Trends, clusters and standardized and anomaly indexes: an analysis of the rainfall in the state of Rio Grande do Sul

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Changes in climate variables affect all stages of agricultural activities, and the rainfall regime have the strongest effect on environmental conditions and consequently, causing the greatest direct effect on the crop production. Therefore, over the last decades, statistical methods have been developed, improved and used as tools to understand the characteristics and duration of rainy and drought periods, enabling their understanding especially in places where the economy is directly and/or indirectly linked to agriculture. Therefore, the study aim was to analyze the rainfall exclusion variability in the state of Rio Grande do Sul, through monthly data from 23 weather stations, between 1980 and 2019. The specific objectives were: (a) Quantify rainfall differentiation in different physiographic regions of Rio Grande do Sul, verifying its seasonal distribution and trends in annual and seasonal series; (b) Determine homogeneous protection groups for Rio Grande do Sul, through principal component analysis (PCA) and application of Ward's hierarchical method; and (c) Evaluate the periods of drought and of lower dryland soybean yields in Rio Grande do Sul, using the standardized rate index (SPI), degeneration anomaly index (RAI) and yield anomaly index. The results obtained demonstrate a vast difference in the spatio-temporal distribution of the rainfall and the relevance of these studies as an aid tool to plan agricultural activities such as irrigation and soil preparation to decrease the associated risks. Alterações nas variáveis climáticas afetam todas as etapas das atividades agrícolas e destas, o regime pluviométrico é o que exerce maior influência sobre as condições ambientais, e consequentemente, causando maior efeito direto na produção das culturas agrícolas. Diante disso, ao longo das últimas décadas, métodos estatísticos foram desenvolvidos, aprimorados e utilizados como ferramentas na compreensão no conhecimento das características e duração de períodos chuvosos e menos chuvosos possibilitando sua compreensão, especialmente em locais onde a economia está direta e/ou indiretamente ligada à agricultura. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi analisar a variabilidade da precipitação pluviométrica no Rio Grande do Sul, através de dados mensais de 23 estações pluviométricas, no período de 1980-2019. Para tanto, foram definidos os objetivos específicos: (a) Quantificar a precipitação pluvial nas diferentes regiões fisiográficas do Rio Grande do sul, verificando sua distribuição sazonal e as tendências apresentadas em séries anuais e sazonais; (b) Determinar grupos de precipitação homogênea para o Rio Grande do Sul, através da análise de componentes principais (PCA) e aplicação do método hierárquico de Ward; e (c) Avaliar os períodos de seca no Rio Grande do Sul e de menores produtividades de soja de sequeiro, utilizando o índice de precipitação padronizado (SPI), índice de anomalia de precipitação (RAI) e índice de anomalia de rendimento. Os resultados obtidos demonstraram a vasta diferença na distribuição espaço-temporal da precipitação e a importância de estudos deste cunho temático como uma ferramenta de auxílio para que atividades agrícolas, como a irrigação e o preparo do solo, possam ser planejadas e realizadas de forma racional, diminuindo os riscos associados.