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Título: Aplicação e avaliação de metodologias para previsão de índices regionais de chuva no período da quadra chuvosa na região semi-árida do nordeste do Brasil
Título em inglês: Implementation and evaluation of metodologias to forecast for índices regional rain index in the rainy season in region semi-árida of nordeste of Brazil
Autor(es): Silva, Emerson Mariano da
Orientador(es): Castro, Marco Aurélio Holanda de
Palavras-chave: Meteorologia - Nordeste
Precipitação pluviométrica
Bacias hidrográficas
Recursos hídricos
Data do documento: 28-Set-2007
Citação: SILVA, E. M. (2007)
Resumo: Este estudo apresenta a aplicação e a avaliação de sistemas de previsão climática, baseados em duas metodologias distintas para obtenção de Índices Regionais de Chuva no período da Quadra Chuvosa (IRCQC), sobre a região semi-árida do nordeste do Brasil (RSANEB). No primeiro caso, tem-se um conjunto de simulações numéricas, 30 anos (1971-2000), obtidas através da aplicação de um sistema de previsão baseado na teoria da redução de escala da previsão (downscaling dinâmico), por meio do aninhamento dos modelos global ECHAM4.5 (Max Plank Institute) e regional RSM97 (National Centers for Environmental Prediction). O Segundo é baseado na teoria dos conjuntos difusos (fuzzy sets), usando como variáveis de entrada parâmetros termodinâmicos sobre e nos Oceanos Atlântico e Pacífico Tropicais, para o período de 1985 a 1996. Avaliaram-se os resultados obtidos a partir da aplicação de cada metodologia sobre a RSANEB e sobre as regiões das bacias hidrográficas do Estado do Ceará. No primeiro caso, para a simulação da climatologia do IRCQC e para compostos de anos de contraste climáticos, categorizados como anos secos, normais e chuvosos, usando-se índices estatísticos que avaliam o desempenho do sistema de previsão climática e índice de correlação estatística entre as séries dos IRCQC simulados e observados sobre cada uma das regiões citadas acima. No segundo, usando-se índice de correlação estatística entre os IRCQC simulados e observados sobre as regiões em estudo. Os resultados mostram que a utilização da técnica de downscaling dinâmico obteve desempenho satisfatório, apresentando habilidade na tarefa de simulação da climatologia do IRCQC, capturando as tendências das séries dos dados observados, apesar de se observar subestimativa dos valores determinísticos observados (bias seco) em todas as regiões das bacias hidrográficas analisadas. Adicionalmente, menciona-se que, para a aplicação do modelo baseado na teoria dos fuzzy sets, os resultados mostraram que qualitativamente, na escala interanual, a técnica foi capaz de prever pelo menos uma das categorias da variável de saída (IRCQC), sobre a RSANEB. Quantitativamente, os menores erros foram observados para os anos classificados na variável de saída nas categorias de Normal (N), Chuvoso (C), e Muito Chuvoso (MC), com correlações que variam de 0.8 a 0.85, dependendo do método de desfuzificação usado. Para as regiões das bacias hidrográficas do Ceará, em geral, os resultados foram semelhante aos obtidos na RSANEB, com os IRCQC simulados mais próximos do observado para os anos classificados nas categorias de normal (N) a muito chuvoso (MC), apresentando maiores diferenças para os anos de muito seco (MS) a seco (S), apresentando índices de correção estatística que variam entre 0.66 e 0.84. Assim, conclui-se que o uso desses sistemas de previsão climática pode auxiliar a previsão sazonal de chuva na RSANEB e nas regiões das bacias hidrográficas do Estado, fornecendo informações de previsões climáticas que possam auxiliar os estudos de quantificação dos recursos hídricos e o setor agrícola dessas regiões.
Abstract: This study presents the application and evaluation of two distinct forecast systems Seasonal Regional Rainfall Indices on the Semi-Arid Northeast of Brazil and Basins of the Ceará State Regions. In the first case a set of numerical simulations (1971-2000) obtained from system forecast based on the theory of dynamic downscaling is used as data to input in the Regional Spectral Model (RSM97) atmospherics variables simulated by ECHAM4.5 global model. The second case is application of fuzzy sets theory as a tool for the period of 1985-1996. Thermodynamic parameters in Tropical Atlantic and Pacific Oceans were used as input variables for the model. The results from the application of each methodology had been evaluated for the climatological simulation and for composites of climatic years of contrast, categorized as dry, normal and rainy years, using statistical performance indices and correlation coefficients among the series simulated and observed on the regions. The results show that the use of the dynamic downscaling technique presents satisfactory performance, presenting ability in the task of simulation of the climatologic indices, capturing the trends series of the observed data, although to observe underestimated of the values observed in all regions analyzed. For the model application based on the theory of fuzzy sets, the results have shown that qualitatively, in an annual scale, this technique was able to forecast at least one of the categories of the output variable (total February/May rain in the of Semi-Arid Northeast Region of Brazil). Quantitatively, the smallest errors have been observed for the years classified according to the output variable in the categories of Normal, Rainy, and Very Rainy, with correlation coefficients ranging from 0.8 to 0.85. For regions of Basins in the State of Ceará, the results showed that indexes simulated presents values close to that observed in the years ranked in the categories of Normal and Very Rainy, presenting larger differences for the years of Very Dry and Dry, with index correction varying between 0.66 and 0.84. Thus, concludes that the applications techniques can assist the forecast of the Seasonal Regional Rainfall Indices in the regions of the Basins in the State of Ceará, and supply information of climatic forecasts that can assist the studies of quantification of the water resources and the agricultural sector of these regions.
Descrição: SILVA, E. M. Aplicação e avaliação de metodologias para previsão de índices regionais de chuva no período da quadra chuvosa na região semi-árida do nordeste do Brasil. 2007. 145 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16728
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