Abordagem metodológica em relação ao ajuste dos parâmetros do Modelo Neyman-Scott do Pulso Retangular para simulação da chuva em escala sub-horária.
Resumo
A existência de séries temporais de precipitação de uma determinada
localidade apresenta grande importância para os projetos relacionados aos
recursos hídricos, sendo muitas vezes necessário o acesso às séries de
precipitações discretizadas em pequenas durações (5min). Entretanto, existem
muitas dificuldades na obtenção de séries longas de dados de precipitação
discretizadas em pequenas durações. Uma alternativa é o uso de modelos que
permitam a simulação estocástica da precipitação, os quais são calibrados com
base em estatísticas dos dados históricos de precipitação. Um dos modelos
comumente aplicado na simulação da precipitação é o Neyman-Scott do Pulso
Retangular. Esse geralmente é utilizado na modelagem da precipitação para
cada mês do ano separadamente e praticamente não se conhece o
comportamento do referido modelo quando aplicado de forma anual ou
sazonal. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi quantificar a influência do
conjunto de parâmetros do modelo Neyman-Scott do Pulso Retangular (NSPR)
em relação às séries simuladas de chuva na duração sub-horária (5min), para
os meses de inverno e verão comparativamente às séries históricas. Os dados
de precipitação utilizados compreendem o período de 1982 a 2015. A partir dos
registros pluviográficos foram obtidas as estatísticas das séries de precipitação
dos meses de inverno e de verão para as durações de 5, 10, 15, 20, 30, 60,
120, 360, 720 e 1440min. As estatísticas estimadas foram a média, a variância,
covariância e proporção de períodos secos. Com base nestas foram
constituídas dezoito combinações estatísticas (A a R), com quatro repetições
cada, referentes aos pesos atribuídos às estatísticas do modelo NSPR e
restrições aplicadas aos cinco parâmetros durante a estimativa dos mesmos.
As restrições foram obtidas a partir da análise de quinze tormentas das séries
históricas para os meses de inverno e de verão. Sendo assim, as quatro
repetições estudadas foram mescladas com as utilizadas por Cowpertwait et
al., (1996) e as desenvolvidas por este estudo. Deste modo, setenta e duas
combinações estatísticas foram analisadas para cada período, entretanto nem
todas combinações conseguiram realizar a estimativa dos parâmetros. Os
conjuntos de parâmetros ajustados para o inverno (47) e para o verão (62)
foram utilizados para a simulação da chuva através do modelo, a qual foi
realizada 1000 vezes para cada conjunto de parâmetros. As séries simuladas
foram comparadas com as históricas do período do inverno e do verão,
utilizando o erro relativo médio quadrático (RMSE), selecionando-se duas
melhores combinações estatísticas para cada período analisado, comparandose
as estatísticas históricas e simuladas, assim como visualmente através das
séries históricas e simuladas nas durações de 5 e 1440min, comparando-se
seus valores de precipitação máxima. Através da simulação do modelo
verificou-se que as combinações estatísticas constituídas com os pesos e restrições elaborados por este estudo apresentaram melhores resultados, M2 e
F2 para o inverno e N4 e M4 para o verão. O modelo NSPR foi incapaz de
representar as características estatísticas da série temporal da precipitação
histórica da cidade de Pelotas sazonalmente, representando apenas a média.
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