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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Simulação probabilística de eventos de secas com aplicação de cópulas gaussiana e arquimedianas
Title Alternative: Probabilistic simulation of drought events with application of gaussian and archimedian copulas
Author: Almeida, Rogerio de, 1973-
Advisor: Barbosa, Paulo Sergio Franco, 1957-
Abstract: Resumo: Neste trabalho é apresentado um método para simular a ocorrência de eventos de seca, baseado na aplicação de cópulas Arquimedianas e Gaussiana. O método foi aplicado ao Rio Camanaducaia localizado na Região Sudeste do Brasil. A teoria dos runs, proposta por Yevjevich em 1967, foi utilizada para definição e caracterização dos eventos de secas a partir dos dados históricos de vazões médias mensais de 1944 a 2016. Quatro níveis de truncamento foram utilizados para definir os eventos de seca, correspondentes aos percentis 98, 95, 92 e 90 das vazões médias mensais. Seis distribuições de probabilidade uni-variadas foram avaliadas para representar o comportamento probabilístico das durações e severidades dos eventos de seca, sendo elas: Gama com dois parâmetros; Exponencial; Weibull; Log-Normal; Pareto Generalizada e Generalizada de Valores Extremos. O Critério de Informação de Akaike e o teste de Kolmogorov-Smirnov foram utilizados para auxiliar na seleção dos modelos probabilísticos uni-variados mais adequados, e avaliação do ajuste aos dados observados, respectivamente. Tendo como base as distribuições de probabilidade uni-variadas mais adequadas, cópulas Arquimedianas, do tipo, Clayton, Frank, Gumbel, Joe e Ali-Mikhali-Haq, e Elíptica do tipo Gaussiana foram utilizadas na análise conjunta das durações e severidades dos eventos de seca. Os resultados demonstram que o método proposto é uma ferramenta viável para simular a ocorrência de eventos de seca aplicado ao Rio Camanducaia, localizado na região sudeste do Brasil. O método preserva as características probabilísticas das durações e severidades dos eventos de seca e suas medidas de concordância. As cópulas assimétricas com dependência na cauda superior e simétricas sem dependência nas caudas, se mostram adequadas na modelagem conjunta das durações e severidades. A análise do período de retorno dos eventos de seca demonstrou que grande parte das secas obtidas com base na série histórica de vazões possuem recorrência inferior a 50 anos, enquanto que os eventos mais críticos possuem recorrência superior a 300 anos

Abstract: This study presents a method to simulate the occurrence of drought events, based on the application of Archimedian and Gaussian copulas. The method was applied to the Camanaducaia River located in the southeastern region of Brazil. Yevjevich's 1967 theory of runs was used to define and characterize drought events from historical monthly average flow data from 1944 to 2016. Four truncation levels were used to define drought events, corresponding to 98, 95, 92 and 90 percentiles of the monthly average streamflows. Six univariate probability distributions were evaluated to represent the probabilistic behavior of drought durations and severities: 2-parameter Gamma; Exponential; Weibull; Log-Normal; Generalized Pareto and Generalized Extreme Values. The Akaike Information Criterion and the Kolmogorov-Smirnov test were used to assist in selecting the most appropriate univariate probabilistic models, and to evaluate those that better fit the observed data, respectively. Based on the most appropriate univariate probability distributions, Archimedean, Clayton, Frank, Gumbel, Joe and Ali-Mikhali-Haq, and Elliptic Gaussian copulas were used in the joint analysis of the durations and severities of the drought events. The results demonstrate that the proposed method is a useful tool to simulate the occurrence of drought events applied to the Camanducaia River, located in southeastern Brazil. The method preserves the probabilistic characteristics of drought durations and severities and the dependencies between both. Asymmetric copulas with dependence on the upper tail and symmetrical without dependence on the tails, are adequate in the joint modeling of durations and severities. The analysis of the return period of drought events also evidenced that most of the droughts obtained from the historical series of streamflow have a recurrence of less than 50 years, while the most critical events have a recurrence of more than 300 years
Subject: Engenharia hidrologica
Previsão hidrologica
Seca
Copulas
Cópulas (Estatística matemática)
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: ALMEIDA, Rogerio de. Simulação probabilística de eventos de secas com aplicação de cópulas gaussiana e arquimedianas. 2020. 1 recurso online (143 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Campinas, SP. Disponível em: http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/343160. Acesso em: 10 Jun. 2020.
Date Issue: 2020
Appears in Collections:FEC - Tese e Dissertação

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