Content uploaded by Fabio Sanches
Author content
All content in this area was uploaded by Fabio Sanches on Jul 21, 2014
Content may be subject to copyright.
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 1912-2006. 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 2006. 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.,
(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
1912-2006 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 (http://hidroweb.ana.gov.br),
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 1912-1998) 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 (1943-2009) e João Arregui (1976-2010) 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
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 1912-2006. 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)
1944, 1945, 1946, 1947,
1955, 1957, 1963, 1975,
1976, 1978, 1981, 1982,
1993, 1994, 1996 e 1997.
(16)
1948, 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 2006. (27)
Uruguaiana (INMET) e João Arregui
(ANA)
1977, 1978, 1981, 1982,
1993, 1994 e 1995
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
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 (1912-2006) 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%.
Variável analisada
Teste de Mann-Kendall (Z
calculado)
Tendência (α = 0,05)
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.
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.1027-1033, 2010.
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.583-590, 2007.
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,
2006.
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, 1986.
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, 1988.
MARENGO, J.A.; ALVES, L.M. Tendências hidrológicas da bacia do rio Paraíba do Sul.
Revista Brasileira de Meteorologia. v.20, n.2, p.215-226, 2005.
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.1186-1192, 2010.
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, 1995.
SIEGEL, S. Estatística não-paramétrica para as Ciências do Comportamento. McGraw-
hill, Brasil. 1975.
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.
