) e cartas sinóticas do Centro de Hidrografia da Marinha (CHM) e do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do INPE (CPTEC). Os resultados revelam a complexidade da dinâmica pluviométrica de Florianópolis, marcada em grande parte por uma estrutura bimodal (com dois máximos sazonais de precipitação ao longo do ano), elevada variabilidade interanual e presença de ciclos na série histórica.Essa dinâmica resulta da interação entre fatores locais (como o relevo da Serra Catarinense) e sistemas atmosféricos regionais e remotos oriundos do mundo equatorial, tropical e polar, além da influência de teleconexões climáticas observada com maior relevância em eventos extremosem períodos de fase fria (La Niña). Alterações e tendências significativas foram observadas sobretudo no mês de junho.Em suma, o estudo contribui para o aprofundamento da compreensão dos eventos extremos de precipitação em Florianópolis, oferecendo subsídios relevantes para políticas públicas de defesa civil, planejamento urbano e estratégias de adaptação às mudanças climáticas.

Abstract: Extreme events are part of the habitual succession of weather types observed in a given place and can be understood from multiple perspectives: as values that fall below or exceed the expected patterns within a historical series; as exceptional atmospheric or meteorological patterns (whether or not associated with climate change); as hazards, due to the socio-environmental and economic impacts they may generate; and as manifestations of a socially and historically situated nature, according to social agents and the mode of production in their relationship with climate. This study discusses these dimensions with the aim of investigating the occurrence and genesis of extreme events in the rainfall regime and variability in Florianópolis, Santa Catarina (Brazil). To this end, statistical techniques were applied to daily, monthly, and annual data based on the 2002?2023 historical series provided by the National Institute of Meteorology (Inmet). Extreme events were analyzed from three main approaches: regime, variability, and rhythm of rainfall. In the analysis of the regime, expected monthly values were identified to characterize the seasonality of precipitation and the most critical periods for the occurrence of extremes, in addition to examining variations in the observed annual patterns, highlighting months that stand out due to particularly extreme values. The variability analysis included the examination of rainfall patterns in relation to El Niño?Southern Oscillation (ENSO) phases. Reference years were defined based on the consensus among five distinct statistical techniques (standard deviation, Sturges, quantiles, quartiles, and percentiles). Return period calculations, identification of trends and changes in the series through the Mann-Kendall and Pettitt tests, and comparisons with the normal climatological values for the municipality were applied to assess alterations and shifts in the historical record. In the rhythmic analysis, daily data were evaluated based on the 0.99 percentile threshold to highlight the most significant events, which were then contextualized by identifying associated atmospheric and meteorological patterns using GOES-16 satellite imagery (channel 13) and synoptic charts from the Brazilian Navy?s Hydrography Center (CHM) and the Center for Weather Forecasting and Climate Studies (CPTEC/INPE). The results reveal the complexity of Florianópolis?s pluviometric dynamics, largely characterized by a bimodal structure (with two seasonal precipitation peaks throughout the year), high interannual variability, and the presence of cycles within the historical series. This dynamic arises from the interaction between local factors (such as the topography of the Serra Catarinense) and regional and remote atmospheric systems originating from equatorial, tropical, and polar regions, as well as the influence of climate teleconnections, which are particularly relevant during extreme events in cold-phase (La Niña) periods. Significant changes and trends were especially observed in the month of June. In summary, this study contributes to a deeper understanding of extreme precipitation events in Florianópolis, providing valuable insights to inform civil defense policies, urban planning, and climate change adaptation strategies.