Variação climatológica não-sazonal através da análise de componentes principais

Content Provider	Semantic Scholar
Author	Reboita, Michelle Simões Pinto, Suzi Samá Krusche, Nisia
Copyright Year	2002
Abstract	Meteorological data measured in Rio Grande was subjected to principal component (PC) analysis which yielded a strong influence of the seasonal variation. This research evaluates which is the resulting relationship among the ten variables after the removal of the seasonal component. Three different methods were applied to remove this component. Spectra analysis demonstrated that the three point trigonometric method was the only one to remove it, while keeping all others components unchanged. The PC analysis was applied and four PC where chosen, representing temperature and humidity; insolation, evaporation, and precipitation; pressure and zonal component; and meridional component of wind velocity. Introdução Entender o comportamento das variáveis atmosféricas no município de Rio Grande é de grande importância para o desenvolvimento da economia regional, uma vez que esta é baseada na agricultura, pesca e serviços portuários, que são atividades fortemente influenciadas pelo tempo e pelo clima. Este é o objetivo principal do projeto “Caracterização Climatológica da Região de Rio Grande e Pelotas, através da Análise de Séries Temporais”. Pretende-se caracterizar a variação das séries temporais meteorológicas através da análise de componentes principais (ACP), dentre outros métodos a serem aplicados a estas séries. Esta técnica é utilizada para detectar grupos de variáveis homogêneas, reduzindo a matriz de dados. Pinto (2001) avaliou onze variáveis meteorológicas médias mensais, medidas em Rio Grande, através da análise de componentes principais e reteve quatro componentes principais (CP), que juntas explicam 90,8% da variação total dos dados originais. As variáveis temperatura do ar, temperatura de bulbo úmido, temperatura máxima, temperatura mínima, pressão atmosférica, insolação e evaporação apresentaram cargas mais altas na primeira CP, pois nestas variáveis a variação sazonal é predominante. A taxa de precipitação e a cobertura de nuvens ficaram bem definidas na segunda CP, sendo que a insolação também apresenta carga considerável nesta CP, pois quanto maior a cobertura de nuvens menor a insolação. A componente meridional da velocidade do vento apresenta carga mais alta na terceira CP. Já a componente zonal da velocidade do vento, apesar de apresentar carga mais alta na quarta CP, também apresenta carga considerável na terceira CP. A quarta CP apresenta carga mais alta para a componente zonal. Pinto (2001) também aplicou ACP a dados diários e medidos nos horários padrões da Estação Meteorológica, às 12, 18 e 24 TMG (Tempo Médio de Greenwich) e verificou que o padrão predominante, em todos os dados analisados, é o da variação sazonal. Pretende-se, neste trabalho, entender a relação entre os dados atmosféricos quando a variação sazonal é descontada de suas séries temporais, tendo em vista que, como exposto acima, o padrão predominante detectado pela análise de componentes principais das variáveis meteorológicas é a componente sazonal. Como objetivo secundário, pretendese determinar qual método apresenta melhores resultados na desazonalização das variáveis atmosféricas. Propõe-se a aplicação de três métodos: o método trigonométrico de três tempos, a subtração das Normais Climatológicas Provisórias e a média móvel centrada de 12 meses. Para avaliar as relações entre as variáveis, pretende-se utilizar novamente a análise de componentes principais. Material e Métodos O município de Rio Grande localiza-se sobre os solos arenosos da planície costeira do Estado do Rio Grande do Sul (Ferreira, 1959). Esta região é afetada por massas de ar tropicais e polares, pelo anticiclone semi-fixo do Atlântico Sul, pelos anticiclones e ciclones de latitudes médias e pelos vórtices ciclônicos. Além disso, há influências das correntes marítimas do Brasil e das Malvinas, bem como do fenômeno El Niño-Oscilação Sul (ENOS). Foram utilizadas séries temporais de dados meteorológicos médios mensais do período de 1o de janeiro de 1991 a 31 de dezembro de 2000, medidos pela Estação Meteorológica no 83995, localizada no município de Rio Grande a 32o04’43”S e 52o10’03”W e, operada pelo Departamento de Geociências da Fundação Universidade Federal do Rio Grande (FURG) em convênio com o Instituto Nacional de Meteorologia (INMet). As váriaveis em estudo são temperatura do ar (oC), temperatura de bulbo úmido (oC), temperatura máxima (oC), temperatura mínima (oC), pressão atmosférica (hPa), taxa de evaporação (mm), insolação (número de horas de insolação direta), taxa de precipitação (mm), componente zonal e componente meridional da velocidade do vento(m/s). Os valores médios mensais foram calculados por Reboita (2001), no estudo das “Normais Climatológicas Provisórias de Rio Grande, RS, no período de 1991 a 2000”. Para a determinação destas, as séries de dados medidos às 12, 18 e 24 TMG passaram primeiramente por um controle de qualidade e, depois, por um procedimento para preenchimento de falhas, para então calcular-se as médias mensais e após as Normais Climatológicas Provisórias. Para descontar a componente sazonal das séries de valores mensais, foram empregados três métodos: o método trigonométrico de três tempos, a subtração das Normais Climatológicas Provisórias e a média móvel centrada de 12 meses. De acordo com Xavier (1990) e Assis (1996), o método trigonométrico de três tempos consiste em subtrair da série centrada a função f dada por: (1) ) ( cos ) ( φ + = wt R t f onde a série centrada é obtida subtraindo-se da série original a sua média. O valor de é dado pela expressão: w
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