Padrões climáticos regionais de precipitação e temperatura no clima futuro na bacia hidrográfica do rio São Francisco

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: SILVA, Melquizedek Rafael Duarte da.
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36649
Resumo: Estudos de mudança climática principalmente na escala de bacias hidrográficas necessitam de melhores resoluções espaciais do que a dos Modelos de Circulação Geral (MCG). Uma maneira de reduzir essa limitação é por meio de downscaling, que se refere às técnicas de redução de escala ou regionalização. Essa regionalização, baseada em abordagens físicas ou estatísticas, é aplicada nas variáveis de saída dos MCGs, de modo que estas tenham um melhor sinal do clima na escala espacial de interesse. O objetivo desta pesquisa foi avaliar as mudanças nos padrões climáticos a partir de regionalização estatística aplicada ao MCG Model for Interdisciplinary Research on Climate (MIROC), nas versões 5 e 6, na Bacia Hidrográfica do São Francisco (BHSF). Essa bacia é essencial para o abastecimento de água das regiões rurais e urbanas do Nordeste brasileiro, especialmente em sua região semiárida. Para realizar a avaliação regional das mudanças climáticas, foi aplicado o método de redução estatística BCCAQ (Bias Correction Constructed Analogs with Quantile Mapping Reordering) nas variáveis diárias de precipitação, temperatura máxima e temperatura mínima do MIROC5 e MIROC6. As regionalizações para o clima histórico foram comparadas com as saídas originais do MIROC por meio de medidas de erro médio (ME), erro médio quadrado (RMSE), razão dos desvios padrões (rSD), coeficiente de determinação (R²) e o viés percentual em relação à média das observações (PBIAS), além da distribuição espacial e séries temporais. Os resultados indicam que a regionalização reduz o viés sistemático para as temperaturas máximas e mínimas, com pequenas correções nos valores máximos e mínimos tanto no período de calibração quanto no de validação. Em relação à precipitação, o BCCAQ corrigiu satisfatoriamente o ciclo anual da precipitação, mas superestimou na região de cabeceira do rio, o Alto São Francisco (ASF). As medidas da regionalização mostraram ME, RMSE, rSD e PIBIAS absolutamente menores em todas as sub-regiões da bacia. No estudo para os cenários futuros, as temperaturas máximas e mínimas aumentam em toda a bacia e sub-regiões, principalmente nos cenários de SSP5- 8.5 e RCP 8.5, e uma leve diminuição nas precipitações nas regiões do ASF e médio MSF.
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spelling Padrões climáticos regionais de precipitação e temperatura no clima futuro na bacia hidrográfica do rio São FranciscoRegional climate patterns of precipitation and temperature in the future climate in the São Francisco River basinCMIP6Método BCCAQmudanças climáticasDownscaling estatísticoEmission scenarios.Climate changeMeteorologia de Meso e Grande EscalasEstudos de mudança climática principalmente na escala de bacias hidrográficas necessitam de melhores resoluções espaciais do que a dos Modelos de Circulação Geral (MCG). Uma maneira de reduzir essa limitação é por meio de downscaling, que se refere às técnicas de redução de escala ou regionalização. Essa regionalização, baseada em abordagens físicas ou estatísticas, é aplicada nas variáveis de saída dos MCGs, de modo que estas tenham um melhor sinal do clima na escala espacial de interesse. O objetivo desta pesquisa foi avaliar as mudanças nos padrões climáticos a partir de regionalização estatística aplicada ao MCG Model for Interdisciplinary Research on Climate (MIROC), nas versões 5 e 6, na Bacia Hidrográfica do São Francisco (BHSF). Essa bacia é essencial para o abastecimento de água das regiões rurais e urbanas do Nordeste brasileiro, especialmente em sua região semiárida. Para realizar a avaliação regional das mudanças climáticas, foi aplicado o método de redução estatística BCCAQ (Bias Correction Constructed Analogs with Quantile Mapping Reordering) nas variáveis diárias de precipitação, temperatura máxima e temperatura mínima do MIROC5 e MIROC6. As regionalizações para o clima histórico foram comparadas com as saídas originais do MIROC por meio de medidas de erro médio (ME), erro médio quadrado (RMSE), razão dos desvios padrões (rSD), coeficiente de determinação (R²) e o viés percentual em relação à média das observações (PBIAS), além da distribuição espacial e séries temporais. Os resultados indicam que a regionalização reduz o viés sistemático para as temperaturas máximas e mínimas, com pequenas correções nos valores máximos e mínimos tanto no período de calibração quanto no de validação. Em relação à precipitação, o BCCAQ corrigiu satisfatoriamente o ciclo anual da precipitação, mas superestimou na região de cabeceira do rio, o Alto São Francisco (ASF). As medidas da regionalização mostraram ME, RMSE, rSD e PIBIAS absolutamente menores em todas as sub-regiões da bacia. No estudo para os cenários futuros, as temperaturas máximas e mínimas aumentam em toda a bacia e sub-regiões, principalmente nos cenários de SSP5- 8.5 e RCP 8.5, e uma leve diminuição nas precipitações nas regiões do ASF e médio MSF.Studies on climate change, especially at the watershed scale, require better spatial resolutions than those of Global Circulation Models (GCMs). One way to address this limitation is through downscaling, which refers to techniques for scaling down or regionalizing. This regionalization, based on physical or statistical approaches, is applied to the output variables of GCMs so that they provide a better signal of climate at the spatial scale of interest. The objective of this research was to evaluate changes in climate patterns through statistical regionalization applied to the Model for Interdisciplinary Research on Climate (MIROC), versions 5 and 6, in the São Francisco Watershed (SFW). This watershed is essential for supplying water to rural and urban areas in the Brazilian Northeast, especially in its semiarid region. To assess regional climate changes, the Bias Correction Constructed Analogs with Quantile Mapping Reordering (BCCAQ) statistical reduction method was applied to the daily precipitation, maximum temperature, and minimum temperature variables of MIROC5 and MIROC6. Regionalizations for historical climate were compared with original MIROC outputs using measures of mean error (ME), root mean square error (RMSE), standard deviation ratio (rSD), coefficient of determination (R²), and percentage bias relative to the mean of observations (PBIAS), as well as spatial distribution and time series. The results indicate that regionalization reduces systematic bias for maximum and minimum temperatures, with small corrections to both maximum and minimum values in both calibration and validation periods. Regarding precipitation, BCCAQ satisfactorily corrected the annual precipitation cycle but overestimated in the headwaters region of the river, the Upper São Francisco (USF). Regionalization measures showed absolutely lower ME, RMSE, rSD, and PIBIAS in all sub-regions of the basin. In the study for future scenarios, maximum and minimum temperatures increase throughout the basin and sub-regions, mainly in SSP5-8.5 and RCP 8.5 scenarios, with a slight decrease in precipitation in the USF and Middle SFW regions.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Tecnologia e Recursos Naturais - CTRNPÓS-GRADUAÇÃO EM METEOROLOGIAUFCGSAAD, Sandra Isay.SAAD, S. I.http://lattes.cnpq.br/0103102694865890CAVALCANTI, Enilson Palmeira.AMORIM , Pablo Borges de.SILVA, Fabricio Daniel dos Santos.SILVA, Melquizedek Rafael Duarte da.20-12-202024-07-16T12:43:21Z2024-07-162024-07-16T12:43:21Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36649SILVA, Melquizedek Rafael Duarte da. Padrões climáticos regionais de precipitação e temperatura no clima futuro na bacia hidrográfica do rio São Francisco. 2024. 74 f. Dissertação (Mestrado em Meteorologia) – Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024.porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2024-07-16T12:43:21Zoai:localhost:riufcg/36649Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512024-07-16T12:43:21Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false
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