Methodology for consideration of climatic trends in IDF curves of precipitation

Many studies show that extreme rainfall have changed their behavior in recent years, caused by climate change. This fact has consequences such as increased occurrence of flood and other critical events in urban areas. This study aims to contribute to the analysis of extreme events trends and how these can be considered in the hydraulic projects, seeking to reduce the occurrence of urban disasters due to undersizing. For this, synthetic series of annual maximum rainfall with duration of 1 hour and different magnitudes of trend were created. It was analyzed the required size of observed series for the detection of trends and the impact of trends in hydraulic projects. Two methodologies were also tested to update the IDF curves in case of trend detection in the annual maximum rainfall series. The first analysis showed that is required a serie with about 98 years of observed data to detect trend magnitudes (with α = 0,1 of significance) equal to 0,05mm/year, while a serie data about 27 years is required to detect magnitudes of 0,40mm/ano. The results showed how uncertain is the trend detection, the smaller the series size. In relation to the trends impacts in hydraulic projects, it was possible to observe that for some specific situations with mild magnitudes, the flow increment for future situation is quite small, and may even be neglected, while in other cases, the future flow increase situations poses great risk if the pipeline works undersized over the years. The methodologies for considering the trends obtained acceptable performance for series with size from 50 years of observed data, for return periods with up to 100 years and lifetime up to 50 years. For smaller series, the methodologies presented extremely large errors due to the low representativeness of the short series, being the magnitude detected at the beginning of the series different from that detected at the end of the lifetime of the structure. It is noticed that the rainfall data limitation in our country brings us to a situation of great uncertainty regarding the trends of maximum rainfall series, where most series have sizes with about 10 to 20 years of observed data.Muitos estudos mostram que as chuvas intensas tem modificado seu comportamento nos últimos anos, função das alterações climáticas. Este fato traz consequências como o aumento da ocorrência de eventos de enxurradas, alagamentos e demais eventos críticos nas áreas urbanas. Nesta pesquisa tem-se o intuito de contribuir na análise de tendência de eventos extremos e como estes podem ser considerados nos projetos hidráulicos buscando a redução da ocorrência de desastres urbanos devido a subdimensionamentos. Para tal, foram criadas séries sintéticas de precipitações máximas anuais com duração de 1 hora e diferentes magnitudes de tendência. A partir delas, foi analisado qual o tamanho necessário de séries observadas para a detecção de tendências e qual o impacto das tendências nos projetos hidráulicos. Também foram testadas duas metodologias para atualização das relações IDF em caso de detecção de tendência nas séries de precipitações máximas anuais. A primeira análise mostrou que para detecção de magnitudes de tendência (com significância α=0,1) iguais a 0,05mm/ano é necessário uma série com cerca de 98 anos de dados observados, enquanto magnitudes de 0,40mm/ano necessitam de uma série de cerca de 27 anos. Os resultados mostraram o quão incerta é a detecção das tendências, quanto menor for o tamanho da série. Em relação aos impactos das tendências em projetos hidráulicos, foi possível observar que para algumas situações específicas com magnitudes amenas, o incremento de vazão para situação futura é bastante pequeno, podendo até ser desprezado, enquanto nos demais casos, o incremento da vazão em situações futuras é volumoso e oferece grande risco se a tubulação passar a trabalhar subdimensionada ao longo dos anos. As metodologias para consideração das tendências obtiveram desempenho aceitável para séries com tamanho a partir de 50 anos de dados observados, desde que para períodos de retorno com até 100 anos e vida útil da obra de até 50 anos. Para séries de tamanho menor que 50 anos, as metodologias apresentaram erros extremamente grandes devido à pouca representatividade das séries curtas, sendo a magnitude detectada no início da série diferente da detectada no fim da vida útil da estrutura. Percebe-se como a limitação de dados pluviográficos em nosso país nos remete a uma situação de grande incerteza em relação às tendências de precipitações máximas, onde a maioria das séries possuem tamanhos com cerca de 10 a 20 anos de dados observados