Análise fatorial na identificação dos fatores para obtenção de índice climatológico

Autores

  • Antonio Ricardo Santos Andrade Universidade Federal do Agreste de Pernambuco http://orcid.org/0000-0002-5302-110X
  • Edijailson Gonçalves Silva Universidade Federal do Agreste de Pernambuco
  • Alberto dos Passos Vieira Universidade Federal do Agreste de Pernambuco
  • Maria Beatrice Gueiros Silva Universidade Federal do Agreste de Pernambuco
  • Willas Mendonça dos Santos Universidade Federal do Agreste de Pernambuco
  • Maria Gorete dos Santos Silva Universidade Federal do Agreste de Pernambuco

DOI:

https://doi.org/10.24221/jeap.6.1.2021.3270.079-099

Palavras-chave:

Variáveis meteorológicas, mudanças climáticas, clima

Resumo

No semiárido pernambucano, a precipitação, radiação, velocidade do vento e a temperatura estão entre as variáveis meteorológicas mais importantes para os estudos das mudanças climáticas, uma vez que sua variabilidade espacial e temporal são características marcantes do clima. Objetivou-se estudar a estrutura de correlação de variáveis da área de meteorologia para a obtenção de "Índices climatológicos multivariados" para município de Garanhuns/PE, Brasil, baseado na técnica estatística de Análise Fatorial (AF) utilizando séries climatológicas mensais de 1963 a 2019 das variáveis meteorológicas, com banco de dados proveniente do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). O procedimento estatístico realizado foi à técnica de estatística multivariada de Análise Fatorial utilizando o método das Componentes Principais e Análise de Cluster de Conglomerado Hierárquico. Utilizando a técnica de Análise Fatorial que simplificou a informação contida nas variáveis observadas, relacionadas com variabilidade climática da região, obteve-se o índice do climático multivariado. Aos valores deste índice para os municípios de Garanhuns, foi aplicada a técnica de Análise de Agrupamento e permitiu identificar a formação de cinco grupos “cluster” de variáveis meteorológicas que mais influência o clima local. Estes grupos são caracterizados por possuírem homogeneidade interna e por serem diferenciados entre si. Sendo que foram agrupados em um mesmo cluster os com características meteorológicas mais parecidas entre si do que com as demais variáveis agrupadas nos outros clusters, onde foram criados clusters que não violam os princípios da homogeneidade e separação.

Biografia do Autor

Antonio Ricardo Santos Andrade, Universidade Federal do Agreste de Pernambuco

Possui graduação em Meteorologia pela Universidade Federal da Paraíba (1994 - UFPB), graduação em Matemática pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (2013 - UFNR), mestrado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal da Paraíba (1997 - UFPB), Mestrado em Matemática e Estatística pela Universidade Federal de Lavras (2005 - UFLA) e doutorado em Agronomia (Irrigação e Drenagem) pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2002 - UNESP). Foi pesquisador - Modalidade DCR (Desenvolvimento Científico Regional) pela Universidade Federal de campina Grande, UFCG. Atualmente é professor adjunto da Universidade Federal Rural de Pernambuco na Unidade Acadêmica de Garanhuns, atuando em ensino de graduação, pós-graduação (Saúde Pública na UPE) e pesquisa em temas relacionados a Estatística e Bioestatística aplicada, Experimentação e Multivariada Agrícola. Tem experiência na área de Engenharia Agrícola e Agrometeorologia, com ênfase em Física dos Solos, irrigação, variabilidade espacial. Tem experiência na área de Estatística e Bioestatística Aplicada, com ênfase em Estatística Experimental, Análise de Regressão e Análise Multivariada, atuando principalmente nos seguintes temas: Planejamento e Análise de experimentos, Geoestatística e Geometria fractal no estudo das propriedades dos solos.

Referências

ALMEIDA, R.; REBELLO, E.; AMBRIZZI, T. Variabilidade de eventos extremos e identificação de tendências climáticas no litoral Norte do Brasil. In: XVI Congresso Brasileiro de Meteorologia, Belém/PA, p.1-5, 2010.

ANDRADE, A.R S.; NETO, A.H.G.; CRUZ, A.F.S.; ANDRADE, E.K.P.; SANTOS, V.F.; SILVA, T.N.P. Geoestatística aplicada à variabilidade espacial e padrões nas séries temporais da precipitação no Agreste pernambucano. Journal of Environmental Analysis and Progress, v.3, n.1, p.126-145, 2018.

AYRES, M. Elementos de bioestatística: a seiva do açaizeiro. 2. Ed. Belém: Supercores, 2012. 588p.

BARROSO, L. P. Análise Multivariada. 48a Reunião da RBRAS e 10o SEGRO – 7 a 11 de julho de 2003 – Lavras MG. Departamento de Ciências e Exatas. Universidade Federal de Lavras, 120p. 2003.

BARROSO, L. P.; ARTES, R. Análise multivariada. São Paulo: IME-USP, 2003.

BATES, B. et al. IPCC technical Paper on Climate Change and Water.Cambridge, united Kingdom and new York: IPCC, Cambridge university Press, 2008.

BEZERRA, A. C. N.; PEZZI, L. P.; KAYANO , M. Esquema estatístico de combinação e correção de previsões climáticas – ECCOCLIM. Revista Brasileira de Meteorologia, v.23, n.3, p.347-359, 2008.

BOSCARIOLI, C. Análise de Agrupamentos baseada na topologia dos dados e em mapas auto-organizáveis. Tese (Doutorado). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, 118p. 2008.

BOTTECCHIA, O.L. A fórmula barométrica como instrumento de ensino em química. Quim. Nova, v.32, n.7, p.1965-1970, 2009.

BUSSAB, W. de O.; MORETTIN, P.A. Estatística básica. 6.ed. São Paulo: Ed. Saraiva, 2010. 540p.

CAMELO, H. N.; LUCIO, P. S.; JUNIOR, J. B. V. L.; CARVALHO, P. C. M. Métodos de Previsão de Séries Temporais e Modelagem Híbrida ambos Aplicados em Médias Mensais de Velocidade do Vento para Regiões do Nordeste do Brasil. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 32, n. 4, 565-574, 2017.

CAMELO, H.N.; CARVALHO, P.C.M.; LEAL JUNIOR, J.B.V.; ACCIOLY FILHO, J.B.P. Análise estatística da velocidade de vento do estado do Ceará. Revista Tecnologia, v. 29, n. 2, p. 211-223, 2008.

CAMPOS, M.M.; ALCANTARA, L.D.S. Interpretação dos efeitos de tempo nublado e chuvoso sobre a radiação solar em Belém/PA para uso em sistemas fotovoltaicos. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 31, n. 4(suppl.), 570-579, 2016.

CERVI, U. E. Métodos quantitativos para iniciantes em ciência política, Curitiba, Crop/UFRPR, 256p. 2017.

CORDEIRO, R.F.; ANDRADE, B.L.S.; PINTO, R.L.M. Aplicação da Técnica Estatística Multivariada Análise Fatorial para o Serviço de Transporte da Cidade de João Monlevade. VI Congresso brasileiro de Engenharia de Produção, Ponta Grossa, PR, 11p. 2017.

CORRAR, L. J.; PAULO, E.; DIAS FILHO, J. M. Análise multivariada para os cursos de administração, ciências contábeis e economia. São Paulo: Atlas, 2009.

COUTINHO, M. L.; NASCIMENTO, M. G.; COUTINHO, M. D. L.; SOUZA, E. P. Simulação de precipitação no NEB através de testes de Esquemas de Convecção do BRAMS. Anais do XIV CBMet. Florianópolis, 2006.

CUNHA, N.R.S; LIMA, J.E.; MOURA, L.R.C. Degradação ambiental nos estados de Goiás e Tocantins. Congresso da SOBER, Ribeirão Preto, 2005.

FERREIRA, D. F. Análises estatísticas por meio do Sisvar para Windows versão 4.0. Inª: Reunião anual da Região Brasileira da Sociedade internacional de Biometria, 45, 2003, São Carlos. Anais... São Carlos- SP: UFSCar, 2003. p.255-258.

FIELD, A. Descobrindo a estatística usando o SPSS. Tradução de Lorí Viali. 2. ed. Porto Alegre: Artmed, 2009. 687p.

FIGUEIREDO FILHO, D. B.; PARANHOS, R.; ROCHA, E. C.; SILVA JÚNIOR, J. A.; MAIA, R. G. Análise de componentes principais para construção de indicadores sociais. Rev. Bras. Biom., São Paulo, v. 31, n. 1, p. 61–78, 2013.

FREIRE, J. L. M.; FREITAS, S. R.; COELHO, C. A. S. Calibração do modelo regional BRAMS para a previsão de eventos climáticos extremos. Rev. Bras. Meteorol., v.30 n.2, 2015.

FREITAS, J.C. Análise de agrupamentos na identificação de regiões homogêneas de índices climáticos no estado da Paraíba – PB. Dissertação (Mestrado), curso de Pós – Graduação em Meteorologia da Universidade Federal de Campina Grande - UFCG, 75 p., 2009.

FREITAS, S. M; PRATA, B. A. Uma nova abordagem para a análise de agrupamento com uma aplicação em agronomia. In: Reunião Anual da RBRAS e Simpósio de Estatística Aplicada a Experimentação Agronômica, 2007, Santa Maria, RS. Anais: 52ª Reunião da RBRAS e 12º SEAGRO. Santa Maria, RS, UFSM/RBRAS, 2007. v.1. p.1-5.

FREITAS, S. R.;RODRIGUES, L.F.;LONGO, K.M.; PANETTA, J. Impact of a monotonic advection scheme with low numerical diffusion on transport modeling of emissions from biomass burning. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, v. 4, p.210-323, 2012.

GERMANO, L.S. Aspectos sinóticos de vórtices ciclônico em altos níveis que provocaram precipitação extremas nas cidades de recife, Maceió e Aracaju no período de 2011 a 2015: Estudo de caso. Dissertação (Mestrado), Instituto de Ciências Atmosféricas, Universidade Federal de Alagoas, UFAL, 87p., 2016.

GIACOMINO, A.; ABOLLINO, O.; MALANDRINO, M.; MENTASTI, E. The role of chemometrics in single and sequential extraction assays: A Review. Part II. Cluster analysis, multiple linear regression, mixture resolution, experimental design and other techniques. Analytica Chimica Acta. v.2, n.688, p.122-139, 2011.

GIONGO, V. Balanço de Carbono no semiárido brasileiro: Perspectivas e Desafios em: Desertificação e Mudanças Climáticas no Semiárido Brasileiro. Editores: R. C. C. Lima, A. M. B. Cavalcante e A. M. P. Marin, Instituto Nacional do Semiárido - INSA, pp 115-130, 2011.

GNEITING, T.; RAFTERY, A. E. Weather Forecasting with Ensemble Methods. Science, v. 310, n. 5746, p. 248-249, 2005.

GOIS, G.; SOUZA, J. L.; SILVA, P. R.T.; JÚNIOR. F.O. Caracterização da desertificação no estado de Alagoas utilizando variáveis climáticas. Revista Brasileira de Meteorologia, v.20, n.3, 301-314, 2005.

GUEDES, R.V.S; LIMA, F.J.L; AMANAJÁS, J.C.; BRAGA, C.C. análise em componentes principais da precipitação pluvial no estado do piauí e agrupamento pelo método de Ward. Revista de Geografia. Recife: UFPE – DCG/NAPA, v. 27, n.1, p.218-232, 2010.

HAIR, J.; BLACK, W.; BABIN, B.; ANDERSON, R. Multivariate Data Analysis. 7. ed. Pearson Prentice Hall, 2010. 593p.

HOLANDA, R.M.; MEDEIROS, R.M; LORENA, E.M.G.; KOZMHINSKY, M.; SILVA, V.P.; MORAES, A.S. Flutuação da insolação e nebulosidade no município de Caruaru – PE, Brasil. Anais III Workshop Internacional sobre água no Semiriádo Brasileiro, Campina Grande-PB, v.1, p. 1-5, 2017, ISSN 2319-0248.

INMET – Instituto Nacional de Meteorologia. (2019). Página eletrônica: http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=clima/normaisclimatologicas. Consultado em 20 de julho de 2019.

IPCC - INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE: Climate Change 2014: Synthesis Report. 2014. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, p. 151, 2014.

JOHNSON, R. A., WICHEM, D. W. Applied Multivariate Statistical Analysis, Washington, USA. Prentice Hall, 6th. 2007.

KAYANO, M.; ANDREOLI R.. Relationships between rainfall anomalies over northeastern Brazil and the El Niño-Southern Oscillation. Journal of Geophysical Research, v.111, 2006.

KUNDZEWICZ, Z. W. et al. Freshwater resources and their management, pp. 173- 210. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) [Parry, M.L. (Eds.)], Cambridge, UK, New York, NY: Cambridge University Press. 2007.

KURNAZ, M.L. Detrended uctuation analysis as a statistical tool to monitor the climate. Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment, p. 1-11, 2004.

LACERDA, F. F. Tendências de temperatura e precipitação e cenários de mudanças climáticas de longo prazo no nordeste do Brasil e em ilhas oceânicas. Tese (Doutorado em Engenharia Civil). Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 109 p., 2015.

LACERDA, F. F.; NOBRE, P.; SOBRAL, M. C.; LOPES, G. M. B.; CHAN, C. S. BRITO, E. Long term climate trends over Nordeste Brazil and Cape Verde. Journal of Earth Science & Climatic Change. 2015b.

LACERDA, F. F.; NOBRE, P.;LOPES, G. M. B.O. Clima e suas Alterações em Pernambuco. In: Mudanças Climáticas e Resiliência de Cidades / organizadores Fátima Furtado, Luiz Priori, Ednéa Alcântara – Recife:Pickimagem, p. 61-72, 2015a.

LACERDA, F. F.; SILVA JÚNIOR, H. D. da, ASSAD, E. D., ASSIS, J. M. O., MOURA, M. S. B. Extremos e variabilidade climática no Nordeste brasileiro e em Pernambuco. In: Mudanças Climáticas e Impactos Ambientais / organizador JosicledaDomicianoGalvíncio – Recife : Ed.Universitária da UFPE, 342 p. 1-23, 2010.

LATTIN, J.; CARROLL, J. D.; GREEN, P. E. Análise de dados multivariados. Tradução de Harue Avritscher. São Paulo: Cengage Learning, 2011. 456p.

LONGO, K. M.; FREITAS, S. R.; DIAS, M. A. S.; DIAS, P. L.S. Numerical modeling of the biomass-burning aerosol direct radiative effects on the thermodynamics structure of the atmosphere and convective precipitation. In: International Conference on Southern Hemisphere Meteorology and Oceanography (ICSHMO), p.283-289, 2006.

MANLY, B. J. F. Métodos estatísticos multivariados: uma introdução. Tradução de Sara Ianda Carmona. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2008. 229p.

MARENGO, J. A.; ALVES, L. M.; BEZERRA, E. A.; LACERDA, F. F. Variabilidade e mudanças climáticas no semiárido brasileiro. In: Variabilidade e mudanças climáticas no semiárido brasileiro. 1 ed. Campina Grande. Instituto Nacional do Semiárido, v.1, p. 383-416, 2011.

MARQUES, K.; PEREIRA, T.P.; ASSIS, S.V. Análise do comportamento mensal do Índice de Limpidez. In: XI Congresso Brasileiro de Meteorologia, edição XI. Anais...,Rio de Janeiro, 2000.

MAXWELL. Um procedimento inferencial para análise fatorial utilizando as técnicas bootstrap e jackknife: construção de intervalo de confiança e testes de hipóteses. Disponível em: < http://www.maxwell.vrac.pucrio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=8741@1>. Acessado em 02 de julho de 2019.

MEDEIROS, R.M.; SOUSA, F.A.S.; FILHO, G.F.M.; FRANCISCO, P.R.M. Variabilidade da umidade relativa do ar e da temperatura máxima na bacia hidrográfica do rio Uruçuí Preto. Revista Educação Agrícola Superior Associação Brasileira de Educação Agrícola Superior – ABEAS, v.28, n.1, p.4-50, 2013.

MEIRELES A. C. M.; OLIVEIRA L. J. Sustentabilidade do modelo agrícola da bacia do riacho Faé. Revista Ciência Agronômica, v.42, n.1, p.84-91, 2011.

MELO, C.O.; PARRÉ, J.L. Índice de desenvolvimento rural dos municípios paranaenses: determinantes e hierarquização. Revista de Economia e Sociologia Rural. Rio de Janeiro, v.45, n.02, p. 329-365, abr./jun. 2007.

MILONE, G. Estatística Geral e Aplicada. São Paulo, Brasil. Pioneira Thomson Learning. 2004.

MINGOTI, S. A. Análise de dados através de métodos de estatística multivariada: uma abordagem aplicada. Belo Horizonte: Editora UFMG, 1ª reimpressão. 2007. 297p.

MOLION, L. C. BALDICERO; BERNARDO, S. O. Uma revisão da dinâmica das chuvas no nordeste brasileiro. Revista Brasileira de Meteorologia, v.17, p.1-10, 2002.

MONTEIRO, V.P.; PINHEIRO, J.C. Critério para implantação de tecnologias de suprimentos de água potável em municípios cearenses afetados pelo alto teor de sal. Revista de Economia e Sociologia Rural. Rio de Janeiro, vol. 42, n. 02, p. 365-387, abr/jun 2004.

NOBRE, P. Mudanças Climáticas e desertificação: os desafios para o Estado Brasileiro. In: Desertificação e Mudanças Climáticas no Semiárido Brasileiro. Editores: R. C. C. Lima, A. M. B. Cavalcante e A. M. P. Marin, Instituto Nacional do Semiárido - INSA, p 25-35, 2011.

OLIVEIRA, J. L.; COSTA, A. A. Estudo de variabilidade do vento em escala sazonal sobre o nordeste. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 26, n. 1, p. 53–66, 2011.

PBMC - PAINEL BRASILEIRO DE MUDANÇAS CLIMÁTICAS. Contribuição do Grupo de Trabalho 1 ao Primeiro Relatório de Avaliação Nacional do Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas. Sumário Executivo GT1. PBMC, Rio de Janeiro, Brasil.24 p, 2013.

PERNAMBUCO. Secretaria de Ciência, Tecnologia e Meio Ambiente. Atlas de Bacias Hidrográficas. Recife, Pernambuco. 103 p. 2006.

PEZZI, L.P.; UBARANA, V.; REPELLI, C. Desempenho e previsões de um modelo regional estatístico para a região sul do Brasil. Brazilian Journal of Geophysics, v. 18, n.2, 2000.

RIBAS, J. R.; VIEIRA, P. R. C. Análise multivariada com o uso do SPSS. Rio de Janeiro: Ciência Moderna, 2011. 272p.

SANTOS, C. A. C. dos. Estimativa e Tendências de Índices de Detecção de Mudanças Climáticas com base na precipitação diária no Rio Grande do Norte e na Paraíba. Dissertação (Mestrado em Meteorologia), Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, 98 p., 2006.

SANTOS, C. A. C. dos; BRITO, J. I. B. de; RAO, T. V. R.; MENEZES, H. E. A. Tendências dos índices de precipitação no Estado do Ceará. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 24, n. 1, p. 39-47, 2009.

SILVA, N. C. N; FERREIRA, W. L.; CIRILLO, M. A.; SCALON, J. D.. O uso da análise fatorial na descrição e identificação dos perfis característicos de municípios de Minas Gerais. Rev. Bras. Biom., São Paulo, v. 32, n. 2, p. 201-215, 2014.

SILVA, V.A.M. Influência da cobertura do céu na estimativa da radiação solar utilizando modelo digital de elevação. Dissertação (Mestrado em Física Ambiental) - Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá, 73p, 2011.

STEGE, A. L., PARRÉ, J. L. Desenvolvimento rural nas microrregiões do Brasil: um estudo multidimensional. In: 39º. Encontro Nacional de Economia da ANPEC, 2011, Foz do Iguaçu. 39 ANPEC. , 2011.

VAREJÃO – SILVA, M. A. Meteorologia e climatologia. Recife: Versão Digital 2, 2006. p.133-155.

VAREJÃO-SILVA, M. A. Estimativa da temperatura do ar à superfície. Brasília – DF INMET, p. 95-98, 2000.

Publicado

2021-03-22