Avaliação do uso do GPM (Global Precipitation Measurement) para determinação de eventos chuvosos e suas propriedades no Brasil: uma análise na escala subdiária

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Freitas, Emerson da Silva
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/18947
Resumo: Rainfall, among the variables of the hydrological cycle of hydrographic basins, is the most important for many applications. Nevertheless, understanding the spatial-temporal properties of rains is still a challenge in developing countries due to the scarce monitoring network. This Master thesis aimed to analyze and compare spatial-temporal precipitation and its properties based on rainfall data monitored by CEMADEN (National Center for Monitoring and Alert of Natural Disaster) and estimated by the Global Precipitation Measurement (GPM) mission. For this, we used data from about 3,000 rain stations distributed throughout the country, with a high temporal resolution of 10 minutes when it rains. The study period was from 2015 to 2017. The methodology consisted of a few steps, initially a qualitative-quantitative analysis of the observed data was carried out. Rainfall events and their respective average properties (precipitated blade, duration, intensity, dry time and intermittency) were determined considering the Minimum inter-event time (MIT) criteria for gauge (grounded base data) and each pixel (GPM data) and each year. Principal components analyses and cluster analyses were applied to identify regions that have similar characteristics. It was needed to identify groups to the data comparation and analyses. The main results indicated that only 6 principal components from 44 variables are responsible for representing more than 90% of the data variability, and then 5 regions with cluster analysis were identified. With respect to the number of events and the mean rainfall depth there is a good agreement between the data, having an absolute relative error of at most 50% and having correlations of up to 0.8 for these characteristics. Regarding duration and intensity, for the first there is an overestimation and for the second an underestimation. The absolute relative errors are higher, reaching up to 160% and low correlation coefficients. Regarding precipitation systems, it was observed that the frontal precipitations were the best represented and the convective systems were the ones that presented the worst results. The main conclusion of this work is that GPM cannot be used to estimate the precipitation properties without considering an error of at least 50% in the data.
id UFPB_bfabf73383d1a92b8cde25899e9c61dc
oai_identifier_str oai:repositorio.ufpb.br:123456789/18947
network_acronym_str UFPB
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
repository_id_str
spelling Avaliação do uso do GPM (Global Precipitation Measurement) para determinação de eventos chuvosos e suas propriedades no Brasil: uma análise na escala subdiáriaIntervalo Mínimo entre Eventos (MIT)Análise espaço-temporalAnálise de Componentes Principais (PCA)Análise de agrupamentoMinimum Inter-event Time (MIT)Spatial-temporal analysisPrincipal Component Analysis (PCA)Cluster analysisCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILRainfall, among the variables of the hydrological cycle of hydrographic basins, is the most important for many applications. Nevertheless, understanding the spatial-temporal properties of rains is still a challenge in developing countries due to the scarce monitoring network. This Master thesis aimed to analyze and compare spatial-temporal precipitation and its properties based on rainfall data monitored by CEMADEN (National Center for Monitoring and Alert of Natural Disaster) and estimated by the Global Precipitation Measurement (GPM) mission. For this, we used data from about 3,000 rain stations distributed throughout the country, with a high temporal resolution of 10 minutes when it rains. The study period was from 2015 to 2017. The methodology consisted of a few steps, initially a qualitative-quantitative analysis of the observed data was carried out. Rainfall events and their respective average properties (precipitated blade, duration, intensity, dry time and intermittency) were determined considering the Minimum inter-event time (MIT) criteria for gauge (grounded base data) and each pixel (GPM data) and each year. Principal components analyses and cluster analyses were applied to identify regions that have similar characteristics. It was needed to identify groups to the data comparation and analyses. The main results indicated that only 6 principal components from 44 variables are responsible for representing more than 90% of the data variability, and then 5 regions with cluster analysis were identified. With respect to the number of events and the mean rainfall depth there is a good agreement between the data, having an absolute relative error of at most 50% and having correlations of up to 0.8 for these characteristics. Regarding duration and intensity, for the first there is an overestimation and for the second an underestimation. The absolute relative errors are higher, reaching up to 160% and low correlation coefficients. Regarding precipitation systems, it was observed that the frontal precipitations were the best represented and the convective systems were the ones that presented the worst results. The main conclusion of this work is that GPM cannot be used to estimate the precipitation properties without considering an error of at least 50% in the data.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESA precipitação, dentre as variáveis do ciclo hidrológico de bacias hidrográficas, é a mais importante para muitas aplicações. Apesar disso, o entendimento das propriedades das chuvas no espaço e no tempo ainda é um desafio em países em desenvolvimento devido à escassa rede de monitoramento. Este trabalho teve como objetivo analisar e comparar espaço-temporalmente a precipitação e suas propriedades geradas pelos dados de precipitação observados do CEMADEN (Centro Nacional de Monitoramento e Alerta de Desastres Naturais) e dados de precipitação estimados pela missão Global Precipitation Measurement (GPM). Para isto, utilizaram-se dados de cerca de 3.000 estações pluviográficas distribuídas pelo país, com uma alta resolução temporal de 10 min, quando há precipitação. O período de estudo foi de 2015 a 2017. A metodologia consistiu de algumas etapas: foi feita inicialmente uma análise quali-quantitativa dos dados observados. Foram determinados, a partir do critério do Intervalo Mínimo entre Eventos (MIT), os eventos e suas respectivas propriedades médias (lâmina precipitada, duração, intensidade, tempo seco e intermitência) para cada ano e para cada estação (dados de campo) e pixel (dados do GPM). Para os dados observados, aplicou-se a análise dos componentes principais e, posteriormente, de agrupamento para identificar regiões que possuem propriedades semelhantes, para a definição de grupos para realização das análises e comparações. Os principais resultados indicaram que, apenas 6 componentes principais de 44 variáveis são responsáveis por representar mais de 90% da variabilidade dos dados, e com isso foram identificadas 5 regiões com a análise de agrupamento. Com relação ao Número de Eventos e a Lâmina média precipitada há uma boa concordância entre os dados, possuindo um erro relativo absoluto de no máximo 50% e possuindo correlações de até 0,8 para essas propriedades. Com relação à duração e à intensidade, para a primeira há uma superestimação e para a segunda uma subestimação. Os erros relativos absolutos são maiores, chegando a até 160% e baixos coeficientes de correlação. Com relação aos sistemas de precipitação percebeu-se que, as precipitações frontais foram as mais bem representadas e os sistemas convectivos foram os que apresentaram os piores resultados. A principal conclusão desse trabalho é a indicação que não se pode utilizar o IMERG para estimar as propriedades da precipitação sem admissão um erro de pelo menos 50% nos dados.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia Civil e AmbientalPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil e AmbientalUFPBAlmeida, Cristiano das Neveshttp://lattes.cnpq.br/5858373824027435Freitas, Emerson da Silva2020-12-28T05:27:12Z2019-03-262020-12-28T05:27:12Z2019-02-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/18947porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2021-08-26T13:35:56Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/18947Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2021-08-26T13:35:56Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
dc.title.none.fl_str_mv Avaliação do uso do GPM (Global Precipitation Measurement) para determinação de eventos chuvosos e suas propriedades no Brasil: uma análise na escala subdiária
title Avaliação do uso do GPM (Global Precipitation Measurement) para determinação de eventos chuvosos e suas propriedades no Brasil: uma análise na escala subdiária
spellingShingle Avaliação do uso do GPM (Global Precipitation Measurement) para determinação de eventos chuvosos e suas propriedades no Brasil: uma análise na escala subdiária
Freitas, Emerson da Silva
Intervalo Mínimo entre Eventos (MIT)
Análise espaço-temporal
Análise de Componentes Principais (PCA)
Análise de agrupamento
Minimum Inter-event Time (MIT)
Spatial-temporal analysis
Principal Component Analysis (PCA)
Cluster analysis
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
title_short Avaliação do uso do GPM (Global Precipitation Measurement) para determinação de eventos chuvosos e suas propriedades no Brasil: uma análise na escala subdiária
title_full Avaliação do uso do GPM (Global Precipitation Measurement) para determinação de eventos chuvosos e suas propriedades no Brasil: uma análise na escala subdiária
title_fullStr Avaliação do uso do GPM (Global Precipitation Measurement) para determinação de eventos chuvosos e suas propriedades no Brasil: uma análise na escala subdiária
title_full_unstemmed Avaliação do uso do GPM (Global Precipitation Measurement) para determinação de eventos chuvosos e suas propriedades no Brasil: uma análise na escala subdiária
title_sort Avaliação do uso do GPM (Global Precipitation Measurement) para determinação de eventos chuvosos e suas propriedades no Brasil: uma análise na escala subdiária
author Freitas, Emerson da Silva
author_facet Freitas, Emerson da Silva
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Almeida, Cristiano das Neves
http://lattes.cnpq.br/5858373824027435
dc.contributor.author.fl_str_mv Freitas, Emerson da Silva
dc.subject.por.fl_str_mv Intervalo Mínimo entre Eventos (MIT)
Análise espaço-temporal
Análise de Componentes Principais (PCA)
Análise de agrupamento
Minimum Inter-event Time (MIT)
Spatial-temporal analysis
Principal Component Analysis (PCA)
Cluster analysis
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
topic Intervalo Mínimo entre Eventos (MIT)
Análise espaço-temporal
Análise de Componentes Principais (PCA)
Análise de agrupamento
Minimum Inter-event Time (MIT)
Spatial-temporal analysis
Principal Component Analysis (PCA)
Cluster analysis
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
description Rainfall, among the variables of the hydrological cycle of hydrographic basins, is the most important for many applications. Nevertheless, understanding the spatial-temporal properties of rains is still a challenge in developing countries due to the scarce monitoring network. This Master thesis aimed to analyze and compare spatial-temporal precipitation and its properties based on rainfall data monitored by CEMADEN (National Center for Monitoring and Alert of Natural Disaster) and estimated by the Global Precipitation Measurement (GPM) mission. For this, we used data from about 3,000 rain stations distributed throughout the country, with a high temporal resolution of 10 minutes when it rains. The study period was from 2015 to 2017. The methodology consisted of a few steps, initially a qualitative-quantitative analysis of the observed data was carried out. Rainfall events and their respective average properties (precipitated blade, duration, intensity, dry time and intermittency) were determined considering the Minimum inter-event time (MIT) criteria for gauge (grounded base data) and each pixel (GPM data) and each year. Principal components analyses and cluster analyses were applied to identify regions that have similar characteristics. It was needed to identify groups to the data comparation and analyses. The main results indicated that only 6 principal components from 44 variables are responsible for representing more than 90% of the data variability, and then 5 regions with cluster analysis were identified. With respect to the number of events and the mean rainfall depth there is a good agreement between the data, having an absolute relative error of at most 50% and having correlations of up to 0.8 for these characteristics. Regarding duration and intensity, for the first there is an overestimation and for the second an underestimation. The absolute relative errors are higher, reaching up to 160% and low correlation coefficients. Regarding precipitation systems, it was observed that the frontal precipitations were the best represented and the convective systems were the ones that presented the worst results. The main conclusion of this work is that GPM cannot be used to estimate the precipitation properties without considering an error of at least 50% in the data.
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019-03-26
2019-02-22
2020-12-28T05:27:12Z
2020-12-28T05:27:12Z
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.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/18947
url https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/18947
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia Civil e Ambiental
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental
UFPB
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia Civil e Ambiental
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental
UFPB
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
instname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron:UFPB
instname_str Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron_str UFPB
institution UFPB
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
repository.mail.fl_str_mv diretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.br
_version_ 1801843022171734016