Delimitações de terras secas no Brasil utilizando dados de reanálise.
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Data de Publicação: | 2024 |
Tipo de documento: | Tese |
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/36550 |
Resumo: | A maior parte do Nordeste do Brasil é caracterizado por um clima semiárido com altas temperaturas e baixos índices pluviométricos. Essas condições climáticas associadas às ações antrópicas tais como o desmatamento, uso e ocupação do solo na região têm impactos significativos levando à degradação ambiental, perda de biodiversidade e aumentando a vulnerabilidade de índices climáticos extremos. Para estudar o clima e realizar análises do comportamento do uso e cobertura do solo são necessários dados que contemplem as características físicas e climáticas da região com observações contínuas, que do ponto de vista de estações meteorológicas, ainda não é plenamente observado no Nordeste do Brasil, mas isto pode ser suprido usando dados de reanálise desde que sejam validados. Neste contexto, este trabalho tem como objetivos: validar os dados de reanálises do ERA5-Land e CPC/NOAA a partir dos dados de estações meteorológicas; avaliar o desempenho dos índices hídricos/climáticos de Thornthwaite e de aridez do UNEP (IaUNEP) na delimitação de Terras Secas; investigar o uso de índices de vegetação como variáveis adicionais à classificação climática de Terras Secas. Para a validação dos dados de reanálise a metodologia empregada foi à análise dos índices estatísticos: erros médio percentual, médio absoluto e padrão de estimativa, raiz do erro quadrático médio e coeficiente de correlação, sendo os dados de referência os observados em estações e os de reanálise a ser testados. Para a determinação dos índices climáticos de Thornthwaite usou-se a metodologia do balanço hídrico de Thornthwaite e Matter (1955), enquanto, para o IaUNEP utilizou-se a razão entre precipitação observada ou da reanálise e a evapotranspiração de referência obtida pelo método Penman-Montheith-FAO. Para os índices de vegetação empregou-se as equações de NDVI e EVI. Como resultado, observou-se que os dados da reanálise ERA5-Land representam muito bem os observados, exceto a precipitação, por este motivo, recorreu-se aos dados de precipitação do CPC/NOAA, que foram validados com sucesso. A partir dos resultados obtidos observou-se que com o uso dos índices climáticos de Thornthwaite 87,4% da área do Nordeste é classificada como Terras Secas, sendo que 26,7% das Terras Secas são áridas, enquanto utilizando o IaUNEP 71,2% são terras secas e destas 0,3% são áridas. Devido a esta discrepância, um novo índice de classificação climática foi proposto, denominado de índice de aridez absoluto (Iab) em que apresentou resultado satisfatório. De um modo geral, as configurações espaciais dos índices climáticos obtidas apresentaram-se de acordo com as características físicas e climáticas da Região, e os padrões espaciais dos índices de vegetação, em geral, acompanharam a classificação do clima regional. Conclui-se que os dados de reanálise do ERA5-Land, exceto a precipitação e da precipitação do CPC/NOAA são confiáveis e podem ser usados em estudos climáticos, principalmente em associação com dados observados. Os índices de vegetação podem ser utilizados como variáveis adicionais na classificação climática no Nordeste. |
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Delimitações de terras secas no Brasil utilizando dados de reanálise.Delimitations of dry lands in Brazil using reanalysis data.Meteorologia de mesoNordeste brasileiroClimaSemiáridoReanáliseUNEPMeso meteorologyBrazilian northeastClimateSemi-aridReanalysisMeteorologia.A maior parte do Nordeste do Brasil é caracterizado por um clima semiárido com altas temperaturas e baixos índices pluviométricos. Essas condições climáticas associadas às ações antrópicas tais como o desmatamento, uso e ocupação do solo na região têm impactos significativos levando à degradação ambiental, perda de biodiversidade e aumentando a vulnerabilidade de índices climáticos extremos. Para estudar o clima e realizar análises do comportamento do uso e cobertura do solo são necessários dados que contemplem as características físicas e climáticas da região com observações contínuas, que do ponto de vista de estações meteorológicas, ainda não é plenamente observado no Nordeste do Brasil, mas isto pode ser suprido usando dados de reanálise desde que sejam validados. Neste contexto, este trabalho tem como objetivos: validar os dados de reanálises do ERA5-Land e CPC/NOAA a partir dos dados de estações meteorológicas; avaliar o desempenho dos índices hídricos/climáticos de Thornthwaite e de aridez do UNEP (IaUNEP) na delimitação de Terras Secas; investigar o uso de índices de vegetação como variáveis adicionais à classificação climática de Terras Secas. Para a validação dos dados de reanálise a metodologia empregada foi à análise dos índices estatísticos: erros médio percentual, médio absoluto e padrão de estimativa, raiz do erro quadrático médio e coeficiente de correlação, sendo os dados de referência os observados em estações e os de reanálise a ser testados. Para a determinação dos índices climáticos de Thornthwaite usou-se a metodologia do balanço hídrico de Thornthwaite e Matter (1955), enquanto, para o IaUNEP utilizou-se a razão entre precipitação observada ou da reanálise e a evapotranspiração de referência obtida pelo método Penman-Montheith-FAO. Para os índices de vegetação empregou-se as equações de NDVI e EVI. Como resultado, observou-se que os dados da reanálise ERA5-Land representam muito bem os observados, exceto a precipitação, por este motivo, recorreu-se aos dados de precipitação do CPC/NOAA, que foram validados com sucesso. A partir dos resultados obtidos observou-se que com o uso dos índices climáticos de Thornthwaite 87,4% da área do Nordeste é classificada como Terras Secas, sendo que 26,7% das Terras Secas são áridas, enquanto utilizando o IaUNEP 71,2% são terras secas e destas 0,3% são áridas. Devido a esta discrepância, um novo índice de classificação climática foi proposto, denominado de índice de aridez absoluto (Iab) em que apresentou resultado satisfatório. De um modo geral, as configurações espaciais dos índices climáticos obtidas apresentaram-se de acordo com as características físicas e climáticas da Região, e os padrões espaciais dos índices de vegetação, em geral, acompanharam a classificação do clima regional. Conclui-se que os dados de reanálise do ERA5-Land, exceto a precipitação e da precipitação do CPC/NOAA são confiáveis e podem ser usados em estudos climáticos, principalmente em associação com dados observados. Os índices de vegetação podem ser utilizados como variáveis adicionais na classificação climática no Nordeste.Most of Northeast Brazil is characterized by a semi-arid climate with high temperatures and low rainfall levels. These climatic conditions, combined with human actions such as deforestation, land use, and occupation in the region, have significant impacts, leading to environmental degradation, loss of biodiversity, and increased vulnerability to extreme climate indices. To study the climate and conduct analyses of land use and land cover behavior, data that encompass the physical and climatic characteristics of the region with continuous observations are necessary. From the perspective of meteorological stations, this is not yet fully observed in Northeast Brazil, but it can be supplemented using reanalysis data provided they are validated. In this context, this work aims to: validate ERA5-Land and CPC/NOAA reanalysis data using meteorological station data; assess the performance of Thornthwaite's hydrological/climatic indices and the United Nations Environment Programme aridity index (IaUNEP) in delineating Drylands; investigate the use of vegetation indices as additional variables in Drylands climatic classification. For the validation of reanalysis data, the methodology employed consisted of analyzing statistical indices: mean percentage error, mean absolute error, standard estimation error, root mean square error, and correlation coefficient, with reference data being observed at stations and reanalysis data to be tested. Thornthwaite's climatic indices were determined using Thornthwaite and Matter's (1955) water balance methodology, while for IaUNEP, the ratio between observed or reanalysis precipitation and reference evapotranspiration obtained through the Penman-Montheith-FAO method was used. For vegetation indices, the NDVI and EVI equations were employed. As a result, it was observed that ERA5- Land reanalysis data represent the observed data very well, except for precipitation. For this reason, CPC/NOAA precipitation data, which were successfully validated, were used instead. From the obtained results, it was observed that using Thornthwaite's climatic indices, 87.4% of the Northeast area is classified as Dry Lands, with 26.7% of Dry Lands being arid. Meanwhile, using the IaUNEP, 71.2% are Dry Lands, with 0.3% being arid. Due to this discrepancy, a new climate classification index, called the absolute aridity index (Iab), was proposed, which yielded satisfactory results. Overall, the spatial configurations of the climatic indices obtained were consistent with the physical and climatic characteristics of the region, and the spatial patterns of vegetation indices generally followed the regional climate classification. It is concluded that ERA5-Land reanalysis data, except for precipitation, and CPC/NOAA precipitation data are reliable and can be used in climatic studies, especially in conjunction with observed data. Vegetation indices can be used as additional variables in climate classification in the Northeast.CapesUniversidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Tecnologia e Recursos Naturais - CTRNPÓS-GRADUAÇÃO EM METEOROLOGIAUFCGBRITO, José Ivaldo Barbosa de.BRAGA, Célia Campos.ARRAUT, Josefina Moraes.LUCENA, Daisy Beserra.SAKAMOTO, Meiry Sayuri.SALES, Eliton Sancler Gomes.2024-02-082024-07-09T17:31:46Z2024-07-092024-07-09T17:31:46Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36550SALES, Eliton Sancler Gomes. Delimitações de terras secas no Brasil utilizando dados de reanálise. 2024. 195 f. Tese (Doutorado em Meteorologia) – Programa de Pós-Graduação 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:UFCG2024-07-09T17:31:46Zoai:localhost:riufcg/36550Biblioteca 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:48512024-07-09T17:31:46Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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A maior parte do Nordeste do Brasil é caracterizado por um clima semiárido com altas temperaturas e baixos índices pluviométricos. Essas condições climáticas associadas às ações antrópicas tais como o desmatamento, uso e ocupação do solo na região têm impactos significativos levando à degradação ambiental, perda de biodiversidade e aumentando a vulnerabilidade de índices climáticos extremos. Para estudar o clima e realizar análises do comportamento do uso e cobertura do solo são necessários dados que contemplem as características físicas e climáticas da região com observações contínuas, que do ponto de vista de estações meteorológicas, ainda não é plenamente observado no Nordeste do Brasil, mas isto pode ser suprido usando dados de reanálise desde que sejam validados. Neste contexto, este trabalho tem como objetivos: validar os dados de reanálises do ERA5-Land e CPC/NOAA a partir dos dados de estações meteorológicas; avaliar o desempenho dos índices hídricos/climáticos de Thornthwaite e de aridez do UNEP (IaUNEP) na delimitação de Terras Secas; investigar o uso de índices de vegetação como variáveis adicionais à classificação climática de Terras Secas. Para a validação dos dados de reanálise a metodologia empregada foi à análise dos índices estatísticos: erros médio percentual, médio absoluto e padrão de estimativa, raiz do erro quadrático médio e coeficiente de correlação, sendo os dados de referência os observados em estações e os de reanálise a ser testados. Para a determinação dos índices climáticos de Thornthwaite usou-se a metodologia do balanço hídrico de Thornthwaite e Matter (1955), enquanto, para o IaUNEP utilizou-se a razão entre precipitação observada ou da reanálise e a evapotranspiração de referência obtida pelo método Penman-Montheith-FAO. Para os índices de vegetação empregou-se as equações de NDVI e EVI. Como resultado, observou-se que os dados da reanálise ERA5-Land representam muito bem os observados, exceto a precipitação, por este motivo, recorreu-se aos dados de precipitação do CPC/NOAA, que foram validados com sucesso. A partir dos resultados obtidos observou-se que com o uso dos índices climáticos de Thornthwaite 87,4% da área do Nordeste é classificada como Terras Secas, sendo que 26,7% das Terras Secas são áridas, enquanto utilizando o IaUNEP 71,2% são terras secas e destas 0,3% são áridas. Devido a esta discrepância, um novo índice de classificação climática foi proposto, denominado de índice de aridez absoluto (Iab) em que apresentou resultado satisfatório. De um modo geral, as configurações espaciais dos índices climáticos obtidas apresentaram-se de acordo com as características físicas e climáticas da Região, e os padrões espaciais dos índices de vegetação, em geral, acompanharam a classificação do clima regional. Conclui-se que os dados de reanálise do ERA5-Land, exceto a precipitação e da precipitação do CPC/NOAA são confiáveis e podem ser usados em estudos climáticos, principalmente em associação com dados observados. Os índices de vegetação podem ser utilizados como variáveis adicionais na classificação climática no Nordeste. |
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