Análise de tendência em séries temporais de temperatura e precipitação no Brasil

Abstract

Este trabalho tem como objetivo principal analisar tendências nas séries temporais de temperatura e precipitação mensais em pontos distribuídos pelo Brasil. Para isso, foram utilizados os métodos estatísticos não paramétricos de Mann-Kendall e Mann-Kendall Sazonal. Os testes foram aplicados em dados observados de temperatura de cinco estações obtidos no banco de dados do Nacional Centers for Environmental Information (NCEI) e em sete estações pluviométricas coletados no sistema de informações hidrológicas Hidroweb. Também foi avaliada a aplicabilidade do estudo de tendência utilizando a base de dados online da University of Delaware Air Temperature and Precipitation. Com o intuito de analisar a aplicabilidade da base de dados da Universidade de Delaware em estudos de tendência no Brasil foi realizada a análise exploratória dos dados, que consistiu na construção de gráficos tipo box plot e nos diagramas de dispersão, e também as duas bases de dados foram comparadas quantitativamente pelo coeficiente de correlação de Pearson. Além disso, foi aplicado a teste de Mann-Kendall nos dados mensais de Delaware e nos dados mensais observados e verificado as diferenças nos resultados do teste de hipótese. Os resultados mostram que a base de dados de Delaware não é indicada para análise de tendência no Brasil. Para a análise estatística foram estudados dois conjuntos de séries de temperatura e precipitação, uma a análise mensal dos dados e outra a análise sazonal. Para a análise mensal, foi aplicado o teste de Mann-Kendall nas séries de temperatura e precipitação mensais e também foi analisado o grau de dependência entre os dados sucessivos da série histórica, através da aplicação do teste de coeficiente de autocorrelação. Para a análise sazonal, as séries de precipitação e temperatura observadas foram divididas em verão, outono, inverno e primavera e aplicado o teste de Mann-Kendall Sazonal. A análise sazonal foi realizada de duas formas: a primeira, separando as estações do ano e posteriormente somando os resultados, e a segunda analisando separadamente cada estação do ano. Em geral, o efeito da autocorrelação dos dados de temperatura e precipitação no Brasil é pouco expressivo, pois o resultado da análise de tendência divergiu apenas na estação meteorológica do Aeroporto Afonso Pena. As séries de precipitação apresentaram tendências apenas na análise sazonal e para duas estações pluviométricas, indicando que não há sinal generalizado de alterações nos regimes de precipitação de longo prazo nas estações analisadas. As séries temporais de temperatura apresentaram tendência positiva estatisticamente significativa na maioria das estações meteorológicas estudadas, no entanto, não se pode rejeitar a hipótese que as tendências de aumento de temperatura sejam devido ao efeito de ilha de calor, visto que foram analisadas as tendências de temperatura de grandes cidades.