Mineração de dados para previsão de eventos extremos de precipitação

No presente trabalho foram desenvolvidos modelos de classificação aplicados à mineração de dados climáticos para a previsão de eventos extremos de precipitação com uma hora de antecedência. Mais especificamente, foram utilizados dados observacionais registrados pela estação meteorológica de superfície localizada no Instituto Politécnico da Universidade do Estado do Rio de Janeiro em Nova Friburgo RJ, durante o período de 2008 a 2012. A partir desses dados foi aplicado o processo de Descoberta de Conhecimento em Banco de Dados (KDD Knowledge Discovery in Databases), composto das etapas de preparação, mineração e pós processamento dos dados. Com base no uso de algoritmos de Redes Neurais Artificiais e Árvores de Decisão para a extração de padrões que indicassem um acúmulo de precipitação maior que 10 mm na hora posterior à medição das variáveis climáticas, pôde-se notar que a utilização da observação meteorológica de micro escala para previsões de curto prazo é suscetível a altas taxas de alarmes falsos (falsos positivos). Para contornar este problema, foram utilizados dados históricos de previsões realizadas pelo Modelo Eta com resolução de 15 km, disponibilizados pelo Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais CPTEC/INPE. De posse desses dados, foi possível calcular os índices de instabilidade relacionados à formação de situação convectiva severa na região de Nova Friburgo e então armazená-los de maneira estruturada em um banco de dados, realizando a união entre os registros de micro e meso escala. Os resultados demonstraram que a união entre as bases de dados foi de extrema importância para a redução dos índices de falsos positivos, sendo essa uma importante contribuição aos estudos meteorológicos realizados em estações meteorológicas de superfície. Por fim, o modelo com maior precisão foi utilizado para o desenvolvimento de um sistema de alertas em tempo real, que verifica, para a região estudada, a possibilidade de chuva maior que 10 mm na próxima hora.

Influências das condições termodinâmicas nos eventos extremos de precipitação na cidade de Belém e região metropolitana

O objetivo desta dissertação foi verificar a importância dos fatores termodinâmicos na ocorrência de eventos extremos de precipitação na Cidade de Belém (PA) e região metropolitana, no período de agosto de 2008 a dezembro de 2009. Para tal, foram utilizados dados de precipitação e radiossondagens. Para análise das condições termodinâmicas e dinâmicas foram utilizadas imagens de satélite, cartas de superfície e análise do diagrama SKEW T LOG P. O estudo da termodinâmica da atmosfera foi realizado a luz das teorias da Energia Potencial Disponível para a Convecção (CAPE) e, também, da Energia de Inibição da Convecção (CINE). Foi utilizado o método dos decis para classificar os eventos extremos de precipitação a fim de associá-los aos valores da CAPE e da CINE com o objetivo de verificar o valor destes índices quando da ocorrência dos eventos extremos. Verificou-se que a região estudada possui forte atividade convectiva durante todo o ano, haja vista que seus valores médios mensais variam entre 900 J/kg e 1900 J/kg. Foi visto, também, que nem sempre CAPE alta e CINE baixa determinam precipitação. Esta situação determina o potencial para a convecção profunda, mas para converter este potencial em precipitação existe a necessidade da forçante dinâmica. Os resultados mostraram que quando o processo de precipitação dependeu, exclusivamente, da CAPE, foi necessário haver um valor alto para poder gerar convecção profunda e por consequência precipitação, enquanto, que no processo de precipitação com contribuição dinâmica não foi necessário um valor tão significativo da CAPE, neste caso, não ultrapassou a 1000 J/kg. A CINE esteve, sempre, menor no período chuvoso apresentando valores médios mensais menores que 300 J/kg. Isto não quer dizer que quanto menor a CINE maior será a precipitação. Quando a inibição está presente a instabilidade vai crescendo ao longo do dia determinando, com isso, nuvens com um desenvolvimento vertical mais acentuado, assim os pontos onde os inibidores enfraquecem primeiro, serão os pontos preferenciais para o disparo da tempestade. Logo, quando a instabilidade estiver alta e existir o mecanismo inibidor (CINE), em uma grande área, os locais mais propícios aos disparos das tempestades são os pontos onde a CINE e o NCE começam a diminuir e a inversão térmica, que por vezes acontece, começa a ser quebrada. Durante a execução desta pesquisa ficou claro que para a ocorrência de eventos extremos de precipitação, no período chuvoso, existe necessidade da influência da ITCZ e no período seco, conforme se observa no estudo de caso realizado para o mês de outubro o fator dinâmico que mais influencia é a Linha de Instabilidade (LI).

Eventos extremos de precipitação em Belém-PA: uma revisão de notícias históricas de jornais

Os impactos socioeconômicos dos Eventos Extremos de Precipitação Diária em Belém-Pará foram estudados com base em histórias relatadas nas notícias dos jornais da cidade durante o período de 1987 a 2009. Estes eventos foram caracterizados como extremos por meio da Técnica do Decil. O objetivo foi identificar as consequências e os principais bairros afetados pelos eventos extremos de precipitação diária. Os anos que estiveram sob influência do fenômeno El Niño (La Niña) foram os que apresentaram menor (maior) frequência de Eventos Extremos de Precipitação e de noticias publicadas nos jornais da cidade. A variação mensal mostrou que os Eventos Extremos e as notícias dos jornais foram maiores no período "mais chuvoso" (verão/outono austral). As histórias relatadas nas notícias dos jornais da cidade indicaram que o alagamento das ruas é a principal consequência dos eventos extremos para a cidade de Belém-Pará e os bairros mais afetados são Cremação, Jurunas e Batista Campos. Esses bairros são vizinhos e tem como fator comum a presença da bacia hidrográfica da Travessa Quintino Bocaiúva, a qual apresenta baixa declividade e dificulta o escoamento da água, favorecendo a formação de pontos de alagamentos. Identificou-se que a falta de infraestrutura da cidade é o fator predominante quanto à consequência dos eventos extremos de precipitação diária.

Modelagem climática regional durante dois anos de extremos de precipitação sobre o estado do Amapá: teste de sensibilidade aos esquemas convectivos

O presente estudo mostra uma avaliação da previsão sazonal do Modelo RegCM3 em dois eventos extremos de precipitação, nos anos 2006 e 2007. Na análise foi utilizada a resolução horizontal de 1° x 1° km e validado com 30 x 15 pontos de latitude x longitude para a região do Estado do Amapá. Os resultados apresentados são referentes à comparação entre precipitação sazonal simulada e observada para o trimestre (MAM). De maneira geral, os resultados mostraram que a utilização da técnica de redução de escala de previsão da precipitação sazonal, apresentou um bom desempenho em simular a variabilidade da chuva em escala regional. Porém, erros na quantidade e na posição de alguns máximos foram observados, quando comparado com os dados observados. O viés úmido foi predominante na região litorânea e o viés seco nas áreas sul-sudeste, oeste e centro com forte persistência na região sudeste. Não se observou regiões com valores estimados de precipitação próximos aos valores observados.

As chuvas no Paraná: Variabilidade, teleconexões, e impactos de eventos extremos

Pós-graduação em Geografia - FCT

Eventos extremos da zona de convergência intertropical sobre o Atlântico durante o período chuvoso da Amazônia oriental

Este trabalho reporta uma investigação observacional sobre as características climatológicas (período de 1985 a 2007) associadas aos eventos extremos da ZCIT observados sobre o Oceano Atlântico equatorial, procurando estabelecer as influências na variabilidade pluviométrica da Amazônia oriental, durante os meses de fevereiro, março e abril. Tais eventos foram selecionados objetivamente através da análise de Funções Ortogonais Empíricas e os padrões oceano-atmosfera associados aos eventos da ZCIT, bem como seus impactos na precipitação da Amazônia oriental, foram investigados com base em composições mensais. Os resultados evidenciaram algumas diferenças mensais, principalmente no padrão da circulação atmosférica em 200 hPa e na configuração vertical da circulação troposférica meridional associada à célula de Hadley equatorial. Quanto à estrutura dinâmica dos padrões oceano-atmosfera observada nos meses de fevereiro, março e abril, basicamente evidenciou-se que a ZCIT forma-se sobre o Oceano Atlântico equatorial numa região de confluência dos ventos alísios de sudeste e nordeste, coincidente com áreas contendo TSM anomalamente quente, movimento vertical ascendente associado à célula de Hadley, com divergência do vento em altos níveis. Os impactos de tais eventos na variabilidade espacial da precipitação sobre a Amazônia oriental mostrou que os principais estados afetados pela ZCIT são: Amapá, Pará e Maranhão. Adicionalmente, relatam-se alguns impactos sócio-ambientais (enchentes, alagamentos, queda de árvores, proliferação de doenças, entre outros) que ocorreram na Região Metropolitana de Belém, associados a ocorrência dos eventos extremos da ZCIT selecionados neste trabalho.

Análisis de tendencias de temperaturas extremas (mínimas y máximas diarias) y eventos extremos (olas de frío y de calor) en la Cornisa Cantábrica (1924-2014).

[ES]En este trabajo se han analizado las tendencias de las temperaturas extremas y los eventos extremos en la Cornisa Cantábrica a partir de los registros diarios de catorce observatorios de la base de datos NCDC-GSOD (1973-2014) y cuatro observatorios centenarios también situados en esta región de ECA&D (1928-2014). Para ello, se han calculado los índices climáticos desarrollados por el ETCCDMI y se ha cuantificado la significación de las tendencias mediante el test de Mann-Kendall. Se ha observado un ascenso de las temperaturas extremas y eventos extremos en la mayoría de las estaciones, siendo el aumento más acusado a lo largo de los últimos cuarenta años

Estudo estatístico da ocorrência de jatos no perfil vertical do vento na baixa atmosfera e a sua relação com eventos de intensa precipitação pluvial no Rio Grande do Sul

Neste estudo buscou-se entender as relações dos Jatos de Nível Baixo (JNB) na geração de convecção em escala sinótica e a sua associação com eventos de intensa precipitação. Observou-se o perfil vertical do vento através de radiossondagens realizadas no Aeroporto Internacional Salgado Filho em Porto Alegre e em Uruguaiana no interior do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Analisou-se a sua variabilidade sazonal, intra e inter-sazonalidade. Estimaram-se suas escalas e intensidades predominantes, descrevendo a interação dos JNB's e o seu importante papel na circulação geral da atmosfera e no transporte de vapor de água e calor das regiões equatoriais para regiões de latitudes médias, influenciando diretamente o balanço hídrico de extensas bacias hidrográficas interligadas neste transporte. Os JNB's associados neste intenso transporte apresentam uma tendência de estarem ligados a eventos convectivos noturnos e na geração de Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM), que geram elevados índices pluviométricos que podem causar importante impacto econômico Utilizam-se várias técnicas estatísticas para realização deste estudo, como a Análise das Componentes Principais, Classificação Não-Hierárquica dos JNB's, cálculo das correlações dos sinais das séries temporais dos JNB's e as precipitações, com a utilização de técnicas "Bootstrap", uso de técnicas geoestatísticas, com o cálculo do variograma da precipitação máxima e dos seus dias de evento com ajustamento de um modelo para o variograma teórico. Realiza-se a modelagem com o uso do modelo meteorológico "Model Mesoscale Five" (MM5) para estudar a estrutura e caracterizar o transporte realizado pelo JNB. O emprego destas metodologias facilita o entendimento da complexidade das interações de diferentes escalas meteorológicas envolvidas nos processos sinóticos de macro e mesoescala. Em tal complexidade, o trabalho realizado pelos JNB's nesta interação é o de ser a escala efetiva de transporte na baixa atmosfera, que realiza o importante papel de acoplar a meteorologia regional e o ciclo hidrológico em escala continental.

La economía del cambio climático en Bolivia: Impactos de eventos extremos sobre infraestructura y producción agropecuaria

La pérdida de la infraestructura productiva representa un obstáculo para el desarrollo en Bolivia, no solo porque interrumpe el normal funcionamiento de las actividades económicas, sino porque anula la posibilidad de mejorarlas. Este estudio analiza la relación entre los desastres naturales ocasionados por el cambio climático y la pérdida económica que esto ocasiona a la infraestructura productiva y al sector agropecuario en Bolivia.

Vulnerabilidade de agricultores familiares da cadeia de produção de biodiesel de dendê à extremos de precipitação na comunidade Águas Pretas, Moju (PA)

Os extremos climáticos impactam negativamente o agronegócio brasileiro e ameaçam o desenvolvimento das comunidades rurais que são altamente dos recursos naturais. Por isso é fundamental estudar-se a cadeia produtiva de dendê (Elais guineensis Jacq.) de óleo diante de futuros riscos climáticos, devido o Estado do Pará ser o maior produtor nacional de dendê e a cadeia ser estruturada com a integração da agricultura familiar á cadeia agrícola. O objetivo desta pesquisa foi de analisar as vulnerabilidades dos agricultores familiares da Comunidade Águas Pretas do município de Moju, Estado do Pará, inseridos na cadeia de produção de biodiesel de dendê, diante dos extremos de precipitação. A pesquisa foi desenvolvida em dois momentos: o primeiro analisou os extremos climáticos da série temporal de precipitação de 1981 a 2009 empregando o método descritivo e dos quantis, e o segundo momento analisou a vulnerabilidade dos agricultores através de variáveis/indicadores de desvantagem socioeconômica, tecnológica e de percepção, que representavam situação de vulnerabilidade. Para a identificação de vulnerabilidade dos agricultores foi utilizado a análise fatorial por componentes principais, a elaboração de índices de vulnerabilidade climática e a análise agrupamento, onde foram alocados 22 agricultores em cinco categorias de classificação rédefinidas. Os resultados obtidos mostraram que a ocorrência de extremos muito secos e muito chuvosos na série de dados entre os anos de 1981 a 2009 do município de Moju (PA). O risco climático identificado no município representa grande ameaça à produção de dendê, uma vez que os impactos dos extremos de precipitação sobre a planta vão desde distúrbios nas fases de desenvolvimento até, a redução parcial e total da produção dos cachos de dendê. Estes impactos em longo prazo, afeta diretamente os agricultores familiares que são dependentes da venda exclusiva dos cachos de dendê á agroindústria, assim como compromete aos objetivos de inclusão social e produção de energia renovável do Programa de biodiesel. Os agricultores familiares da comunidade Águas Pretas integrados a cadeia de produção de biodiesel de dendê reagiram de formas distintas, considerando fatores socioeconômico, tecnológico e de percepção, sendo distribuídos em cinco categorias de vulnerabilidade (alta, média alta, média, média baixa e baixa). Os grupos de vulnerabilidade de maior interesse na pesquisa foram de alta e baixa vulnerabilidade, correspondentes a 14% (3 agricultores) e 18% (agricultores), respectivamente, do total de agricultores entrevistados. O grupo de alta vulnerabilidade foi caracterizado por agricultores que utilizaram com baixa eficiência a maior parte das variáveis de desvantagens, indicando dificuldades de competir e adaptar-se, em caso de extremos climáticos. No grupo de baixa vulnerabilidade foi caracterizado por agricultores que usam com eficiência todas as macrovariáveis estudadas, mostrando vantagens socioeconômicas, tecnológicas e de percepção. Este grupo se mostrou mais adaptado em caso de extremos de clima, dentro da cadeia de biodiesel, podendo ser parâmetros para elaborações de estratégias de adaptação local. A percepção do risco e os fatores levantados mostraram-se ser um forte recurso para analisar a situação de vulnerabilidade dos agricultores locais. A percepção do agricultor é orientada segundo suas convicções e experiências diárias, sendo determinantes para elaboração de estratégias adaptativas para enfrentar extremos climáticos.

Chuva, vulnerabilidade social e percepção do risco na cidade de São Paulo: impactos de eventos extremos nos bairros da Freguesia do Ó e do M’Boi Mirim

The city of São Paulo has, since the beginning of the expansion of its urban sprawl, represented relations of conflicts and contradictions between society and nature. Once the way society relates to nature is defined by how the social agents themselves correlate in certain social and historical contexts, the ways of interaction between the social and natural elements will be different according to the forms of production and appropriation of the urban space. Even more evident is the case of the great national metropolis, given its demographic dimensions and historical conditions, the process of urban expansion follows a logic where spaces of better quality for housing are occupied by those of better financial conditions. Thus, although there are exceptions, the poorest people live in places less desirable, in less resilient environments of lower environmental quality, relating to nature and its phenomena with greater risks. These risks are reflected here as recurring flooding, mudslides and landslides for which the rain is constantly blamed. So we have a situation where it is clear that a weather phenomenon differently interacts with different social groups. In this context, the study was conducted to compare extreme events occurred in two regions of São Paulo: the Freguesia do O, in the north side, and M'Boi Mirim, in the south side. Both are regions with large number of risk areas and are in the same urban climate unit. However, they present different conditions of social vulnerability. With the investigation of each extreme rain event occurred in the two regions, in the period of 2000-2010, supplemented by field research, we tried to observe how far the rain, with his intensity and volume, can, in fact, be related to the accidents.

Modelización estadística de eventos extremos de oleaje y nivel del mar

Programa de doctorado Física, Matemáticas, Geología y Clima