Estimativa do expoente de Hurst de séries temporais de chuvas do estado de São Paulo usando as transformadas de Fourier, Wavelets e análise R/S

Abstract

Os sinais analisados são séries temporais de precipitações pluviométricas ou simplesmente denominadas chuvas, que sofrem influências de outras variáveis atmosféricas, como a temperatura, pressão, vento, relevo, posição geográfica, sazonalidade, dentre outras, constituindo um sistema complexo. Estas séries temporais de chuvas, foram obtidas de 48 postos de coleta de dados, com medidas diária, em (mm), de quantidade de chuva, pertencentes a 38 municípios, localizados nas 9 regiões climáticas do Estado de São Paulo, proposto por Monteiro (1973). Os valores do expoente de Hurst, destas séries temporais, foram estimados com o método conhecido como análise R/S, o método utilizando a transformada de Fourier e o método utilizando a transformada de wavelets. A análise R/S e o método utilizando a transformada de Fourier apresentaram resultados equivalentes, mostrando coerência e grande importância na análise de sistemas complexos, objeto deste estudo. O método utilizando a transformada de wavelets, forneceu alguns resultados coerentes, uma grande parte, com resultados superestimados e uma pequena parte, com resultados subestimados, em relação aos outros dois métodos, mostrando-se inadequado para esta análise.

We analyze temporal series associated to pluvial precipitations, best known as rain, The latter depends on temperature, pressure, landscape, location and season, among many other atmospheric variables, thus qualifying as a complex system. These rain's temporal series were obtained from 48 data collection posts, with daily rain measurements (in mm), associated to 38 counties within the nine climatic regions of the State of São Paulo. The values of the time series Hurst exponent, were computed by three methods namely: the R/S analysis method, a Fourier transform and the wavelet transform method. The first two yield coherent results, showing both the consistency and relevance of these methods when applied to complex systems, the main goal of this work. The wavelet method yielded higher and lower values for the Hurst exponent, thus probing the limitations of this method.