Application of recurrence analysis in daily precipitation for the municipality of Vitória de Santo Antão/PE
Keywords:
Rainfall, Recurrence plot, Recurrence quantification analysisAbstract
During the periods of heavy rains, the accumulation of water directly affects the infrastructure of the city of
Vitória de Santo Antão/PE, with serious socioeconomic, agricultural and environmental consequences. The objective of this work was to analyze and compare the similarity of the daily precipitation series, using the method of recurrence chart analysis (RP) and recurrence quantification (RQA), for the periods before (1995 to 2004) and after (2005 to 2015) of 2005 flood, which were made available by the Pernambuco Water and Climate Agency (APAC), from January 1995 to December 2015. Based on the results obtained, it was verified the RP exhibited several changes in the oscillations for the two series and that after of 2005 the rainfall dynamics changed to a less predictable regime and with a shorter residence time in laminar states and smaller regularity. This difference is associated with the accumulation of rainwater in 2005,
2010, and 2011.
References
ALMAZROUI, M.; ISLAM, M. N.; JONES, P. D.; ATHAR, H.; RAHMAN, M. A. Recent climate change in the Arabian Peninsula: seasonal rainfall and temperature climatology of Saudi Arabia for 1979–2009. Atmospheric Research, v. 111, p. 29-45, 2012.
ANDREOLI, R. V.; KAYANO, M. T. A importância relativa do Atlântico Tropical Sul e Pacífico Leste na variabilidade de precipitação do Nordeste do Brasil. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 22, n. 1, p. 63-74, 2007.
BASTOS, J. A.; CAIADO, J. Recurrence quantification analysis of global stock markets. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, v. 390, n. 7, p. 1315-1325, 2011.
COCO, M. I.; DALE, R. Cross-recurrence quantification analysis of categorical and continuous time series: an R package. Frontiers in psychology, v. 5, p. 510, 2014.
DE LUCENA, L. R. R.; STOSIC, T.; FILHO, M. C. Avaliação da precipitação diária do estado de Sergipe utilizando análise de lacunaridade. Rev. Bras. Biom, v. 33, n. 2, p. 268-276, 2015.
ECKMANN, J. P.; KAMPHORST, S. O.; RUELLE, D. Recurrence Plots of Dynamical Systems. EPL (Europhysics Letters), v. 4, n. 9, p. 973-977, 1987.
KANTZ, H.; SCHREIBER, T. Nonlinear time series analysis. Cambridge university press, 2004.
MANETTI, C.; GIULIANI, A.; CERUSO, M. A.; WEBBER JR, C. L.; ZBILUT, J. P. Recurrence analysis of hydration effects on nonlinear protein dynamics: multiplicative scaling and additive processes. Physics Letters A, v. 281, n. 5-6, p. 317-323, 2001.
MARWAN, N.; THIEL, M.; NOWACZYK, N. R. Cross recurrence plot based synchronization of time series. arXiv preprint physics/0201062, 2002.
MARWAN, N.; TRAUTH, M. H.; VUILLE, M.; KURTHS, J. Comparing modern and Pleistocene ENSO-like influences in NW Argentina using nonlinear time series analysis methods. Climate Dynamics, v. 21, n. 3-4, p. 317-326, 2003.
MARWAN, N.; ROMANO, M. C.; THIEL, M.; KURTHS, J. Recurrence plots for the analysis of complex systems. Physics reports, v. 438, n. 5-6, p. 237-329, 2007.
MARWAN, N.; WESSEL, N.; MEYERFELDT, U.; SCHIRDEWAN, A.; KURTHS, J. Recurrence-plot-based measures of complexity and their application to heart-rate-variability data. Physical review E, v. 66, n. 2, p. 026702, 2002.
MIRANDA, M. R. B. D. Análise da vulnerabilidade a inundações no médio curso do Rio Tapacurá Cidade de Vitória de Santo Antão–PE. 2015.
R CORE TEAM. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. 2019. URL http://www.R-project.org/.
SANTOS, P. V. dos; SANTOS, R. dos; COUTINHO, M. D. L. Detecção de mudanças climáticas através de índices pluviométricos diários no Estado de Pernambuco. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 6, n. 4, p. 713-731, 2013.
SILVA, R. M. de; SILVA, L. P. e; MONTENEGRO, S. M. G. L.; SANTOS, C. A. G. Análise da variabilidade espaço-temporal e identificação do padrão da precipitação na bacia do rio Tapacurá, Pernambuco. Sociedade & Natureza, v. 22, n. 2, 2010.
SOUZA, W. M.; AZEVEDO, P. V. Índices de Detecção de Mudanças Climáticas Derivados da Precipitação Pluviométrica e das Temperaturas em Recife-PE (Detection Indexes Derived from Climate Change Rainfall and Temperatures in Recife-PE). Revista Brasileira de Geografia Física, v. 5, n. 1, p. 143-159, 2012.
TAKENS, F. Detecting strange attractors in turbulence. In: Dynamical systems and turbulence, Warwick 1980. Springer, Berlin, Heidelberg, 1981. p. 366-381.
ZBILUT, J. P.; WEBBER JR, C. L. Embeddings and delays as derived from quantification of recurrence plots. Physics letters A, v. 171, n. 3-4, p. 199-203, 1992.
ZOLOTOVA, N. V.; PONYAVIN, D. I. Phase asynchrony of the north-south sunspot activity. Astronomy&Astrophysics, v. 449, n. 1, p. L1-L4, 2006.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Proposta de Política para Periódicos de Acesso Livre
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
- Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
- Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
- Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado (Veja O Efeito do Acesso Livre).