Caracterização morfométrica da bacia hidrográfica do Ribeirão Vermelho e sua relação com índices de exposição ao vento e desastres

dc.contributor.advisorAlves, Marcelo de Carvalho
dc.contributor.refereeMenezes, Fortunato Silva de
dc.contributor.refereeSáfadi, Thelma
dc.contributor.refereeOliveira, Luciano Teixeira de
dc.creatorChipura, Orlando Eduardo
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2735604695288076
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0009-0006-8558-726X
dc.date.accessioned2025-08-27T14:42:42Z
dc.date.issued2025-02-13
dc.descriptionArquivo retido, a pedido do autor, até julho de 2026.
dc.description.abstractWind is a key climatic variable and is of interest in various applications, including infrastruc- ture damage assessments, environmental and socio-economic risks, and is important in wind energy development. It is considered a meteorological element that is difficult to predict due to atmospheric dynamics and the impossibility of providing an accurate forecast with traditional statistical forecasting models. The aim of this study was to characterize the spatio-temporal variation in wind speed, direction, trend and disasters caused by wind along the Ribeirão Ver- melho watershed in the state of Minas Gerais, Brazil. We used average daily wind speed and direction data from the historical series 2010 to 2023 and monthly data for the year 2024, col- lected by a universal anemometer located 10 m above the surface, belonging to the National Institute of Meteorology (INMET), available through the Meteorological Database for Educa- tion and Research (BDMEP).Using the R computer language, basic statistical tests and wind direction frequency calculations were carried out, generating tables and figures to facilitate cha- racterization. SARIMA and SARIMAX models were used to forecast wind speeds for 2025. The exposure and protection indices were also determined using geoprocessing techniques in R, using the digital elevation model, wind speed (1.83 ms−1 ) and the predominant direction (east) to model the wind redistribution parameters in the region. The average and the Mann-Kendall statistical test showed a reduction in wind speed. The average wind speed for the 2010-2023 series was 1.83 ms−1 , with the lowest monthly average of 1.54 ms−1 recorded in June and the highest of 2.11 ms−1 in September. There was a significant reduction in wind speed in the rainy season with strong instability, the most predominant direction being east (31.8%). The study region has locations of low, moderate, high and very high risk of disasters caused by winds, depending on the variation in relief. However, in 2022 and 2023 there was a higher coefficient of variation in wind speed (100.0%), indicating that the wind has become more variable and less predictable, increasing the risk of disasters caused by winds equal to or greater than 5.54 ms−1 as occurred on September 27, 2023 affecting the urban region of Lavras, belonging to the Ribeirão Vermelho watershed. Around 0.11 km2 is at very high risk and 13.57 km2 is at high risk of disaster, especially during the rainy season. The SARIMAX wind forecasting model is indicated as being a preferred model for wind forecasting over SARIMA, due to its efficiency and robustness in adjusting to the original series and it also showed lower forecast errors.
dc.description.areastematicasdaextensaoMeio ambiente
dc.description.odsODS 13: Ação contra a mudança global do clima
dc.description.resumoVento é uma variável climática chave e de interesse em várias aplicações, incluindo avaliações de danos à infraestrutura, riscos ambientais, socioeconômicos e é importante no aproveitamento eólico. É considerado uma variável meteorológica difícil de prever devido às dinâmicas atmos- féricas e à impossibilidade de fornecer uma previsão precisa com modelos tradicionais de pre- visão estatística. Objetivou-se caracterizar a variação espaço-temporal de velocidade, direção, tendência e os desastres causados pelo vento ao longo da bacia hidrográfica do Ribeirão Ver- melho, Estado de Minas Gerais, Brasil. Foram utilizados dados médios diários da velocidade e direção do vento da série histórica 2010 a 2023 e dados mensais do ano 2024, coletados por um anemômetro universal localizado a 10 m acima da superfície, pertencente ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), disponibilizados através do Banco de Dados Meteorológicos para Ensino e Pesquisa (BDMEP). Com recurso a linguagem computacional R, realizaram-se testes estatísticos básicos e cálculos de frequência das direções do vento, gerando tabelas e figuras para facilitar a caracterização. Com modelos SARIMA e SARIMAX foi previsto a velocidade do vento para os primeiros três meses de 2025. Foram também determinados os índices de exposição e proteção utilizando técnicas de geoprocessamento em R, com recurso ao modelo digital de elevação, velocidade do vento (1,83 ms−1 ) e a direção predominante (Leste) para modelar os parâmetros da redistribuição do vento na região, considerando as características do relevo. A média e o teste estatístico de Mann-Kendall evidenciaram redução da velocidade do vento. A velocidade média do vento da série 2010-2023 foi 1,83 ms−1 , com uma média mensal mais baixa de 1,54 ms−1 registrada no mês de junho e mais alta de 2,11 ms−1 no mês de se- tembro. Houve uma redução significativa da velocidade do vento na época chuvosa com forte instabilidade. A direção mais predominante foi leste (31,8%). A região de estudo tem locais de baixo, moderado, alto e muito alto risco a desastres causados por ventos, conforme a variação do relevo. Contudo, em 2022 e 2023 houve um maior coeficiente de variação da velocidade do vento (100,0%), indicando que o vento se tornou mais variável e menos previsível, aumentando o risco de ocorrência de desastres causados por ventos iguais ou superiores a 5,54 ms−1 como ocorreu no dia 27 de Setembro de 2023, afetando a região urbana de Lavras, pertencente à bacia hidrográfica do Ribeirão Vermelho. Cerca de 0,11 km2 apresenta risco muito alto e 13,57 km2 apresenta alto risco de ocorrência de desastre, principalmente na época chuvosa. O modelo de previsão do vento SARIMAX é indicado por ser um modelo preferido para previsão do vento em relação ao SARIMA, devido à eficiência e robustez no ajuste à série original e também apresentou menores erros de previsão.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.tipodeimpactoSociais
dc.description.tipodeimpactoEconômicos
dc.identifier.citationCHIPURA, Orlando Eduardo. Caracterização morfométrica da bacia hidrográfica do Ribeirão Vermelho e sua relação com índices de exposição ao vento e desastres. 2025. 140 p. Dissertação ( Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufla.br/handle/1/60244
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisher.collegeEscola de Engenharia (EENG)
dc.publisher.countrybrasil
dc.publisher.initialsUFLA
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
dc.rightsAttribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/
dc.subjectGeoprocessamento
dc.subjectSérie temporal
dc.subjectVento
dc.subjectPrevisão climática
dc.subjectRiscos de desastre
dc.subjectExposição topográfica
dc.subjectGeoprocessing
dc.subjectTime series
dc.subjectWind
dc.subjectClimate forecasting
dc.subjectDisaster risk
dc.subject.cnpqENGENHARIAS
dc.titleCaracterização morfométrica da bacia hidrográfica do Ribeirão Vermelho e sua relação com índices de exposição ao vento e desastres
dc.title.alternativeMorphometric characterization of the Ribeirão Vermelho watershed and its relation to wind exposure indices and disasters
dc.typedissertação

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