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Title: Análise de métodos para detecção de mudanças estruturais em séries temporais climáticas
Authors: Lima, Patrícia Viana de
Keywords: Séries temporais;Climatologia;Teste de hipóteses;Homogeneidade;Variabilidade climática
Issue Date: 15-Aug-2014
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: LIMA, Patrícia Viana de. Análise de métodos para detecção de mudanças estruturais em séries temporais climáticas. 2014. 43f. Dissertação (Mestrado em Ciências Climáticas) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014.
Portuguese Abstract: A análise de séries temporais tem desempenhado um papel cada vez mais importante em estudos de tempo e clima. O sucesso desses estudos depende fundamentalmente do conhecimento da qualidade de dados climáticos, como temperatura do ar e precipitação. Por essa razão, um dos principais desafios para os pesquisadores nessa área é obter séries homogêneas. Uma série temporal de dados climáticos é considerada homogênea quando as variações nos dados se devem somente a fatores climáticos, sem interferência de agentes externos. Tais fatores não climáticos podem produzir efeitos indesejáveis nas séries temporais, como quebras de homogeneidade, tendências e descontinuidades que na realidade não existem. Neste trabalho foram investigadas séries climáticas para o município de Natal – RN, representando temperatura do ar e precipitação, para o período de 1961 a 2012. O objetivo foi realizar uma análise a fim de verificar a existência de pontos de quebra de homogeneidade e de tendências nas séries estudadas. Para esse fim, foram usados alguns procedimentos estatísticos básicos, como testes de normalidade e de independência. Os testes de tendência foram feitos através da análise de regressão linear e dos testes de Spearman e de Mann-Kendall. Para análise de homogeneidade, foram usados essencialmente os testes SNHT, Eeasterling-Peterson e Mann-Whitney-Pettit. As análises com respeito à normalidade mostraram divergência em seus resultados. O teste de Von Neumann mostrou que para a série de temperatura os dados não são independente e identicamente distribuídos (iid), ao passo que para a série de precipitação os dados são iid De acordo com os testes realizados, ambas as séries apresentam tendências. A série de temperatura média do ar apresenta tendência crescente, enquanto a série de precipitação acumulada apresenta tendência decrescente. Finalmente, os testes de homogeneidade revelaram que nenhuma das séries é homogênea, embora que os pontos de quebras dependam do teste aplicado. Em geral, os resultados mostram que as aplicações das técnicas escolhidas permitem caracterizar bem as séries estudadas. Portanto, esses resultados poderão servir de base para futuros trabalhos sobre a climatologia de Natal, assim como de outros lugares.
Abstract: The time series analysis has played an increasingly important role in weather and climate studies. The success of these studies depends crucially on the knowledge of the quality of climate data such as, for instance, air temperature and rainfall data. For this reason, one of the main challenges for the researchers in this field is to obtain homogeneous series. A time series of climate data is considered homogeneous when the values of the observed data can change only due to climatic factors, i.e., without any interference from external non-climatic factors. Such non-climatic factors may produce undesirable effects in the time series, as unrealistic homogeneity breaks, trends and jumps. In the present work it was investigated climatic time series for the city of Natal, RN, namely air temperature and rainfall time series, for the period spanning from 1961 to 2012. The main purpose was to carry out an analysis in order to check the occurrence of homogeneity breaks or trends in the series under investigation. To this purpose, it was applied some basic statistical procedures, such as normality and independence tests. The occurrence of trends was investigated by linear regression analysis, as well as by the Spearman and Mann-Kendall tests. The homogeneity was investigated by the SNHT, as well as by the Easterling-Peterson and Mann-Whitney-Pettit tests. Analyzes with respect to normality showed divergence in their results. The von Neumann ratio test showed that in the case of the air temperature series the data are not independent and identically distributed (iid), whereas for the rainfall series the data are iid. According to the applied testings, both series display trends. The mean air temperature series displays an increasing trend, whereas the rainfall series shows an decreasing trend. Finally, the homogeneity tests revealed that all series under investigations present inhomogeneities, although they breaks depend on the applied test. In summary, the results showed that the chosen techniques may be applied in order to verify how well the studied time series are characterized. Therefore, these results should be used as a guide for further investigations about the statistical climatology of Natal or even of any other place.
URI: http://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/20190
Appears in Collections:PPGCC - Mestrado em Ciências Climáticas

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