Espacialização da temperatura do ar diária considerando a altitude

dc.contributor.advisor1Zanetti, Sidney Sara
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000191353925
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4564504261678929
dc.contributor.authorBraum, Edilson Sarter
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000275913897
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5460443625844032
dc.contributor.referee1Cecilio, Roberto Avelino
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000328942481
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5497084995510727
dc.contributor.referee2Xavier, Alexandre Candido
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000332216028
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3713312751406061
dc.date.accessioned2024-05-30T00:48:54Z
dc.date.available2024-05-30T00:48:54Z
dc.date.issued2020-02-20
dc.description.abstractClimate change has become a global concern. Each decade that passes is hotter than the previous one and the expectation is that this trend will continue due to the large amount of greenhouse gases released into the atmosphere. The study of air temperature is relevant and essential for climate studies and its application in environmental, forestry, agricultural sciences, among others. For studies of air temperature, hydroclimatic data are needed, which are obtained through data collected at meteorological stations. However, the number of stations is limited, in addition to their irregular distribution and scarce data. To obtain spatialized data, the interpolation of point data is generally used, however, as the weather stations are sparse, the distance between them may exceed the limit of the spatial dependence of the variables, generating inadequate results, especially when the topography effect is not considered. There is a difficulty in accurately interpolating air temperature data in mountainous terrains, due to the effect that atmospheric pressure has on temperature. Thus, including topographic information in the air temperature spatialization can improve the efficiency of the results. The objective of this work was to spatialize daily air temperature and evapotranspiration data, constituting a database corrected by the altitude effect. This work was carried out in the state of Espírito Santo, which has an altimetric amplitude of 2892 meters from the coastal regions to the highest point located in Serra do Caparaó. The meteorological data used in this study come from twenty-two meteorological stations belonging to INMET and a digital elevation model (MDE), obtained from the SRTM (Shuttle Radar Topography Mission). To achieve the proposed objectives, the Poisson equation and the adiabatic lapse rate were used to estimate the air temperature considering the topography effect. These methods were compared to the IDW interpolator to assess the gain obtained from including topographic information in the temperature estimate. The performance of the methods was evaluated by cross-validation, using the coefficient of determination (R²), the bias and the mean absolute error (MAE). The method that showed the best performance was used to spatialize the maximum, average and minimum air temperature data. These data were applied to the Hargreaves and Samani equation to obtain daily spatial data of reference evapotranspiration (ET0). The method that obtained the best performance in the spatialization of air temperature data was to adjust the measured data for the altitude conditions of the estimated point using the environmental lapse rate (-6.5 °C km-1), and then apply the IDW interpolator. The method provided a gain of 51% in the reduction of the MAE values, when compared with the IDW interpolator, without considering the topography effect. This method was used to spatialize the daily data of maximum, average and minimum air temperature for the entire territory of Espírito Santo with a spatial resolution of 500 meters. Thus, it was possible to generate a database without failures of maximum, average and minimum air temperature and ET0 corrected by the topography effect for the period from January 1, 2007 to February 28, 2020 (13.17 years, 4808 days) for the entire territory of Espírito Santo. These data will be made available for free download on the Internet.
dc.description.resumoAs mudanças climáticas se tornaram uma preocupação global. Cada década que se passa é mais quente que a anterior e a expectativa é que essa tendência continue devido à grande quantidade de gases causadores do efeito estufa lançados na atmosfera. O estudo da temperatura do ar é relevante e essencial para estudos climáticos e sua aplicação nas ciências ambientais, florestais, agrícolas, dentre outras. Para estudos da temperatura do ar são necessários dados hidroclimáticos que são obtidos por meio de dados coletados nas estações meteorológicas. Porém, o número de estações é limitado, além de sua distribuição irregular e dados escassos. Para se obter dados espacializados, geralmente se utiliza a interpolação de dados pontuais, porém, como as estações meteorológicas são esparsas, a distância entre elas podem ultrapassar o limite da dependência espacial das variáveis, gerando resultados inadequados, sobretudo, quando não se considera o efeito do relevo. Há uma dificuldade em interpolar com precisão os dados de temperatura do ar em terrenos montanhosos, devido ao efeito que a pressão atmosférica exerce na temperatura. Desse modo, incluir informações topográficas na espacialização da temperatura do ar pode melhorar a eficiência dos resultados. O objetivo deste trabalho foi espacializar dados diários de temperatura do ar e evapotranspiração, constituindo um banco de dados corrigidos pelo efeito do relevo. Este trabalho foi realizado no estado do Espírito Santo, que possui uma amplitude altimetrica de 2.892 metros desde as regiões litorâneas até o ponto mais alto localizado na Serra do Caparaó. Os dados meteorológicos utilizados nesse estudo são oriundos de vinte e duas estações meteorológicas pertencentes ao INMET e um modelo digital de elevação (MDE), obtido a partir do SRTM (Shuttle Radar Topography Mission). Para alcançar os objetivos propostos, a equação de Poisson e a taxa de lapso adiabático foram utilizadas para estimar a temperatura do ar considerando o efeito do relevo. Esses métodos foram comparados ao interpolador IDW para avaliar o ganho obtido em se incluir informações topográficas na estimativa da temperatura. O desempenho dos métodos foi avaliado por validação cruzada, utilizando o coeficiente de determinação (R²), o bias e o erro absoluto médio (MAE). O método que apresentou melhor desempenho foi utilizado para espacializar os dados de temperatura máxima, média e mínima do ar. Esses dados foram aplicados à equação de Hargreaves e Samani para obter dados diários espacializados de evapotranspiração de referência (ET0). O método que obteve melhor desempenho na espacialização de dados de temperatura do ar foi ajustar os dados medidos para as condições de altitude do ponto estimado utilizando a taxa de lapso ambiental (-6,5 °C km-1) e, posteriormente, aplicar o interpolador IDW. O método proporcionou um ganho de 51 % na redução dos valores de MAE, quando comparado com o interpolador IDW, sem considerar o efeito do relevo. Este método foi utilizado para espacializar os dados diários de temperatura máxima, média e mínima do ar para todo o território do Espírito Santo com resolução espacial de 500 metros. Assim, foi possível gerar um banco de dados sem falhas de temperatura máxima, média e mínima do ar e ET0 corrigidos pelo efeito do relevo para o período de 01 de janeiro de 2007 a 29 de fevereiro de 2020 (13,17 anos, 4808 dias) para todo o território do Espírito Santo. Estes dados serão disponibilizados para download livre na Internet.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/14063
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Ciências Florestais
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Florestais
dc.rightsopen access
dc.subjectTemperatura do ar
dc.subjectInterpolação
dc.subjectEfeito do relevo
dc.subjectTaxa de lapso
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqRecursos Florestais e Engenharia Florestal
dc.titleEspacialização da temperatura do ar diária considerando a altitude
dc.title.alternativeSpatialization of daily air temperature considering the altitude
dc.typemasterThesis

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