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FACULDADE DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA Trabalho de Licenciatura em Meteorologia Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimadas no Posto Administrativo de Catandica Autor: David Manuel Joaquim FACULDADE DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA Trabalho de Licenciatura em Meteorologia Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimadas no Posto Administrativo de Catandica Autor: David Manuel Joaquim Supervisor: Dr. Mussa Mustafa Maputo, Agosto de 2015 Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física i DEDICATÓRIA Com muito amor e carinho, dedico este trabalho especialmente ao meu pai (Manuel Joaquim) e a duas mulheres batalhadoras (Ana António Nhanala e Rabeca Manuel), persistentes nas quais busco inspiração para tudo o que faço. Refiro-me à minha mãe e à minha madraste, que enfrentaram todas as dificuldades da vida com coragem e bravura e não mediram esforços para, acima de todas as adversidades da vida, nos proporcionar alimento, agasalho, educação e aconchego e que além de lições de moral, ensinaram- me a lutar para conquistar os meus sonhos e rezaram incansavelmente pelo meu sucesso. Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física ii AGRADECIMENTOS Á DEUS, pela Saúde e Vida, pela família maravilhosa e iluminação do meu caminho. Á ele, toda a Honra e toda a Glória, agora e para sempre! Aos meus pais Manuel Joaquim e Ana António Nhanala, a quem eu devo tudo o que sou e o que desejo ser um dia, pelo amor, carinho e inspiração. E em especial a família Chiguanda e Nhanala, pelo apoio moral que deram durante a caminhada. Ao meu Supervisor Dr. Mussa Mustafa, vai o meu muito obrigado pelo acolhimento, profissionalismo, conduta, apoio, confiança, pelo apoio incansável e pelas dicas. Muito Obrigado! Aos amigos de Infância, que apesar de estarmos fisicamente distantes uns dos outros, guardo - os sempre no meu coração: João Fernando, Geraldo Saramento, Felisberto Sinamunda, Semba João, Inocente Chiro, Luís Jossias, Abrão Mapamba, Celso Ramos, Goncalves Hali e Jacob Seven. Aos amigos e colegas do curso, como o Domingos Machabai, Zeca Carlos, Francisco Tembe, Armando Luchato, Hélio Suto, Dércio Zandamela, Donaldo Da silva, Euclides Malique e Paulo Jossubo, em especial a turma de Meteorologia 2011, pelo apoio durante os 4 anos do meu percurso estudantil na categoria de licenciatura obrigado por me darem força sempre. Aos colegas da residência Universitária da UEM (Tangará), nomeadamente: Violino Viola, Anathol Vidrigo, Vidamão Constantino, Artur Avião, Ricardo Tomas, Juvinaldo Mapurango e Elideo Vale, Por me acolherem e me darem apoio nos momentos difíceis. Á minha amiga Elga, muito obrigado pelo amor e paciência. Agradeço ao Instituto Nacional de Meteorologia (INAM) e a Direcção Nacional de Terras e Florestas (DNTF) pela cedência gentil dos dados meteorológicos e ocorrência de Queimadas respectivamente. Aos Docentes e funcionários do Departamento de Física que contribuíram para a minha formação, pela amizade, pelos ensinamentos e conhecimentos recebidos ao longo do curso. Á todos, que directa ou indirectamente contribuíram para minha formação e para que este trabalho fosse uma realidade Á Faculdade de Ciências por ter financiado a realização do presente trabalho. O meu muito OBRIGADO! Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física iii DECLARAÇÃO DE HONRA “Declaro, por minha honra que esta dissertação nunca foi apresentada para a obtenção de qualquer grau, e que ela constitui o resultado da minha inteira investigação, para o grau de Licenciatura em Meteorologia, pela Universidade Eduardo Mondlane, estando indicadas no texto e nas bibliografias as fontes por mim utilizadas” O autor ...................................................................................................... (David Manuel Joaquim) Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física iv Epígrafe (Sun Tzu), em Arte de Fazer Guerra, diz: “deixa o seu inimigo te subestimar, assim ele nunca estará o suficiente preparado para te combater”. Muitas vezes o fogo deixa que nos subestimemos todos os parâmetros relacionados a ele: subestimamos as quantidades, o arranjo e disponibilidade dos combustíveis florestais, subestimamos as condições atmosféricas, por isso o nosso “velho inimigo” nos derrota em quase todas as batalhas. Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física v RESUMO Anualmente, milhares e milhares de hectares de florestas são devastadas pelo fenómeno de queimadas sem controlo no nosso país. As queimadas são reconhecidas como um agente que contribui para os problemas ambientais do tipo; desertificação, erosão dos solos, seca, alteração do ciclo hidrológico. A degradação da qualidade do ar decorrente das emissões provenientes da queima de biomassa esta associada a diversos impactos negativos, incluindo danos causados a populações expostas. Devido a estes pressupostos, a necessidade do monitoramento ambiental e sistemático também aumenta. O presente trabalho tem como objectivo analisar a influência dos elementos climáticos (Temperatura do ar, Humidade relativa e Intensidade do vento) sobre a ocorrência de queimada no posto administrativo de Catandica durante o período de 2008 á 2012. Para alcançar este objectivo, foram usados software como, ArcGis 10.2, para tratamento de dados e imagens, Microsoft Excel para calcular os seguintes parâmetros estatísticos: máximo, mínimo, média, coeficiente de correlação de Pearson e para a construção de gráficos e tabelas, posteriormente foram realizadas análises descritivas para determinar os meses mais críticos a ocorrência de queimada, as queimadas foram agrupadas por meses de ocorrências, depois determinou-se o horário de maior concentração de ocorrência, para tal foram agrupadas as ocorrências de queimadas por horas de ocorrências. Por fim determinou-se as correlações e a influência entre os elementos climáticos (Temperatura do ar, Humidade relativa e Intensidade do vento) e a ocorrência de queimadas no posto administrativo de Catandica calculando o coeficiente de correlação de Pearson (r), entre as médias anuais dos dados usados, determinando-se qual dos elementos climáticos melhor se relacionou com a quantidade de ocorrências de queimadas, fazendo uma analise para perceber a influência do elemento climático mais correlacionado com as ocorrências de queimadas. As queimadasno Posto Administrativo de Catandica, concentraram-se, nos meses de Maio a Novembro, sendo os meses de Agosto, Setembro e Outubro, os meses que apresentaram maior quantidade de registo de ocorrência de queimadas. Onde das 45. 394 ocorrências registadas no Posto Administrativo de Catandica durante o período de 2008 a 2012, 44. 687 foram registadas no período diurno (4:00 horas até 16:00 horas), destes, a maior parte das queimadas ocorreram nos horários entre as 08:00 e 12:00 horas. O elemento mais correlacionado com a quantidade de ocorrências de queimadas mensais foi a Humidade Relativa, exercendo uma forte influência positiva na ocorrência de queimada, conforme o coeficiente de Pearson () . Palavras - chave: Queimadas, Elementos climáticos, coeficiente de correlação de pearson (r). Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física vi LISTA DE ABREVIATURAS AGO - Agosto CO2 - Dióxido de carbono CO - Monóxido de carbono CH4 - Metano CFC - Clorofluorcarbonetos DEZ - Dezembro DNTF - Direcção Nacional de Terras e Florestas e - Humidade absoluta es - Ponto de saturação FEV - Fevereiro INAM – Instituto Nacional de Meteorologia JAN - Janeiro JUN - Junho JUL - Julho kt - Nós km/h - Quilómetro por hora MAR - Março MICOA - Ministério para a Coordenação da Acção Ambiental MINAG - Ministério da Agricultura m/s - Metro por segundo mm - Milímetro NOV - Novembro NOx - Óxidos de nitrogénio N2O - Óxidos Nitrosos oC - Graus Celsius OUT - Outubro r - Coeficiente de correlação de pearson Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física vii SADC - Comunidade de Desenvolvimento da África Austral SO2 - Dióxido de enxofre SET - Setembro % - Porcento UR - Humidade relativa UEM - Universidade Eduardo Mondlane �⃗⃗� - Intensidade do Vento Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física viii LISTA DE FIGURAS Figura 2.1: Triângulo do fogo (Fonte: Soares, 1985). .............................................................................. 5 Figura 2.2: Contribuição das Queimadas nas Emissões Globais de Gases Traços e Matérias Aerossóis para a Atmosfera (Fonte: Andreae et. al, 1996). ...................................................................................... 9 Fígura 2.3: Influência de cada gás no aumento do efeito estufa (Fonte: Hansen e Prather, 1989). ....... 10 Fígura 2.4: Instrumento meteorológico usado para medir a temperatura do ar: Termómetro (Fonte: Varejão e Silva, 2006). ........................................................................................................................... 16 Fígura 2.5: Instrumento meteorológico usado para registar a temperatura do ar: Termógrafo (Fonte: Varejão e Silva, 2006). ........................................................................................................................... 16 Fígura 2.6: Instrumento meteorológico que mede a temperatura para estimar a humidade relativa: Psicrómetro (Fonte: Carvalho e Silva, 2006). ........................................................................................ 18 Fígura 2.7: Instrumentos meteorológicos usados para medir a direcção e intensidade do vento respectivamente: (a) Cata-vento do Wild e Biruta (b) Anemómetro de canecas (c) Anemografo (Fonte: Carvalho e Silva, 2006). ......................................................................................................................... 19 Fígura 3.1: Localização Geográfica do posto administrativo de Catandica. .......................................... 20 Fígura 3.2: Fluxograma da Metodologia de Pesquisa Fonte: Adaptado pelo autor ............................... 22 Fígura 4.1: Variação Sazonal das Ocorrências de Queimadas no Posto Administrativo de Catandica durante o período 2008 a 2012. .............................................................................................................. 26 Fígura 4.2: Variação Sazonal da Temperatura do ar na Estação do posto Administrativo de Catandica durante o período 2008 a 2012. .............................................................................................................. 27 Fígura 4.3: Variação Sazonal da Humidade Relativa na Estação do Posto Administrativo de Catandica durante o período 2008 a 2012. .............................................................................................................. 28 Fígura 4.4: Ilustra a Variação Sazonal da Humidade Relativa na Estação do Posto Administrativo de Catandica durante o Período 2008 a 2012. ............................................................................................. 29 Fígura 4.5: Variação Inter-anual das Ocorrências das Queimadas no Posto Administrativo de Catandica, para o período de 2008 a 2012. .............................................................................................................. 30 Fígura 4.6: Variação Inter-anual das Ocorrências das Queimadas no Posto Administrativo de Catandica, para o período de 2008 a 2012. .............................................................................................................. 30 Fígura 4.7: Variação inter-anual da Humidade Relativa no Posto Administrativo de Catandica, para o período de 2008 a 2012. ......................................................................................................................... 31 Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física ix Fígura 4.8: Variação inter-anual da Intensidade do Vento no Posto Administrativo de Catandica, para o período de 2008 a 2012. ......................................................................................................................... 32 Fígura 4.9: Distribuição de Ocorrências de Queimadas por Horas para o Posto Administrativo de Catandica. ............................................................................................................................................... 33 Fígura 4.10: Relação entre a Temperatura Média Mensal e a Ocorrência de Queimadas. .................... 35 Fígura 4.11: Relação entre a Humidade Relativa e a Ocorrência de Queimada. ................................... 36 Fígura 4.12: Relação entre a Intensidade do Vento e a Ocorrência de Queimadas. .............................. 37 Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física x LISTA DE ANEXOS Anexos 1: Dados Mensais da Temperatura do Ar (oC) no período de 2008 a 2012, do Posto Administrativo de Catandica (Fonte: INAM, 2015). ............................................................................. 45 Anexos 2: Dados Mensais da Humidade Relativa (%) no período de 2008 a 2012, do Posto Administrativo de Catandica (Fonte: INAM, 2015). .............................................................................45 Anexos 3: Dados Mensais da Intensidade do Vento (km/h) no período de 2008 a 2012, do Posto Administrativo de Catandica (Fonte: INAM, 2015). ............................................................................. 45 Anexos 4: Dados Mensais de ocorrências de queimadas do período de 2008 a 2012, Posto Administrativo de Catandica (Fonte: DNTF, 2015). ....................................................................................................... 46 Anexos 5: Dados Mensais da Temperatura do Ar (oC) após preenchimento de falhas no período de 2008 a 2012, Posto Administrativo de Catandica. .......................................................................................... 46 Anexos 6: Dados Mensais da Humidade Relativa (%) após preenchimento de falhas no período de 2008 a 2012, Posto Administrativo de Catandica. .......................................................................................... 46 Anexos 7: Dados Mensais da Intensidade do Vento (km/h) após preenchimento de falhas no período de 2008 a 2012, da Estação Posto Administrativo de Catandica. ............................................................... 46 Anexos 8: Médias Mensais da Temperatura do Ar, Humidade Relativa e Intensidade do Vento no período de 2008 a 2012, Estação do Posto Administrativo de Catandica. .......................................................... 47 Anexos 9: Médias anuais da Temperatura do Ar, Humidade Relativa e Intensidade do Vento no período de 2008 a 2012, referente a Estação do Posto Administrativo de Catandica. ........................................ 47 Anexos 10: Coeficiente de Correlação de Pearson entre Queimadas e os elementos Climáticos (Temperatura do ar, humidade relativa e intensidade do vento) no período de 2008 a 2012, do Posto Administrativa de Catandica. ................................................................................................................. 47 Anexos 11: Dados anuais de ocorrência de queimadas por horário de maior concentração no posto administrativo de Catandica durante o período de 2008 a 2012 ............................................................ 47 Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física xi LISTA DE TABELA Tabela 4.1: Coeficiente de correlação linear de Pearson (r) entre as Ocorrências de Queimadas e Elementos Climáticos (temperatura do ar, humidade relativa e intensidade do vento) referente ao ano de 2008 a 2012 para o Posto Administrativo de Catandica. ....................................................................... 34 Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física xii Índice DEDICATÓRIA ...................................................................................................................................... i AGRADECIMENTOS ........................................................................................................................... ii DECLARAÇÃO DE HONRA .............................................................................................................. iii RESUMO ................................................................................................................................................ v LISTA DE ABREVIATURAS ............................................................................................................. vi LISTA DE FIGURAS ......................................................................................................................... viii LISTA DE ANEXOS .............................................................................................................................. x LISTA DE TABELA ............................................................................................................................. xi CAPITULO I: INTRODUÇÃO E OBJECTIVOS……………………………….………………….1 1.1 Introdução…………….......………………………..…………………………………..…………1 1.2 Objectivos ………………………………………………………………………….……………2 1.2.1 Objectivo Geral………..………………………………..……………………………………2 1.2.1 Objectivos Específicos …..………………………………………………….….……………2 1.3 Motivação e Justificativa…..………………………………….………………………………..…3 1.4 Aplicação dos Resultados…..…………………………………………….……….………………3 1.5 Estrutura do Trabalho …………………………………………………………………………….3 CAPITULO II: REVISÃO BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................ 5 2.1 Queimadas ................................................................................................................................. 5 2.1.1 Classificação das queimadas .............................................................................................. 7 2.1.2. Queimadas Descontroladas em Moçambique ......................................................................... 7 2.1.3. Perigo e risco de queimadas .................................................................................................... 8 2.1.4. Época de Ocorrência de queimadas ........................................................................................ 8 2.1.5. Queimadas e as emissões de poluentes do ar .......................................................................... 9 2.1.6. Queimadas e Efeito Estufa ...................................................................................................... 9 2.1.7. Principais causas para a ocorrência de queimada ................................................................. 11 2.1.8. Causas da ocorrência de queimadas no posto administrativo de Catandica ......................... 13 2.1.9. Queimadas e suas consequências .......................................................................................... 13 2.2 Elementos climáticos e queimadas .......................................................................................... 15 2.2.1 Temperatura do ar ............................................................................................................ 15 2.2.2 Humidade relativa do ar ................................................................................................... 17 2.2.3. Direcção e intensidade do vento ........................................................................................... 18 Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física xiii CAPITULO III: METODOLOGIA ................................................................................................... 20 3.1 Área de Estudo......................................................................................................................... 20 3.1.1. Características Gerais do posto Administrativo de Catandica .............................................. 21 3.2 Dados e Métodos ..................................................................................................................... 22 3.2.1. Dados .................................................................................................................................... 22 3.2.2. Métodos ................................................................................................................................. 22 3.2.3. Processamento de Dados ....................................................................................................... 23 CAPÍTULOIV: RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................ 26 4.1 Variação Sazonal ..................................................................................................................... 26 4.1.1 Ocorrências de Queimadas ............................................................................................... 26 4.1.2. Variação Sazonal da Temperatura do Ar .............................................................................. 27 4.1.4. Variação Sazonal da Intensidade do Vento .......................................................................... 28 4.2 Variação Inter-anual ................................................................................................................ 29 4.2.1. Variação Inter-anual das Ocorrências de Queimadas ........................................................... 29 4.2.2. Variação Inter-anual da Temperatura do Ar ......................................................................... 30 4.2.3. Variação Inter-anual da Humidade Relativa ......................................................................... 31 4.2.4. Variação Inter-anual da Intensidade do Vento ...................................................................... 31 4.3 Determinação dos Meses e o período de maior Ocorrência de Queimadas no Posto Administrativo de Catandica .............................................................................................................. 32 4.3.1 Meses mais Críticos a Ocorrência de Queimadas no Posto Administrativo de Catandica 32 4.3.2 O período de maior Ocorrência de Queimadas no Posto Administrativo de Catandica .. 33 4.3. Relação Entre os Elementos Climáticos (Temperatura do Ar, Humidade Relativa e Intensidade do Vento) e a Ocorrência de Queimada .......................................................................... 34 4.3.3 Análise do Coeficiente Linear de Pearson (r) .................................................................. 34 4.3.4 Relação Entre a Temperatura do Ar e a Ocorrência de Queimada .................................. 34 4.3.5 Relação Entre a Humidade Relativa e a Ocorrência de Queimada .................................. 35 4.3.6 Relação Entre a Intensidade do Vento e a Ocorrência de Queimada ............................... 37 CAPÍTULO V: CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ............................................................... 38 5.1 Conclusões ............................................................................................................................... 38 5.2 Recomendações ....................................................................................................................... 39 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................... 40 Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 1 CAPITULO 1: INTRODUCÃO E OBJECTIVOS Neste capítulo faz-se a introdução do trabalho desenvolvido abordando-se os objectivos do trabalho, a justificação do problema, a aplicabilidade dos resultados, e apresenta-se a estrutura do trabalho. 1.1. Introdução Os elementos climáticos desempenham um papel importante no comportamento e na forma de propagação das queimadas. As queimadas florestais fazem parte das calamidades que anualmente afectam o país. As florestas têm uma grande importância no desenvolvimento da riqueza nacional, devido ao facto de fornecerem abrigo aos animais, alimentos, fibras, madeiras para a construção, prevenirem as erosões, protegerem as bacias hidrográficas e regularem o tempo. A destruição das florestas esta relacionada com a diminuição significativa da precipitação na região da africa Austral (Monjane et al, 1994). A prática de queimadas em sistemas agrícolas afecta anualmente centenas de hectares de florestas e outras formas de vegetação. A grande parte de queimadas de vegetação é actualmente de origem antropogénica. A queima de biomassa está entre os principais contribuintes mundiais para a emissão de poluentes gasosos para a atmosfera, incluindo os chamados gases de efeito estufa, causando prejuízos à biodiversidade, ao ciclo hidrológico, ao ciclo de carbono na atmosfera e ao ciclo de nutrientes no solo, promovendo seu empobrecimento pela volatilização de alguns elementos (Silva et al 2003). Tais prejuízos reduzem os serviços ambientais que o sistema, mantido em seu sistema actual poderia proporcionar ao planeta. Devido a estes pressupostos, aumenta a necessidade do monitoramento ambiental e sistemático das queimadas. As consequências e impactos negativos das queimadas constituem uma preocupação nacional e internacional por serem, não só fontes de emissões de gases de efeito estufa que contribuem para as alterações do clima, mas também fontes de degradação dos recursos naturais. O estudo das queimadas tem grande importância, além de demostrar a comunidade os perigos que podem resultar do uso descontrolado do fogo, permite desenvolver instrumentos necessários para a sua previsão e gestão. Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 2 1.2. Objectivos 1.2.1. Objectivo Geral Analisar a influencia dos elementos climáticos sobre a ocorrência de queimadas no Posto Administrativo de Catandica durante o período de 2008 a 2012. 1.2.2. Objectivos Específicos Identificar os meses críticos a ocorrência de queimadas; Determinar o período de ocorrência de queimadas; Analisar a correlação e a influência entre os elementos climáticos e a ocorrência de queimadas. Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 3 1.3. Motivação e Justificação O impacto ambiental das queimadas preocupa a comunidade científica, ambientalista e a sociedade em geral, visto que as actividades do homem tendem a influenciar o funcionamento e equilíbrio dos ecossistemas. Por estas razões, o tema do presente trabalho é relevante porque na actualidade grande parte dos problemas ambientais esta relacionada a actividade humana, havendo necessidade de realizações periódicas de monitoria de produção, levantamento e processo de controlo de informação ambiental. Segundo Sampaio (1999), a ocorrência, intensidade e propagação das queimadas estão fortemente associadas as condições climáticas. Devido a importância dos elementos climáticos e de todos fenômenos com ele relacionados, que influenciam directa ou indirectamente sobre as queimadas, deve- se fazer um estudo suficientemente detalhado do clima de modo a melhor compreender as suas múltiplas influências sobre as queimadas (Macedo e Sardinha, 1985). Para tal, a utilização de informações meteorológicas e climatológicas precisas é importante para o planeamento, prevenção e combate a queimadas. 1.4. Aplicação dos Resultados Ao final deste trabalho pretende-se ampliar os conhecimentos de base para uma planificação efectiva da gestão de queimadas, duma maneira objectiva o modo como os elementos climáticos actuam na ocorrência das queimadas no posto Administrativo de Catandica. De uma forma indirecta os resultados deste trabalho poderão ser aplicados em várias actividades sócio-económicas, tais como: na concepção e planificaçãode projecto de desenvolvimento (promovendo a educação ambiental para a redução das queimadas), recursos hídricos (preservando a qualidade da agua, protegendo as matas protector dos rios, riachos), agricultura (promovendo a agricultura mecanizada) e saúde (melhorando a qualidade de ar, reduzindo doenças respiratórias, como asma e renite). 1.5. Estrutura do Trabalho O presente trabalho é constituído por cinco (5) capítulos. O primeiro capítulo (Introdução e Objectivos) retracta as considerações iniciais, é feito uma introdução do trabalho apresentando-se os objectivos, a motivação, justificativa e a aplicação dos resultados do estudo e a sua estrutura. Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 4 A Revisão Bibliográfica é feita no segundo capítulo. Neste, faz-se uma abordagem geral de alguns conceitos relativos a Queimadas (processo de combustão e emissões), não deixando de lado algumas introduções referentes ao impacto negativo das queimadas. No terceiro capítulo (Metodologia) descreve-se a área de estudo quanto a sua localização geográfica e alguns factores de ordem físico e socioeconómicos da área em destaque, mencionando os dados e os procedimentos usados no processamento dos dados. O quarto capítulo (Resultados e Discussão) indico a apresentação dos resultados e por fim o quinto e último capítulo (Conclusões, Limitações e Recomendações), apresento as conclusões e as respectivas recomendações. Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 5 CAPITULO II: REVISÃO BIBLIOGRÁFICAS Neste capítulo, far-se-á a revisão bibliográfica sobre os assuntos e literaturas relacionados com os elementos climáticos e queimadas. Além disso, procura-se apresentar de forma compacta, os tópicos considerados relevantes, destacando os factores que contribuem para ocorrência de queimadas, consequências e impactos negativos das queimadas, descrevendo os elementos climático (temperatura do ar, humidade relativa, direcção e intensidade de vento), a sua teoria e técnica operacional referente aos instrumentos a serem abordados neste trabalho, bem como conceitos sobre o coeficiente de correlação de Pearson (r). 2.1. Queimadas As maiores e as mais destrutivas queimadas registadas em Moçambique ocorreram sob condições ideais de material combustível e condições climáticas, devido. Segundo MINAG (2011), estima-se que Moçambique perde anualmente 219.000 hectares de florestas, equivalente a 405.500 campos de futebol, apresentando forte tendência de aumento nos últimos anos. Segundo MICOA (2007a), mais de 80% das queimadas ocorrem na época seca que corresponde aos meses de Abril a Setembro. O fogo pode ser interpretado como o fenómeno físico que resulta da rápida combinação entre o oxigénio e uma substância combustível. Este último elemento pode ser: produção de calor, luz e, geralmente, chamas (Soares, 1985). De acordo com Soares e Batista (2007) o fogo sempre existiu na natureza e a própria teoria científica do início do universo está ligada a ele através da explosão de uma matéria de altíssima densidade. Segundo Soares (1985), o fogo envolve três (3) elementos básicos: combustível, Comburente (oxigénio) e calor, formando o triângulo do fogo. Figura 2.1: Triângulo do fogo (Fonte: Soares, 1985). Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 6 Em qualquer queimada florestal é necessário que haja combustível para queimar (papel, madeira, gasolina), oxigénio para manter as chamas e calor para iniciar e continuar o processo de queima. A ausência ou a redução abaixo de certos níveis, de qualquer um dos componentes do triângulo do fogo inviabiliza o processo de combustão. Nesse contexto (Carvalho, 2009), define-se as três (3) formas de combate ao fogo, sendo: Resfriamento: Quando se retira o calor; Abafamento: Quando se retira o comburente (oxigénio) e Isolamento: Quando se retira o combustível. Existem várias definições para cada termo técnico relacionado a queimadas, que variam de autor para autor, em função da localização geográfica, abrangência e objectivos do estudo. Para este trabalho foi utilizado conceito que se adequam aos objectivos do estudo. Queimadas ‘é uma prática primitiva da agricultura que se destina principalmente, à limpeza de terreno para o cultivo de plantações ou formação de pastos, com uso de fogo de forma controlada que as vezes pode descontrolar-se e causar incêndios em florestas’. (Wikipedia, 25 de Maio de 2015). Queimada descontrolada ‘é o acto de colocar o fogo na mata por negligência ou acidentalmente sem nenhum controlo que resulta em grandes prejuízos económicos sociais e ambientais’. As queimadas constituem-se na maior ameaças as florestas e as demais formas de vegetação. O material combustível, a humidade do material, as condições climáticas, a topografia e o tipo da vegetação são os factores que afectam e influenciam na propagação das queimadas. A acção de cada um destes factores é diferente para cada região e para cada época do ano, causando grande diferença no comportamento das queimadas. Segundo MICOA (2007b), as queimadas constituem a prática rural largamente utilizada para diferentes fins tais como: Caça; Colheita de mel; Produção de carvão; Visibilidade da mata; Controlo de pragas e doenças. A limpeza de campos agrícolas; Redução de material combustível; Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 7 Renovação das áreas de pastagem; Controlo de espécies vegetais indesejáveis e Abertura de caminhos para facilitar a circulação das populações; A pobreza é tida como sendo uma das causas fundamentais das queimadas descontroladas em Moçambique, pois, isto é, a população das zonas rurais usa o fogo como o meio mais rápido e barato para a abertura dos campos para agricultura e limpeza dos arredores das residências como forma de protecção contra os animais ferozes (MICOA, 2007a). 2.1.1. Classificação das Queimadas Segundo Carvalho (2009), as queimadas são comumente classificadas de acordo com o tipo do material combustível, estabelecendo quatro (4) classes: Classe A Correspondem a classe A as queimadas de material combustível comum, como madeira, papel, produtos têxteis, etc., que geralmente se extinguem com água (que esfria o meio e forma uma atmosfera de vapor). Classe B Enquadram-se nesta classe as queimadas de material muito combustível (óleos, gasolina, graxas, etc.), sendo combatidos de extintores de espuma, de anidrido carbónico ou similares. Classe C Compreende as queimadas de equipamentos eléctricos, cujo combate são usados agentes não condutores. Classe D Na classe D enquadram-se os de matérias muito específicos como metais pirofóricos (alumínio, antimónio, magnésio, etc.), que exigem sistemas específicos de extinção. Os extintores mais empregados são os de água (que nunca devem ser utilizados para líquidos nem para equipamentos eléctricos), os de ácidos, de espumas, de líquidos vaporizáveis e de gases inertes.2.1.2. Queimadas Descontroladas em Moçambique Segundo MICOA (2007a), em Moçambique, a área florestal tende a diminuir a um rítmo acelerado não só pelo aumento demográfico ou derrube de florestas para fins agro-pecuários, mas também devido à Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 8 prática de queimada. As queimadas ocorrem anualmente em todo território nacional, durante o período seco e no início das campanhas agrícolas e de caça. Diante dos cenários que se tem observado de queimadas em todas as regiões do país, várias acções são realizadas no sentido de estancar esta problemática. Contudo, as acções que vem sendo levadas a cabo pelo Governo Moçambicano é ajudar as comunidades a entenderem que preservando o ambiente estarão elas próprias a contribuir para o sucesso da luta que se trava contra a pobreza (Langa, 2015). O MINAG (2011), estima-se que o prejuízo global causado por queimadas em Moçambique foi cerca de dois milhões de dólares norte-americanos. Citando ainda a mesma fonte, estima-se que o país perde anualmente cerca de 219.000 hectares de florestas, o equivalente a 405.500 campos de futebol. As queimadas são ainda apontadas como sendo a causa da devastação do ambiente, contribuindo desta forma para as mudanças climáticas. 2.1.3. Perigo e Risco de Queimadas O risco de queimadas é composto pela vulnerabilidade e pelo factor de ameaça a que está submetido o ambiente. A vulnerabilidade depende do material combustível, da topografia, das condições climáticas e do tipo de solo. O factor de ameaça diz respeito a existência de agentes naturais e antrópicos que dão início ao processo de combustão (Langa, 2015). Saraiva (2011) considera que o perigo de queimadas é composto pelo risco de queimadas (chance de uma queimada ter início, em função da existência de agentes de ignição), condições de presença de combustível, clima e topografia. Brown e Davis (1973) distinguem os conceitos de risco e perigo de queimada, onde risco de queimada está relacionado com a probabilidade de uma queimada iniciar em função da presença e/ou actividade de agentes causadores, enquanto perigo de queimada está relacionado com as características do material combustível (tipo, quantidade, humidade, arranjo e continuidade) que o predispõe a ignição. 2.1.4. Época de Ocorrência de Queimadas Conhecer a época das queimadas é importante para o planeamento das actividades de prevenção e combate as queimadas, minimizando os prejuízos causados pelo fogo e controle dos mesmos. A época do ano que são registados os maiores índices de ocorrências de queimadas pode variar de região para região, com as condições climáticas este período pode ser diferente em função da localização da área em análise. Segundo Tebaldi et al. (2012), a época de ocorrência de queimadas corresponde a época do ano em que os factores climáticos associados aos elementos climáticos favorecem o aparecimento de grandes Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 9 números de ocorrências de queimadas em vegetação. Tetto (2012), define a época de ocorrência de queimada como sendo, a época do ano mais propícia a ocorrência das queimadas. 2.1.5. Queimadas e as Emissões de Poluentes do Ar A queima da biomassa tem uma contribuição significativa nas emissões de gases do efeito estufa e partículas atmosféricas ou aerossóis (Crutzen e Andreae, 1990), conforme ilustra a Figura 2.2. Figura 2.2: Contribuição das Queimadas nas Emissões Globais de Gases Traços e Matérias Aerossóis para a Atmosfera (Fonte: Andreae et. al, 1996). Para além do dióxido de carbono (CO2), uma complexa gama de gases e partículas são injectadas para atmosfera durante a queima de biomassa. Esses materiais resultam da composição de compostos de carbono, e incluem principalmente monóxido de carbono (CO), metano (CH4), dióxido de enxofre (SO2), óxidos de nitrogénio (NOx), compostos de cloro e derivados de amoníacos e proteínas (Hansen, e Prather, 1989). 2.1.6. Queimadas e Efeito Estufa A vida animal e vegetal no planeta terra, é possível devido à presença na atmosfera de certos gases que absorvem a radiação infravermelha emitida pela superfície terrestre para a atmosfera. O efeito estufa ocorre quando parte dessa radiação é absorvida por determinados gases presentes na atmosfera. Como 45% 38% 40% 14% 30% 8% 25% 16% 4% 8% 33% 38% 48% 10% 40% 80% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% E m is sõ es G lo b a is ( % ) Gases Traços e Matérias Aerossóis Contribuição das Queimadas nas Emissões Globais de Gases Traços e Matérias Aerossóis para a Atmosfera Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 10 consequência o calor fica retido, não sendo liberado para o espaço, com isso observamos o aquecimento global. Dentro de certa faixa, o efeito estufa é essencial para a vida, serve para manter a temperatura do equilíbrio do planeta garantindo assim, condições necessárias para a existência de seres vivos. Na ausência do efeito estufa a temperatura da superfície da terra seria de -18 oC, ao invés da actual temperatura média de 15 oC o que dificultaria a vida de diferentes espécies no planeta. Este fenómeno é conhecido como efeito estufa natural (Andreae e Mingas, 1996). 2.1.6.1. Gases do Efeito Estufa A influência relativa dos gases no efeito estufa pode ser observada na Figura 2.3: Figura 2.3: Influência de cada gás no aumento do efeito estufa (Fonte: Hansen e Prather, 1989). Gás Carbónico (CO2) O gás carbónico contribuem para o efeito estufa, contribuindo com 55% no fenómeno (Figura 2.3). Esse gás permite a passagem da luz do sol, mas retém o calor por ele gerado. Com a preservação das florestas, a remoção do CO2 do ar realizado pelas plantas na fotossíntese, diminui o efeito estufa (Hansen e Prather, 1989). Clorofluorcarbonetos (CFC) São moléculas formadas basicamente por átomos de carbono, flúor e cloro, com fórmula molecular CxClyFz. Este gás influência no efeito estufa em 24% (Figura 2.3), apesar da grande diminuição desses gases actualmente (Hansen e Prather, 1989). 15% 6% 24% 55% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% CH4 N2O CFC CO2 In fl u ên ci a d e C ad a G ás ( % ) Gases do Efeito Estufa Influência de cada Gás no Aumento do Efeito Estufa Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 11 Metano (CH4) O gás metano pode se originar de fontes naturais ou antrópicas. Geralmente tem origem em depósitos ou em processos de extracção. O seu tempo de permanência na atmosfera é razoavelmente pequeno, apesar de corresponder a uma fracção menor quando comparado com o CO2, a sua eficiência para o efeito estufa é maior, sendo uma das razões da sua queima quando este gás não é aproveitado (Hansen e Prather, 1989). Óxidos Nitrosos (N2O) Assim como o metano, a origem dos óxidos nitrosos pode ser natural (como descargas eléctricas) ou antrópica (queima de biomassa). Seu tempo de permanência na atmosfera vária de 120 a 175 anos, oque resulta em uma taxa anual aproximada a cinco milhões de tonelada na atmosfera (Hansen e Prather, 1989). 2.1.7. Principais Causas para a Ocorrência de Queimada As causas que concorrem para a ocorrência de queimadas podem ser naturais ou antrópicas (Morais, 2011). Em todo o mundo, o homem é apontado como o principal causador das queimadas (MICOA, 2007a; FAO, 2012). Dependendo da região (nível de desenvolvimento, cultura, hábitos e costumes), as causas que concorrem directamente para ocorrência de queimadas florestais variam largamente. Para partilhar informações de diversas regiões, bem como permitir sua comparação, a FAO agrupou as causas que propiciam a ocorrência de queimadas em oito categorias ou grupos, que são: Raios: classificada como a única causa natural, as queimadas são formadas por descargas eléctricas que atingem directa ou indirectamente o material combustível; Incendiários: estão situados neste grupo, as queimadas provocadas por pessoas de forma intencional e maliciosa para com propriedades de terceiros, seja por um acto de vingança ou por insanidade mental; Queimas para limpeza: queimadas que atingem a área da floresta, proveniente da perda do controle ou negligência no acto da realização da queima para qualquer propósito (limpeza da área, queima de lixo e controle de pragas); Fumantes: são queimadas iniciados por cigarros ou fósforos acesos descartados por fumantes em locais impróprios; Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 12 Fogos de recreação: queimadas que se iniciam proveniente de fogueiras feitas por indivíduos que estejam na floresta acampando, caçando ou pescando, ou o abandono da mesma sem que se apague o fogo por completo; Operações Florestais: são queimadas causadas por trabalhadores ou maquinarias florestais durante actividade na floresta; Estradas de ferro: queimadas provenientes de forma directa ou indirecta consequente do atrito existente entre a linha férrea e a roda do comboio, gerando calor ou fagulhas que podem servir de ignição no material combustível; Diversos: nesta classe são inseridos as queimadas que não se enquadram em nenhuma outra já citada, por serem ocasiões de acontecimentos esporádicos; Segundo a FAO (2007), as principais causas que concorrem para a ocorrência de queimadas no continente africano são as seguintes: A limpeza de terra para agricultura (agricultura de corte e queima); Negligencia; Caça; Colecta de mel; Fogueiras abandonadas por campista; Descuidos na queima prescrita; Incendiários (normalmente devido a conflitos de uso e aproveitamento da terra). Na África o fogo é frequentemente utilizado como uma componente chave para o maneio dos recursos naturais (abertura de terras para agricultura, estimulação da componente herbácea para pastagens, caça, etc.), resultando em número elevado de queimadas descontroladas e consequentemente impactos no ambiente (FAO, 2008). Em Moçambique, por exemplo, a área florestal cobrem 70% do país (65,3 milhões de hectares) (Marzoli, 2007). Aliado a isso, 71% da população vive nas zonas rurais e 93% dependem directa ou indirectamente dos recursos naturais o que causa uma extrema dependência em relação aos recursos naturais. São várias causas que estão na origem das queimadas em Moçambique desde as naturais até as que resultam da actividade humana. As causas naturais são os relâmpagos e faíscas que constituem principais focos. Quando ocorrem em locais de vegetação seca provocam incêndios, devastando áreas extensas. Estes casos registam-se com pouca frequência (Ribeiro, 2001). Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 13 Segundo Chicue (2005) e MICOA (2007a), em Moçambique as principais causas das queimadas estão associadas ao uso do fogo nas zonas rurais para os seguintes fins: redução do material combustível, caça, agricultura itinerante. MICOA (2007b), acrescenta abertura de caminhos para facilitar a circulação das pessoas, visibilidade na mata, colecta de mel, produção de carvão, renovação das áreas de pastagem, controle de espécies vegetais indesejáveis e controle de pragas e doenças. 2.1.8. Causas da Ocorrência de Queimadas no Posto Administrativo de Catandica Segundo Nhaca (2012), os inquéritos levados a cabo pelo CDS-Recursos Naturais na província de Manica, pressupõem que as queimadas no posto administrativo de Catandica estejam relacionadas com causas humanas. Estas sendo classificados como sendo do tipo A (Carvalho, 2009) desde, abertura de novos campos para a prática da agricultura tradicional, queima de lixo orgânico e inorgânico, caça de animais (ratazanas e coelhos), controlo de pragas e doenças, extracção ou colheita de mel, produção de carvão vegetal, abertura de acessos e clareiras à volta das residência, fazer fugir, ou protecção de animais ferozes, beatas de cigarros dos fumadores deixado ao relento sem ter apagado, confissão de alimentos na machamba ou no mato por parte de pastores de gado e camponeses, maneio de pastagens. 2.1.9. Queimadas e Suas Consequências As Queimadas e a Constituição Segundo a Constituição da República no Regulamento da Lei de Florestas e Fauna Bravia no seu Artigo 106, Decreto nº12/02 de 6 de Junho de 2002 “que proíbe o uso de queimadas de florestas, sob pena de responsabilidade civil, administrativa e criminal nos termos da Lei”, Considera queimadas descontroladas, como crime punido por pena de prisão até 12 meses e multa correspondente, para quem puser fogo e por destruir total ou parcialmente a mata ou floresta. A mesma lei estabelece que a multa é acompanhada de medidas de recuperação ou compensação obrigatória dos danos causados. As Queimadas e o Meio Ambiente Seus efeitos são desastrosos no meio ambiente. No ar, lança gases tóxicos e cancerígenos, que contribuem para o efeito estufa, para o aquecimento da terra e alteram o clima e o regime de chuvas. A destruição da vegetação pela queimada causa equilíbrio da biosfera, degeneração do solo e poluição do ar (Langa, 2015). As queimadas contribuem para o empobrecimento dos solos, retirando os nutrientes da sua camada mais fértil e favorecendo o aparecimento de ervas daninhas, destruição de ecossistemas, perda de vidas humanas e outros animais e alterando o clima Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 14 As Queimadas e a Saúde Além de criminosa, a queimada é a causa de muitos males, a começar pelos problemas de saúde. Segundo (Ribeiro e Assunção, 2002) nas queimadas são emitidos vários poluentes clássicos, entre eles NOX (Oxido de Nitrogénio), CO (Monóxido de Carbono), HC (Hidrocarbonetos) e material particulado, além de substâncias tóxicas. Devido ao fato delas coincidirem com a época mais seca do ano, o efeito para a saúde humana de acordo com o autor pode ser agudo à saúde da população em geral, agravando as doenças respiratórias e da pele levando a intoxicação até a morte por asfixia, pela redução da concentração de oxigénio. A Queimada e o Seu Efeito Económico Do ponto de vista energético e económico é considerada uma irracionalidade, uma vez que desperdiça uma enorme quantidade de energia e, por empobrecer o solo, aumenta a necessidade de adubação química. Além do mais,o Posto Administrativo fica mal visto no mercado nacional e internacional que fazem restrições aos produtos que, em qualquer fase de seu ciclo de vida, prejudicam excessivamente o meio ambiente (MICOA, 2007a). Considera-se, tanto pela óptica ambiental como da saúde, jurídica e económica, a queimada é um acto destrutivo e precisa ser minimizado ou acabar. O grau de prejuízo pode variar de acordo com a característica da área afectada e é proporcional à magnitude das queimadas. Segundo MICOA (2007b), relata que “os peritos de países da Comunidade de Desenvolvimento da África Austral (SADC) defendem a necessidade de se criar sinergias no combate e controle das queimadas descontroladas para garantir uma vida sustentável dos recursos florestais da região, sem deixar de referir que as queimadas descontroladas têm como implicações a longo prazo o aumento da frequência de episódios como as secas, ciclones, cheias”. Os benefícios do uso do fogo são enfatizados por diversos autores. Monteiro (2014), afirma que uma queimada controlada pode ser um instrumento útil na concretização de diversos objectivos de maneio, desde que utilizado após análise cuidadosa indique segurança, eficiência e baixo custo. No entanto, estudos recentes mostram que é necessária uma mudança de postura o mais rápido possível porque a situação neste planeta poderá atingir um patamar no qual não haverá mais retorno para as consequências deste fenómeno (Lovelock, 2006 citado por Alexandria, 2008). Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 15 As acções que os seres humanos precisam desenvolver a partir de agora devem garantir a sustentabilidade ambiental como por exemplo, fazer-se a restauração das áreas degradadas, evitar queimadas descontroladas, praticar-se a agricultura sustentável, apostar no uso dos restos vegetais ao invés de queima-las e consciencializar a toda a comunidade os riscos decorrentes da prática desses actos ao longo do tempo. 2.2. Elementos Climáticos e Queimadas Segundo Brown e Davis (1973) o clima reflecte os fenómenos meteorológicos que ocorrem em uma área em um determinado período de tempo e é expresso através de médias, totais, extremos e frequências para os fenómenos que ocorreram ou vierem a ocorrer. As condições do tempo podem variar diariamente devido a um grande número de factores, sendo a rotação da terra, aliada a radiação solar responsável pela maioria. Segundo Lourenço (2013), define elementos climáticos como sendo variáveis meteorológicas que caracterizam o clima. Segundo Davis (1959), afirma haver uma forte relação entre os elementos climáticos e a ocorrência de queimadas, dificultando ou favorecendo a sua ocorrência. Dentre os elementos climáticos (temperatura do ar, humidade relativa, intensidade e direcção do vento, pressão atmosférica, precipitação, radiação Solar, insolação, quantidade, tipo e altura de nuvens, entre outros), a temperatura do ar, a humidade relativa e intensidade do vento, são os elementos a serem analisados neste trabalho para explicar a ocorrência e variação, durante o ano, do número de ocorrência de queimadas. 2.2.1. Temperatura do Ar Schroeder e Buck (1970) a temperatura do ar representa em graus o calor de um certo elemento, aferido em uma escala finita. A temperatura do ar é medida por meio de instrumentos chamados “termómetros” (Figura 2.4), (Varejão e Silva, 2006). O Termómetro é constituído por um tubo capilar de vidro hermeticamente fechado, tendo uma das extremidades muito dilatada com formato de um depósito que se denomina bulbo. A extremidade oposta dispõe apenas de uma pequena dilatação denominada câmara de expansão. Seus equivalentes registadores são os “termógrafos” (Figura 2.5). Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 16 Figura 2.4: Instrumento meteorológico usado para medir a temperatura do ar: Termómetro (Fonte: Varejão e Silva, 2006). Figura 2.5: Instrumento meteorológico usado para registar a temperatura do ar: Termógrafo (Fonte: Varejão e Silva, 2006). Estes instrumentos utilizam as propriedades térmicas de diferentes substâncias e as indicam de modo diversos. Os termómetros também variam de construção conforme o tipo de observação a que se destinam, a precisão desejada e as características do próprio fabricante ou exigências dos serviços que os empregam. 2.2.1.1. Factores que Influenciam na Variação da Temperatura do Ar Segundo Sentelhas e Angelocci (2009), existem três factores determinantes na temperatura do ar: Factores Macro e Microclimáticos: relacionados com a latitude, altitude, correntes oceânicas, continentalidade, massas de ar, frentes e cobertura de terreno; Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 17 Factores Topo climáticos: relacionados ao relevo, mais especificamente à configuração e exposição do terreno; Em relação as queimadas, a temperatura dos materiais combustíveis e do ar presente em um ecossistema florestal são factores importantíssimos que podem influenciar no início e na dispersão de uma queimada. A temperatura tem influência directa para o material combustível se inflamar, mas não controla directamente o comportamento do fogo, responsabilidade essa de outros factores como o vento, distribuição da humidade nos combustíveis e estabilidade atmosférica. Segundo Soares, as temperaturas menores que 12,8 ºC não representam perigo para ocorrência de inflamabilidade; entre 12,8 ºC e 21,1 ºC apresenta início de perigo; entre 21,2ºC e 29,4ºC é considerado perigoso e temperaturas maiores que 29,4ºC apresentam extremo perigo para o grau de inflamabilidade (Soares, 1985). 2.2.2. Humidade Relativa do Ar Schroeder e Buck (1985) descreve a humidade relativa como sendo a razão em percentagem, entre a quantidade de humidade existente em um volume de ar (humidade absoluta) e a quantidade total que este volume pode conter, sem se condensar (ponto de saturação), em uma dada temperatura e pressão atmosférica, descrita pela equação 2.1. UR = e es ( 𝐸𝑞. 2.1) Onde: UR é a humidade relativa; e é a humidade absoluta; es é o ponto de saturação (Wikipedia, 25 de Maio de 2015). A humidade relativa actua directamente na combustão dos combustíveis florestais possibilitando uma constante troca de humidade entre o material depositado e a atmosfera. 2.2.2.1. Psicrómetros É um instrumento usado para determinar a temperatura e estimar a humidade relativa do ar. O psicrómetro mede a humidade do ar indirectamente e, por seu intermédio, podemos através de tabelas apropriadas calcular a humidade relativa. O psicrómetro é constituído de dois termómetros idênticos: o primeiro com o bulbo seco (temperatura do ar) e o segundo com o bulbo húmido (temperatura da água em processo de evaporação) envolvido em cadarço de algodão, mantido constantemente molhado. Eles Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 18 são montados verticalmente, lado a lado em um suporte localizadono abrigo meteorológico, conforme a Figura 2.6. Figura 2.6: Instrumento meteorológico que mede a temperatura para estimar a humidade relativa: Psicrómetro (Fonte: (Wikipedia, 25 de Maio de 2015). 2.2.3. Direcção e Intensidade do Vento Vento é uma massa de ar em movimento (Silva, 2009). Os ventos são causados por diferenças de pressão ao longo da superfície terrestre, devidas ao facto de, em primeiro lugar, a radiação solar recebida na terra estar distribuída duma forma desigual (ser maior nas zonas equatoriais do que nas zonas polares) e, em segundo lugar, ao movimento de rotação da Terra e variações sazonais de distribuição de energia solar incidente. Contudo a origem do vento é, portanto, a radiação solar (Jervell, 2008). Os ventos são responsáveis pela alimentação da combustão e direccionam as queimadas, facilitando a sua propagação. O vento é uma grandeza vectorial definida através de uma direcção e sentido. Dentre os instrumentos de medição do vento, três são os mais utilizados: cata-vento tipo Wild ou biruta, anemómetro de canecas e anemógrafo universal, conforme mostra as figuras 2.7 a, b e 2.8, respectivamente. A figura 2.8. indica o Anemógrafo que é um instrumento que regista continuamente a direcção (em graus) e a velocidade instantânea do vento (em m/s) (Varejão e Silva, 2006) 2.2.3.1. Direcção do Vento A direcção do vento se define como aquela de onde o vento provém. É expressa em graus, medidas no sentido horário, a partir do norte geográfico (verdadeiro), e aplicando-se a teoria da rosa-dos-ventos. Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 19 A direcção do vento indica a direcção de onde o vento. Em geral, a direcção do vento é medida com a ajuda de um cata-vento ou biruta (Figura 2.7 a). Para um bom funcionamento, deve-se ter cuidado para que o eixo do cata-vento esteja perfeitamente vertical e que a orientação em relação ao Norte verdadeiro seja precisa (Silva, 2009). 2.2.3.2. Intensidade do Vento Teoricamente a intensidade do vento é a distância horizontal percorrida por uma partícula de ar durante a unidade de tempo (Wikipedia, 25 de Maio de 2015). A intensidade do vento é dada em nós (knots) “kt” para fins sinópticos e quilómetro por hora (km/h) para fins climatológicos (Nobe, 2013). Figura 2.7: Instrumentos meteorológicos usados para medir a direcção, intensidade do vento e regista continuamente a direcção e a intensidade do vento respectivamente: (a) Cata-vento do Wild e Biruta (b) Anemómetro de canecas (c) Anemógrafo (Fonte: Silva, 2009). O anemómetro de canecas (Figura 2.7 b) é o instrumento mais utilizado na determinação da velocidade ou intensidade do vento). Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 20 CAPITULO III: METODOLOGIA Neste capítulo, apresenta-se a metodologia e os dados usados para realizar o estudo, é feita uma breve caracterização da região em estudo, e apresenta-se a análise feita para alcançar os objectivos. 3.1. Área de Estudo Para se executar a metodologia proposta no presente trabalho foi escolhido como caso de estudo o posto administrativo de Catandica (Figura 3) sede do distrito de Bárue, pertencente a província de Manica em Moçambique, (INE, 2012). Em termos geográficos situa-se entre 17º 12' a 18º 03' latitude Sul e 31º 08' a 33o 10 longitude Este (Atlas de Moçambique, 2009), sendo a agricultura a sua base de sobrevivência e a floresta um dos recursos mais importantes do distrito, ricas em produção de Madeira de alto valor no mercado nacional e internacional. Figura 3.1: Localização Geográfica do posto administrativo de Catandica. Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 21 O posto administrativo de Catandica situa-se no centro do distrito de Bárue, a Noroeste da província de Manica em Moçambique, de acordo com INE (2012), o posto administrativo de Catandica possuía 29 052 habitantes e tem uma área de 16 km². Segundo o INE (2012), O posto administrativo de Catandica é limitada a Norte pelo posto Administrativo de Nhampassa pertencente a distrito de Bárue, a Sul confina o posto Administrativo de Vanduzi e Matsinho, pertencentes a distrito de Manica e Gondola respectivamente, a Este o posto Administrativo de Chôa e Mavonde pertencentes a distrito de Bráue e Manica respectivamente, a Oeste pelo posto Administrativo de Nhamagua e Nguawala pertencente a distrito de Macossa. O posto administrativo de Catandica é composto por 3 localidades nomeadamente, o Chivalo, Inhazonia e Tsacale. 3.1.1. Características Gerais do Posto Administrativo de Catandica 3.1.1.1. Características Físico-Naturais Clima O clima de Catandica é predominante do tipo “Tropical Chuvosa de Savana” ou tropical de altitude devido a predominância de montanhas, com precipitações que variam entre 1000 á 1800 mm anuais; as temperaturas variam de 15oC a 20oC nos meses de Abril a Setembro (estação seca e fresca) e no resto do ano, de 20 oC a 30 oC (estação chuvosa e quente) (Chonguiça, 1985). Relevo Segundo Chonguiça (1985), considera-se duas (2) grandes unidades morfológicas na área do estudo através do exame hipsométricas, nomeadamente: Zonas do altiplanaltos com altitudes que variam dos 600 a 1000 metros e Zonas das montanhas com altitudes superiores a 1000 metros. Solos Os solos exercem influência no padrão de distribuição e redistribuição da população. Em Catandica predominam dois (2) tipos de solos: Solos franco-argiloso-avermelhados, ricos em minerais de Fe (OH) x e Al (OH) x, localizados na região dos altiplanaltos (Este) do posto administrativo. Estes solos (franco-argilo aluminio- ferraliticos) são considerados aptos para as culturas de milho, mapira e feijão com baixo nível de entrada de factores de produção (INIA, 2007); Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 22 Solos argilo-vermelhos (vermelho-escuro), caracterizados por serem pouco profundos, possuem horizontes superficiais de minerais de fraca meteorização e/ou intemperismo devido a textura média a grossa, localizando-se na região montanhosa de Catandica (INIA, 2007). 3.2. Dados e Métodos 3.2.1. Dados Para a concretização dos objectivos, foram usados dados mensais da temperatura do ar, humidade relativa, intensidade do vento e ocorrências de queimadas duma serie temporal correspondente ao período entre Janeiro de 2008 a Dezembro de 2012 medidos no posto administrativo de Catandica. Dados de Ocorrências de Queimadas A Direcção Nacional de Terras e Florestas (DNTF) forneceu os dados mensais de ocorrência de queimadas em formato alfa numérica correspondente ao período entre Janeiro de 2008 a Dezembro de 2012. Dados dos Elementos Climáticos Neste estudo foram usados médias mensais da temperatura do ar, humidade relativa e intensidade do vento, correspondente ao período entre Janeiro de 2008 a Dezembro de 2012, referente a estação meteorológica de Catandica, sendo operado pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INAM). 3.2.2. MétodosPara a realização do trabalho foi usado o procedimento metodológico que esta representada no fluxograma abaixo, Figura 3.2 . Figura 3.2: Fluxograma da Metodologia de Pesquisa Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 23 3.2.3. Processamento de Dados Uma série temporal é uma colecção de observações feitas sequencialmente ao longo do tempo e que podem ser descritas por tabelas, gráficos e medidas de cálculos ou fórmulas de parâmetros que indicam as características numéricas da série, permitindo que se chegue as conclusões sobre a evolução do fenómeno ou sobre como se relacionam os valores da série (Correia, 2003). As expressões analíticas e os conceitos utilizados para definir os parâmetros são: Máximo: é o maior valor que aparece na amostra; Mínimo: é o menor valor que aparece na amostra; Média: é a razão entre o somatório de todos os valores da amostra pelo número de elementos da amostra, dada pela seguinte fórmula: 𝑥 ̅ = ∑𝑥 𝑛 ( 𝐸𝑞. 3.1) Onde: n é o número de elementos de amostra Coeficiente de correlação de Pearson (r): usado para analisar a linearidade entre duas variáveis, sendo expressa pela equação 3.2. O coeficiente de correlação é um valor numérico que mede a intensidade da associação linear existente entre duas variáveis quantitativas, medida a partir de uma série de observações (Moore, 2007). O coeficiente de correlação linear de Pearson (r) é determinado pela equação 3.2: 𝒓 = ∑ (𝑥𝑖 − �̅�)(𝑦𝑖 − �̅�)𝑛𝑖=1 √∑ (𝑥𝑖 − �̅� )2𝑛𝑖=1 2 √∑ (𝑦𝑖 − �̅� )2𝑛𝑖=1 2 (𝐸𝑞. 3.2) Onde: r é o coeficiente de correlação de Pearson; Sx e Sy representam o desvio padrão, respectivamente das variáveis x e y; e Sxy é a co-variância. ‘r’ sempre será um valor entre: -1 ≤ r ≤1 Quanto mais próximo de –1: maior correlação negativa; Quanto mais próximo de 1: maior correlação positiva; Quanto mais próximo de 0: menor a correlação linear; Quando igual a 0: ausência de correlação. A significância estatística, p-value (p), do coeficiente de correlação de Person (r) foi calculada para o nível de confiança de 95% através da routina disponível no website http://www.socscistatistics.com. Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 24 O p-value representa a probabilidade do efeito observado entre os tratamentos ser devido ao acaso e não aos factores que estão sendo estudados (Thisted, 2010). Varia de 0 a 1 sendo que p = 0 a probabilidade do efeito observado entre os tratamentos ser devido ao acaso é de zero porcento (0%) e p = 1 a probabilidade do efeito observado entre os tratamentos ser devido ao acaso é de cem porcento (100%). No estudo usou-se o pacote Microsoft Excel para calcular os seguintes parâmetros estatísticos: máximo, mínimo, média e coeficiente de correlação de Pearson (r), e para a construção de gráficos e tabelas. A figura da área de estudo e os mapas referentes a queimadas foram produzidos através da ferramenta ArcGIS e editada através da ferramenta do Windows 7, o Paint. Os dados dos elementos climáticos (temperatura do ar, humidade relativa e intensidade do vento) apresentavam falhas em alguns anos, resultado de problemas com os aparelhos de colecta e a ausência do operador em determinadas épocas. Segundo Manhiça (2013), classifica essas falhas em dois tipos: Falhas consistindo de dados mensais insolados ausentes; Falhas consistindo de dados mensais ausentes para três meses até um ano inteiro. Para o preenchimento dessas falhas, classificada segundo (Correia, 2003) como da categoria dentro da estação, foi usado o método de interpolação consistindo no cálculo da média anual do ano em causa, baseado em (Correia, 2003) para tal: Identifica-se o mês do dado faltante recolhido em anos com falhas; Calcula-se a média anual usando a média aritmética dos dados desta variável em análise, considerando todos os anos disponíveis; A média anual estimada para o ano problema é computada envolvendo os dados mensais disponíveis; Em seguida, projecta-se a media anual estimada em cada um dos meses ausentes, e as falhas são preenchidas. 3.2.3.1. Identificação dos Meses Críticos a Ocorrência de Queimadas Para determinar os meses críticos a ocorrências de queimada foram agrupados as queimadas por meses, determinando os meses com registos de ocorrências de queimadas. 3.2.3.2. Determinação do Período de Ocorrência de Queimadas A determinação do período de ocorrências de queimadas foi definida agrupando-se as queimadas por horas, determinando o Período de maior ocorrências de queimadas. Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 25 3.2.3.3. Determinação das Correlações e a Influência Entre os Elementos Climáticos e a Ocorrência de Queimadas A correlação e a influência entre os elementos climáticos e a ocorrência de queimadas no posto administrativo de Catandica foram determinadas em duas etapas: Para investigar a correlação entre os elementos climáticos e a ocorrência de queimadas, foi calculado o coeficiente de correlação de Pearson (r) para cada um, entre as médias mensais dos elementos climáticos e a ocorrência de queimadas, determinando-se qual dos elementos climáticos melhor se relacionou com a quantidade mensal das ocorrências de queimadas; Foi feita uma análise estabelecendo-se a estação normal de queimadas no posto administrativo de Catandica para perceber a influência do elemento climático mais correlacionado com as ocorrências de queimadas e o total de queimadas mensais. As análises foram feitas com auxílio do pacote Microsoft Excel. Influência dos Elementos Climáticos na Ocorrência de Queimada no Posto Administrativo de Catandica David Manuel Joaquim Trabalho de Licenciatura UEM - Departamento de Física 26 CAPÍTULO IV: RESULTADOS E DISCUSSÃO Neste capítulo, apresenta-se os resultados do estudo obtidos e a sua discussão, identifica-se os meses e horários mais críticos a ocorrência de queimadas no posto administrativo de Catandica. Apresenta-se também a correlação e a influência entre os elementos climáticos e a ocorrência de queimadas sobre o Posto Administrativo de Catandica, durante o período de 2008 a 2012. 4.1. Variação Mensal 4.1.1. Ocorrências de Queimadas A Figura 4.1 ilustra a variação mensal das ocorrências das queimadas no Posto Administrativo de Catandica durante o período 2008 - 2012. Figura 4.1: Variação mensal das ocorrências de queimadas no Posto Administrativo de Catandica durante o período 2008 a 2012. De acordo com a Figura 4.1, os meses de Maio, Junho, Julho, Agosto Setembro, Outubro e Novembro foram os meses com registos de ocorrência de queimadas e os meses de Dezembro, Janeiro, Fevereiro, Março e Abril não houve registo de ocorrências de queimadas, durante o período de 2008 a 2012 no Posto Administrativo de Catandica. O mês de Setembro (4991 ocorrências) foi o que apresentou maior 0 0 0 0 2 46 188 1424 4991 2382 46 0
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