DADOS DE BASE

 

DADOS DE BASE

 

Os diferentes tipos de dados que são indispensáveis ao adequado funcionamento do modelo, foram recolhidos, tratados e manipulados de modo a constituírem entradas adequadas à calibração, numa primeira fase, e à exploração.

 

MODELO DIGITAL DE TERRENO

O modelo foi submetido a processos para verificar a incoerência e lacuna de informação em células que tornariam a matriz incongruente. De modo a garantir a coerência na matriz na vizinhança de toda a área de estudo foi tratada uma área consideravelmente superior.

 

Ilustração da área do modelo digital do terreno

 

Para esta área, foi calculada a matriz de escoamento e a matriz das linhas de máxima acumulação, o que permitiu determinar o traçado das linhas de água na área de estudo. Com base nos elementos descritos anteriormente, foram delimitadas as bacias hidrográficas que posteriormente foram sujeitas a uma análise de sensibilidade pelos especialistas envolvidos nos estudos.

 

Bacias hidrográficas da área de estudo

 

DADOS CLIMÁTICOS

 

Precipitação

Na fase inicial foram identificadas 79 estações udométricas na área em estudo, número que aumentou para 96 durante a inventariação e recolha de dados. O inventário dos dados foi feito a partir do ano hidrológico de 1950/1951 até ao ano hidrológico de 2011/2012, verificando-se que apenas 64 estações possuem pelo menos um ano hidrológico completo, com a maioria dos dados a registarem-se de 1950 a 1980. Actualmente, existem apenas 23 estações em operação, mas com muitas falhas de dados.

 

Os dados das estações udométricas foram tratados mediante a análise exploratória dos registos de precipitação, procedendo-se ao cálculo de estatísticas descritivas. A espacialização da informação na área de estudo foi efectuada através do método de interpolação kriging.

 

A precipitação na área de estudo cresce do interior para o litoral, variando de aproximadamente 500 mm até 1600 mm por ano como se pode observar na Figura seguinte.

Distribuição espacial da precipitação média anual na área de estudo 

 

Em alternativa aos dados da rede udométrica terrena, cujas deficiências inviabilizam a sua utilização, os dados de precipitação foram obtidos via sensoriamento remoto. O modelo VIC tem sido aplicado em diversas partes do mundo usando como dados de entrada informação climatológica obtida sensoriamento remoto.

 

A qualidade dos dados gerados por esta via de observação indirecta tem sido objecto de escrutínio contínuo dos meteorologistas de todo o mundo com o objectivo de melhorar a sua fiabilidade. No caso da bacia do Zambeze o estudo mais recente sobre a fiabilidade de dados obtidos via satélite é apresentado por Cohen Leichti et al. (2012).

 

Neste estudo e como sugerido em Cohen e Leichti et al. (2012) serão utilizados os dados tri-horários do TRMM com uma resolução espacial de 0.25 graus.

 

A distribuição da precipitação média anual (mm) obtida a partir de satélite (PCP, período 2005 a 2012) pode ser visualizada na Figura seguinte.

 

 

Valores da média anual da PRECIPITAÇÃO (mm)

 


Temperatura do Ar e Velocidade Média do Vento

Para além da precipitação, o modelo VIC necessita de outras variáveis climáticas que impulsionam o modelo, como temperatura do ar (máxima e mínima) e velocidade do vento, todas com passo de tempo diário e resolução espacial igual à utilizada no modelo. O inventário de dados registados na rede climatológica e meteorológica foi obtido no Instituto Nacional de Meteorologia de Moçambique (INAM – Moçambique). Da lista das estações meteorológicas sob tutela do INAM foram seleccionadas 50 estações.

 

Tal como acontece com a rede udométrica, actualmente a grande maioria das estações climatológicas não está operacional, verificando-se ainda um elevado número de falhas que restringem fortemente a sua utilização. Para contornar as deficiências relacionadas com a disponibilidade de dados para o modelo foi adoptada a mesma estratégia seguida para os dados de precipitação. Assim, os dados diários da temperatura máxima e mínima do ar assim como da velocidade média do vento a partir da base de dados ERA Interim do European Centre for Medium Range Weather Forecast (ECMRF), numa resolução de 0,75 graus.

 

A temperatura máxima e mínima do ar e a velocidade média do vento constitui parte do conjunto mínimo de dados meteorológicos necessários para correr o modelo. Nas Figuras seguintes apresentam-se os valores da média anual da temperatura mínima (ºC) e máxima (ºC) do ar e da velocidade do vento (m s-1), obtidas a partir de satélite (ERA Interim, período 2005 a 2012).

 

MÉDIA ANUAL DA TEMPERATURA MÍNIMA (ºC)
Valores da média anual da temperatura mínima (ºC) 

MÉDIA ANUAL DA TEMPERATURA MÁXIMA (
ºC)
Valores da média anual da temperatura máxima (ºC)

MÉDIA ANUAL DA VELOCIDADE DO VENTO (
m.s-1)
Valores da média anual da velocidade do vento (m.s-1)

 

SOLOS

O solo constitui uma das principais componentes do modelo VIC. O modelo possibilita a utilização de diversas camadas de solo, mas normalmente utilizam-se apenas 3 camadas (Liang e Lettenmaier,1994, Nijssen et al., 1997). A espessura das camadas pode variar de célula para célula, com excepção da camada superficial que normalmente se adopta como tendo 5 a 10 cm de espessura.

 

Para a preparação do ficheiro dos parâmetros dos solos, foram desenvolvidas as seguintes actividades:

         1. Inventariação dos estudos de reconhecimento de solos;

         2. Identificação e distribuição das Unidades-solo;
         3. Compilação de dados morfológicos e analíticos de perfis típicos de Unidades-solo;
         4. Determinação dos parâmetros médios, por Unidade-solo, a utilizar na modelação VIC.

 

Carta de Solos 

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COBERTO VEGETAL E USO DA TERRA

No âmbito do estudo da componente do uso e cobertura do solo, a ser integrado na modelação, várias fontes de informação foram usadas, nomeadamente: 

 

Bases e fontes usadas no inventário do uso e cobertura do solo 

 

O mapa de vegetação do inventário florestal nacional será usado na modelação com o modelo VIC.

 

Mapa de uso e cobertura da terra 

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Nos Quadros seguintes apresentam-se os valores da distribuição, em área e percentagem, das classes de uso e cobertura na área de estudo e das classes de uso nos distritos respetivamente.

 

Distribuição das classes de uso e cobertura na área de estudo

 

 

Distribuição das classes de uso nos distritos

 

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CAUDAIS

A existência de dados de caudal em quantidade e qualidade é essencial para se realizar uma adequada calibração de um modelo hidrológico, pois é com base nos dados de caudais que se ajustam os parâmetros do modelo de modo a gerar caudais semelhantes aos caudais registados num determinado período de tempo.


No âmbito do processo de aplicação do modelo VIC, foi feita durante a Fase Inicial o inventário das estações hidrométricas existentes e uma recolha dos vários dados associados às estações hidrométricas. A calibração do modelo VIC será realizada fundamentalmente para a margem esquerda do Zambeze, utilizando as estações existentes no Rio Lualua: E101 - Derre, E480 - Campo e E480 - EN1; reinstalando uma nova estação no rio Lungozi, perto de Mopeia, a ser localizada no local da antiga estação E442 – Mopeia; e a estação E291 - Caia no Rio Zambeze.

Localização das estações hidrométricas na área de estudo 

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A calibração do modelo VIC na área em estudo necessita de ter caudais para o período de calibração. Por sua vez os caudais numa estação hidrométrica são calculados através da aplicação de equações que definem, o que usualmente se designa por curva de vazão. Esta curva serve para calcular os caudais numa determinada estação hidrométrica a partir das alturas hidrométricas observadas. Para calcular as curvas de vazão é necessário realizar medições de caudal nos locais onde se localizam as estações hidrométricas e no caso deste estudo foram seleccionadas as estações hidrométricas E101 - Derre, E480 – EN1, E442 – Mopeia e E291 – Caia.

 

A Figura seguinte apresenta o traçado das curvas de vazão e as medições de caudais antigas e recentes na célula E101 - Derre. Foram eliminadas a medições realizadas a partir de 28 Agosto de 1975 por contradições com os resultados anteriores, o que faz prever a existência de erros nas medições, talvez devido à má calibração dos micromolinetes usados. As curvas A, G e H foram igualmente eliminadas da Figura, por se afastarem radicalmente das restantes curvas de vazão sem justificação aparente.

 

Comparação das curvas de vazão e das medições de caudal na E101-Derre 

 

No caso especifico da estação E291 - Caia, com base nas alturas hidrométricas registadas (entre 2006 e 2012), geradas e da curva de vazão adoptada foram calculados os caudais médios diários que se ilustram seguidamente e que serviram de base à calibração do modelo VIC.

 

Caudais médios diários na estação E291 - Caia 

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