Análise de concordância dos dados de precipitação estimados por sensoriamento remoto em Mesorregiões do estado de Pernambuco – Brasil

Autores

DOI:

https://doi.org/10.55761/abclima.v36i21.19499

Palavras-chave:

Monitoramento Hidrológico, CHIRPS, GPM-IMERG, Validação Estatística

Resumo

A forma mais comum de medição da precipitação são as estações pluviométricas terrestres, contudo, tal sistema de monitoramento apresenta algumas dificuldades quanto a sua operação. Nesse contexto, as medições de precipitação por Sensoriamento Remoto oferecem uma alternativa eficaz e de baixo custo, demonstrando capacidade de sanar dificuldades existentes em cada região. A presente pesquisa tem como objetivo a análise de concordância dos produtos de satélite CHIRPS e GPM-IMERG em duas mesorregiões do estado de Pernambuco, Brasil, nas escalas temporais diária, mensal e anual. Para tanto, foram utilizadas metodologias estatísticas bem consolidadas, como Raiz do erro médio quadrático (REMQ), Coeficiente de Nash-Sutcliffe (NSE), percentual de tendências (PBIAS), coeficiente de correlação de Pearson (r) e coeficiente de concordância de Willmott (d). A partir dos resultados, identificou-se que o CHIRPS apresentou maior capacidade em se aproximar dos valores medidos em campo quando comparado com o GPM-IMERG. Os valores de r e d do CHIRPS foram melhores que o GPM-IMERG para os dados mensais e anuais, contudo, quanto aos dados diários, o GPM-IMERG apresentou valores ligeiramente melhores. Em relação ao PBIAS, observou-se que o CHIRPS possui tendência de subestimar os valores de precipitação, enquanto o GPM-IMERG, de superestimar.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Frederico Antonio Peregrino Wanderley da Costa Neto, Universidade Federal de Pernambuco

Engenheiro Agrícola e Ambiental formado na Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE), no ano de 2020 e mestrando em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Atualmente trabalho na área de consultoria em Recursos Hídricos, auxiliando no desenvolvimento de projetos, auditorias e consultoria para barragens de rejeito e estéril e empilhamentos drenados. Também atuo com dimensionamento de sistemas de drenagem superficial e avaliação da segurança hidráulica dos mesmos.

Camila Oliveira de Britto Salgueiro, Universidade Federal de Pernambuco

Engenheira Civil pela Universidade Federal de Pernambuco (2021), com participação no Programa Institucional de Bolsas de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação (PIBIT) em 2017-2018, no Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Cientifica (PIBIC) em 2018-2019 e monitoria na disciplina de Hidrologia Aplicada 1, do departamento de Engenharia Civil e Ambiental durante o semestre de 2019.2. Atualmente é Assistente de Produto na TPF Engenharia LTDA, com início em Junho/2021, desenvolvendo atividades com foco em Recursos Hídricos e Geotecnia na área de barragens.

Rebecca Borja Gonçalves Gomes de Menezes, Universidade Federal de Pernambuco

Possui graduação e mestrado em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Pernambuco (2021). Atuou como monitora bolsista de Desenho Técnico 3 em 2018 e também como monitora voluntária de Geometria Gráfica Tridimensional em 2017. Fez parte da empresa júnior Prisma Consultoria e Projetos de Engenharia atuando na área de Gestão de Pessoas e na execução de projetos de engenharia. Estagiou no Operador Nacional do Sistema Elétrico na área de Recursos Hídricos, onde desenvolveu seu conhecimento na área da programação hidráulica e de previsão de vazões.

Sylvana Melo dos Santos, Universidade Federal de Pernambuco

Possui graduação, mestrado e doutorado em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), com um período de 2 anos de estudos (doutorado sanduíche) na Alemanha (Institut für Erdmessung - Universität Hannover). Atualmente é Professora Titular da UFPE, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. Membro permanente do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil (PPGEC) da UFPE, do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental (PPGECAM) da UFPE e do Mestrado Profissional em Rede Nacional em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos (ProfAgua). Coordenou o PPGECAM de 2010 a 2012 e o ProfÁgua (UFPE) de 2019 a 2021. Coordena/atua em projetos na área de Engenharia Civil, com ênfase em Hidrologia, principalmente nos seguintes temas: água subterrânea, subsidência do solo, tecnologias alternativas para o semiárido (cisternas) e técnicas compensatórios para drenagem urbana (telhados ecológicos).

Leidjane Maria Maciel de Oliveira, Universidade Federal de Pernambuco

Doutora em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Pernambuco - Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos (2012), Pós-doutorado em Engenharia Civil na Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), mestrado em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Pernambuco - Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos (2007) e graduação em Engenharia Civil pela Universidade Católica de Pernambuco (1991). Atualmente é Professora Adjunta da Universidade Federal de Pernambuco - Centro de Tecnologia e Geociências (CTG) - Departamento de Engenharia Civil, Membro Permanente do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil (PPGEC), Membro Permanente do Mestrado Profissional em Rede Nacional em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos (ProfÁgua). Foi Membro Permanente do Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação da UFPE de 2016 a 2021. Foi bolsista DTI - Financiadora de Estudos e Projetos - FINEP e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico-CNPq do Projeto BEER/REHISA e Tutora a Distância em Gestão dos Recursos Hídricos no Curso Tecnologia em Gestão Ambiental pelo Programa Universidade Aberta do Brasil - UAB tendo o órgão executor o IFPE - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco. Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, atuando principalmente nos seguintes temas: Hidrologia, sensoriamento remoto, recursos hídricos, bacia experimental e lisimetria.

Referências

ANA. Agência Nacional de Águas, 2019. HidroWeb v3.1.1. Séries históricas das estações. Disponível em: <http://www.snirh.gov.br/hidroweb/serieshistoricas>. Acesso em: 07 abr. 2025.

ANDRADE, J. M.; NETO, A. R.; BEZERRA, U. A.; MORAES, A. C. C.; MONTENEGRO, S. M. G. L. A comprehensive assessment of precipitation products: temporal and spatial analyses over terrestrial biomes in Northeastern Brazil. Remote Sensing Applications: Society and Environment, v. 28, p.100842, nov. 2022. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2022.100842. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rsase.2022.100842

APAC. Agência Pernambucana de Águas e Clima. Atlas climatológico do Estado de Pernambuco: normais climatológicas 1991-2020. Agência Pernambucana de Águas e Clima. Gerência de Meteorologia e Mudanças Climáticas. Recife: APAC, GMMC, 2023. Disponível em: <https://www.apac.pe.gov.br/images/webAtlas-Climatologico-do-Estado-de-Pernambuco-APAC.pdf>. Acesso em: 08 jan. 2025.

APAC. Agência Pernambucana de Águas e Clima. Mapas de precipitação e outras informações. Recife, Pernambuco. 2024. Disponível em: <https://www.apac.pe.gov.br/climatologia/519-climatologia>. Acesso em: 08 jan. 2025.

APAC. Agência Pernambucana de Águas e Clima. Plano Estadual de Recursos Hídricos de Pernambuco – Tomo I – Volume 1. Recife, Pernambuco. 2022.

ARAÚJO, H. L.; SILVA, T. L. A.; DUARTE S. N.; RODRIGUES, J. A. M.; ARAÚJO, E. L.; SANTOS, A. P. Análise comparativa entre dados de precipitação observados em superfície e estimados por satélite TRMM na região norte do Tocantins. Revista Brasileira de Meio Ambiente, v.10, n.1, p.14-22, 2022. https://doi.org/10.5281/zenodo.6791581.

COSTA, F. F.; RUFINO, I. A. A.; ARAGÃO, R.; FILHO, R. S. R. Performance evaluation of four remote-sensing products throughout precipitation estimation in State of the Paraíba, Northeast Brazil. Remote Sensing Applications: Society and Environment, p. 101256, 2024. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2024.101256. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rsase.2024.101256

FUNK, C.; PETERSON, P.; LANDSFELD, M.; PEDREROS, D.; VERDIN, J.; SHUKLA, S.; HUSAK, G.; ROWLAND, J.; HARRISON, L.; HOELL, A.; MICHAELSEN, J. The climate hazards infrared precipitation with stations — a new environmental record for monitoring extremes. Scientific data, v. 2, p. 150066, 2015. https://doi.org/10.1038/sdata.2015.66. DOI: https://doi.org/10.1038/sdata.2015.66

GADELHA, A. N.; COELHO, V. H. R.; XAVIER, A. C.; BARBOSA, L. R.; MELO, D. C. D.; XUAN, Y.; HUFFMAN, G. J.; PETERSEN, W. A.; ALMEIDA, C. N. Grid box-level evaluation of IMERG over Brazil at various space and time scales. Atmospheric Research, v. 218, 2019, Pages 231-244, ISSN 0169-8095. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2018.12.001. DOI: https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2018.12.001

GUPTA, H. V.; SOROOSHIAN, S.; YAPO, P. O. Status of automatic calibration for hydrologic models: Comparison with multilevel expert calibration. Journal of hydrologic engineering, v. 4, n. 2, p. 135-143, 1999. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1084-0699(1999)4:2(135). DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)1084-0699(1999)4:2(135)

HUFFMAN, G. J.; STOCKER, E. F.; BOLVIN, D. T.; NELKIN, E. J.; TAN, J. GPM IMERG Final Precipitation L3 Half Hourly 0.1 degree x 0.1 degree V07. Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center (GES DISC), Greenbelt, MD, 2023. DOI: 10.5067/GPM/IMERG/3B-HH/07. Disponível em: <https://catalog.data.gov/dataset/gpm-imerg-final-precipitation-l3-half-hourly-0-1-degree-x-0-1-degree-v07-gpm-3imerghh-at-g>. Acesso em: 15 set. 2024.

HONG, Y.; TANG, G.; MA, Y.; HUANG, Q. HAN, Z.; ZENG, Z.; YANG, Y.; WANG, C.; GUO, Z. Remote Sensing Precipitation: Sensors, Retrievals, Validations, and Applications. In: LI, X.; VEREECKEN, H. (Eds.). Observation and Measurement of Ecohydrological Processes. Ecohydrology. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2018. p. 1–23. https://doi.org/10.1007/978-3-662-47871-4_4-1. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-48297-1_4

HONG, Y.; ZHANG, Y.; KHAN, S. Hydrologic remote sensing: capacity building for sustainability and resilience. 1. Ed. Boca Raton: CRC Press, 2016. https://doi.org/10.1201/9781315370392. DOI: https://doi.org/10.1201/9781315370392

HOSSEINI-MOGHARI, S. M.; TANG, Q. Can IMERG data capture the scaling of precipitation extremes with temperature at different time scales? Geophysical Research Letters, 49, 2022. https://doi.org/10.1029/2021GL096392. DOI: https://doi.org/10.1029/2021GL096392

IBGE. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Divisão Regional do Brasil em mesorregiões e microrregiões geográficas. Biblioteca IBGE. 1: 52–55. 1990.

IBGE. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Malha Municipal Digital e Áreas Territoriais 2022: Informações Técnicas Legais para Utilização dos Dados Publicados. Disponível em: <https://www.ibge.gov.br/geociencias/organizacao-do-territorio/malhas-territoriais/15774-malhas.html?edicao=36516&t=downloads>. Acesso em: 07 abr. 2025.

IBGE. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Malha Municipal Digital e Áreas Territoriais 2023: Informações Técnicas Legais para Utilização dos Dados Publicados. Disponível em: <https://www.ibge.gov.br/geociencias/organizacao-do-territorio/malhas-territoriais/15774-malhas.html?edicao=42093&t=downloads>. Acesso em: 07 abr. 2025.

LÓPEZ-BERMEO, C. ; MONTOYA, R. D. ; CARO-LOPERA, F. J. ; DÍAZ-GARCÍA, J. A. Validation of the accuracy of the CHIRPS precipitation dataset at representing climate variability in a tropical mountainous region of South America. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, v. 127, p. 103184, 2022. https://doi.org/10.1016/j.pce.2022.103184. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pce.2022.103184

KIDD, C.; BECKER, A.; HUFFMAN, G. J.; MULLER, C. L.; JOE, P.; JACKSON, G. S.; KIRSCHBAUM, D. B. So, How Much of the Earth’s Surface Is Covered by Rain Gauges? Bulletin of the American Meteorological Society, v. 98, n. 1, p. 69–78, jan. 2017. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-14-00283.1. DOI: https://doi.org/10.1175/BAMS-D-14-00283.1

LIMA JÚNIOR, A. F.; ZANELLA, M. E.; SALES, M. C. L. Avaliação do desempenho da precipitação estimada pelo CHIRPS para o Estado do Ceará, Brasil. Revista Brasileira de Climatologia, v. 32, p. 363-382, 2023. https://doi.org/10.55761/abclima.v32i19.16143. DOI: https://doi.org/10.55761/abclima.v32i19.16143

LIU, Z. Accuracy of satellite precipitation products in data-scarce Inner Tibetan Plateau comprehensively evaluated using a novel ground observation network. Journal of Hydrology: Regional Studies, v. 47, p. 101405, 2023. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2023.101405. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2023.101405

MAHMOUD, M. T.; MOHAMMED, S. A.; HAMOUDA, M. A.; MOHAMED, M. M. Impact of topography and rainfall intensity on the accuracy of imerg precipitation estimates in an arid region. Remote Sensing, v. 13, n. 1, p. 13, 2021. https://doi.org/10.3390/rs13010013. DOI: https://doi.org/10.3390/rs13010013

MEDEIROS-FEITOSA, J. R.; OLIVEIRA, C. W. Estudo comparativo dos dados de precipitação do satélite TRMM e postos pluviométricos no estado do Ceará, Brasil. Revista Geográfica de América Central, n. 65, p. 239-262, 2020. http://dx.doi.org/10.15359/rgac.65-2.10. DOI: https://doi.org/10.15359/rgac.65-2.10

NASA. National Aeronautics and Space Administration. IMERG: Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM. Disponível em: <https://gpm.nasa.gov/data/imerg>. Acesso em: 08 jan. 2025.

NASCIMENTO, J. G.; ALTHOFF, D.; BAZAME, H. C.; M. U. NEALE, C.; N. DUARTE, S.; L. RUHOFF, A.; Z. GONÇALVES, I. Evaluating the Latest IMERG Products in a Subtropical Climate: The Case of Paraná State, Brazil. Remote Sensing. 2021, 13, 906. https:// doi.org/10.3390/rs13050906. DOI: https://doi.org/10.3390/rs13050906

NASH, J. E.; SUTCLIFFE, J. V. River flow forecasting through conceptual models part I—A discussion of principles. Journal of hydrology, v. 10, n. 3, p. 282-290, 1970. https://doi.org/10.1016/0022-1694(70)90255-6. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-1694(70)90255-6

NÓBREGA, A. E. L.; NEVES, Y. T. Determinação e espacialização de parâmetros de equações de chuvas intensas para o estado da Paraíba. Geousp, v. 28, n. 3, e215955. 2024. https://doi.org/10.11606/issn.2179-0892.geousp.2024.215955pt. DOI: https://doi.org/10.11606/issn.2179-0892.geousp.2024.215955

PEARSON, K. VII. Mathematical contributions to the theory of evolution.—III. Regression, heredity, and panmixia. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, containing papers of a mathematical or physical character, n. 187, p. 253-318, 1896. https://doi.org/10.1098/rsta.1896.0007. DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.1896.0007

RAMADHAN, R.; YUSNAINI, H.; MARZUKI, M.; MUHARSYAH, R.; SURYANTO, W.; SHOLIHUN, S.; VONNISA, M.; HARMADI, H.; NINGSIH, A.P.; BATTAGLIA, A.; HASHIGUCHI, H.; TOKAY, A. Evaluation of GPM IMERG performance using gauge data over Indonesian maritime continent at different time scales. Remote Sensing, v. 14, n. 5, p. 1172, 2022. https://doi.org/10.3390/rs14051172. DOI: https://doi.org/10.3390/rs14051172

RODRIGUES, D. T.; GONÇALVES, W. A.; SPYRIDES, M. H.; SANTOS E SILVA, C. M.; DE SOUZA, D. O. Spatial distribution of the level of return of extreme precipitation events in Northeast Brazil. International Journal of Climatology, v. 40, n. 12, p. 5098-5113, 2020. DOI: 10.1002/joc.6507 DOI: https://doi.org/10.1002/joc.6507

SHABANKAREH, R. N. T.; ZIAEE, P.; ABEDINI, M. J. Evaluation of IMERG precipitation product over various temporal scales in a semi-arid region of southern Iran. Journal of Arid Environments, v. 220, 2024, 105102, ISSN 0140-1963. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2023.105102. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2023.105102

SHAHIDIAN, S.; GUIMARÃES, R.; RODRIGUES, C.; CHAMBEL, A.; ALEXANDRE, C.; SANTOS, F.; BASCH, G.; ANDRADE, J. A.; COELHO, R. Hidrologia Agrícola. Évora: Escola de Ciência e Tecnologia da Universidade de Évora e Instituto de Ciências Agrárias e Ambientais Mediterrânicas, 2017.

ULIANA, E. M.; SOUSA JUNIOR, M. F.; ARAUJO, J. A.; AIRES, U. R. V.; SILVA, D. D.; ZANUZO, M. R.; CRUZ, I. F. Validação e análise espaço-temporal de dados de precipitação obtidos por sensoriamento remoto CHIRPS para o estado de Mato Grosso, Brasil. Revista Brasileira de Climatologia, v. 35, p. 630-654, 2024. https://doi.org/10.55761/abclima.v35i20.18858. DOI: https://doi.org/10.55761/abclima.v35i20.18858

WILLMOTT, C. J.; ACKLESON, S. G.; DAVIS, R. E.; FEDDEMA, J. J.; KLINK, K. M.; LEGATES, D. R.; O’DONNELL, J.; ROWE, C. M. Statistics for the evaluation and comparison of models. Journal of Geophysical Research: Oceans, v. 90, n. C5, p. 8995-9005, 1985. https://doi.org/10.1029/JC090iC05p08995 DOI: https://doi.org/10.1029/JC090iC05p08995

Downloads

Publicado

21-04-2025

Como Citar

Costa Neto, F. A. P. W. da, Salgueiro, C. O. de B., Menezes, R. B. G. G. de, Santos, S. M. dos, & Oliveira, L. M. M. de. (2025). Análise de concordância dos dados de precipitação estimados por sensoriamento remoto em Mesorregiões do estado de Pernambuco – Brasil. Revista Brasileira De Climatologia, 36(21), 452–477. https://doi.org/10.55761/abclima.v36i21.19499

Edição

Seção

Artigos