Rainfall and air temperature series of the State of São Paulo, Brazil: periodicities, associated probabilities, trends, and climate variations

A importância sócio-econômica do agronegócio paulista e a vulnerabilidade agrícola aos eventos atmosféricos evidenciam a necessidade da constante investigação da dinâmica climática do Estado de São Paulo. Dessa forma, o objetivo do trabalho foi realizar a descrição estatística de séries temporais de precipitação pluvial (PRE), temperatura do ar máxima (Tmax) e mínima (Tmin) do Estado de São Paulo, determinando as respectivas probabilidades de ocorrência, possíveis periodicidades, tendências e variações climáticas. O estudo considerou as escalas anual, mensal e absoluta. Essa última refere-se ao maior e menor valor diário de temperatura do ar (Tmaxabs e Tminabs, respectivamente) e ao maior total de precipitação pluvial (Preabs) ocorrido ao longo de um dia dentro de cada agrupamento anual. Análises estatísticas de séries temporais, métodos paramétricos e não paramétricos foram aplicados a dados meteorológicos de nove localidades. Considerando as escalas mensal e anual, nas séries de Tmin foram detectados os indícios mais significativos de tendências de elevação temporal. Essas alterações foram mais severas nas localidades de Campinas, Cordeirópolis, Ribeirão Preto e, especialmente, Ubatuba. Nas séries de Monte Alegre do Sul e Pindorama tais indícios são observados de forma pouco significativa. Mesmo após a adoção de um período comum de análise (1948 a 2007) não foi possível estabelecer uma concomitância/significância na variabilidade temporal das séries de Tmin analisadas. Essa incoerência espacial indica provável influência de forçantes de escala local na variabilidade temporal desses dados de temperatura pertencentes ao Estado de São Paulo. As alterações observadas nas séries de Tmax são, de forma geral, inferiores às observadas nos dados de Tmin. A principal característica das séries de PRE é a elevada variabilidade temporal de seus dados. Para esse elemento meteorológico foram verificados, nas localidades situadas fora da faixa litorânea, deslocamentos à direita das curvas de probabilidades associadas aos anos mais recentes. Essa elevação no regime de PRE deve-se especialmente ao mês de maio. Nos dados de PRE, relativos à localidade de Ubatuba, foram observadas características opostas às verificadas nas demais séries do estudo com deslocamento a esquerda das curvas de probabilidade relativas aos últimos 36 anos. Na escala de valores absolutos, foram verificadas tendências de elevação apenas nas séries de precipitação máxima absoluta da localidade de Pindorama e de temperatura mínima absoluta de Ubatuba. Nenhuma das três variáveis evidenciou marcantes periodicidades em suas séries temporais. Contudo os maiores picos do espectro de potência local da ondaleta, relativos aos dados mensais e absolutos de Tmax, coincidem com os eventos de seca mais severos já registrados na literatura científica do Estado. A não concomitância dos picos de variância dos dados de temperatura máxima e mínima, aliada às diferentes variabilidades observadas nessas séries temporais, nas distintas localidades utilizadas, permite inferir que os extremos superiores e inferiores desse elemento meteorológico são influenciados de forma diferenciada pelas forçantes moduladoras do clima do Estado de São Paulo.The socio-economic relevance of São Paulo State agribusiness, and the vulnerability of agriculture atmospheric events indicate the need for constant study of the dynamics of the climate system of the State of São Paulo, Brazil. The propose of this work was to study the statistics of time series of rainfall (PRE), maximum air temperature (Tmax), and minimum air temperature (Tmin) of the State of São Paulo. The probability of occurrence of these data and presences of periodicity, trends, and climate variations, on the time series, were investigated. The study was carried out considering annual, monthly, and absolute time scales. This last scale refers to the largest and to the smallest air temperature daily value, observed each year, (Tmaxabs and Tminabs, respectively). The absolute time scale also refers to the largest daily rainfall amount, observed each year (Preabs). Time series analysis, parametric and non parametric methods were applied to PRE, Tmax and Tmin data of nine weather stations. The highest significance levels of increasing trends were detected in both annual and monthly Tmin series. These climate alterations were more severe in the regions of Campinas, Cordeirópolis, Ribeirão Preto and, especially, Ubatuba (coastal region of the state). For Tmin series from Monte Alegre do Sul and Pindorama, trends were mostly statistically non significant. In spite of adopting the same period of analysis, 1948 to 2007, it was not possible to find a concomitance/similarity in the temporal variability of Tmin analyzed series. This spatial incoherence indicates the presence of important local forcing on air temperature data. The climate alterations observed in Tmax series was, in general, much less significant than those observed in Tmin series. The most important feature of the PRE series is the high temporal variability. For the weather stations in the mainland, it was verified shifts to the right in the PRE probabilities distributions associated with the most recent years. This temporal increase on rainfall amounts is mainly observed in May. For the Ubatuba PRE series, shifts to the left, in the probabilities distributions associated with the last 36 years, were found. For the absolute time scale, increasing trends were detected only in Pindorama Preabs time series and Ubatuba Tmin time series. No important periodicity was found in any of the analyzed time series. However, the local wavelet power spectrum (WPS) higher peaks, for monthly and absolute Tmax series, are concomitant with the most severe drought event described in scientific literature of the State of São Paulo. The non coincidence of the Tmax and Tmin WPS peaks, associated with the different temporal variability of those series, allows us to infer that those variables are influenced at a different way by the climate forcing that modulates the climate system of the State of São Paulo