3 MATERIAL E MÉTODOS
4.3 Aplicação da Transformada Wavelet
Já elucidada a caracterização dos dados, agora serão analisados os gráficos de transformadas, assim como os de precipitação mensal via séries temporais acopladas ao espectro de energia local da Wavelet.
Inicialmente foi aplicada a decomposição de filtros de Haar aos dados. A fim de mostrar as escalas de Wavelet com maior energia (Figura 28), foram definidos d1=21, d2=22, d3=23, d4=24 e assim por diante, ou seja, como observado, todas as capitais estão com a escala d3, que significa 8 meses de período chuvoso, sendo esta a maior banda de energia, a qual será melhor visualizada nos resultados a seguir. Uma observação a cerca de Salvador, é que a capital chove todo o ano, não havendo um período totalmente seco, por isso observa-se na figura baixo que não há grande variabilidade.
Figura 28 – Transformada de Haar, para concentração de energia.
Fonte: elaborada pela autora, a partir de dados do INMET.
Nas imagens a seguir (Figuras 29 a 37), serão discutidos os gráficos com as séries temporais acoplados aos de espectro de energia local da Wavelet, que nesse caso, estão representando o comportamento e os picos significativos dos dados. O espectro de energia local da Wavelet fornece uma estimativa de energia da série histórica, se configurando como uma ferramenta complexa de caracterizar a variabilidade de séries temporais, para dados não estacionários, servindo também para a comparação de variabilidade temporal de uma região
com outra (SANTOS et al., 2001; STRECK et al., 2009; SANTOS; FREIRE, 2012; ALVES
et al., 2012; VILANI; SANCHES, 2013; SILVA, 2013).
Assim, como o gráfico de energia local de Wavelet, que facilita a homogeneização da escala, pois em diferentes regiões poderia se ter trabalho para igualar as escalas com outros métodos, na forma espectral Wavelet a escala é controlada principalmente pela distribuição de períodos. Uma observação relevante sobre o gráfico trata-se dos cones de influência, que possuem forma de U e delimitam a presença de efeitos de bordas nos dados próximos às extremidades. Assim, as análises mensais de Wavelet para precipitação indicam que os picos significativos de potência espectral estão na escala anual, sendo possível verificar a concentração de energia na banda de aproximadamente um ano, conforme já mostrado (Figura 28), revelando uma periodicidade anual de eventos de precipitação, o que pode vir a facilitar a escolha de uma escala ou fenômeno meteorológico que influencia esta variabilidade.
Tais resultados servem para identificar os eventos periódicos de precipitação e relacioná-los a outras variáveis meteorológicas no mesmo recorte espacial, assim como, poder observar os sistemas meteorológicos atuantes, geradores de precipitação para cada região no NEB e suas escalas, como também correlacionar períodos chuvosos ou de seca a anos com incidência do El Niño e da La Niña, e de eventos extremos. A seguir será apresentado um gráfico do espectro de energia para cada capital, a fim de poder observar a banda de maior energia, assim como os períodos chuvosos e secos, em escala de anos.
Desse modo, observando os picos mais significativos para a cidade de Fortaleza (Figura 29), ou seja, a região com maiores amplitudes (representados pela cor vermelha), são 1963 a 1965, 1973 a 1975, 1985 a 1986, 1994 a 1997, 2003 e 2009, é possível visualizar que aproximadamente a cada 10 anos, temos um período chuvoso, ou seja, uma sequência de anos com maior intensidade de chuva, porém um período de 1978 a 1983, e 1990 a 1993 de muita seca. Para tentar ver uma ciclicidade na seca, o ideal seria aumentar os dados em anos.
Para a cidade de Teresina (Figura 30), pode-se observar padrão similar ao de Fortaleza para os períodos chuvosos, apesar de na década 60 se ter dois picos de intensidade elevada, os anos de maiores intensidade são 1963 a 1965, 1967 a 195, 1973, 1985, 1995 e 2007 a 2009. Já nos períodos secos, um dos eventos tem similaridade ao de Fortaleza, nos anos de 1979 a 1980, mas há outra sequência de anos com baixa intensidade: de 1990 a 1991.
Figura 29 – Precipitação mensal e Espectro de energia local da Wavelet para precipitação mensal para Fortaleza.
Fonte: elaborada pela autora, a partir de dados do INMET.
Figura 30 – Precipitação mensal e Espectro de energia local da Wavelet para precipitação mensal para Teresina.
Fonte: elaborada pela autora, a partir de dados do INMET.
Em São Luis (Figura 31), o padrão de amplitude de energia é diferente dos anteriores, pois em boa parte dos anos o perfil se mostra com menos variação de intensidade, tendo apenas dois picos de maior intensidade que são 1985 a 1986 e 2009. Já para períodos menos chuvosos que apresentam menos intensidade de energia, destacam-se nos anos 1970, 1983, 1990 a 1993 e 1999.
Figura 31 – Precipitação mensal e Espectro de energia local da Wavelet para precipitação mensal para São Luis.
Fonte: elaborada pela autora, a partir de dados do INMET.
Já em Natal (Figura 32), o padrão se mostra diferente das demais capitais já apresentadas, apresentando períodos com alta intensidade de energia (2004 a 2005 e 2008 a 2009) e menor intensidade (1964, 1985 a 1986) o que demonstram precipitação bastante elevada para esses anos. Nos períodos mais secos, há vários intervalos que se estendem pela figura apresentados como de baixa intensidade. Para os anos não chuvosos, os mais expressivos vão de 1979 a 1983.
Figura 32 – Precipitação mensal e Espectro de energia local da Wavelet para precipitação mensal para Natal.
Na capital da Paraíba, João Pessoa (Figura 33), o intervalo de recorrência com maior intensidade de precipitação para período foi de 20 anos, que foram os anos de 1964 a 1965 e 1985 a 1986, porém, o intervalo apresenta dois picos de alta intensidade, com menor duração: 1970 e 1974, ainda se destaca o ano de 1995 como chuvoso. Já para os períodos menos chuvosos aparentemente não possui um padrão definido, tendo os anos de 1975 a 1976, 1980 a 1983, 1991 a 1992 e 1999 a 2000, como mais secos.
Figura 33 – Precipitação mensal e Espectro de energia local da Wavelet para precipitação mensal para João Pessoa.
Fonte: elaborada pela autora, a partir de dados do INMET.
Para a cidade de Recife (Figura 34), não foi possível visualizar períodos longos de recorrência com intensidade elevada, mas picos de energia ocorreram nos seguintes anos: 1965, 1970, 1985, 1990, 1994 e 2005, demonstrando que esses anos foram mais chuvosos. Já para períodos mais secos percebem-se alguns intervalos de anos: 1980 a 1983, 1993 e 1998 a 1999.
Na cidade de Salvador (Figura 35), aproximadamente a cada 10 anos há recorrência, tanto para períodos chuvosos, como para períodos secos. Os anos de maior intensidade de energia, ou seja, chuvosos são: 1971, 1985, 1995 e 2005. E para os anos menos chuvosos: 1977, 1980, 1987, 1990, 1991 e 2001.
Figura 34 – Precipitação mensal e Espectro de energia local da Wavelet para precipitação mensal para Recife.
Fonte: elaborada pela autora, a partir de dados do INMET.
Figura 35 – Precipitação mensal e Espectro de energia local da Wavelet para precipitação mensal para Salvador.
Fonte: elaborada pela autora, a partir de dados do INMET.
Na capital do estado de Sergipe, Aracajú (Figura 36), não se observa nenhum padrão de recorrência e sim uma oscilação de intensidade de energia. Para anos chuvosos há um intervalo com maior concentração de energia dos anos entre 1966 a 1969. Quanto ao período menos chuvoso é possível visualizar que a cada 10 anos aproximadamente existe um intervalo de menor intensidade nos anos de 1971, 1980, 1993 e 2001 a 2004.
Figura 36 – Precipitação mensal e Espectro de energia local da Wavelet para precipitação mensal para Aracajú.
Fonte: elaborada pela autora, a partir de dados do INMET.
Em Maceió (Figura 37), observa-se uma oscilação de aproximadamente 20 anos para maior energia de precipitação nos anos de 1969, 1989 e 2009, porém há dois picos de energia relativamente altos nos anos de 1976 e 1979, enquanto que para mais seco a partir da década de 80, se observa um pico a cada 10 anos nos anos de 1980 a 1982, 1993 e 2001 a 2002.
Figura 37 – Precipitação mensal e Espectro de energia local da Wavelet para precipitação mensal para Maceió.
Esta última subseção apresentou os principais resultados desta dissertação, sendo possível visualizar se as capitais possuem algum modelo de precipitação ou de períodos mais secos. Com a utilização da TW podemos observar quais as capitais possuem o mesmo padrão de chuva, corroborando com os resultados encontrados com o Boxplots e a análise de cluster, sendo que com a TW, ficaram ainda mais evidentes os períodos e a intensidade dos eventos de chuva e de secas.