Application of Benford's law in monthly series of precipitation

Authors

DOI:

https://doi.org/10.55761/abclima.v37i21.19740

Keywords:

Data quality control, Gap filling, Goodness of fit test, Logarithmic distribution

Abstract

Benford's Law describes a logarithmic distribution of leading digits in real-world data, with smaller digits occurring more frequently than larger ones. Accordingly, this study investigated the application of this law to monthly precipitation series recorded at nine automatic weather stations in the state of Espírito Santo, Brazil, from 2006 to 2023. The objective was to assess the conformity of the data with the theoretical distribution predicted by Benford's Law, both in the original data and after filling gaps in the series. Two gap-filling methods were used: the average of the same months from other years with data and linear interpolation. Adherence to Benford's Law was verified using the Chi-square test, comparing the observed distribution of the first and second digits with the expected theoretical pattern. The results indicated that the original precipitation series adheres to Benford's Law, suggesting the reliability of the records. Gap-filling with the average altered the digit distribution, particularly for the second digit, compromising this conformity. In contrast, linear interpolation preserved the numerical pattern and adherence to the law. It is concluded, therefore, that Benford's Law has the potential to assess the quality of precipitation series, and linear interpolation is recommended for treating missing data when it is necessary to preserve the initial natural distribution of the data.

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Author Biographies

Iulo Pessotti Moro, Universidade Federal do Espírito Santo

Engenheiro Florestal pela Universidade Federal do Espírito Santo (2019) e mestre em Gestão Pública, área de concentração Administração Pública, pela Universidade Federal do Espírito Santo (2021), doutorando em Ciências Florestais, na área de manejo de bacias hidrográficas e modelagem, pela Universidade Federal do Espírito Santo, 

Sidney Sara Zanetti, Universidade Federal do Espírito Santo

Eng Agrônomo pela Universidade Federal do Espírito Santo - UFES (2000), Mestre (M. Sc.) em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa - UFV (2003), e Doutor (D. Sc.) em Produção Vegetal pela Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro - UENF (2007). De 2006 a 2009, atuou no Instituto de Defesa Agropecuária e Florestal do Espírito Santo (IDAF) como Analista Ambiental. De 2009 a 2010, foi Professor Adjunto da UFES, no Centro Universitário Norte do Espírito Santo, na área de geotecnologias. Atualmente, Professor Associado da UFES, no Centro de Ciências Agrárias e Engenharias / Departamento de Ciências Florestais e da Madeira. Principais áreas de atuação: hidrologia; agrometeorologia; recursos hídricos; modelagem hidrológica; métodos estatísticos quantitativos; e geotecnologias aplicadas.

Roberto Avelino Cecílio, Universidade Federal do Espírito Santo

Possui graduação em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa (1999), mestrado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa (2002) e doutorado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa (2005). Atualmente é Professor Titular da Universidade Federal do Espírito Santo. Tem experiência na área de Engenharia Agrícola, com ênfase em Recursos Hídricos, atuando principalmente nos seguintes temas: modelagem hidrológica, manejo de bacias hidrográficas, agrometeorologia e geoprocessamento aplicado ao planejamento e manejo de recursos hídricos

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Published

17/10/2025

How to Cite

Moro, I. P., Zanetti, S. S., & Cecílio, R. A. (2025). Application of Benford’s law in monthly series of precipitation. Brazilian Journal of Climatology, 37(21), 431–453. https://doi.org/10.55761/abclima.v37i21.19740

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Vol. 37 (2025)

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