PREENCHIMENTO DE FALHAS EM SÉRIE DE DADOS PLUVIOMÉTRICOS DE URUGUAIANA (RS) E ANÁLISE DE TENDÊNCIA

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1 PREENCHIMENTO DE FALHAS EM SÉRIE DE DADOS PLUVIOMÉTRICOS DE URUGUAIANA (RS) E ANÁLISE DE TENDÊNCIA Fabio de Oliveira SANCHES¹, ², Roberto VERDUM², Gilberto FISCH³ ¹UFFS (Erechim), ²UFRGS, ³IAE/CTA fsanches@uffs.edu.br verdum@ufrgs.br; fisch.gilberto@gmail.com Resumo: Este trabalho tem o objetivo de demonstrar o uso de modelos estatísticos para preencher lacunas em séries temporais de precipitação na cidade de Uruguaiana (RS) no período Após o processo de preenchimento de tais falhas, a tendência da precipitação foi analisada. O teste de Mann-Kendall mostrou um aumento pequeno (tendência positiva) durante o período, embora não significativa (a 95%). Palavras-chave: Precipitações; Regressão Linear; Mann-Kendall. Abstract: This paper has the goal to demonstrate the use of statistical models to fill gaps in time series of rainfall in the city of Uruguaiana (RS) in the period 1912 to After the process of gap filling, tendency of the rainfall was analyzed. The Mann-Kendall test showed a small increase (positive trend) over the period, although not significant (at 95%). Key-word: Rainfall; Linear Regression; Mann-Kendall. INTRODUÇÃO Para estudos sobre o comportamento climático de uma determinada localidade é necessário haver uma série temporal longa dos dados que se pretende analisar. No entanto, um dos problemas frequentemente encontrados em tais séries temporais no Brasil é a presença de falhas e lacunas geralmente ocasionadas por problemas técnicos com os equipamentos ou mesmo a falta de pessoal para executar a coleta dos dados. Dessa forma Oliveira (2010), considera que as primeiras análises a serem desenvolvidas em séries históricas devem procurar preencher as falhas existentes e verificar a sua consistência, ou seja, a verificação do grau de homogeneidade dos dados disponíveis em uma estação de coleta com relação às observações registradas em estações vizinhas. Modelos e métodos estatísticos são comumente utilizados para o preenchimento de tais falhas (OLIVEIRA et al., 2010). Todavia, seu uso leva, invariavelmente a uma suavização desses dados ao longo da série. Trabalhos como de Frank (1988), Frank et. al. (1988), Silva (1988), Oliveira et. al. (2010) apresentam um conjunto de metodologias utilizadas para o preenchimento de falhas em séries temporais para análises climáticas. No entanto, acredita-se que quanto mais próximos fisicamente estiverem os dados analisados, mais verdadeiros serão os resultados. Fisch et al.,

2 (2007) afirmam que na Amazônia as chuvas ocorridas em postos com distâncias inferiores a 1 km de raio têm um alto valor de correlação (variando de 0,7 a 0,9) e conforme se aumenta o raio, esta correlação diminui. Sendo assim, o objetivo deste trabalho consiste em apresentar um método para o preenchimento de falhas na série de dados pluviométricos do município de Uruguaiana (RS) do período de para posterior análise de tendência das precipitações anuais. Esta análise será utilizada como base no estudo dos processos geradores da arenização no sudoeste do Rio Grande do Sul. MATERIAIS E MÉTODO Para o desenvolvimento do trabalho foram utilizados dados de precipitação de postos pluviométricos do município de Uruguaiana (RS) obtidos no sistema de informações hidrológicas (hidroweb) do site da Agência Nacional de Águas ( sendo selecionados para este trabalho os postos de Uruguaiana (INMET), Plano Alto (ANA) e João Arregui (ANA). Os dados pluviométricos foram organizados em dados diários, totais mensais e anuais. Para a análise neste trabalho foram utilizados somente os totais mensais e anuais de precipitação. Por possuir o maior conjunto de dados temporais (períodos entre ) mesmo contendo falhas ao longo da série, a série de dados do posto Uruguaiana (INMET) foi adotada como a série principal. Os dados das séries Plano Alto ( ) e João Arregui ( ) foram utilizados para a aplicação de testes de correlação e para a obtenção das equações de regressão no intuito de preencher as falhas na série Uruguaiana (INMET) como sugere Oliveira et al (2010). Figura 1: Localização dos postos pluviométricos utilizados. Elaborado por Fabio Sanches

3 Antecedendo o preenchimento das falhas, as séries foram submetidas a testes de correlação entre dados mensais comuns para o estabelecimento de seus respectivos coeficientes de correlação e de suas equações de regressão linear. Após o preenchimento das falhas das séries foi analisado o comportamento das precipitações anuais e aplicadas suas respectivas linhas de tendências no período de Também foi aplicado o Teste de Mann-Kendall (SIEGEL, 1975) como forma de avaliar possíveis tendências na série de precipitações anuais. RESULTADOS Método de Regressão Linear: O preenchimento das falhas na série de dados Uruguaiana (INMET) se iniciou analisando a correlação entre dados mensais de precipitação comuns as estações utilizadas. Nesse método foram aplicados testes de correlação entre os dados dos postos analisados (Tabela 1) e a partir das equações de regressão encontradas em cada teste, as falhas mensais na série principal foram preenchidas. Tabela 1: Relação dos postos utilizados Postos correlacionados Período Preenchimento Uruguaiana (INMET) e Plano Alto (ANA) Uruguaiana (INMET) e João Arregui (ANA) 1944, 1945, 1946, 1947, 1955, 1957, 1963, 1975, 1976, 1978, 1981, 1982, 1993, 1994, 1996 e (16) 1977, 1978, 1981, 1982, 1993, 1994 e , 1954, 1956, 1958, 1960, 1961, 1962, 1964, 1965, 1966, 1967, 1968, 1969, 1970, 1971, 1972, 1973, 1974, 1979, 1980, 1983, 1990, 1999, 2000, 2001, 2002, 2004, 2005 e (27) 1991, 1992 e 2003 A Tabela 2 mostra as equações obtidas pelos testes de correlação linear e seus respectivos R² entre os postos de Uruguaiana (INMET) e Plano Alto (ANA), e Uruguaiana (INMET) e João Arregui (ANA). Tabela 2: Postos correlacionados, Equação de Regressão e R². Postos correlacionados Equação de regressão R² Uruguaiana (INMET) e Plano Alto (ANA) y=0,8239x+14,936 0,9857 Uruguaiana (INMET) e João Arregui (ANA) y=0,9973x+3,9949 0,9668 Verifica-se tanto na série Uruguaiana/Plano Alto (R²= 0,98) como na série Uruguaiana/João Arregui (R²= 0,96) elevados índices de correlação (Tabela 2). Portanto, acredita-se que, ao menos estatisticamente, todos os postos estiveram sob as mesmas condições atmosféricas nos

4 respectivos períodos analisados, justificando-se assim a utilização de tais dados nas equações de regressão para o preenchimento das falhas no posto Uruguaiana (INMET). Dessa forma, de posse da série de dados ( ) com suas falhas preenchidas, foi obtida sua respectiva linha de tendência (Figura 2). Figura 2: Totais anuais de precipitação da série Uruguaiana após o preenchimento de falhas. Na série analisada os totais anuais de precipitação apontaram para um ligeiro aumento de 212 mm em 95 anos nos totais anuais de precipitação ao longo do período analisado (Figura 2). No sentido de se avaliar o grau de significância estatística nesta tendência positiva, foi aplicado o Teste de Mann-Kendall, que é recomendado pela Organização Meteorológica Mundial (OMM) em estudos de tendências em séries temporais (PAIVA e CLARKE, 1995; FOLHES e FISCH, 2006, BLAIN, 2010). Tabela 3. Resultado da análise de tendência do com nível de confiança de 95%. Teste de Mann-Kendall (Z Variável analisada Tendência (α = 0,05) calculado) Precipitações Anuais 0,113 NS NS = tendência não significativa. Para Marengo (2005) e Folhes e Fisch (2006) ao considerarmos o nível de significância (α = 0,05), a hipótese Ho (que não há tendência na série, sendo estacionária a distribuição da chuva) dever ser rejeitada sempre que -1,96 < Z < +1,96. Dessa forma, em função do coeficiente encontrado (Z = 0,113) pode-se afirmar que a série analisada não apresenta tendência nem positiva nem negativa, ou seja, o teste confirma a hipótese Ho. Portanto, a pequena tendência positiva encontrada na série não pode ser considerada como indício de modificação nos totais anuais de precipitação.

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS Considerando que longas séries temporais de dados climatológicos geralmente apresentam falhas, o presente trabalho procurou aplicar a técnica de regressão linear nos dados de postos do município de Uruguaiana (RS) com o intuito, preenchendo tais falhas, se obter uma série contínua de dados pluviométricos. Sobre a análise dos totais anuais de precipitação, embora os valores encontrados tenham apresentado uma pequena tendência positiva, o que poderia indicar um aumento dos totais anuais de precipitação, a aplicação do Teste de Mann-Kendall apontou que sua tendência não deve ser considerada significativa no que diz respeito a possíveis mudanças nos totais anuais para Uruguaiana (RS). BIBLIOGRAFIA BLAIN, G. C. Detecção de tendências monótonas em séries mensais de precipitação pluvial no Estado de São Paulo. Bragantia, Campinas, v.69, n4, p , FISCH, G.; VENDRAME, I. F.; HANAOKA, P.C.M. Variabilidade especial da chuva e o experimento LBA/TRMM 1999 na Amazônia. Acta Amazônica. v.37(4), p , FOLHES, M.T.; FISCH, G. Caracterização climática e estudo de tendência nas séries temporais de temperatura do ar e precipitação em Taubaté (SP). Ambi-Agua, Taubaté, v.1, n.1, p.61-71, FRANK, B.; SILVA, H.S.; SARAIVA, J.M.B.; RIZZO, P.T. Estudo climatológico da bacia do Itajaí: resultados preliminares. In: Anais do IV Congresso Brasileiro de Meteorologia. Brasília, FRANK, B.; SEVERO, D.; SILVA, H.S. Validade do preenchimento de falhas em séries temporais. In: Anais do V Congresso Brasileiro de Meteorologia. Rio de Janeiro, MARENGO, J.A.; ALVES, L.M. Tendências hidrológicas da bacia do rio Paraíba do Sul. Revista Brasileira de Meteorologia. v.20, n.2, p , OLIVEIRA, L. F. C.; FIORENZE, A.P.; MEDEIROS, A.M.M.; SILVA, M.A.S. Comparação de metodologias de preenchimento de falhas de séries históricas de precipitação pluvial anual. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. v.14, n.11, p , PAIVA, E.M.C.D.; CLARKE, R.T. Análise de tendência de precipitação na Amazônia. Revista Brasileira de Meteorologia. n.10 (1/2), p.37-41, SIEGEL, S. Estatística não-paramétrica para as Ciências do Comportamento. McGrawhill, Brasil SILVA, H.S.; FRANK, B.; RIZZO, P.T.R. Determinação de regiões homogêneas em precipitação pelo coeficiente pluviométrico e definição de postos representativos. In: Anais do V Congresso Brasileiro de Meteorologia. Rio de Janeiro, 1988.