Estimativa das temperaturas máximas mensais no município ... · developed using the geographical coordinates, latitude, longitude and altitude as input. The coordinates were extracted

Estimativa das temperaturas máximas mensais no município de Cruz das Almas, Bahia,

a partir de dados SRTM

Neilon Duarte da Silva 1

Aureo Silva de Oliveira 2

Tatyana Keyty de Souza Borges3

1,3 Universidade Federal do Recôncavo da Bahia - UFRB

Caixa Postal 44380-000 – Cruz das Almas – BA, Brasil

[email protected]

[email protected]

2 Professor Associado, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia - UFRB

Caixa Postal 44380-000 – Cruz das Almas – BA, Brasil

[email protected]

Abstract. The objective of this study was to estimate the maximum temperature (Tx) and to show the spatial

distribution of this weather variable in Cruz das Almas, Bahia, by means of regression models generated from

geographic coordinates and SRTM data. Multiple linear regression models based on maximum temperature

measured in 30 meteorological weather stations of the Brazilian National Meteorological Institute were

developed using the geographical coordinates, latitude, longitude and altitude as input. The coordinates were

extracted from the topographic sheet 12S405 with the ArcGIS 9.3 software. The Kriging interpolation method

was used in the making of temperature maps. Estimated values of Tx closely followed the measured one over the

year. The period from October to May showed the lowest absolute errors. The larger error was 0.4 °C in the

months of June and September. In general, the monthly models showed good values of the determination

coefficient (R²) with the months of July and August showing the higher values of R² around 0.92 and 0.90,

respectively. There is greater uniformity of maximum temperature across the region in the colder period of the

year. In the warmer months, it was observed a greater spatial variation. As expected, in the higher elevations of

the municipality, the lowest values of maximum temperature were found showing the influence of altitude on air

temperature. The use of SRTM data with high spatial resolution showed very adequate in the extraction of

geographical coordinates for estimating air temperature across the region. Palavras-chave: SIG, geoprocessamento, espacialização, geoestatística

1. Introdução

A temperatura do ar se destaca entre os elementos meteorológicos por ter efeitos que

são diretamente ligados a processos físicos e fisiológicos nos animais e nas plantas. É também

um componente relevante para o zoneamento agrícola, e determina a forma como as espécies

vegetais e culturas agrícolas se distribuem, além de ser também fundamental no entendimento

de impactos ambientais (LYRA et al., 2009).

A falta de dados ou falhas oriundas de mal funcionamento de sensores é um dos

motivos da criação de modelos de estimativas de variáveis meteorológicas. Assim, por

apresentar baixa variabilidade espacial, a temperatura do ar pode ser modelada em função das

coordenadas geográficas (CAVALCANTI et al., 2006). Autores como FERREIRA et al.,

1971; VALERIANO; ASTOLPHO et al., 2005; BARDIN et al., 2010) tem utilizado essa

metodologia para a criação de modelos

Trata-se de uma metodologia prática e que tem apresentado um nível de acurácia

aceitável (MEDEIROS et al., 2005). O uso de dados SRTM (Shuttle Radar Topography

Mission) permite aumentar o nível de precisão dessas estimativas a partir do Modelo Digital

de Terreno (MDT) (PEZZOPANE et al., 2004)

Anais XVII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, João Pessoa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE

7081

Considerando a importância agroecológica e climatológica da temperatura do ar bem

como a disponibilidade de dados MDT de boa qualidade, o presente estudo objetivou estimar

e especializar a temperatura do ar máxima em Cruz das Almas, Bahia, através de modelos

gerados com dados SRTM.

2. Material e Métodos

2.1 Dados meteorológicos

Para a confecção dos modelos mensais de temperatura máxima, foram utilizados

dados de 30 estações meteorológicas automáticas do Instituto Nacional de Meteorologia

(INMET) (Figura 1) contendo dados de 1970 a 2013.

12S405

40°0'0"W

40°0'0"W

45°0'0"W

45°0'0"W

10°0'0"S 10°0'0"S

15°0'0"S 15°0'0"S

0 390195Km ¥

Legenda

Estações Meteorológicas

Cruz das Almas

Carta SRTM (SD-24V-B)

BAHIA

Figura 1: Localização do município de Cruz das Almas e localização da folha topográfica

2.2 Estimativa das temperaturas

Através das médias mensais das temperaturas máximas, fez se o uso de regressão

linear múltipla para a confecção dos modelos para cada mês. O modelo apresenta as seguintes

variáveis fixas: altitude, longitude e latitude, bem como seus respectivos coeficientes

(Equação 1). Como forma de mensurar a confiabilidade e acurácia dos modelos fez-se o uso

do coeficiente de determinação da regressão (R²) como indicador estatístico.

3322110 ... XAXAXAAy (1)

em que,

y – Temperatura calculada (°C)

X1 – Altitude da localidade (m)


7082

X2 – Latitude da localidade (graus)

X3 – Longitude da localidade (graus)

2.3 Dados SRTM (Shuttle Radar Topography Mission)

Utilizou-se a folha topográfica 12S405 (Figura 2), a qual compreende totalmente o

município de Cruz das Almas. Um grid (Figura 3) foi confeccionado a partir dos valores de

altitude, latitude e longitude extraídos da folha topográfica, esta fornecida pela Embrapa

Monitoramento via Satélite. Essa extração foi realizada graças utilização de técnicas de

geoprocessamento no software ArcGIS 9.3.

Figura 2: Modelo Digital de Terreno

39°4'0"W

39°4'0"W

39°8'0"W

39°8'0"W

39°12'0"W

39°12'0"W

12°40'0"S 12°40'0"S

12°44'0"S 12°44'0"SLegenda

Pontos

³0 52.5

Km

Figura 3: Grid de amostragem dos dados de latitude, longitude e altitude


7083

2.4 Técnicas Geoestatísticas

Os mapas mensais de temperatura máxima foram gerados a partir de técnicas

geoestatísticas embutidas no software ArcGIS 9.3. A técnica de interpolação usada a partir

dos pontos do grid foi a Krigagem. Esse método é calculado pela (Equação 1).

vi

n

i

iv ZZ

1

' (1)

em que,

Zv – estimador de krigagem ordinária para o ponto v

λi – i-ésimo peso

Zvi – valor da i-ésima observação da variável regionalizada, coletada nos pontos xi

n – número de pesos

3. Resultados e Discussão

A Figura 4 mostra comparação entre os valores medidos e estimados para as médias

mensais no município de Cruz das Almas. Os valores estimados acompanharam a tendência

de variação dos valores medidos de temperatura do ar, com menor erro absoluto restrito ao

período de outubro a maio. Entre os meses de junho e setembro houve uma pequena diferença

entre os valores medidos e estimados, da ordem de 0,4 °C.

Janeiro

Fevereio

Março

Abril

Maio

Junho

Julho

Agosto

Setembro

Outubro

Novembro

Dezembro

25

26

27

28

29

30

31

32

Tx Medida

Tx Estimada

Figura 4: Comparação entre os valores da temperatura mensal estimada e medida

A Tabela 1 apresenta os modelos de estimativas das temperaturas máximas mensais.

Observa-se que os meses mais frios do ano (menores valores de temperatura máxima)

apresentaram os maiores valores de R².


7084

Tabela 1: Equações de estimativa da médias das temperaturas máximas mensais

Mês Ao A1 A2 A3 R²

Janeiro 32,79369 -0,00571 -0,01083 0,00343 0,726**

Fevereiro 26,44028 -0,00584 -0,00887 0,00541 0,708**

Março 24,94878 -0,00552 -0,00743 0,00552 0,676**

Abril 13,87539 -0,00655 -0,00749 0,00977 0,794**

Maio -0,01944 -0,00740 -0,00707 0,01506 0,864**

Junho -8,12247 -0,00825 -0,00817 0,01840 0,882**

Julho -14,2272 -0,00848 -0,00867 0,02095 0,920**

Agosto -17,6494 -0,00785 -0,00901 0,02271 0,901**

Setembro -13,1690 -0,00723 -0,01010 0,02168 0,829**

Outubro 6,59662 -0,00627 -0,01355 0,01485 0,801**

Novembro 24,61882 -0,00542 -0,01366 0,00743 0,751**

Dezembro 30,18980 -0,00523 -0,01077 0,00429 0,655** Teste t e teste F, ** significativo ao nível de 1% de probabilidade

Os mapas de espacialização das médias mensais da temperatura máxima são

apresentados na Figura 5. Verifica-se que a parte norte do município apresenta as maiores

máximas, enquanto que o setor sudeste durante todos os meses representa as menores

máximas. Á medida que os meses mais frios se aproximam há uma maior uniformidade dos

valores de temperatura por todo o município. Nos meses mais quentes, observa-se maior

variação espacial.

39°12'0"W

39°8'0"W

39°8'0"W

39°4'0"W

39°4'0"W

12°40'0"S 12°40'0"S

12°44'0"S

39°12'0"W

12°44'0"S

³0 52.5

Km

Legenda

Temperatura Max (°C)

31.08 - 31.39

31.39 - 31.42

31.42 - 31.48

31.48 - 31.56

31.56 - 31.84

39°12'0"W

39°8'0"W

39°8'0"W

39°4'0"W

39°4'0"W

12°40'0"S 12°40'0"S

12°44'0"S

39°12'0"W

12°44'0"S

³0 52.5

Km

Legenda


30.89 - 31.2

31.2 - 31.23

31.23 - 31.27

31.27 - 31.33

31.33 - 31.66

39°12'0"W

39°8'0"W

39°8'0"W

39°4'0"W

39°4'0"W

12°40'0"S 12°40'0"S

12°44'0"S

39°12'0"W

12°44'0"S

³0 52.5

Km

Legenda


30.8 - 31.1

31.1 - 31.12

31.12 - 31.16

31.16 - 31.22

31.22 - 31.53

39°12'0"W

39°8'0"W

39°8'0"W

39°4'0"W

39°4'0"W

12°40'0"S 12°40'0"S

12°44'0"S

39°12'0"W

12°44'0"S

³0 52.5

Km

Legenda


29.32 - 29.68

29.68 - 29.71

29.71 - 29.75

29.75 - 29.82

29.82 - 30.16


7085

39°12'0"W

39°8'0"W

39°8'0"W

39°4'0"W

39°4'0"W

12°40'0"S 12°40'0"S

12°44'0"S

39°12'0"W

12°44'0"S

³0 52.5

Km

Legenda


27.87 - 28.3

28.3 - 28.34

28.34 - 28.41

28.41 - 28.51

28.51 - 28.81

39°12'0"W

39°8'0"W

39°8'0"W

39°4'0"W

39°4'0"W

12°40'0"S 12°40'0"S

12°44'0"S

39°12'0"W

12°44'0"S

³0 52.5

Km

Legenda


26.47 - 26.95

26.95 - 27

27 - 27.08

27.08 - 27.19

27.19 - 27.51

39°12'0"W

39°8'0"W

39°8'0"W

39°4'0"W

39°4'0"W

12°40'0"S 12°40'0"S

12°44'0"S

39°12'0"W

12°44'0"S

³0 52.5

Km

Legenda


25.92 - 26.29

26.29 - 26.43

26.43 - 26.48

26.48 - 26.62

26.62 - 26.99

39°12'0"W

39°8'0"W

39°8'0"W

39°4'0"W

39°4'0"W

12°40'0"S 12°40'0"S

12°44'0"S

39°12'0"W

12°44'0"S

³0 52.5

Km

Legenda


26.51 - 26.99

26.99 - 27.04

27.04 - 27.12

27.12 - 27.22

27.22 - 27.5

39°12'0"W

39°8'0"W

39°8'0"W

39°4'0"W

39°4'0"W

12°40'0"S 12°40'0"S

12°44'0"S

39°12'0"W

12°44'0"S

³0 52.5

Km

Legenda


27.92 - 28.22

28.22 - 28.35

28.35 - 28.41

28.41 - 28.54

28.54 - 28.84

39°12'0"W

39°8'0"W

39°8'0"W

39°4'0"W

39°4'0"W

12°40'0"S 12°40'0"S

12°44'0"S

39°12'0"W

12°44'0"S

³0 52.5

Km

Legenda


29.37 - 29.55

29.55 - 29.65

29.65 - 29.72

29.72 - 29.76

29.76 - 29.78

39°12'0"W

39°8'0"W

39°8'0"W

39°4'0"W

39°4'0"W

12°40'0"S 12°40'0"S

12°44'0"S

39°12'0"W

12°44'0"S

³0 52.5

Km

Legenda


30.19 - 30.5

30.5 - 30.53

30.53 - 30.59

30.59 - 30.66

30.66 - 30.91

39°12'0"W

39°8'0"W

39°8'0"W

39°4'0"W

39°4'0"W

12°40'0"S 12°40'0"S

12°44'0"S

39°12'0"W

12°44'0"S

³0 52.5

Km

Legenda


30.72 - 31

31 - 31.03

31.03 - 31.09

31.09 - 31.16

31.16 - 31.42

Figura 5: Mapas mensais das temperaturas máximas


7086

Os valores especializados variaram de 31,1 a 25,9 °C. As temperaturas do mês de

setembro se mostraram mais homogêneas. Por se tratar de uma região plana em geral não

houve grande variação mensal das temperaturas máximas, uma vez que o fator altitude é

determinante na variação da temperatura.

Nas regiões mais altas do município, porém, foram encontrados os menores valores de

temperatura máxima; o inverso também foi verificado. Isso prova que há uma influência da

altitude na temperatura.

4. Conclusões

Os modelos mensais de estimativa da temperatura máxima a partir de coordenadas

geográficas permitiram estimar com alta acurácia as médias mensais para o município de Cruz

das Almas.

A metodologia de utilização de dados SRTM para a extração e utilização das

coordenadas para a confecção de mapas de temperatura mostrou-se adequada em quantificar e

especializar a variável por todo o município.

5. Referências

ASTOLPHO, F. et al. Regionalização de riscos de ocorrência de temperaturas mínimas

absolutas anuais para o estado de São Paulo com base em modelos probabilísticos e

digitais de elevação. Bragantia, Campinas, v. 64, n. 1, p.139-148, 2005.

BARDIN, L.; PEDRO JÚNIOR, M. J.; MORAES, J. F. L. de. Estimativa das temperaturas

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CAVALCANTI, E. P.; SILVA, V. de P. R.; de SOUZA, F. A. S. Programa

computacional para a estimativa da temperatura do ar para a região Nordeste do Brasil.

Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v. 10, n. 1, p. 140-

147, 2006.

FERREIRA, M. et al. Estimativa das temperaturas médias mensais e anuais do estado do

Rio Grande do Sul. Revista Centro Ciências Rurais, Santa Maria, v. 1, n. 1, p. 21-52, 1971

MEDEIROS, S. S. et al. Estimativa e espacialização das temperaturas do ar mínimas,

médias e máximas na Região Nordeste do Brasil, Revista Brasileira de Engenharia

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LYRA, G. B.; OLIVEIRA JUNIOR, J. F.; SOUZA, J.L.; LYRA, G.B.; SANTOS, M.J.;

SANTOS, P.J. Variação espacial e temporal da temperatura mensal do ar no estado de

Alagoas. 2009. In: XVI Congresso Brasileiro de Agrometeorologia, 2009, Belo Horizonte.

Anais...Sociedade Brasileira de Agrometeorologia: Viçosa, 2009.

PEZZOPANE, J. R. M. et al. Espacialização da temperatura do ar no estado do Espírito

Santo. Revista Brasileira de Agrometeorologia, Santa Maria, v. 12, n. 1, p. 151-158, 2004.


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Estimativa das temperaturas máximas mensais no município ... · developed using the geographical coordinates, latitude, longitude and altitude as input. The coordinates were extracted

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