A distribuição espacial das descargas elétricas na região central da Bacia Amazônica e o uso da árvore de decisão em dados de radar meteorológico para sua classificação
Resumo
As tempestades severas têm como uma de suas principais características as descargas elétricas atmosféricas. O Brasil é um dos países onde são registradas as maiores incidências de raios durante o ano, tendo relação sobretudo com sua grande extensão territorial e alta atividade convectiva. Os raios podem causar grandes riscos e prejuízos à sociedade, sendo responsáveis por fatalidades humanas, interrupção de serviços de transmissão de energia e comunicação, incêndios florestais e perdas em rebanhos de gados em zonas rurais. Diante disso, este trabalho tem como objetivo apresentar uma análise da distribuição espacial das descargas elétricas durante alguns meses de 2014 na região central da Bacia Amazônica, e por fim explorar os principais índices meteorológicos que estão associadas à sua intensificação ou não. Os dados são oriundos dos experimentos do projeto GoAmazon e a seleção dos atributos foi feita através do algoritmo árvore de decisão. Os resultados mostraram que com a técnica de árvore de decisão foi capaz de identificar os padrões associados ao aumento do número de descargas elétricas, assim como na classificação de nuvens com e sem raios.
Palavras-chave:
Descargas elétricas atmosféricas, bacia amazônica, arvores de decisão
Referências
Betz, H. D., Schmidt, K., Laroche, P., Blanchet, P., Oettinger,W. P., Defer, E., Dziewit, Z., and Konarski, J. (2009). Linet—an international lightning detection network in europe. Atmospheric Research, 91(2-4):564–573.
Calheiros, A. J. P., Enoré, D. P., Mattos, E. V., da Costa, I. C., and Machado, L. A. T. (2016). Sistema de Previsão Imediata: Descrição dos Produtos. Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC), Cachoeira Paulista-SP.
Cardoso, I., Pinto Jr, O., Pinto, I., and Holle, R. (2014). Lightning casualty demographics in brazil and their implications for safety rules. Atmospheric Research, 135:374–379.
Cardoso, M. C. (2017). Determinação em tempo real dos riscos de desligamentos em linhas de transmissão devido a descargas atmosféricas. Dissertação (mestrado em engenharia elétrica), Pontifícia Universidade Católica - PUC, Pontifícia Universidade Católica, Rio de Janeiro-RJ.
Chinchay, J. H. H. (2018). Uso de multi-canais do goes-16 para previsão imediata de densidade de descargas elétricas. Dissertação de mestrado, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).
Damian, E. A. (2011). Duas metodologias aplicadas à classificação de precipitação convectiva e estratiforme com radar meteorológico: Svm e k-means. Dissertação de mestrado, Universidade Federal do Paraná (UFPR), Curitiba-PR.
dos Santos Filho, R. B., Gin, R. B., and Bianchi, R. A. (2005). Sistema de visão omnidirecional para o monitoramento de descargas atmosféricas.
Greene, D. R. and Clark, R. A. (1972). Vertically integrated liquid water—a new analysis tool. Monthly Weather Review, 100(7):548–552.
Krider, E. P. (2006). Benjamin franklin and lightning rods. Physics Today, 59(1):42.
Machado, L. A. T., Calheiros, A. J. P., Biscaro, T., Giangrande, S., Silva Dias, M. A. F., Cecchini, M. A., Albrecht, R., Andreae, M. O., Araujo, W. F., Artaxo, P., Borrmann, S., Braga, R., Burleyson, C., Eichholz, C. W., Fan, J., Feng, Z., Fisch, G. F., Jensen, M. P., Martin, S. T., Pöschl, U., Pöhlker, C., Pöhlker, M. L., Ribaud, J.-f., Rosenfeld, D., Saraiva, J. M. B., Schumacher, C., Thalman, R., Walter, D., and Wendisch, M. (2018). Overview: Precipitation characteristics and sensitivities to environmental conditions during goamazon2014/5 and acridicon-chuva. Atmospheric Chemistry And Physics, 18:6461–6482.
Machado, L. A., Silva Dias, M. A., Morales, C., Fisch, G., Vila, D., Albrecht, R., Goodman, S. J., Calheiros, A. J., Biscaro, T., Kummerow, C., et al. (2014). The chuva project: How does convection vary across brazil? Bulletin of the American Meteorological Society, 95(9):1365–1380.
Marengo, J., Miller, J., Russell, G., Rosenzweig, C., and Abramopoulos, F. (1994). Calculations of river-runoff in the giss ggm: impact of a new landsurface parameterization and runoff routing model on the hydrology of the amazon river. Climate Dynamics, 10(6-7):349–361.
Marshall, J. S. and Palmer, W. M. K. (1948). The distribution of raindrops with size. Journal of meteorology, 5(4):165–166.
Pereira, R. F. d. O. (2019). Propriedades físicas da precipitação e eletrificação dos sistemas precipitantes observados durante o projeto chuva-manaus e goamazon. Dissertação de mestrado, Universidade de São Paulo (USP).
Queiroz, A. P. (2009). Monitoramento e previsão imediata de tempestades severas usando dados de radar. Dissertação (mestrado em meteorologia), Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos-SP.
Rakov, V. (2007). Lightning phenomenology and parameters important for lightning protection. IX SIPDA, 26th-30th November.
Romero, F. (2007). Avaliação do comportamento dos campos eletromagn éticos gerados por descargas atmosféricas nuvem-terra. PhD thesis, Universidade de São Paulo.
Safavian, S. R. and Landgrebe, D. (1991). A survey of decision tree classifier methodology. IEEE transactions on systems, man, and cybernetics, 21(3):660–674.
Saraiva, I., Silva Dias, M., Morales, C., and Saraiva, J. (2016). Regional variability of rain clouds in the amazon basin as seen by a network of weather radars. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 55(12):2657–2675.
Souza, M. G. A. d. (2017). Uma análise teórica dos parˆametros típicos de descargas atmosféricas.
Steiner, M., Houze, R. A., and Yuter, S. E. (1995). Climatological characterization of three-dimensional storm structure from operational radar and rain gauge data. Journal of Applied Meteorology, 34(9):1978–2007.
Vila, D. A., Machado, L. A. T., Laurent, H., and Velasco, I. (2008). Forecast and tracking the evolution of cloud clusters (fortracc) using satellite infrared imagery: Methodology and validation. Weather and Forecasting, 23(2):233–245.
Weber, M., Evans, J., Wolfson, M., DeLaura, R., Moser, B., Martin, B., Welch, J., Andrews, J., and Bertsimas, D. (2005). Improving air traffic management during thunderstorms. In 24th digital avionics systems conference, volume 1, pages 3–D. IEEE.
Calheiros, A. J. P., Enoré, D. P., Mattos, E. V., da Costa, I. C., and Machado, L. A. T. (2016). Sistema de Previsão Imediata: Descrição dos Produtos. Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC), Cachoeira Paulista-SP.
Cardoso, I., Pinto Jr, O., Pinto, I., and Holle, R. (2014). Lightning casualty demographics in brazil and their implications for safety rules. Atmospheric Research, 135:374–379.
Cardoso, M. C. (2017). Determinação em tempo real dos riscos de desligamentos em linhas de transmissão devido a descargas atmosféricas. Dissertação (mestrado em engenharia elétrica), Pontifícia Universidade Católica - PUC, Pontifícia Universidade Católica, Rio de Janeiro-RJ.
Chinchay, J. H. H. (2018). Uso de multi-canais do goes-16 para previsão imediata de densidade de descargas elétricas. Dissertação de mestrado, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).
Damian, E. A. (2011). Duas metodologias aplicadas à classificação de precipitação convectiva e estratiforme com radar meteorológico: Svm e k-means. Dissertação de mestrado, Universidade Federal do Paraná (UFPR), Curitiba-PR.
dos Santos Filho, R. B., Gin, R. B., and Bianchi, R. A. (2005). Sistema de visão omnidirecional para o monitoramento de descargas atmosféricas.
Greene, D. R. and Clark, R. A. (1972). Vertically integrated liquid water—a new analysis tool. Monthly Weather Review, 100(7):548–552.
Krider, E. P. (2006). Benjamin franklin and lightning rods. Physics Today, 59(1):42.
Machado, L. A. T., Calheiros, A. J. P., Biscaro, T., Giangrande, S., Silva Dias, M. A. F., Cecchini, M. A., Albrecht, R., Andreae, M. O., Araujo, W. F., Artaxo, P., Borrmann, S., Braga, R., Burleyson, C., Eichholz, C. W., Fan, J., Feng, Z., Fisch, G. F., Jensen, M. P., Martin, S. T., Pöschl, U., Pöhlker, C., Pöhlker, M. L., Ribaud, J.-f., Rosenfeld, D., Saraiva, J. M. B., Schumacher, C., Thalman, R., Walter, D., and Wendisch, M. (2018). Overview: Precipitation characteristics and sensitivities to environmental conditions during goamazon2014/5 and acridicon-chuva. Atmospheric Chemistry And Physics, 18:6461–6482.
Machado, L. A., Silva Dias, M. A., Morales, C., Fisch, G., Vila, D., Albrecht, R., Goodman, S. J., Calheiros, A. J., Biscaro, T., Kummerow, C., et al. (2014). The chuva project: How does convection vary across brazil? Bulletin of the American Meteorological Society, 95(9):1365–1380.
Marengo, J., Miller, J., Russell, G., Rosenzweig, C., and Abramopoulos, F. (1994). Calculations of river-runoff in the giss ggm: impact of a new landsurface parameterization and runoff routing model on the hydrology of the amazon river. Climate Dynamics, 10(6-7):349–361.
Marshall, J. S. and Palmer, W. M. K. (1948). The distribution of raindrops with size. Journal of meteorology, 5(4):165–166.
Pereira, R. F. d. O. (2019). Propriedades físicas da precipitação e eletrificação dos sistemas precipitantes observados durante o projeto chuva-manaus e goamazon. Dissertação de mestrado, Universidade de São Paulo (USP).
Queiroz, A. P. (2009). Monitoramento e previsão imediata de tempestades severas usando dados de radar. Dissertação (mestrado em meteorologia), Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos-SP.
Rakov, V. (2007). Lightning phenomenology and parameters important for lightning protection. IX SIPDA, 26th-30th November.
Romero, F. (2007). Avaliação do comportamento dos campos eletromagn éticos gerados por descargas atmosféricas nuvem-terra. PhD thesis, Universidade de São Paulo.
Safavian, S. R. and Landgrebe, D. (1991). A survey of decision tree classifier methodology. IEEE transactions on systems, man, and cybernetics, 21(3):660–674.
Saraiva, I., Silva Dias, M., Morales, C., and Saraiva, J. (2016). Regional variability of rain clouds in the amazon basin as seen by a network of weather radars. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 55(12):2657–2675.
Souza, M. G. A. d. (2017). Uma análise teórica dos parˆametros típicos de descargas atmosféricas.
Steiner, M., Houze, R. A., and Yuter, S. E. (1995). Climatological characterization of three-dimensional storm structure from operational radar and rain gauge data. Journal of Applied Meteorology, 34(9):1978–2007.
Vila, D. A., Machado, L. A. T., Laurent, H., and Velasco, I. (2008). Forecast and tracking the evolution of cloud clusters (fortracc) using satellite infrared imagery: Methodology and validation. Weather and Forecasting, 23(2):233–245.
Weber, M., Evans, J., Wolfson, M., DeLaura, R., Moser, B., Martin, B., Welch, J., Andrews, J., and Bertsimas, D. (2005). Improving air traffic management during thunderstorms. In 24th digital avionics systems conference, volume 1, pages 3–D. IEEE.
Publicado
30/06/2020
Como Citar
ALMEIDA, Adriano; CALHEIROS, Alan; ALBRECHT, Rachel; MACHADO, Luiz; SANTOS, Rafael; L. NETO, Helvécio; SOUZA, Felipe.
A distribuição espacial das descargas elétricas na região central da Bacia Amazônica e o uso da árvore de decisão em dados de radar meteorológico para sua classificação. In: WORKSHOP DE COMPUTAÇÃO APLICADA À GESTÃO DO MEIO AMBIENTE E RECURSOS NATURAIS (WCAMA), 11. , 2020, Evento Online.
Anais [...].
Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação,
2020
.
p. 91-100.
ISSN 2595-6124.
DOI: https://doi.org/10.5753/wcama.2020.11023.
