An approach to quality analysis, gap filling and homogeneity of monthly rainfall series
DOI:
https://doi.org/10.13083/reveng.v29i1.11738Keywords:
Rainfall, Climatology, Data setAbstract
The aim was to propose an approach for the consistency of monthly rainfall climatic series. The methodology was applied to series (1961-2010) of rainfall from meteorological stations located in the state of Rio de Janeiro (RJ) and on the border of the states of São Paulo, Minas Gerais and Espírito Santo with RJ. The data were submitted to quality analysis (physical limits, climatic limits and spatio-temporal tendency) and filling of gaps by the simple linear regression method, associated with the prediction band (p <0.05 and 0.01), in addition to the Z-score(3, 4 or 5). Subsequently, homogeneity analysis was applied to continuous series, using the accumulated residue method. The selected stations presented a coefficient of determination (r²) between the station series and the reference series greater than 0.70 after filling gaps. After homogeneity analysis, five of the nine final series were homogeneous (p > 0.9), in the others the break point of homogeneity was identified and the simple linear regression method was applied in its homogenization. This approach was effective to consist of the precipitation series and makes it possible to use these data in climate studies.
Downloads
References
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
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2021 Revista Engenharia na Agricultura - Reveng
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
The author(s) authorize(s) the publication of the text in the journal;
The author(s) ensure(s) that the contribution is original and unpublished and that it is not in the process of evaluation by another journal;
The journal is not responsible for the views, ideas and concepts presented in articles, and these are the sole responsibility of the author(s);
The publishers reserve the right to make textual adjustments and adapt texts to meet with publication standards.
From submission, the author is fully conceding the paper's patrimonial rights to the publication, but retaining the owner of its moral rights (authorship and paper's identification) according to Creative Commons Attribution-Noncommercial.
Licensed by 