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T&C Amazônia, Ano IV, Número 9, Agosto de 2006 59
Ciclos Hidrológicos; Amazônia-Homem-Mundo
O CICLO HIDROLÓGICO; AMAZÔNIA-HOMEM-MUNDO
RESUMO
Este artigo apresenta vários cenários sobre o
ciclo hidrológico e suas articulações com o ciclo de
calor na Amazônia e em âmbito planetário. Enfatiza
os elementos explicativos e compreensivos acerca
das propriedades físicas e químicas da molécula
de água – unidade básica deste ciclo - e de sua
participação em processos atmosféricos de médio
e longo alcances. Faz uma síntese sobre a relação
do ciclo hidrológico e o clima na bacia amazônica
com diversas projeções e tendências em escala
mundial. Finalmente, ele apresenta
problematizações sobre os atuais modelos
hidrológicos e sobre um conjunto de princípios e
uma agenda para as políticas públicas mundiais
acerca do uso, da proteção e do gerenciamento dos
mananciais de águas.
Palavras chave: Amazônia-ciclo hidrológico;
Amazônia-processos atmosféricos; Amazônia-
efeito estufa; Amazônia-socioecologia
CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES
Quais são as principais características e a
importância do ciclo hidrológico na Amazônia, região
que constitui a principal reserva mundial de recursos
hídricos? Como a Amazônia se insere no balanço
hidrológico global? Qual é a relação da molécula da
água com o efeito estufa? Quais são os nexos entre
clima e ciclo hidrológico na Amazônia? Como o ciclo
hidrológico se articula com o ciclo de calor na região
amazônica? Estas são questões de interesse que
analisaremos ao longo deste texto.
*Marcílio de Freitas
** Walter Esteves de Castro Júnior
T&C Amazônia, Ano IV, Número 9, Agosto de 200660
1 Movimento com geometria cônica similar ao realizado pelo eixo de simetria de um pião girante que se move em torno de um eixo vertical.2 1 cal (caloria) é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama (1 g) de água de 14,5oC para 15,5oC.
NO QUE SE REFERE AO AQUECIMENTO
TERRESTRE
A dinâmica do ciclo hidrológico resulta de um
complexo acoplamento de fatores mecânicos,
eletromagnéticos, termodinâmicos, químicos e
biológicos, entrelaçados entre si, em diferentes
escalas espacial e temporal, em forma não linear.
Um elemento imprescindível na configuração
mecânica deste ciclo é a energia solar, de natureza
eletromagnética, que alcança a Terra. O que
justifica, neste contexto, a relevância das
informações que se seguem.
A Terra, planeta do sistema solar, ocupa uma
posição favorável à recepção da radiação solar,
agente indispensável na regulação climática e na
manutenção dos processos vitais à existência da
vida. O seu deslocamento em torno do Sol e sua
simultânea rotação em torno de seu eixo são os
fatores determinantes para a quantidade de energia
solar que alcança o sistema terra-atmosfera (Liou,
1980; Paltridge e Platt, 1976; Kondratyev, 1969;
McCartney, 1976).
Existem 2 parâmetros que influenciam a
variação da órbita terrestre em torno do Sol: a
trajetória da Terra em torno do Sol é do tipo elíptica,
com uma excentricidade média de cerca de 0,017,
e com o seu eixo de rotação fazendo um ângulo de
inclinação de 23,5o com a reta normal ao plano da
elíptica. Este ângulo varia ciclicamente até 1,5o num
período de aproximadamente 4.000 anos;
• devido à atração gravitacional de outros planetas
sobre a Terra, existe um lento mais contínuo
movimento, denominado precessão,1 em direção
oeste dos pontos equinociais ao longo da elipse.
Em desdobramento, quando a Terra encontra-se
mais próxima do Sol, os intervalos de tempo
avançam cerca de 25 minutos em cada ano,
resultando num período de precessão com período
de 21.000 anos.
A conjugação dos efeitos decorrentes da
dinâmica desses dois fatores, variação da inclinação
do eixo de rotação da Terra e o seu movimento de
precessão, são determinantes nas possíveis
configurações mecânicas associadas à recepção
da energia solar pelo sistema terra-atmosfera. Um
caso típico são as variações das estações anuais
decorrentes do movimento de rotação da Terra em
torno do Sol e da inclinação de seu eixo.
O Sol emite uma quantidade de 9x104cal/
min.cm2 2 e de acordo com a Lei de Conservação
de Energia, esta quantidade de energia, que
permanece constante para qualquer distância
computada a partir do mesmo, é distribuída
isotropicamente em todas as direções do espaço.
A energia solar que alcança o topo da atmosfera
para uma distância média entre o Sol e a Terra
denomina-se constante solar, e possui um valor
dado por S = 1,94cal/min.cm2. Das ondas
luminosas que transportam esta energia,
aproximadamente 50% possuem comprimentos de
ondas maiores que os correspondentes ao espectro
visível (0,4 a 0,7?m; 1 ?m = 10-6m); 40% situam-se
no espectro visível e os 10% restante na região
anterior ao visível. Após esta radiação ingressar na
atmosfera, ela é submetida a múltiplos processos
de espalhamento e absorção pelos diversos
constituintes atmosféricos, permanentes e variáveis,
com uma fração da mesma gerando os processos
evaporativos na superfície terrestre (Sagan, 1999).
Os padrões das configurações climáticas
resultam de desequilíbrios dinâmicos de naturezas
mecânica, termodinâmica e química sendo
originados pelas interações entre a radiação solar,
os solos (incluindo a biota), as águas e as camadas
atmosféricas. A distribuição não-uniforme dessa
radiação solar sobre a superfície terrestre possibilita
a existência de um fluxo vertical contínuo de vapor
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de água para a média e alta atmosfera, enquanto
as forças mecânicas, entre regiões atmosféricas
com diferentes pressões, asseguram, continua e
periodicamente, o transporte de grandes
quantidades desse vapor de água para os locais de
altas latitudes através de complexas circulações
meridionais.
Em geral, fluxos mais intensos de energia solar
incidem sobre as regiões tropicais, com o ar mais
quente e úmido dessas regiões ascendendo e
liberando calor latente (com o correspondente
aumento em sua densidade), e circulando em
direções norte e sul e descendo gradualmente em
direção à superfície terrestre através de uma célula
de circulação atmosférica.
Enquanto o ar tropical se aquece intensificando
a sua umidificação, nas regiões de maior latitude
têm-se uma incidência de raios solares em direções
mais inclinadas em relação à direção vertical à
superfície terrestre, diminuindo o aquecimento
dessa superfície o que a deixa mais fria. O ar em
contato com estas superfícies também se torna frio
e mais denso, e como ele contém poucas moléculas
de vapor de água, após dias ou semanas de
imobilidade devido à prevalência de condições
climáticas associadas à vigência de alta pressão
atmosférica, começa a mover-se,
preferencialmente, em direção às regiões de baixas
latitudes. Em desdobramento, têm-se
deslocamentos das duas massas de ar em sentidos
opostos; a polar, fria, densa e seca, e a tropical,
quente e úmida. À medida que a massa polar
desloca-se para latitudes mais baixas ela se adere
à superfície terrestre, deslizando por baixo do ar
quente que avança, fazendo com que este se eleve
para uma região onde predomina temperaturas mais
baixas que as dos trópicos. Nestas condições, as
moléculas de água evaporadas das regiões tropicais
agregam-se em torno de pequenas partículas
denominadas aerossóis e se condensam, com cada
grama de água condensada liberando
aproximadamente 500 calorias para o ar vizinho.
Este calor que o vapor de água transporta para
regiões situadas em grandes latitudes é
imprescindível para o desencadeamento de vários
processos atmosféricos em escala planetária.
O CICLO HIDROLÓGICO PLANETÁRIO:
PROJEÇÕES NUMÉRICAS
O processo periódico de circulação da água, em
diferentes fases, da atmosfera aos oceanos e aos
solos, e à atmosfera novamente, denomina-se ciclo
hidrológico.
Anualmente, evaporam-se em torno de 380.000
quilômetros cúbicos de água da Terra, sendo
320.000 quilômetros cúbicos provenientes dos
oceanos e o restante, 60.000, oriundos dos rios,
lagos e das superfícies dos continentes. Após esta
massa de água ser armazenada na atmosfera, ela
precipita-se em forma de chuva ou neve, não
uniformemente sobre o globo terrestre. Uma maior
quantidade retorna para os oceanos, sendo que
aproximadamente, 96.000 quilômetros cúbicos caem
sobre as superfícies dos continentes suficientes para
cobrir o Brasil com uma profundidade de 11,3 metros.
Parte dessa água escorre diretamente sobre as
superfícies sólidas para os rios e posteriormente,
em diferentes escalas temporais, são transportadas
até os oceanos. Outra parte, após absorver em torno
de 540 calorias de energia solar por grama de água,
evapora-se, retornando para a atmosfera. O restante
de água precipitada, infiltra-se nos solos
desempenhando papel imprescindível na
manutenção dos processos físico-químico-
biológicos vitais para a vida vegetal assim como na
formação de reservatórios e rios subterrâneos,
retroalimentando, rápida ou lentamente, os cursos
e as fontes superficiais de águas (Davis e Day,
1961).
A presença de grandes quantidades de água
líquida é uma das características mais importantes
do planeta Terra, distinguindo-o dos demais planetas
do sistema solar; o transporte e a distribuição de
água constituem um fator fundamental em sua
estabilidade climática. A existência de diferentes
temperaturas e pressões na atmosfera e na
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superfície terrestres possibilita a constante mudança
de fase da água, entre os estados sólido, líquido e
gasoso, criando as condições necessárias para a
existência da vida no planeta (Graedel e Crutzen,
1993).
O ciclo hidrológico é um produto integrado do
clima e dos atributos biogeofísicos da superfície
terrestre e, simultaneamente, exerce uma influência
sobre o clima que transcende as interações entre
a umidade atmosférica, a precipitação e o
escorrimento superficial (Hartmann, 1994). Este
ciclo é a principal fonte de calor para a atmosfera,
liberado em forma de calor latente, principalmente
nos trópicos, através da condensação da umidade
atmosférica na formação das nuvens.
A Terra contém um volume de água em torno de
1,35x1018m3, sendo que cerca de 97% deste volume
encontra-se nos oceanos (Tabela 1). Os continentes
armazenam 33,6x1015m3 com destaque para as
regiões do Ártico e da Antártida. A atmosfera contém
0,013x1015m3 o que representa centésimos de
milésimos do conteúdo da água de todo o sistema
climático terrestre ou aproximadamente 0,001% do
total,3 e que corresponde a uma lâmina uniforme de
água com 2,5cm de altura por toda a superfície
terrestre, ou seja, aproximadamente 1 parte em 105.
Para cada cem mil moléculas de água que existem
na Terra (em quaisquer de seus estados físicos),
apenas uma molécula, encontra-se na atmosfera
(Peixoto et al., 1990).
Como anualmente precipita-se na superfície
terrestre uma quantidade de água equivalente a uma
lâmina de água com 100cm de altura, distribuída
uniformemente sobre toda a superfície da Terra, são
necessárias 40 precipitações de toda a água contida
na atmosfera por ano para se obter este valor.
Portanto, em média, a cada 9 dias, toda a água
contida na atmosfera retorna à superfície por meio
de precipitações (Hartmann, 1994).
A quantidade de água transportada por
intermédio do ciclo hidrológico a cada ano, entra
na atmosfera através da evaporação e da
evapotranspiração, e retorna à superfície através da
precipitação. Uma vez na atmosfera, o vapor de água
pode ser transportado horizontalmente e
verticalmente por
grandes distâncias através da circulação geral da
atmosfera. Estes movimentos do vapor de água são
críticos para o balanço de água em áreas terrestres,
pois aproximadamente 1/3 da precipitação que cai
sobre estas áreas é água que foi evaporada nos
oceanos e transportada para estas regiões através
da atmosfera. O excesso de precipitação sobre a
evaporação nas áreas terrestres tem como resultado
o retorno da água aos oceanos por meio dos rios e
seus tributários (idem, 1994).
Como ilustrado na Tabela 1, a quantidade de
água existente na terra/atmosfera corresponde a
uma lâmina de água com altura de aproxi-
madamente 2.730m na superfície da Terra, a maior
parte nos oceanos. Como toda a água contida na
atmosfera fornece uma lâmina de 2,5cm, então uma
molécula de água deve permanecer um longo tempo
dentro dos oceanos, de uma camada de gelo, ou
dentro de um aqüífero subterrâneo, até fazer sua
breve excursão na atmosfera.
O vapor de água é o único constituinte
atmosférico que pode mudar de estado em
condições naturais sendo, portanto, o componente
que apresenta maiores variações espaciais e
temporais. As suas mudanças de fase são
acompanhadas por liberação ou absorção de calor
latente que, associadas com o transporte de vapor
de água pela circulação atmosférica, atuam na
distribuição do calor sobre o planeta.
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3 De acordo com a Tabela 1 o valor correto é 0,0009% .
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A MOLÉCULA DA ÁGUA; PROPRIEDADES E
EFEITO ESTUFA
Em comparação com outras substâncias, a
água tem uma extraordinária capacidade térmica,4
podendo absorver uma grande quantidade de calor
sem apreciáveis variações de temperatura.
Associados com essa característica da água estão,
os seus calores latentes, de fusão e de evaporação,
igualmente anômalos, características que lhe
atribuem um relevante papel sobre as temperaturas
na superfície terrestre. A energia absorvida pela água
permanece estocada, sendo liberada em forma de
calor quando a temperatura ambiente diminui.
Na região amazônica, a alta disponibilidade de
vapor de água na atmosfera faz com que a variação
da amplitude térmica entre o dia e a noite, devido
ao ciclo diurno de aquecimento e resfriamento, seja
pequena (em torno de 10oC), enquanto em áreas
desérticas, onde há pouca quantidade de vapor de
água na atmosfera, as diferenças de temperatura
entre o dia e a noite podem alcançar 40oC (ou mais).
Quando a temperatura de uma substância sólida
é elevada até o ponto de fusão ou quando uma
substância líquida encontra-se no ponto de ebulição,
ocorre uma transição durante a qual, as duas fases,
sólida e líquida, ou, líquida e vapor, coexistem.
Durante esse intervalo de tempo, que termina
4 A capacidade térmica é o grau de medida da quantidade de calor que deve ser fornecido a um elemento (substância) para elevarsua temperatura de uma unidade.
5 A energia de translação (K), denominada energia cinética, em geral, está associada ao movimento dos corpos ou das molécu-las. Para uma temperatura T = 30oC, típica de regiões tropicais, a energia translacional de uma molécula de vapor de águaassume um valor aproximado de K = 1,48 x 10-23calorias.
quando o sólido está completamente liqüefeito ou
o líquido totalmente vaporizado, o calor é absorvido
sem produzir nenhuma mudança na temperatura
da substância. O valor desta medida de calor,
denominada “calor latente”, depende da substância
considerada.
Tratando-se da água, no ponto de fusão, uma
grama (1g) de água absorve 79,7 calorias (cal) sem
aumento de temperatura, enquanto durar o processo
de fusão. No ponto de vaporização, o grama de água
absorve 539,4 calorias antes da temperatura
aumentar novamente.
Sob o ponto de vista mecânico, uma molécula
pode utilizar a energia armazenada em três formas
distintas. A energia que é utilizada pela molécula
para assegurar os seus movimentos translacionais,
recebe o nome de energia translacional e possibilita
informações acerca do grau de agitação molecular
do sistema.5 Da mesma forma, a fração da energia
que possibilita às moléculas girarem em torno de
seus eixos, recebe o nome de energia rotacional,
sendo, em geral, muito menor que a energia
translacional. As moléculas, também podem vibrar,
com um gasto de energia vibracional da mesma
ordem da translacional.
Nos processos físicos de interação da radiação
solar com a matéria, ocorre absorção e/ou
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Tabela 1 – Quantidade de água na Terra. Adaptada de Hartmann (1994), p.12.
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espalhamento da mesma. A absorção e a emissão
de energia se fazem presentes quando os átomos
ou moléculas sofrem transições de um estado
energético eletrônico para outro. Em geral, as
transições possíveis são determinadas por regras
de seleção que dependem de diversos fatores em
escala atômica. As transições vibracionais e
rotacionais das moléculas da água ocorrem na
região espectral do infravermelho. Esta é a razão
do vapor de água ser o principal constituinte
atmosférico absorvedor das radiações infravermelha
(ou termal) própria das radiações solar (ondas curtas)
e das emitidas pela superfície terrestre (ondas
longas); por esta razão, apesar de sua pequena
quantidade na atmosfera, o vapor de água é o
responsável por aproximadamente metade do efeito
estufa natural presente nessa região.
O efeito estufa natural é responsável pela
elevação da temperatura na superfície da Terra
acima da temperatura de equilíbrio radiativo; o
balanço energético envolvendo a radiação solar
recebida pelo planeta com aquela irradiada pela sua
superfície em forma de radiação infravermelha, prevê
uma temperatura terrestre efetiva de -18oC. Nesta
temperatura toda superfície da Terra estaria coberta
de gelo. Entretanto, constata-se que a temperatura
média na superfície da Terra é 33oC mais alta, ou
seja, 15oC. Essa diferença se deve ao efeito estufa
natural e resulta da presença na atmosfera de
gases denominados gases-estufa (gases
atmosféricos com concentrações variáveis), que
são transparentes à radiação de ondas curtas
provenientes do Sol, mas absorvem (e reemitem)
radiação de ondas longas emitidas pela superfície
terrestre. Portanto, a atmosfera atua como um
termostato, regulando o calor que a superfície
terrestre recebe e emite.
Os principais gases-estufa são o dióxido de
carbono (CO2), o metano (CH
4), o vapor de água, o
óxido nitroso (N2O), o ozônio (O
3), os
clorofluorcarbonetos (CFCs) e outros gases
derivados de processos naturais e/ou
antropogênicos, com destaques para o CO2, o CH
4
e o vapor de água, responsáveis, em ordem, por
50% , 15% e 10% do total desse efeito. Como a
concentração do CO2 tem aumentado desde o início
da revolução industrial devido ao crescente uso de
combustíveis de origem fóssil, os especialistas têm
associado o aumento da emissão de CO2 com
projeções analíticas que prevêem um planeta mais
quente no futuro.
A questão central que consiste em determinar a
relação exata entre a ação humana e a elevação
do aquecimento médio da Terra, tem sido motivo
de muita controvérsia. Os cenários projetados
mostram que aumentos, da ordem de 1 a 2oC, na
temperatura média do planeta mudariam os atuais
padrões de circulação, alterando as estações de
chuva e estiagem e impactando vários setores
produtivos, em especial, toda a matriz agrícola,
através de mudanças no ciclo hidrológico.
A evaporação da água a partir da superfície da
Terra é responsável por metade do resfriamento da
superfície, contrabalançando o aquecimento por
absorção de radiação solar. Quando o vapor de água
ascende na atmosfera ele eventualmente se
condensa e precipita com a energia liberada durante
a condensação do vapor de água contribuindo para
os sistemas de circulação atmosféricos.
A água também pode alterar a capacidade de
reflexão de calor de uma superfície (albedo) pela
deposição de neve e gelo (que possuem um albedo
grande), influenciando o total de energia disponível
para os processos bióticos e abióticos. Por
exemplo, durante uma era glacial, período em que
uma parte da superfície terrestre fica coberta por
camadas de gelo, há uma diminuição do total de
energia disponível na superfície devido ao aumento
do albedo.
ELEMENTOS DO CICLO HIDROLÓGICO NA
AMAZÔNIA
O desenvolvimento do ecossistema amazônico
resulta da história geológica e do clima entrelaçada
à ação cultural dos povos que milenarmente ocupam
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essa região. A Amazônia abriga o sistema fluvial
mais extenso e de maior massa líquida da Terra,
sendo coberta pela maior floresta pluvial tropical. É
delimitada ao norte e ao sul, respectivamente, pelos
maciços das Guianas e do Brasil Central; a oeste
pela jovem Cordilheira dos Andes, e aberta a leste
onde é acessível a plena entrada dos ventos alísios.
O rio Amazonas, principal hidrovia da região,
drena mais de 7 milhões de km2 de terras e possui
uma vazão anual média de cerca de 176 milhões de
litros por segundo (176.000m3/s), o que lhe confere
a posição de maior rio em volume de água da Terra,
superando o rio Congo na África (o segundo rio em
volume de água) em cerca de quatro vezes, o rio
Mississipi umas dez vezes, e as quedas de Niágara
em 28 vezes. Na época das águas baixas, o
Amazonas conduz para o mar cerca de 100 milhões
de litros por segundo (100.000m3/s); na época das
enchentes, mais de trezentos milhões de litros por
segundo (300.000m3/s) (Sioli, 1991). Como ilustração
tem-se que a vazão média do rio Amazonas
representa 176.000 caixas de água de 1.000 litros
que seriam enchidas a cada segundo. Como o
consumo mundial anual de água em 1995 foi 3.000
quilômetros cúbicos, cerca de 1.370 litros por
pessoa e por dia (Shiklomanov, 2000, p. 121), esta
mesma vazão do rio Amazonas é suficiente para
suprir as necessidades básicas de abastecimento
de mais de 6,6 bilhões de pessoas, número de
pessoas maior que a atual população mundial,
incluindo nessas projeções o gasto de água com a
agricultura. Ou ainda, a vazão do rio Amazonas em
1 segundo é suficiente para suprir o consumo diário
de uma cidade com cerca de 128.470 habitantes.
Constata-se que as larguras médias do Rio
Amazonas, medidas durante o período de águas
baixas, passam de 2km, próximo à fronteira do Peru
com o Brasil, para mais de 4km, próximo à Óbidos
(Estado do Pará); e as profundidades médias
correspondentes, variam progressivamente de 10 a
20 metros (Mertis et al., 1996, In: Filizola et al.,
2002). Experimentos mais recentes também
comprovam que durante o período de águas altas,
as larguras médias deste Rio variam de 1 km em
Tabatinga a 7km em Almeirim (Pará) para
profundidades que variam de 30 metros (Tefé –
Amazonas) até 100 metros em Itacoatiara
(Amazonas) (Guyot et al., 1998, In: Filizola et al.,
2002). Filizola e colaboradores (2002) também
registraram as amplitudes das cotas máximas e
mínimas do Solimões-Amazonas, encontrando um
valor de 12 metros em Terezinha (fronteira Peru-
Brasil), 15 metros em Manacapuru (cerca de 94 km
de Manaus) e finalmente 3 metros em Macapá (foz
do Amazonas).
Os ventos alísios que trazem para a região
amazônica o vapor de água proveniente do oceano
Atlântico têm barreiras naturais especialmente no
semicírculo andino, o que impõe a precipitação do
vapor de água através de chuva ou de neve. Assim,
as características geomorfológicas e a existência
de fatores regionais que contribuem para a
interceptação dos ventos quentes e úmidos da
circulação geral da atmosfera e da Zona de
Convergência Intertropical6, resultaram numa
tendência ecológica que explicam a existência de
um clima quente e úmido na Amazônia possibilitando
o desenvolvimento de uma floresta equatorial (Salati
e Ribeiro, 1979).
A Região Amazônica é uma das regiões de mais
altos índices pluviométricos do planeta, com totais
médios da ordem de 2200 mm/ano – 1mm/dia
corresponde à queda de 1 litro de água por dia em
cada metro quadrado da região em questão. Isto
representa um volume total de água na forma líquida
de aproximadamente 12.000 trilhões de litros
(12x1012m3) que a bacia amazônica recebe a cada
ano, resultando na maior bacia hidrográfica do
mundo, que representa 16-20% da água doce na
fase líquida na superfície do planeta. A água doce
6 Zona de Convergência Intertropical é um mecanismo meteorológico responsável pela máxima precipitação sobre as áreascosteiras da Amazônia.
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T&C Amazônia, Ano IV, Número 9, Agosto de 200666
constitui somente 2,95%, aproximadamente, do
volume total de água sobre a Terra sendo que 3/4
deste total estão nos glaciares e calotas de gelo
(Postel et al., 1996).
Para efeito de comparação, a precipitação média
em regiões continentais é de cerca de 800 mm/
ano, a qual se reparte em quantidades
correspondentes ao escoamento (? 315-320 mm/
ano) e à evapo-transpiração (? 485-480 mm/ano).
Sobre as regiões oceânicas, a precipitação média
é de 1.270 mm/ano resultando numa precipitação
média anual sobre o globo terrestre, igual a cerca
de 1.100 mm/ano.
Os estudos registram grandes variabilidades nos
índices pluviométricos locais, com situações
peculiares. As análises feitas por Marajó (1992, p.
37-38), referindo-se à cidade de Belém, capital do
Estado do Pará, relatam que as medidas realizadas
em 1856, já confirmavam, à época, que a antiga
regularidade das chuvas no estado do Pará, tão
repetida por muitos escritores, não mais existia.
Continuando, Marajó (idem), afirma: “... eu tive
ocasião de marcar no dia 21 de Dezembro de 1856,
em uma só pancada de água, uma coluna de 66mm;
e no dia 6 de março de 1857, em uma só pancada
que durou das 6 da manhã á 1 da tarde sem
interrupção, uma coluna de 102mm.” (Freitas e Castro,
2004)
Ainda são polêmicos os modelos que descrevem
os processos físico-químico-biológicos que
explicam os mecanismos de formação, transporte
e reciclagem de vapor de água na bacia amazônica,
assim como o grau de importância dos
ecossistemas amazônicos nas configurações
climáticas local, regional e mundial.
No que se refere à pluviosidade regional, como
o total de água que precipita na bacia amazônica
em forma de chuva é da ordem de 12.000 trilhões
de litros por ano (12x1012m3/ano), e sendo a vazão
do rio Amazonas da ordem de 176 milhões de litros
por segundo (176.000m3/s), o que representa uma
perda total de água pela rede fluvial de cerca de
5.500 trilhões de litros por ano (5,5x1012m3/ano,
conclui-se que o restante da água, 6.500 trilhões
de litros (6,5x1012m3/ano), deve retornar à atmosfera
na forma de vapor. A origem primária do vapor de
água é o oceano Atlântico, com os ventos alísios
transportando este vapor para essa região. Diversos
estudos têm indicado que há uma recirculação do
vapor de água na região, sendo que provavelmente
50% das precipitações são devidas a esse
mecanismo, o que coloca a cobertura vegetal como
tendo um papel relevante no total observado de
precipitação. As plantas que no passado foram
selecionadas e se desenvolveram em função das
condições iniciais do ecossistema em evolução, no
presente são partes integrantes fundamentais para
o equilíbrio hidrológico estabelecido, fornecendo
através da evapotranspiração os outros 50% de vapor
necessários para gerar o atual nível de precipitação
(Salati e Ribeiro, 1979). A baixa declividade da
planície amazônica, 1-2 cm.km-1 (Filizola et al., 2002)
contribuiu para a retenção de água nesta região,
criando as condições necessárias para a
emergência de um ciclo hidrológico entrelaçado com
todos os demais ciclos biogeoquímicos existentes
na mesma, matriciando a vida em forma pujante,
complexa e integrada em diversas escalas espaciais
e temporais, do local ao mundial.
O ciclo hidrológico na bacia amazônica é
fortemente influenciado pelos sistemas atmosféricos
que afetam a região, principalmente por aqueles que
causam a convecção e precipitação associada.
Molion (1993), classificou os sistemas dinâmicos
que influenciam a precipitação na Amazônia em
cinco escalas espaciais: 1) Sistemas de grande
escala (ou escala continental), como a Zona de
Convergência Intertropical (ZCIT), o ramo ascendente
7 A célula atmosférica de Hadley circula no sentido norte-sul e a de Walke rno sentido leste-oeste formando a circulaçãogeral de Hadley-Walker.
8 Alta da Bolívia é um fenômeno atmosférico que ocorre na região do antiplano boliviano que interfere na distribuiçãoespacial e temporal da precipitação na região amazônica.
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T&C Amazônia, Ano IV, Número 9, Agosto de 2006 67
da célula de circulação de Hadley-Walker7 e a Alta
da Bolívia8; 2) Sistemas de escala sinótica, como a
formação de aglomerados convectivos associados
com as frentes frias, com extensão da ordem de
1.000km; 3) Sistemas sub-sinóticos, formados
principalmente pelos aglomerados de nuvens
cúmulo-nimbos associados às linhas de
instabilidade e extensão da ordem de 500km; 4)
Sistemas de mesoescala, como os aglomerados
de nuvens cúmulo-nimbos da ordem de 100km de
extensão; e, 5) Sistemas de pequena escala, como
uma célula isolada de nuvem cúmulo-nimbo com
extensão em torno de 1km.
Um dos mecanismos que tem origem em
regiões distantes da Amazônia e que influenciam a
precipitação na região é o fenômeno El Niño. Durante
o El Niño ocorre um aumento dos fluxos de calor
sensível e de vapor de água (calor latente) da
superfície do oceano Pacífico equatorial para a
atmosfera provocando mudanças nos processos de
circulação atmosférica com impactos nos índices
de precipitação em várias regiões do planeta,
inclusive na Amazônia. Moura e Shukla (1981)
discutem sobre um mecanismo que pode causar
modificações no ciclo hidrológico na Amazônia e
que também se origina no oceano Atlântico. Quando
a temperatura à superfície do mar está acima da
média no Atlântico Norte e abaixo da média no
Atlântico Sul, e a ZCIT encontra-se mais ao norte
de sua posição normal, resulta uma redução na
precipitação nas porções central e leste da
Amazônia.
Os bloqueios atmosféricos que ocorrem em
alguns anos no sul da América do Sul (à sudeste
do Pacífico e à sudeste da América do Sul), podem
impedir o avanço das frentes frias vindas do sul do
continente e que eventualmente alcançam a
Amazônia, ocasionando redução de precipitação
nessa região.
Uma outra hipótese refere-se à influência remota
da possível relação entre os aumentos de
precipitação e a presença de aerossóis vulcânicos
na estratosfera sobre as regiões de baixas latitudes.
A ausência de medidas das concentrações de
aerossóis na estratosfera, associados com as
erupções vulcânicas, durante a estação chuvosa na
Amazônia, tem dificultado a verificação desta
hipótese (Molion, 1993).
Estudos mais recentes têm enfatizado a questão
das alterações irreversíveis sobre o ciclo hidrológico
provocadas pelo desmatamento. A disponibilidade
de água é importante para a manutenção da floresta
e nos processos de reciclagens. Modelagens
analíticas e experimentos sobre aspectos do ciclo
hidrológico na bacia amazônica comprovam e têm
reafirmado que 50% da precipitação nesta região é
de origem local, sendo 40% devido ao processo de
transpiração da biomassa viva acima do solo e à
evaporação no solo, e os demais 10% devido à
evaporação da água interceptada pela floresta (Salati,
1987; Ubarana, 1993).
Um aspecto importante do ciclo da água em
florestas, é o que se refere ao retorno de nutrientes
ao solo através de precipitações. Experimentos
mostram que um fluxo anual de 166kg/hectare de
nutrientes é transportado pela precipitação até aos
solos na floresta de Oak-Hickory, Estados Unidos
da América. Deste total, a precipitação direta
contribui com 38%, a precipitação-sob-dossel com
35%, e o escorrimento ao longo dos troncos com
27% do total (Rolfe et al., 1978). Estes valores devem
ser maximizados em regiões tropicais, em especial,
naquelas com coberturas vegetais de grande porte,
como na Amazônia.
Em geral, existem três tipos de modelos
hidrológicos: 1) os fundamentados nos princípios
da mecânica; 2) os conceitualmente simples e que
se baseiam em arranjos e articulações teóricas que
expressam tendências gerais dos diversos
elementos constituintes do mesmo, e, 3) os modelos
tipo “box”, que dependem de dados de entrada e de
saída para a calibração dos parâmetros assim como
para a determinação de sua própria estrutura e
consistência teórica interna (Dooge, 1982).
Por outro lado, diversas dificuldades permeiam
a construção desses modelos hidrológicos, dentre
as quais destacamos: 1) Problemas de escalas
espacial e temporal. Muitas vezes faz-se necessário
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T&C Amazônia, Ano IV, Número 9, Agosto de 200668
modelar a dinâmica hidrológica associada às
variações temporais de minutos, horas, dias,
semanas, anos e longos tempos, e às variações
espaciais de um sítio, uma região, um continente,
e em escala global; 2) Dificuldades metodológicas
associadas a interdisciplinaridade e ao
entrelaçamento entre os diversos mecanismos físico-
químico-biológico envolvidos na dinâmica não linear,
desse ciclo; e finalmente, 3) A ausência de bancos
de dados mais amplos e consistentes.
ÁGUA E POLÍTICAS SOCIOECONÔMICAS
MUNDIAIS E AMAZÔNIA
A desigualdade social exacerbada e a
depreciação exacerbada dos recursos da natureza
constituem questões que tensionam os processos
civilizatórios em curso. A rapidez em que o
capitalismo intensifica a precarização socioecológica
nas regiões periféricas compromete sua própria
dinâmica.
A síntese dos indicadores sociais mundiais no
ano 2000 é uma referência emblemática: 1,3 bilhão
de pessoas não tem acesso a água potável; mais
de 5 milhões de pessoas morrem anualmente devido
às doenças provocadas pela água imprópria ao
consumo; 1 bilhão de pessoas habitam em moradias
precárias; 100 milhões não tem moradia; 790
milhões de pessoas passam fome e não dispõem
de segurança alimentar; 2 bilhões de pessoas estão
anêmicas com insuficiência alimentar; 35 mil
crianças morrem diariamente por carências
alimentares; 880 milhões não tem acesso aos
serviços de saúde; 2,6 bilhões não tem saneamento
básico e 2 bilhões não tem acesso à eletricidade. A
morbidez deste quadro intensifica-se quando
considera-se que: 1,2 bilhão de pessoas vivem com
menos de 1 dólar por dia; 1 bilhão de pessoas não
podem satisfazer suas necessidades básicas de
consumo; mais de 850 milhões são analfabetas;
27% das crianças em idade escolar não estudam
por falta de escola, das quais 260 milhões não tem
acesso à educação primária; 145 milhões de
pessoas vivem fora de seus países; 900 milhões
são subempregadas; 150 milhões estão
desempregadas e 250 milhões de crianças em idade
escolar estão trabalhando (Gómez, 2000). Este é o
quadro social forjado e cristalizado pelo processo
de globalização, liderado pelos conglomerados
econômicos e pela hegemonia política dos países
desenvolvidos do mundo ocidental. Em nível mundial
86% do consumo privado total é privilégio de 20%
da população humana, e os 15 principais países
exportadores em 2000, liderados pelos Estados
Unidos da América do Norte (12,3%), foram
responsáveis por 71,8% das exportações mundiais
realizadas em 2000.
Neste contexto a democratização e o uso
racional da água constitui um dos principais
problemas do século 21. Na Conferência
Internacional sobre Água e Ambiente realizada em
Dublin, em 26-31 de janeiro de 1992, construiu-se
uma Agenda sócio-ecológica mundial baseada nos
princípios de que: a água fresca é finita e essencial
para a vida; o manejo e o uso da água devem ser
feitos em forma coletiva; a água é um bem público
insubstituível em todos as dimensões econômicas
e sociais da humanidade. Esta Agenda estabeleceu
a necessidade de: viabilizar o acesso à água, comida
e condições sanitárias adequadas a mais de ¼ da
humanidade que ainda não dispõe desses serviços;
garantir proteção a amplo setor da população
mundial que se encontra sujeito aos desastres
naturais, decorrentes do ciclo da água; criar
condições para a conservação e a eliminação do
desperdício da água; construir as condições técnicas
para a realização do desenvolvimento sustentável
em ambientes urbano e rural; proteger os sistemas
aquáticos e garantir o suprimento adequado ao meio
rural e às produções agrícolas; resolver os conflitos
locais, regionais e internacionais por causa das
fontes e dos suprimentos de água; e, formar recursos
humanos para a realização de estudos avançados
sobre o adequado uso, conservação e manejo da
água pelas diferentes comunidades e sociedades
([email protected], 2002).
Ciclos Hidrológicos; Amazônia-Homem-Mundo
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A existência de cerca de 16-20% da água doce
mundial em superfície sólida na bacia amazônica e
de uma área próxima de 1,2x106km2, periódica ou
permanentemente coberta por água nessa região,
a credencia como estratégica nas políticas mundiais
do ciclo hidrológico. As projeções de um
crescimento do consumo mundial anual de água,
de 3.000 quilômetros cúbicos em 1995 para mais
de 5.000 quilômetros cúbicos em 2025 (Shiklomanov,
2000, p. 121), fortalece a importância geopolítica
da Amazônia.
Contraditoriamente, o acesso a água potável
ainda constitui uma utopia para ampla parcela das
populações amazônicas. Recentemente o Prefeito
de Manaus, Serafim Corrêa, em debate público sobre
os problemas de abastecimento de água nesta
cidade afirmou que: “...cerca de 15% da população
(aproximadamente 250 mil habitantes) não recebem
água em casa; 230 mil recebem por menos de 12
horas diárias; mais de 90% da população (1.440.000
de pessoas) não têm tratamento de esgoto, e o preço
da água é elevado...” (Alves, 02/08/2006).
A história dos estudos da inter-relação dos
ecossistemas amazônicos com o ciclo hidrológico
e do papel social da água, em escala local, regional
e planetário, ainda é muito recente. Este é um
trabalho para várias gerações.
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Espaciais, São José dos Campos, SP.
World Meteorological Organization,
*Marcílio de Freitas é Professor da
Universidade Federal do Amazonas e Diretor do
Centro de Estudos Superiores do Trópico Úmido da
Universidade do Estado do Amazonas
**Walter Esteves de Castro Júnior é Professor
do Depto. de Física da Universidade Federal do
Amazonas ([email protected])
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