Meteorologia Aplicada
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Item Direcionadores dos incêndios florestais no Pantanal: análise temporal e associação com biomas adjacentes(Universidade Federal de Viçosa, 2023-07-31) Sousa, Bruna Rodrigues de; Amaral, Cibele Hummel do; http://lattes.cnpq.br/3704093371221396Nos últimos anos, tem-se observado aumentos de desastres naturais ligados às mudanças climáticas globais, causando perdas sociais, econômicas e ambientais. Como exemplo, pode- se mencionar os incêndios ocorrentes no Brasil, primordialmente no bioma Pantanal, o qual foi extremamente afetado com uma queima histórica no ano de 2020. Estudos indicam que os incêndios florestais recentes na bacia associam-se a redução de chuvas nos verões de 2019- 2020, em consequência da redução do transporte de ar quente e úmido de verão da Amazônia para o Pantanal. Os maiores rios que abastecem o Pantanal tem origem no planalto brasileiro, dessa maneira, a disponibilidade de água superficial no bioma está fortemente associada à dinâmica hidrológica e de uso e cobertura da terra dos biomas adjacentes. A precipitação também é influenciada pela dinâmica pluvial de outros biomas, principalmente da Amazônia. Contudo, parece faltar na literatura um estudo compreensivo que demonstre a associação dos incêndios no bioma Pantanal com as características hidrológicas dos biomas adjacentes. Dessa forma, este estudo visou analisar a série histórica de área queimada no Pantanal e identificar os impulsionadores de incêndios florestais acima da normal, explorando variáveis ambientais locais associadas à ocorrência de fogo e dos biomas adjacentes que exercem efeito sobre a dinâmica fluvial e pluvial na bacia pantaneira. Para a execução deste estudo, utilizaram-se conjuntos de dados presentes na plataforma Google Earth Engine (GEE). Área queimada, desmatamento e área de cobertura, do projeto MapBiomas, e Precipitação, Déficit Pressão de Vapor, Evapotranspiração, Temperatura do ar, Índice Seca de Palmer, Umidade do Solo, oriundos de múltiplas fontes, e proxies de estrutura (evi) e umidade (ndmi) da vegetação, obtidos a partir da série Landsat. Os dados foram coletados e computados sazonalmente de 1989-2020. A fim de observar as variáveis de importância para a ocorrência de tais desastres naturais, foram utilizadas técnicas de aprendizado de máquina como os algoritmos Random Forest e Support Vector Machine. A importância de tais variáveis foi analisada tanto no ano de ocorrência dos incêndios, quanto nos dois anos precedentes. Assim, foi possível verificar que dos 32 anos analisados 13 deles apresentaram área total queimada acima da normal e que apenas no ano de 1999 a queima foi superior ao ano de 2020. As variáveis: umidade do solo na Amazônia (t-2), o índice de seca na Mata Atlântica (t-1) e a umidade da vegetação no Pantanal (t-1) apresentaram maior importância em se tratando dos direcionadores de incêndios no Pantanal. As análises estatísticas também indicaram a seca no Cerrado e reduzida evapotranspiração no Cerrado e no Pantanal. Os resultados deste estudo demonstram a associação da dinâmica hídrica dos biomas adjacentes com o aumento de área queimada no bioma Pantanal. Além disso, a análise de tendência demonstra que a seca está aumentando em todos os biomas analisados. Espera-se, com os achados aqui, auxiliar o entendimento da dinâmica do fogo no Pantanal, bem como a correta alocação de recursos para o combate de incêndios quando eventos extremos de seca (ainda em anos anteriores) são observados não apenas in loco, mas também nos outros biomas brasileiros. Palavras-chave: Área queimada. Computação em nuvem. Aprendizado de máquina. Mudanças climáticas. Seca.Item Modelagem ARX como ferramenta complementar aos estudos de estacionariedade da vazão em bacias hidrográficas(Universidade Federal de Viçosa, 2023-09-06) Rodrigues, Rafael Iria; Cecílio, Roberto Avelino; http://lattes.cnpq.br/6827050892829471Para uma adequada gestão dos recursos naturais, busca-se a análise temporal das variáveis hidroclimatológicas, as quais podem apresentar tendências ou comportamento estacionário. Quando a variável selecionada para análise de estacionariedade é a vazão, o teste de Mann-Kendall pode induzir a uma interpretação equivocada por não considerar a influência da variabilidade da precipitação para explicar o comportamento particular da vazão em determinado período. A dificuldade em interpretar Mann-Kendall está em compreender se um sistema hidrológico proporciona uma vazão de escoamento em condição não-estacionária ou se ela está passando por uma transição de estado em decorrência da variabilidade da precipitação. Nesse contexto, as técnicas de análise de sistemas dinâmicos possibilitam incorporar o comportamento temporal da precipitação dentro da análise de estacionariedade do regime de vazões em bacias hidrográficas, as quais passam a ser tomadas como sistemas dinâmicos. Um sistema dinâmico pode ser representado por funções matemáticas que podem ser obtidas a partir da modelagem estocástica autorregressiva com entrada exógena (ARX), para tempo discreto. Baseado na necessidade de um método que auxilie na interpretação dos testes de Mann-Kendall, o objetivo desse trabalho foi desenvolver uma metodologia baseada na modelagem e análise de sistemas dinâmicos (MASD) como ferramenta complementar aos estudos da estacionariedade da série de vazão de escoamento em uma bacia hidrográfica. Como objetivo específico, apresenta-se uma técnica, utilizando a modelagem ARX, para representar o comportamento dinâmico do sistema chuva-vazão a partir dos dados temporais. Para a realização desse trabalho utilizaram-se os dados temporais de chuva e vazão da bacia hidrográfica do rio Grande, na base mensal. Os modelos ARX foram ajustados a partir do método matricial dos mínimos quadrados e a escolha do melhor modelo foi em função dos parâmetros estatísticos RMSE, MBE e μ. A partir do modelo representativo a cada um dos sistemas chuva-vazão, aplicou-se a transformada Z para tempo discreto, seguido da representação em função de transferência e da análise dos polos do polinômio característico (raízes do denominador da função de transferência). Os polos indicam se os sistemas dinâmicos são estáveis ou instáveis e essa estabilidade está associada a capacidade do sistema chuva-vazão em alcançar uma condição estacionária (equilíbrio), dada a variabilidade da precipitação. Para a modelagem ARX, os resultados mostraram que os modelos tendem a estimar com maior erro relativo percentual as vazões de pico que as vazões mínimas, o que foi explicado pelos erros e incertezas evidenciados nos processos na obtenção da vazão pela curva-chave e na metodologia de interpolação espacial da precipitação. Já na análise de estacionariedade, os resultados mostraram que, embora o teste de Mann-Kendall tenha indicado a não-estacionariedade para seis das dez séries de vazão QA, esse comportamento foi explicado pelo MASD e associada a não-estacionariedade à condição transitória dos sistemas chuva-vazão em busca de um novo equilíbrio. O método MASD indicou que todos os dez sistemas chuva-vazão são estáveis e, portanto, dado um equilíbrio (estacionariedade) na precipitação PA, a vazão QA obrigatoriamente será estacionária em algum momento no tempo, mesmo que ainda não tenham atingido essa condição para o período analisado. Palavras-chave: Modelagem estocástica. Sistema dinâmico. Mann-Kendall, sistema chuva-vazão. Função de transferência. Variáveis hidroclimáticas.