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dc.creatorSantos, Pietros Andre Balbino dos-
dc.date.accessioned2021-08-19T17:48:46Z-
dc.date.available2021-08-19T17:48:46Z-
dc.date.issued2021-08-19-
dc.date.submitted2021-05-18-
dc.identifier.citationSANTOS, P. A. B. dos. Estimation of air temperature and reference evapotranspiration in the Minas Gerais state by different methods. 2021. 88 p. Tese (Mestrado em Recursos Hídricos) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/46888-
dc.description.abstractConsistent weather data is obtained by weather stations. These data are important for different fields of science such as climatology, irrigation, and hydrology. The meteorological element and the agrometeorological parameter air temperature and evapotranspiration (ET), respectively, are fundamental for studies in these fields. The temperature indicates the amount of energy available in the water-soil-atmosphere system. This energy can influence various processes on the Earth's surface, among them the growth and development of plants. ET is the process of water transportation from a vegetated surface to the atmosphere including the evaporation and transpiration process. These meteorological variables and agrometeorological parameter can be monitored daily in weather stations, however, in the Minas Gerais State, the coverage of the weather stations network is limited. Besides, interruptions and errors in the database are quite common. In this sense, this research aimed to develop models that can reliably estimate air temperature and evapotranspiration through easily obtained input data such as geographic coordinates. As described in paper 1, the aim was to develop models of multiple linear regression (MLR), artificial neural network (ANN), and random forest (RF) to estimate the mean (Tmean), maximum (Tmax), and minimum (Tmin) monthly air temperatures as a function of geographic coordinates, altitude, and month for different localities in the Minas Gerais State, Brazil, with Köppen’s climatic classification Cwa or Cwb. The Tmax, Tmean and Tmin data were extracted from national network of climatological stations (INMET). MLR was implemented using the data analysis tool in Microsoft Excel®. ANN and RF were implemented using the WEKA. The results showed that the algorithms RF and ANN were used to estimate Tmean, Tmax, and Tmin with high accuracy. The best results were obtained using the RF model. The MLR did not present a good accuracy. In paper 2, the aim was to evaluates the performance of ANN, RF, Support Vector Machine (SVM) and MLR to estimate the monthly mean reference evapotranspiration (ET0) with four different input data combinations (I8, I6, I3 and I2) and in three scenarios: (SI) at the state level, where all climatological stations were used; and at regional level (SII and SIII), where the Minas Gerais state was divided into two areas according to the climatic classification of each climatological stations. The climatic classifications proposed by Thornthwaite (SII) and by Köppen (SIII) were used. All models were implemented by WEKA. The results showed that ANN and RF performed better in SI, II, III with the I8 (latitude, longitude, altitude, month, Tmean, Tmax, Tmin, and relative humidity) or I6 (latitude, longitude, altitude, month, Tmean, and relative humidity) input data. The SVM and MLR performed better in all scenarios when only two input variables were used (I2 - mean temperature and relative humidity). Although dividing into scenarios results in less input data for models training, SII and SIII showed a slightly better result in the southern areas of the Minas Gerais state.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsrestrictAccesspt_BR
dc.subjectArtificial neural networkpt_BR
dc.subjectRandom Forestpt_BR
dc.subjectSupport Vector Machinept_BR
dc.subjectMultiple linear regressionpt_BR
dc.subjectRedes neurais artificiaispt_BR
dc.subjectFloresta Aleatóriapt_BR
dc.subjectMáquina de Vetor de Suportept_BR
dc.subjectRegressão Linear Múltiplapt_BR
dc.titleEstimation of air temperature and reference evapotranspiration in the Minas Gerais state by different methodspt_BR
dc.title.alternativeEstimativa da temperatura do ar e da evapotranspiração de referência no estado de Minas Gerais por diferentes métodospt_BR
dc.typetesept_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Recursos Hídricospt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Carvalho, Luiz Gonsaga de-
dc.contributor.referee1Diotto, Adriano Valentim-
dc.contributor.referee2Schwerz, Felipe-
dc.contributor.referee3Carvalho, Luiz Gonsaga de-
dc.contributor.referee4Miranda, Wezer Lismar-
dc.contributor.referee5Lacerda, Wilian Soares-
dc.description.resumoDados meteorológicos consistentes são obtidos por estações meteorológicas. Esses dados são importantes para diferentes campos da ciência, como climatologia, irrigação e hidrologia. O elemento meteorológico e o parâmetro agrometeorológico: temperatura do ar e a evapotranspiração (ET), respectivamente, são fundamentais para estudos nesses campos. A temperatura indica a quantidade de energia disponível no sistema água-solo-atmosfera. Essa energia pode influenciar vários processos na superfície da Terra, entre eles o crescimento e o desenvolvimento das plantas. ET é o processo de transporte de água de uma superfície vegetada para a atmosfera, que inclui o processo de evaporação e de transpiração. Essas variáveis meteorológicas podem ser monitoradas diariamente em estações meteorológicas, porém, no Estado de Minas Gerais, a cobertura da rede de estações meteorológicas é limitada. Além disso, interrupções e erros no banco de dados são bastante comuns. Nesse sentido, com esta pesquisa objetivou-se desenvolver modelos que possam estimar com segurança a temperatura do ar e a evapotranspiração por meio de dados de entrada de fácil obtenção, como coordenadas geográficas. Conforme descrito no artigo 1, o objetivo foi desenvolver modelos de regressão linear múltipla (RLM), rede neural artificial (RNA) e floresta aleatória (FA) para estimar as temperaturas média (Tmean), máxima (Tmax) e mínima (Tmin) mensais do ar em função de coordenadas geográficas, altitude e mês para diferentes localidades do Estado de Minas Gerais, Brasil, com classificação climática, segundo Köppen, Cwa ou Cwb. Os dados de Tmax, Tmean e Tmin foram extraídos da rede nacional de estações climatológicas (INMET). A RLM foi implementada por meio da ferramenta de análise de dados do Microsoft Excel®. RNA e FA foram implementadas usando o WEKA. Os resultados mostraram que os algoritmos FA e RNA foram usados para estimar Tmean, Tmax e Tmin com alta precisão. Os melhores resultados foram obtidos com o modelo FA. A RLM não apresentou uma boa acurácia. No artigo 2, o objetivo foi avaliar o desempenho da RNA, FA, Máquina de vetor de suporte (MVS) e RLM para estimar a evapotranspiração de referência média mensal (ET0) com quatro combinações diferentes de dados de entrada (I8, I6, I3 e I2) e em três cenários: (SI) a nível estadual, onde todas as estações climatológicas foram utilizadas; a nível regional (SII e SIII), onde o estado de Minas Gerais foi dividido em duas áreas de acordo com a classificação climática de cada estação climatológica. Foram utilizadas as classificações climáticas propostas por Thornthwaite (S II) e por Köppen (SIII). Todos os modelos foram implementados no software WEKA. Os resultados mostraram que RNA e a FA tiveram melhor desempenho nos SI, SII, SIII com I8 (latitude, longitude, altitude, mês, Tmédia, Tmax, Tmin, e umidade relativa do ar) ou I6 (latitude, longitude, altitude, mês, Tmédia e umidade relativa do ar). A MVS e a RLM tiveram melhor desempenho em todos os cenários quando apenas duas variáveis de entrada foram usadas (I2 - Tmédia e umidade relativa). Embora a divisão em cenários resulte em menos dados de entrada para o treinamento de modelos, os SII e SIII mostraram um resultado ligeiramente melhor nas áreas mais ao Sul do estado de Minas Gerais.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Recursos Hídricospt_BR
dc.subject.cnpqRecursos Hídricospt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9764155205750060pt_BR
Aparece nas coleções:Recursos Hídricos - Doutorado (Teses)



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