An approach to quality analysis, gap filling and homogeneity of monthly rainfall series
DOI:
https://doi.org/10.13083/reveng.v29i1.11738Palavras-chave:
Rainfall, Climatology, Data setResumo
The aim of this work was to propose a method for the consistency of climatic series of monthly rainfall using a supervised and unsupervised approach. The methodology was applied for the series (1961-2010) of rainfall from weather stations located in the State of Rio de Janeiro (RJ) and in the borders with the states of São Paulo, Minas Gerais and Espírito Santo with the State of Rio de Janeiro. The data were submitted to quality analysis (physical and climatic limit and, space-time tendency) and gap filling, based on simple linear regression analysis, associated with the prediction band (p < 0.05 or 0.01), in addition to the Z-score (3, 4 or 5). Next, homogeneity analysis was applied to the continuous series, using the method of cumulative residuals. The coefficients of determination (r²) between the assessed series and the reference series were greater than 0.70 for gap filling both for the supervised and unsupervised approaches. In the analysis of data homogeneity, supervised and unsupervised approaches were effective in selecting homogeneous series, in which five out of the nine final stations were homogeneous (p > 0.9). In the other series, the homogeneity break points were identified and the simple linear regression method was applied for their homogenization. The proposed method was effective to consist of the rainfall series and allows the use of these data in climate studies.
Downloads
Referências
ABREU, M. C.; SOUZA,A.; LYRA,G.B.; POBOCIKOVA,I.; CECÍLIO, R.A. Analysis of monthly and annual rainfall variability using linear models in the state of Mato Grosso do Sul, Midwest of Brazil. International Journal of Climatology, v. 41, n. S1, 13 jan. 2021.
ALLEN, R. G., PEREIRA, L.S.; RAES, D.; SMITH, M. Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements. Rome: FAO Irrigation and Drainage Paper 56, p. 300, 1998.
ALMEIDA, W. S., SEITZ, S.; OLIVEIRA, L.F.C.; CARVALHO, D.F. Duration and intensity of rainfall events with the same erosivity change sediment yield and runoff rates. International Soil and Water Conservation Research, v. 9, n. 1, p. 69–75, mar. 2021.
ALVARENGA, L. A. Precipitação no sudeste brasileiro e sua relação com a Zona de Convergência do Atlântico Sul. Revista Agrogeoambiental, v. 4, n. 2, p. 1–7, 2012.
ANA. Orientações para consistência de dados pluviométricos. Disponível em: <https://arquivos.ana.gov.br/infohidrologicas/cadastro/OrientacoesParaConsistenciaDadosPluviometricos-VersaoJul12.pdf>.
ANIMASHAUN, I. M.; OGUNTUNDE, P.G.; AKINWUMIJU, A.S.; OLUBANJO, O.O. Rainfall Analysis over the Niger Central Hydrological Area, Nigeria: Variability, Trend, and Change point detection. Scientific African, v. 8, p. e00419, jul. 2020.
AY, M. Trend and homogeneity analysis in temperature and rainfall series in western Black Sea region, Turkey. Theoretical and Applied Climatology, v. 139, n. 3–4, p. 837–848, 17 fev. 2020.
BARRETO, N. J. Relação entre Oscilação Decadal do Pacífico, El Niño - Oscilação Sul e a circulação atmosférica de verão na América do Sul. Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2009.
BEGERT, M.; SCHLEGEL, T.; KIRCHHOFER, W. Homogeneous temperature and precipitation series of Switzerland from 1864 to 2000. International Journal of Climatology, v. 25, n. 1, p. 65–80, jan. 2005.
BERTONI, J. C.; TUCCI, C. E. M. Ciência e Aplicação. In: UFRGS (Ed.) Hidrologia. 4. ed. Porto Alegre: p. 177–241.
BRITO, T. T.; OLIVEIRA-JÚNIOR, J.F.;LYRA, G.B.;GOIS, G.;ZERI, M. Multivariate analysis applied to monthly rainfall over Rio de Janeiro state, Brazil. Meteorology and Atmospheric Physics, v. 129, n. 5, p. 469–478, 5 out. 2017.
BRUBACHER, J. P.; OLIVEIRA, G. G. DE; GUASSELLI, L. A. Preenchimento de Falhas e Espacialização de Dados Pluviométricos: Desafios e Perspectivas. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 35, n. 4, p. 615–629, dez. 2020.
CAMERA, C.; BRUGGEMAN, A.; HADJINICOLAOU, P.; PASHIARDIS, S.; LANGE, M.A. Evaluation of interpolation techniques for the creation of gridded daily precipitation (1 × 1 km 2 ); Cyprus, 1980-2010. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, v. 119, n. 2, p. 693–712, 27 jan. 2014.
CARDOSO, A. O.; DIAS, P. L. S. Variabilidade Da Tsm Do Atlântico E Pacífico E. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 19, n. 2, p. 113–122, 2004.
CARVALHO, H. DE P.; RUIZ, M. V. DOS S. Avaliação da Consistência de Séries Históricas de Chuva da Bacia Hidrográfica do Rio Araguari, em Minas Gerais. Periódico Eletrônico Fórum Ambiental da Alta Paulista, v. 12, n. 6, 31 dez. 2016.
DA ROCHA, R. P.; REBOITA, M.S.; DUTRA, L.M.M.; LLOPART, M.P.; COPPOLA, E. Interannual variability associated with ENSO: present and future climate projections of RegCM4 for South America-CORDEX domain. Climatic Change, v. 125, n. 1, p. 95–109, 6 jul. 2014.
DE OLIVEIRA, L. F. C.; FIOREZE, 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. 1186–1192, 2010.
DE OLIVEIRA-JÚNIOR, J. F.; LYRA,G.B.; GOIS, G.; BRITO, T.T.; MOURA, N.S.H. Análise de Homogeneidade de Séries Pluviométricas para Determinação do Índice de Seca IPP no Estado de Alagoas. Floresta e Ambiente, v. 19, n. 1, p. 101–112, 2012.
DE OLIVEIRA-JÚNIOR, J. F.; GOIS, G.;TERASSI, P.M.B.; JUNIOR, C.A.S.; BLANCO, C.J.C.; SOBRAL, B.S.; GASPARINI,K.A.C. Drought severity based on the SPI index and its relation to the ENSO and PDO climatic variability modes in the regions North and Northwest of the State of Rio de Janeiro - Brazil. Atmospheric Research, v. 212, p. 91–105, nov. 2018.
DE OLIVEIRA-JÚNIOR, J. F.; FILHO, W.L.F.C.; SANTIAGO, D.B.; GOIS, G.; COSTA, M.S.; JUNIOR, C.A.S.; TEODORO, P.E.; FREIRE, F.M. Rainfall in Brazilian Northeast via in situ data and CHELSA product: mapping, trends, and socio-environmental implications. Environmental Monitoring and Assessment, v. 193, n. 5, p. 263, 13 maio 2021.
DERECZYNSKI, C.; SILVA, W. L.; MARENGO, J. Detection and Projections of Climate Change in Rio de Janeiro, Brazil. American Journal of Climate Change, v. 02, n. 01, p. 25–33, 2013.
DI PIAZZA, A.; CONTI, F. L.O.; NOTO, L.V.; VIOLA, F; LA LOGGIA, G. Comparative analysis of different techniques for spatial interpolation of rainfall data to create a serially complete monthly time series of precipitation for Sicily, Italy. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, v. 13, n. 3, p. 396–408, jun. 2011.
GRIMM, A. M. The El Niño Impact on the Summer Monsoon in Brazil: Regional Processes versus Remote Influences. Journal of Climate, v. 16, n. 2, p. 263–280, jan. 2003.
GOIS, G; DE OLIVEIRA-JÚNIOR, J.F.; DA SILVA JUNIOR, C. A.; SOBRAL, B.S.; DE BODAS TERASSI, P.M.; JUNIOR, A.H.S.L. Statistical normality and homogeneity of a 71-year rainfall dataset for the state of Rio de Janeiro—Brazil. Theoretical and Applied Climatology, v. 141, n. 3–4, p. 1573–1591, 20 ago. 2020.
JAVARI, M. Trend and Homogeneity Analysis of Precipitation in Iran. Climate, v. 4, n. 3, p. 44, 8 set. 2016.
KITE, G. W. Frequency and risk analyses in hydrology. Water Resourcers Publications.1988.
LIMA, A. O.; LYRA,G.B.; ABREU,M.C.; DE OLIVEIRA-JÚNIOR, J.F.; CUNHA-SERI,G.; ZERI, M. Extreme rainfall events over Rio de Janeiro State, Brazil: Characterization using probability distribution functions and clustering analysis. Atmospheric Research, v. 247, p. 105221, jan. 2021.
LO PRESTI, R.; BARCA, E.; PASSARELLA, G. A methodology for treating missing data applied to daily rainfall data in the Candelaro River Basin (Italy). Environmental Monitoring and Assessment, v. 160, n. 1–4, p. 1–22, 19 jan. 2010.
LYRA, G. B.; GARCIA, B.I.L.; PIEDADE, S.M.S.; SEDIYAMA, G.C.; SENTELHAS, P.C. Regiões homogêneas e funções de distribuição de probabilidade da precipitação pluvial no Estado de Táchira, Venezuela. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 41, n. 2, p. 205–215, fev. 2006. Lyra, G. B.
LYRA, G. B.; DE OLIVEIRA-JÚNIOR, J.F.; GOIS, G.; CUNHA-SERI,G.; ZERI, M. Rainfall variability over Alagoas under the influences of SST anomalies. Meteorology and Atmospheric Physics, v. 129, n. 2, p. 157–171, 21 abr. 2017.
MELLO, C. R.; SILVA, A. M. Hidrologia: Princípios e aplicações em sistemas agrícolas. Lavras, 2013.
MINUZZI, R. B., SEDIYAMA, G.C.;COSTA, J.M.N.; VIANELLO, R.L.; Influência da La Niña na estação chuvosa da região sudeste do Brasil. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 22, n. 3, p. 345–353, 2007.
MOLION, L. C. B. Aquecimento global , El Niño , Manchas Solares , Vulcões e Oscilação Decadal do Pacífico. Climanálise, n. 1, p. 2–6, 2003.
NEWMAN, A. J.; CLARK, M.P.; CRAIG, J.;NIJSSEN, B.; WOOD, A.; GUTMANN, E.; MIZUKAMI, N.; BREKKE, L.;ARNOLD, J. R. Gridded Ensemble Precipitation and Temperature Estimates for the Contiguous United States. Journal of Hydrometeorology, v. 16, n. 6, p. 2481–2500, 1 dez. 2015.
PRADO, L. F. FILHO, A.J.; LOBO, G.A.; HALLAK, R. Variabilidade Espaço-Temporal Da Precipitação No Estado De São Paulo E Sua Relação Com Enos Entre 1947 E 1997. XVII SimpÛsio Brasileiro de Recursos HÌdricos, p. 1–15, 2007.
RODRIGUES, R. R.; WOLLINGS, T. Impact of Atmospheric Blocking on South America in Austral Summer. Journal of Climate, v. 30, n. 5, p. 1821–1837, 2017.
PRECINOTO, R. S.; CORREIA, T.P.; SANTOS, E. O.; LYRA, G. B. Aplicação de regressão linear múltipla para preenchimento de falhas de dados pluviométricos no estado do Rio de Janeiro. XVII Congresso Brasileiro de Meteorologia.Gramado: Sociedade Brasileira de Meteorologia - SBMET, 2012.
SALVIANO, M. F.; GROPPO, J. D.; PELLEGRINO, G. Q. Análise de Tendências em Dados de Precipitação e Temperatura no Brasil. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 31, n. 1, p. 64–73, mar. 2016.
SANTOS, R. S.; SEDIYAMA, G.C.; OLIVEIRA, R.A.; ABRAHÃO, G.M. Homogeneidade de séries climatológicas em Minas Gerais. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 16, n. 12, p. 1338–1345, dez. 2012.
SANTOS, S. R. Q.; SANSIGOLO, C. A.; SANTOS, A. P. P. Dinâmica temporal em múltiplas escalas de tempo dos eventos secos e chuvosos no sudeste do Brasil. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 9, n. 5, 2016.
SILVA, W. L.; DERECZYNSKI, C. P. Caracterização Climatológica e Tendências observadas em extremos climáticos no Estado do Rio de Janeiro. Anuario do Instituto de Geociencias, v. 37, n. 2, p. 123–138, 2014.
SOARES, J. R.; DIAS, M. A. F. S. Probabilidade de ocorrência de alguns eventos meteorológicos extremos na cidade de São Paulo. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 1, p. 67–75, 1986.
SOBRAL, B. S.; DE-OLIVEIRA-JÚNIOR,J.F.; GOIS,G.; PEREIRA-JÚNIOR,E.R.; TERASSI, P.M.B.; LYRA, G.B.; ZERI, M. Drought characterization for the state of Rio de Janeiro based on the annual SPI index: trends, statistical tests and its relation with ENSO. Atmospheric Research, v. 220, p. 141–154, maio 2019.
STRECK, N. A., BURIOL,G.A.; HELDWEIM,A.B.; GABRIEL,L.F.; DE PAULA, G.M. Associação da variabilidade da precipitação pluvial em Santa Maria com a Oscilação Decadal do Pacífico. Pesquisa Agropecuaria Brasileira, v. 44, n. 12, p. 1553–1561, 2009.
TOSTES, J. O.; LYRA, G. B.; OLIVEIRA- JÚNIOR, J. F.; FRANCELINO, M. R. Assessment of gridded precipitation and air temperature products for the State of Acre, southwestern Amazonia, Brazil. Environmental Earth Sciences, v. 76, n. 4, p. 153, 14 fev. 2017.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2021 Revista Engenharia na Agricultura - Reveng
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
O(s) autor(es) autoriza(m) a publicação do texto na da revista;
O(s) autor(es) garantem que a contribuição é original e inédita e que não está em processo de avaliação em outra(s) revista(s);
A revista não se responsabiliza pelas opiniões, ideias e conceitos emitidos nos textos, por serem de inteira responsabilidade de seu(s) autor(es);
É reservado aos editores o direito de proceder a ajustes textuais e de adequação às normas da publicação.
A partir da submissão, o autor estará cedendo integralmente seus direitos patrimoniais da obra à publicação, permanecendo detentor de seus direitos morais (autoria e identificação na obra) e de acordo com a Licença Creative Commons, CC BY-NC.
Esta obra está licenciada com uma Licença 