Aplicação de deep learning para auxílio na previsão de tempo de curto prazo

• Autor(a) principal: Orlandi, Daniel Pinheiro
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/16084
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIA; Previsão do tempo de curto prazo; Deep learning

Eventos de chuva intensa são caracterizados por um alto valor na relação volume de precipitação por tempo e sua previsibilidade é de grande importância para sociedade. Tais eventos podem causar danos a propriedades, impactos econômicos e até mesmo perda de vidas. Os sistemas atmosféricos responsáveis por causar precipitação intensa possuem baixa previsibilidade, devido as suas escalas temporal (minutos a horas) e espacial (centenas a milhares de metros). Na área computacional, a previsão do tempo é dominada por modelos numéricos de previsão do tempo, e diversas estratégias têm sido adotadas para melhorar a sua capacidade de previsão. Contudo, os métodos tradicionais de previsão apresentam dificuldades ao prever esses eventos. Por isso, nesta monografia, aplicamos o Deep Learning como método alternativo na previsão de curto prazo. Utilizamos imagens de satélite, disponíveis na página do DSA/CPTEC, para treinar um modelo a partir da rede neural profunda PredNet e realizar previsões para 15, 30, 45, 60 e 75 minutos no futuro. Ao todo, utilizamos 108903 imagens, do canal infravermelho, do satélite METEOSAT-7, divididas em 3 conjuntos: treinamento, teste e validação. A fim de avaliar os resultados, utilizamos o Erro Quadrático Médio (EQM) e o Índice de Similaridade Estrutural (SSIM) para comparar as imagens geradas pelo modelo à imagem de referência. O modelo treinado com as imagens de satélite obteve uma boa resposta somente para as previsões de 15 minutos. Por isso, utilizou-se um outro modelo, treinado por Lotter et al.(2016) para outra tarefa, no mesmo conjunto de treinamento. O segundo modelo obteve bons resultados para todas as previsões (EQM: 0,000037 e SSIM: 0,93), sendo as previsões de 15 min as que apresentaram melhores respostas. Devido aos bons resultados apresentados e ao baixo custo, essa ferramenta mostra-se promissora para o auxílio da previsão de curto prazo.