Previsibilidade da precipitação em bacias hidrográficas brasileiras na escala subsazonal e potencial aplicação na gestão dos recursos hídricos

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Malfatti, Maria Gabriela Louzada
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: bacias hidrográficas brasileiras.; Brazilian watersheds; causalidade; causality; empirical modeling; modelagem empírica; padrões climáticos; weather patterns
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/106/106132/tde-19042023-095538/

Diversas atividades socioeconômicas dependem da disponibilidade hídrica, sendo fundamental o uso de previsões meteorológicas confiáveis para o melhor planejamento de uso desse recurso. Devido à grande extensão territorial do Brasil diversos mecanismos podem atuar inibindo ou favorecendo a precipitação. Esses mecanismos podem ser de origem tropical e subtropical de diferentes escalas e com variações sazonais e subsazonais que produzem grandes reflexos no ciclo hidrológico em bacias brasileiras. Neste contexto, foram desenvolvidos modelos de Regressão Linear Múltipla (RLM) e aprendizado de máquina Long short-term memory (LSTM) de precipitação na escala subsazonal a sazonal (2 semanas a 2 meses), visando explorar a previsibilidade nas principais bacias hidrográficas brasileiras. Foram utilizados conjuntos de variáveis preditoras de índices climáticos e/ou precipitação prevista dos modelos ECMWF e NCEP do programa S2S (Prediction Project Subseasonal-to-Seasonal). Observou-se que a precipitação nas bacias brasileiras apresenta grande influência dos padrões Oscilação de Madden-Julian (MJO), representado pelos índices RMM1/RMM2, Oscilação Antártica (AAO) e Oscilação do Pacífico América do Sul (PSA), índice de Larga Escala da Monção da América do Sul (LISAM) e o índice Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). Além disso, destaca a importância dos padrões associados ao Oceano Pacífico, El Niño-Oscilação Sul (ENSO) e Oscilação Decadal do Pacífico (PDO), na maioria das bacias brasileiras, exceto na porção noroeste do Brasil, na região Amazônica. As bacias do Norte, Nordeste e Centro-Oeste apresentam maior influência do Atlântico, com os padrões Oscilação Multidecadal do Atlântico (AMO) e Oscilações na Temperatura da Superfície do Mar (TSM) do Atlântico Tropical Norte (TNA) e Sul (TSA). Na avaliação dos modelos baseados em dados, a LSTM, apresentou melhor acurácia após a seleção dos preditores adequada pela busca exaustiva e ajuste dos hiperparâmetros, em quase todas as bacias, exceto na bacia do Rio Madeira e do Rio Iguaçu. Os principais índices selecionados nos períodos mais curtos de previsão (15 a 30 dias) foram o RMM1/RMM2 e LISAM/ZCAS, e os índices relacionados ao ENSO para os períodos mais longos (30 a 60 dias), resultado que evidência a influência da MJO e do ENSO na precipitação no Brasil. Em adição, os padrões AAO e PSA são selecionados em desfasagens longas e curtas em diversas bacias. Nas bacias do Norte e Nordeste são sugeridos índices do Atlântico (AMO, TNA e TSA) em todos os períodos de predição. As séries temporais de precipitação prevista dos modelos NCEP e ECMWF, ajudam a corrigir a previsão e reforçar o padrão da precipitação na bacia, visto que resultados dos MSE (mean squared error) apontam melhor desempenho. Conclui-se que os resultados obtidos reforçam a importância da utilização dos índices climáticos e precipitação prevista de modelos S2S no desenvolvimento de modelagem para previsão de precipitação na escala subsazonal-sazonal auxiliando no planejamento dos recursos hídricos, visto que a precipitação possui um tempo de resposta na vazão de rios variável entre 5 a 40 dias, dependendo da localização da bacia, antecipando seus impactos entre 60 à 100 dias.