O uso de ferramentas fractais e redes complexas no estudo da variabilidade pluviom´etrica do Nordeste do Brasil
| Ano de defesa: | 2007 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
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| Programa de Pós-Graduação: |
Mestrado em Modelagem em Ciências da Terra e do Ambiente
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| Departamento: |
Ciência Ambiental
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| País: |
BR
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| Palavras-chave em Português: | |
| Palavras-chave em Inglês: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
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Resumo: | Brazil Northeast s climate is usually described as semi-arid, characterized by hard dry seasons intermingled by hard rainfall seasons. Some areas of Northeast present annual pluviometric measure about 400 mm in mean, while in others the annual pluviometric measure is about 2000 mm. Rain events result from interplay of several physical phenomena, most of which can be individually described on the basic laws of mechanics and thermodynamics in a rather adequate way. Because of this, a huge progress has been achieved in recent years in relation to weather forecast with the use of very precise algorithms in large scale computing resources. They take into account the variables that are relevant for the atmospheric and ocean circulation and input of large amount of physical data obtained from a dense set of stations scattered around the world. In order to improve the interpretation of the accurate data resulting from the description of atmospheric phenomena and rain events, it is necessary to proceed with sophisticated analyses of recorded and simulated data, as spatial and temporal statistical correlations, scale properties, topological properties of spatial event distribution, ad so on. They indicate the extent of statistical relevance of the data, local and global effects, typical patterns, and other topological features related to the phenomena.In this work, we explore the usefulness of complex network framework for the analysis and nderstanding of rain events, based solely on recorded data from a set of stations in Northeast Brazil. The method is inspired on a proposal to characterize actual sequences of earthquake events where, like precipitation phenomena, the available data stems from complex systems with a very large number of physical variables. The potential network nodes are the meteorological stations where the rain events have been recorded, while the network edges are placed according to rules that take into account temporal and spatial correlation criteria between events occurring at different stations, for a time span as large as one month. We evaluate usual network properties based on diameter, node degrees, clustering coefficient, minimal inter-node distance along network edges. This allows for a characterization of networks based on seasonality and on spatial span of the region where the stations are distributed. The obtained results are discussed, taking into account the known precipitation patterns of the investigated region. rainfall variability, complex networks, fractals. |
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Miranda, José Garcia Vivashttp://lattes.cnpq.br/1608472474770322CPF:0024600530http://lattes.cnpq.br/0342795948350883Santana, Charles Novaes de2015-07-15T13:31:42Z2008-07-292007-11-22SANTANA, Charles Novaes de. O uso de ferramentas fractais e redes complexas no estudo da variabilidade pluviom´etrica do Nordeste do Brasil. 2007. 84 f. Dissertação (Mestrado em Ciência Ambiental) - UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA, Feira de Santana, 2007.http://localhost:8080/tede/handle/tede/53Brazil Northeast s climate is usually described as semi-arid, characterized by hard dry seasons intermingled by hard rainfall seasons. Some areas of Northeast present annual pluviometric measure about 400 mm in mean, while in others the annual pluviometric measure is about 2000 mm. Rain events result from interplay of several physical phenomena, most of which can be individually described on the basic laws of mechanics and thermodynamics in a rather adequate way. Because of this, a huge progress has been achieved in recent years in relation to weather forecast with the use of very precise algorithms in large scale computing resources. They take into account the variables that are relevant for the atmospheric and ocean circulation and input of large amount of physical data obtained from a dense set of stations scattered around the world. In order to improve the interpretation of the accurate data resulting from the description of atmospheric phenomena and rain events, it is necessary to proceed with sophisticated analyses of recorded and simulated data, as spatial and temporal statistical correlations, scale properties, topological properties of spatial event distribution, ad so on. They indicate the extent of statistical relevance of the data, local and global effects, typical patterns, and other topological features related to the phenomena.In this work, we explore the usefulness of complex network framework for the analysis and nderstanding of rain events, based solely on recorded data from a set of stations in Northeast Brazil. The method is inspired on a proposal to characterize actual sequences of earthquake events where, like precipitation phenomena, the available data stems from complex systems with a very large number of physical variables. The potential network nodes are the meteorological stations where the rain events have been recorded, while the network edges are placed according to rules that take into account temporal and spatial correlation criteria between events occurring at different stations, for a time span as large as one month. We evaluate usual network properties based on diameter, node degrees, clustering coefficient, minimal inter-node distance along network edges. This allows for a characterization of networks based on seasonality and on spatial span of the region where the stations are distributed. The obtained results are discussed, taking into account the known precipitation patterns of the investigated region. rainfall variability, complex networks, fractals.Climaticamente, a regi ao Nordeste do Brasil ´e marcada pela predominância de clima semi-´arido, caracterizado por per´ıodos de secas severas intercalados por períodos de chuvas intensas. Eventos clim´aticos como a chuva resultam da interação de vários fenômenos físicos que, em sua maioria, pode ser descrita individualmente pelas leis básicas da mecânica e termodinâmica de forma satisfatória. Por esse motivo, um imenso progresso tem sido observado, nos últimos anos, com relação à previsão de tempo e clima utilizando algoritmos mais precisos em recursos computacionais de larga escala. Estes algoritmos levam em consideração as variáveis que são relevantes para a circulação atmosférica e oceânica além de uma grande quantidade de dados físicos obtidos de um conjunto denso de estações distribuídas ao redor do mundo. Com objetivo de prover a interpretação dos dados destes algoritmos, é necessário proceder com análises sofisticadas dos dados armazenados e simulados, como correla¸c oes estat´ısticas temporais e espaciais, propriedades de escalas, propriedades topologicas da distribuição espacial de eventos, etc. Os resultados falam sobre a relevância estatística dos dados, efeitos locais e globais, padrões típicos e outros recursos relacionados ao fenômeno. Neste trabalho, nós exploramos o uso da Teoria de Redes Complexas para a análise e interpretação de eventos de chuva, baseandonos somente em registros de dados de um conjunto de estações pluviométricas da região Nordeste do Brasil. Este m´etodo é inspirado em uma proposta para caracterizar sequências de eventos sísmicos, eventos em que, assim como no fenômeno das chuvas, a grande quantidade de vari´aveis físicas envolvidas motiva a análise usando métodos da Teoria de Sistemas Complexos. Os nós das redes geradas são as estações meteorológicas onde há dados de chuva no período analisado, enquanto as arestas são criadas de acordo com critérios de correlação temporal e espacial entre eventos de chuva ocorridos em diferentes estações pluviométricas. Calculamos os índices mais comuns de caracterização de redes complexas, tais como: diâmetro, caminho mínimo médio, coeficiente de aglomeração médio. As redes conectam estações a diferentes distâncias, e a fim de estudar a causalidade não-local desse fenômeno foram calculados índices fractais de caracterização. Os valores de diâmetro e de caminho mínimo médio são menores para os meses de inverno e primavera, típicos de chuva mais localizada no litoral; enquanto que para os meses de verão e outono, típicos de chuva mais distribu´ıda em toda a região, os valores são maiores. A dimensão fractal calculada para dados do Sul do Nordeste (Bahia) é semelhante à calculada para dados do Norte do Nordeste (demais estados da Região), mas ambas são diferentes das dimensões fractais de redes completas e regulares hipotéticas, o que demonstra que a distribuição das estações pluviométricas não é homogênea. Estes resultados sugerem o estudo mais aprofundado deste método de análise de dados pluviométricos, que, através da modelagem em Sistemas Complexos.Made available in DSpace on 2015-07-15T13:31:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacaoCharles.pdf: 2350650 bytes, checksum: 3a5a6710de4fe0f9f72e936ffc6d9a22 (MD5) Previous issue date: 2007-11-22application/pdfhttp://tede2.uefs.br:8080/retrieve/4405/dissertacaoCharles.pdf.jpgporUNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANAMestrado em Modelagem em Ciências da Terra e do AmbienteUEFSBRCiência AmbientalVariabilidade pluviométricaredes complexasfractais.Keywordsrainfall variabilitycomplex networksfractals.CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRAO uso de ferramentas fractais e redes complexas no estudo da variabilidade pluviom´etrica do Nordeste do Brasilinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEFSinstname:Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS)instacron:UEFSTHUMBNAILdissertacaoCharles.pdf.jpgdissertacaoCharles.pdf.jpgimage/jpeg3814http://tede2.uefs.br:8080/bitstream/tede/53/2/dissertacaoCharles.pdf.jpgd415af173e1e188cafb05f1535c4768eMD52ORIGINALdissertacaoCharles.pdfapplication/pdf2350650http://tede2.uefs.br:8080/bitstream/tede/53/1/dissertacaoCharles.pdf3a5a6710de4fe0f9f72e936ffc6d9a22MD51tede/532025-09-10 01:01:08.825oai:tede2.uefs.br:8080:tede/53Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede2.uefs.br:8080/PUBhttp://tede2.uefs.br:8080/oai/requestbcuefs@uefs.br|| bcref@uefs.br||bcuefs@uefs.bropendoar:2025-09-10T04:01:08Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEFS - Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS)false |
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