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Título: Incertezas em testes de tendências hidrometeorológicas na tomada de decisão em medidas de adaptação
Outros títulos: Uncertainties in hydrometeorological trends tests in decision making on adaptation measures
Autor(es): Souza, Saulo Aires de
E-mail do autor: sauloaires@gmail.com
Orientador(es): Reis Junior, Dirceu Silveira
Assunto: Testes de tendência hidrometeorológica
Não estacionariedade
Processo decisório
Medidas de adaptação
Data de publicação: 26-Set-2022
Referência: SOUZA, Saulo Aires de. Incertezas em testes de tendências hidrometeorológicas na tomada de decisão em medidas de adaptação. 2022. xxx, 401 f., il. Tese (Doutorado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.
Resumo: O melhor conhecimento dos prováveis riscos futuros, resultantes de eventuais mudanças nas variáveis hidrometeorológicas, desempenha um papel importante no processo de tomada de decisão, notadamente, na definição de estratégias de adaptação a serem implementadas pela sociedade. No entanto, o amplo entendimento dessas mudanças ainda apresenta grandes lacunas e desafios, que estão fortemente associados tanto à questão das incertezas inerentes aos testes de hipótese estatísticos utilizados, principalmente devido à existência da correlação temporal nas séries, como também à utilização desses testes no processo de tomada de decisão. Nesse sentido, o objetivo geral dessa Tese foi avaliar as incertezas resultantes da presença dessa correlação na detecção de tendências de séries hidrometeorológicas, incorporando essas incertezas na tomada de decisão para fins de adaptação. Foi desenvolvida uma abordagem, que possibilitou tornar efetiva a detecção da correlação temporal sob condições não estacionárias. Realizou-se uma ampla avaliação da efetividade do teste de Mann Kendall considerando essa característica. Os resultados indicaram que a presença da correlação temporal impacta significativamente a probabilidade do Erro Tipo I, induzindo uma falsa impressão de um aumento no Poder do teste. Foi demonstrado que a chance de superestimar uma eventual mudança pode ser muito alta (Erro Tipo M). Identificaram-se abordagens para lidar com essa questão da correlação em testes de tendência, tanto para a situação em que se busca não violar significativamente a probabilidade do Erro Tipo I como também para mitigar a probabilidade do Erro Tipo II. Avaliaram-se as evidências de mudanças nos índices de extremos hidrometeorológicos em todo o Brasil, considerando tanto questão da correlação temporal como também a questão da multiplicidade de testes. Os resultados desses estudos apontaram uma predominância de tendências significativas, cujos sinais de mudança indicam condições mais secas no Nordeste e partes do Norte do Brasil e condições mais úmidas no Sul e partes do Sudeste brasileiro. Foram avaliadas as incertezas do processo de decisão que envolvem as diferentes estratégias decisórias em testes de tendência, incluindo a abordagem da árvore de decisão que foi aprimorada nesta Tese. Por fim, essa abordagem foi utilizada para mapear quais os desempenhos mínimos que determinada medida de adaptação deveria apresentar, a partir de indicadores baseados em séries de vazões máximas e mínimas no Brasil, para que fosse indicada sua implementação. A interpretação dos resultados apresentados nessa Tese demonstra alguns desafios na aplicação dos testes de tendência sobre as séries hidrometeorológicas. Esses desafios residem, principalmente em, como estimar as incertezas oriundas da presença da correlação temporal e em sua incorporação no processo de tomada de decisão para definição de estratégias de adaptação no âmbito do planejamento de recursos hídricos.
Abstract: A better understanding of likely future risks resulting from eventual changes in hydrometeorological variables plays an important role in the decision-making process, notably, in the definition of adaptation strategies to be implemented by society. However, a broader understanding of these changes still presents major gaps and challenges, which are strongly associated with both the issue of inherent uncertainties to the statistical hypothesis tests used, mainly due to the existence of temporal correlation in the series, as well as the use of these tests in the process of decision making. In this context, the general objective of this thesis was to evaluate the uncertainties resulting from the presence of this correlation in the detection of trends in hydrometeorological series, incorporating these uncertainties in decision making for adaptation purposes. It was developed an approach that made it possible to effectively detect temporal correlation under non-stationary conditions. An extensive evaluation of the effectiveness of the Mann Kendall test was carried out considering this characteristic. The results indicated that the presence of temporal correlation significantly impacts the probability of Type I Error, inducing a false feeling of increasing in the test power. It has been shown that the possibility of overestimating an eventual change can be very elevated (Type M Error). Several approaches were identified to deal with this issue of correlation in trend tests, considering the searches to, simultaneously, not significantly violate the Type I Error probability and to mitigate the Type II Error probability. Evidence of changes in hydrometeorological extremes indices throughout Brazil were evaluated considering both temporal correlation and test multiplicity questions. The results of these studies showed a predominance of significant trends whose signs of change indicate drier conditions in the Northeast and northern parts of Brazil and wetter conditions in the South and parts of the Southeast of Brazil. The uncertainties of the decision process involving the different decision-making strategies in trend tests were evaluated, including the decision tree approach that was improved in this thesis. Finally, this approach was used to map the minimum performances that a given adaptation measure should present in a series of maximum and minimum streamflows in Brazil so that its implementation could be recommended. The results presented in this thesis demonstrate some challenges in the application and interpretation of the trend tests results to hydrometeorological series, mainly related to how to estimate the uncertainties in the presence of temporal correlation and its incorporation in the decision-making process to define adaptation strategies within the water resources planning scope.
Unidade Acadêmica: Faculdade de Tecnologia (FT)
Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)
Informações adicionais: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, 2022.
Programa de pós-graduação: Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos
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