O uso de ferramentas fractais e redes complexas no estudo da variabilidade pluviom´etrica do Nordeste do Brasil

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2007
Autor(a) principal: Santana, Charles Novaes de lattes
Orientador(a): Miranda, José Garcia Vivas lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
Programa de Pós-Graduação: Mestrado em Modelagem em Ciências da Terra e do Ambiente
Departamento: Ciência Ambiental
País: BR
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://localhost:8080/tede/handle/tede/53
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.
id UEFS_28244de6576dfc76dfb65207173f755a
oai_identifier_str oai:tede2.uefs.br:8080:tede/53
network_acronym_str UEFS
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEFS
repository_id_str
spelling 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
dc.title.por.fl_str_mv O uso de ferramentas fractais e redes complexas no estudo da variabilidade pluviom´etrica do Nordeste do Brasil
title O uso de ferramentas fractais e redes complexas no estudo da variabilidade pluviom´etrica do Nordeste do Brasil
spellingShingle O uso de ferramentas fractais e redes complexas no estudo da variabilidade pluviom´etrica do Nordeste do Brasil
Santana, Charles Novaes de
Variabilidade pluviométrica
redes complexas
fractais.
Keywords
rainfall variability
complex networks
fractals.
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
title_short O uso de ferramentas fractais e redes complexas no estudo da variabilidade pluviom´etrica do Nordeste do Brasil
title_full O uso de ferramentas fractais e redes complexas no estudo da variabilidade pluviom´etrica do Nordeste do Brasil
title_fullStr O uso de ferramentas fractais e redes complexas no estudo da variabilidade pluviom´etrica do Nordeste do Brasil
title_full_unstemmed O uso de ferramentas fractais e redes complexas no estudo da variabilidade pluviom´etrica do Nordeste do Brasil
title_sort O uso de ferramentas fractais e redes complexas no estudo da variabilidade pluviom´etrica do Nordeste do Brasil
author Santana, Charles Novaes de
author_facet Santana, Charles Novaes de
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Miranda, José Garcia Vivas
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1608472474770322
dc.contributor.authorID.fl_str_mv CPF:0024600530
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0342795948350883
dc.contributor.author.fl_str_mv Santana, Charles Novaes de
contributor_str_mv Miranda, José Garcia Vivas
dc.subject.por.fl_str_mv Variabilidade pluviométrica
redes complexas
fractais.
topic Variabilidade pluviométrica
redes complexas
fractais.
Keywords
rainfall variability
complex networks
fractals.
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
dc.subject.eng.fl_str_mv Keywords
rainfall variability
complex networks
fractals.
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
description 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.
publishDate 2007
dc.date.issued.fl_str_mv 2007-11-22
dc.date.available.fl_str_mv 2008-07-29
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2015-07-15T13:31:42Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv SANTANA, 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.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://localhost:8080/tede/handle/tede/53
identifier_str_mv SANTANA, 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.
url http://localhost:8080/tede/handle/tede/53
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
dc.publisher.program.fl_str_mv Mestrado em Modelagem em Ciências da Terra e do Ambiente
dc.publisher.initials.fl_str_mv UEFS
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Ciência Ambiental
publisher.none.fl_str_mv UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEFS
instname:Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS)
instacron:UEFS
instname_str Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS)
instacron_str UEFS
institution UEFS
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEFS
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEFS
bitstream.url.fl_str_mv http://tede2.uefs.br:8080/bitstream/tede/53/2/dissertacaoCharles.pdf.jpg
http://tede2.uefs.br:8080/bitstream/tede/53/1/dissertacaoCharles.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv d415af173e1e188cafb05f1535c4768e
3a5a6710de4fe0f9f72e936ffc6d9a22
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEFS - Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS)
repository.mail.fl_str_mv bcuefs@uefs.br|| bcref@uefs.br||bcuefs@uefs.br
_version_ 1865469217920253952