Temporal dynamics of rainfall using the gamma distribution for the municipality of Chimoio, Mozambique
Authors: Cangela Geraldo Luís Charles de , Silva Marcos Vinícius da , Araújo Júnior George do Nascimento , Silva José Raliuson Inácio da , França e Silva Ênio Farias de , Pandorfi Héliton , Morales Kenny Rubem Montalvo , Vasconcelos Célio , Massinga Alda Pereira , Mabasso Geraldo Acácio , Mavaieie Júnior Paulo Augusto 
Published: April 2023

Knowledge of rainfall patterns improves agricultural planning and assists in the development of public policies. Thus, the objective was to estimate the monthly and annual rainfall patterns for the municipality of Chimoio, Mozambique. For this, we apply to a series of 32 years (1989-2020) of monthly and annual scale data, the Gamma probability distribution function (GPD). The estimate of rain occurrence was performed at levels of 25, 30, 40, 50, 70, 75, 80, and 90% probability. We performed the adequacy of the GPD using the Kolmogorov-Smirnov (KS) adherence tests; Chi-square and Shapiro-Wilk, at 1% significance. Our study showed that the GPD met the KS test, indicating that it can be used to estimate rainfall patterns. Historically, the rainy season in Chimoio comprises December to March, and the months from April to November correspond to the dry season. We also show that there is a 75% probability of rainfall between 30 and 100 mm in the rainy season, with higher values in December (104.3 mm) and January (133.33 mm). Annually, the average rainfall is 1027.7 mm, with a probability of 40 and 50% of rainfall equal to 1065.3 and 990.1 mm, respectively. In the period studied, we noticed that 1997 (1724 mm) and 2006 (546.6 mm) were the wettest and driest years, respectively, showing the great variability of local rainfall patterns. The GPD adequately expressed the probability of rainfall in Chimoio, and can be an important tool for agricultural planning and public policy development in the municipality.Keywords: Gamma probability, agricultural planning, rainfall standard, rainfall variability, urban planning. Dinâmica temporal da precipitação usando a distribuição gama para o município de Chimoio, Moçambique RESUMOO conhecimento dos padrões de chuva melhora o planejamento agrícola e auxilia o desenvolvimento de políticas públicas. Dessa forma, objetivou-se estimar os padrões mensais e anuais de chuva para o município de Chimoio, Moçambique. Aplicamos a uma série de 31 anos (1989-2020) de dados de escala mensal e anual a função de distribuição de probabilidade Gamma (DPG). A estimativa de ocorrência de chuva foi realizada nos níveis de 25, 30, 40, 50, 70, 75, 80 e 90% de probabilidade. Realizamos a adequação da DPG pelos testes de aderência de Kolmogorov-Smirnov (KS); Qui-quadrado e Shapiro-Wilk, a 1% de significância. Nosso estudo mostrou que a DPG atendeu ao teste de KS, indicando que pode ser utilizada para a estimativa dos padrões de chuva. Historicamente, o período chuvoso em Chimoio compreende dezembro a março, e os meses de abril a novembro correspondem ao período seco. Mostramos ainda, que existem 75% de probabilidade de ocorrência de chuvas de 30 a 100 mm no período chuvoso, com maiores valores em dezembro e janeiro. Anualmente, a precipitação média é 1027,7 mm, com probabilidade de 40 e 50% de ocorrência de chuvas iguais a 1065,3 e 990,1 mm, respectivamente. No período estudado, percebemos que 1997 (1724 mm) e 2006 (546,6 mm) foram os anos mais chuvoso e seco, respectivamente, mostrando a grande variabilidade dos padrões de chuva local. A DPG expressou adequadamente a probabilidade de ocorrência de chuvas em Chimoio, e pode ser uma importante ferramenta para o planejamento agrícola e desenvolvimento de políticas públicas do município.Palavras-chaves: Probabilidade gama, planejamento agrícola, padrão pluviométrico, variabilidade pluviométrica, planejamento urbano