Modelagem integrada de meteorologia e recursos hídricos em múltiplas escalas temporais e espaciais: aplicação no Ceará e no setor hidroelétrico brasileiro

Autor: Silveira, Cleiton da Silva
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFCUniversidade Federal do CearáUFC.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
Popis: SILVEIRA, C. S. Modelagem integrada de meteorologia e recursos hídricos em múltiplas escalas temporais e espaciais: aplicação no Ceará e no setor hidroelétrico brasileiro. 2014. 351 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.
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This study aims to develop a planning system on multiple spatial and temporal scales, and apply it to the Brazilian electric sector and Ceará State, Jaguaribe Metropolitan System. For realization of this proposal, we have been considered some temporal scales: short-term (up to 1 month), short term (up to one year) and medium to long term (1-10 years and 10-30 years, respectively). To obtain estimates of the flow of short-term rainfall forecasts from atmospheric models for later entry in the hydrological rainfall-runoff model are used. To short term scale were considered stochastic and statistical models, as the Periodic Autoregressive type (PAR), Periodic Autoregressive with exogenous variables (PARx) and K-nearest neighbor models, and the use of global atmospheric models as input to hydrological rainfall-runoff model Soil Moisture Accounting Procedure (SMAP). For the range of the medium term were considered auto regressive models (AR) and Fourier and wavelets. We used data from the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) as input in hydrological rainfall-runoff model for long-term scale. For the weather forecast, as the rain threshold adopted in the construction of the contingency table increases, the quality of the forecasts decreases, except for the adjustment index. Thus, the system of numerical prediction proves efficient in detecting the occurrence of rainfall of less intensity, with most satisfactory results in the North and Northeast regions of Brazil. On seasonal scale the models feature up better than the climatology. Likewise, in the range of medium-term models based on Fourier series and wavelets have better likelihood than the weather. In multi-scale, there are differences in the future shown by the projections of the CMIP5 models that were analyzed for RCP8.5 and RCP4.5 the XXI century scenarios, but in the North sector of the National Interconnected System (SIN), most models indicate negative trend, diverging only in magnitude.
O presente trabalho visa elaborar um sistema de planejamento em múltiplas escalas temporais e espaciais e aplicá-lo ao setor elétrico brasileiro e ao sistema Jaguaribe-Metropolitano do Estado do Ceará. Para realização desta proposta, foram consideradas algumas escalas temporais: curtíssimo prazo (até um mês), curto prazo (até um ano) e médio e longo prazo (1 a 10 anos e até 30 anos, respectivamente). Para obtenção das previsões de vazões de curtíssimo prazo são utilizadas as previsões de precipitação a partir de modelos atmosféricos, para posterior entrada no modelo hidrológico chuva-vazão. Para escala de curto prazo foram considerados modelos estocásticos e estatísticos, como do tipo Periódico Autorregressivo (PAR), Periódico Autorregressivo com variáveis exógenas (PARx) e K-vizinhos, e o uso de modelos atmosféricos globais como entrada do modelo hidrológico chuva-vazão Soil Moisture Accounting Procedure (SMAP). Na escala de médio prazo foram considerados modelos autorregressivos (AR) e as transformadas de Fourier e ondeletas. Para escala de longo prazo foram utilizados dados provenientes do Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) como dados de entrada no modelo hidrológico chuva-vazão. Quanto à previsão de tempo, à medida que o limiar de chuva adotado na construção da tabela de contingência aumenta, a qualidade das previsões diminui, exceto para o índice acerto. Dessa forma, o sistema de previsão numérica mostra-se eficiente em detectar a ocorrência de chuvas de menor intensidade, apresentando resultados mais satisfatórios nas regiões Norte e Nordeste do Brasil. Na escala sazonal, os modelos apresentam-se melhor que a climatologia. Da mesma forma, na escala de médio prazo, os modelos baseados na série de Fourier e ondeletas apresentam melhor verossimilhança do que a climatologia. Na escala plurianual, há divergências quanto ao futuro mostrado pelas projeções dos modelos do CMIP5 que foram analisados para os cenários RCP8.5 e RCP4.5 do século XXI, porém no setor Norte do Sistema Interligado Nacional (SIN), a maioria dos modelos sinaliza tendência negativa, divergindo apenas em magnitude.
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