Modelling the spatial dependence of the rainfall erosivity index in the Brazilian semiarid region

Abstract

The objective of this work was to model the spatial dependence and to map the rainfall erosivity index (EI30) in the semiarid region of Brazil. Registers of monthly erosivity from 210 rainfall stations were used, with daily time series equal to or greater than 15 years. Based on the values of the EI30, a spatial dependence model was made by adjusting the semivariogram. From the semivariogram models, erosivity isoline maps were generated with a kriging interpolator. According to the historical data series, the maximum monthly average value of the EI30 was observed in March, and the annual value ranged from 1,439 to 5,864 MJ mm ha-1 per year, classified as low and moderate, respectively. The highest EI30 values were obtained in the northern and southern extremes of the semiarid region. Average spatial dependence was observed for rainfall erosivity, in most months, especially with the spherical semivariogram model. The range of erosivity varied from 62 to 1,508 km for the monthly EI30 and was of approximately 1,046 km for the annual one. The applied model, with the validation of the semivariograms using the jackknife test, allows the spatialization of the EI30 for the semiarid region of Brazil.

O objetivo deste trabalho foi modelar a dependência espacial e mapear o índice de erosividade das chuvas (EI 30 ) na região semiárida do Brasil. Foram utilizados registros de erosividade mensal de 210 postos pluviométricos, com série temporal diária igual ou superior a 15 anos. Com base nos valores do EI 30, a modelagem da dependência espacial foi realizada pelo ajuste do semivariograma. A partir dos modelos de semivariograma, foram gerados mapas de isolinhas de erosividade com interpolador da krigagem. De acordo com a série histórica de dados, o valor máximo mensal médio do EI 30 foi observado em março, e o valor anual variou de 1.439 a 5.864 MJ mm ha -1 por ano, classificado como baixo e moderado, respectivamente. Os maiores valores do EI 30 foram obtidos nos extremos norte e sul da região semiárida. Foi observada dependência espacial média para erosividade da chuva, para a maioria dos meses, principalmente com o modelo de semivariograma esférico. O alcance da erosividade variou entre 62 e 1.508 km, para o EI 30 mensal, e foi de, aproximadamente, 1.046 km para o anual. A modelagem aplicada, com a validação dos semivariogramas pelo teste de jackknife, permite a espacialização do EI 30 para a região semiárida do Brasil.