Gaps Filling in weather data series from automatic stations

Authors

DOI:

https://doi.org/10.55761/abclima.v35i20.17599

Keywords:

Gap filling. Meteorological data. Stochastic hydrology.

Abstract

One of the biggest challenges when working with data collected from meteorological stations is the number of gaps in the databases. The analysis of incomplete series can generate uncertain results, negatively impacting the management of water resources. In order to address these gaps, the present study aimed to perform imputation of missing values using the method that yields the smallest errors. The data used as a case study pertains to the automatic meteorological station in Iguatu-CE. To impute the missing values, methods such as interpolation, moving average, mean, seasonally decomposed missing value, and seasonally divided missing value were applied. Missing value simulations were conducted following the scheme of random absence sampling (MAR), generated for percentages of 10% and 20% of missing data. The efficiency of each method was tested using error measures, mean absolute error (MAE), and root mean square error (RMSE). The tested methods showed good results in filling the gaps in the time series data.

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Author Biographies

Ana Rute Batista Pereira, Universidade Federal do Cariri - UFCA

Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento Regional Sustentável pela Universidade Federal do Cariri - UFCA. Graduada em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Cariri - UFCA (2019). Técnica em Edificações pelo Instituto Federal do Ceará - IFCE (2015). Atuou como monitora no IFCE - Juazeiro do Norte. Atuou como, bolsista de Iniciação Acadêmica, bolsista de Iniciação Tecnológica e bolsista de Extensão na Universidade Federal do Cariri. Atuou como estagiária de Engenharia Civil na Companhia de Gestão de Recursos Hídricos do Ceará - COGERH, desenvolvendo atividades na área de Monitoramento de Reservatórios e Gestão de Bacias Hidrográficas. Membro do Grupo de Pesquisa em Modelagem Estatística, Simulação, Otimização e Risco - MESOR e do Grupo de Pesquisa Tecnologia, Recursos Hídricos e Meio Ambiente na Região do Cariri/CE.

Celme Torres Ferreira da Costa, Universidade Federal do Cariri - UFCA

Professora Titular da Universidade Federal do Cariri. Graduada em Engenharia Civil pela Universidade de Pernambuco (1993), Especialização em Recursos Hídricos pela Universidade Federal de Pernambuco (1998), Mestrado em Tecnologias Energéticas Nucleares pela Universidade Federal de Pernambuco (2000) e Doutorado em Engenharia Civil (Recursos Hídricos) pela Universidade Federal do Ceará (2005). Exerceu de 2013 ? 2015 o cargo de Pró-Reitora de Pesquisa e Inovação da Universidade Federal do Cariri (UFCA). Foi Vice-Coordenadora (2010 ? 2013) e Coordenadora (2016 ? 2017) do Programa de Pós-graduação em Desenvolvimento Regional Sustentável - Proder/UFCA . Líder do Grupo de Pesquisas Tecnologia, Recursos Hídricos e Meio Ambiente na Região do Cariri/CE. Docente permanente do Programa de Pós-graduação em Desenvolvimento Regional Sustentável (PRODER/UFCA ? Conceito 4 na CAPES). Bolsista de Inovação Tecnológica - BIT da FUNCAP no Projeto Cientista Chefe - Recursos Hídricos. Desenvolve pesquisas na área de Recursos Hídricos, com ênfase nos seguintes temas: Hidrologia Estocástica, Modelagem Hidrológica, Mudanças Climáticas, Água subterrânea, Governança de água, Planejamento e Gerenciamento de Recursos Hídricos, Sócio-hidrologia e Gestão Participativa. Coordenou projetos de pesquisa financiados pelo CNPq, entre os quais estão Produtividade em pesquisa (2009 ? 2012) e Universal (2022 ? 2025). Possui 24 artigos publicados em periódicos científicos, mais de 83 artigos completos publicados em anais de eventos nacionais e internacionais e 71 resumos publicados. É autora de 3 livros e de 12 capítulos de livros na sua área de atuação. Orientou e co-orientou 100 alunos: 25 dissertações de Mestrado, 52 monografias de final de curso de graduação e 23 bolsistas PIBIC. Atua como revisora de revistas nacionais e internacionais.

Paulo Renato Alves Firmino, Universidade Federal do Cariri - UFCA

(BS in Statistics, Federal University of Pernambuco, 2002;
MSc in Production Engineering (Operational Research), Federal University of Pernambuco,
2004; PhD in Production Engineering (Operational Research), Federal University of
Pernambuco, 2009) is an assistant professor at Federal University of Cariri
(Brazil), Center for Science and Technology. His research interests include quantitative
risk management, with a focus on statistical modeling, simulation, and forecasting.

Ticiana Marinho de Carvalho Studart, Universidade Federal do Ceará - UFC

Professora Titular do Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental da Universidade Federal do Ceará no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil-Recursos Hídricos, com avaliação 7, pela CAPES. Graduada em Engenharia Civil, pela UFC (1985), com Mestrado em Engenharia Civil ? Recursos Hídricos pela UFC (1991), Doutorado em Engenharia Civil pela UFC (2000) e Pós-Doutorado no Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa (2018-2019). É bolsista PQ-2 CNPq e Bolsista de Inovação Tecnológica - BIT da FUNCAP no Projeto Cientista Chefe - Recursos Hídricos. É Coordenadora Adjunta do Colégio de Estudos Avançados da UFC (CEIA). Desenvolveu como Coordenadora, no âmbito do Projeto Cientista Chefe - Recursos Hídricos, os Planos de Recursos Hídricos da Bacia Sertões de Crateús (2021), Bacia do Acaraú (2021-2022), Bacia do Salgado (2022). Desenvolveu, como pesquisadora, as Diretrizes para Gestão Proativas de Secas para o Estado de São Paulo, para a SABESP, com financiamento do World Bank (2022). Desenvolve pesquisas na área de Recursos Hídricos, com ênfase nos seguintes temas: Mudanças Climáticas, Modelagem Hidrológica, Hidrologia Estocástica, Governança Adaptativa de Água, Planejamento e Gerenciamento de Recursos Hídricos, Sócio-Hidrologia, Variabilidade Climática, Gestão Proativa de Secas e Gestão Participativa. Coordenou vários projetos de pesquisa financiados pelo CNPq, entre os quais nos editais CT-Hidro (2003-2006), Universal (2004-2007), Universal (2009-2012) e Universal (2012 - 2015). Tem 46 artigos publicados em periódicos arbitrados e cerca de 140 artigos completos publicados em anais de eventos nacionais e internacionais. É autora de 6 livros e de 28 capítulos de livros na sua área de atuação. Orientou e co-orientou 103 alunos: 8 teses de Doutorado, 28 dissertações de Mestrado, 18 monografias de Especialização, 16 monografias de final de curso e 32 bolsistas PIBIC. Foi Representante da Associação Brasileira de Recursos Hídricos no Estado do Ceará por 12 anos. Foi Vice Coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil-Recursos Hídricos (2017-2019). Foi Coordenadora do Curso de Graduação em Engenharia Civil (1992 a 1996), Coordenadora de três cursos de Especialização em Gestão de Recursos Hídricos (2005 a 2010) e Coordenadora do Mestrado Profissional em Gestão de Recursos Hídricos (2011 a 2014) da mesma instituição. Atua como analista de projetos para diversas Fundações Estaduais de Apoio a Pesquisa e como revisora em diversas revistas nacionais e internacionais.

Carlos Wagner Oliveira, Universidade Federal do Cariri - UFCA

Possui graduação em Engenheiro Agrônomo pela Universidade Federal do Ceará (1994), mestrado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal do Ceará (1997) e doutorado em Biosystems Engineering - University of Tennessee (2003). Atualmente é professor da Universidade Federal do Cariri. Atua no Curso de Agronomia e no Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento Regional Sustentável, atual Coordenador. É líder do grupo de pesquisa e extensão Laboratório Estatística Modelagem e Geoprocessamento (LEMGE). Tem experiência na área de Engenharia Agrícola, com ênfase em Sensoriamento Remoto, Irrigação e Drenagem, atuando principalmente nos seguintes temas: manejo de água e solo, sensoriamento remoto, uso e ocupação, consumo de água e evapotranspiração.

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Published

19/07/2024

How to Cite

Pereira, A. R. B., Costa, C. T. F. da, Firmino, P. R. A., Studart, T. M. de C., & Oliveira, C. W. (2024). Gaps Filling in weather data series from automatic stations. Brazilian Journal of Climatology, 35(20), 22–44. https://doi.org/10.55761/abclima.v35i20.17599

Issue

Vol. 35 (2024)

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Artigos

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