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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79400
Tipo: | Tese |
Título: | Advancements in streamflow modeling and forecasting in Brazil |
Título em inglês: | Advancements in streamflow modeling and forecasting in Brazil |
Autor(es): | Porto, Victor Costa |
Orientador: | Souza Filho, Francisco de Assis de |
Palavras-chave em português: | Previsão por conjunto;Fatores de tempo;Medidores de fluxo;Probabilidades;Hidrologia - Simulação por computador |
Palavras-chave em inglês: | Ensemble forecast;Time Factors;Flow meters;Probabilities;Hydrology - Computer simulation |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
Data do documento: | 2023 |
Citação: | PORTO, Victor Costa. Advancements in streamflow modeling and forecasting in Brazil. 2023. 82 f. Tese (Engenharia Civil-Recursos Hídricos) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023. |
Resumo: | Esta tese de doutorado apresenta dois avanços significativos na modelagem e previsão de vazão no Brasil. A primeira contribuição está no domínio metodológico, onde é proposta uma nova técnica estatística para a modelagem de vazão em múltiplos locais, chamada GLM-Copula, que combina Modelos Lineares Generalizados (GLM) para representar as dependências temporais e a Copula para representar as dependências espaciais. Essa técnica permite modelar estruturas de dependência usando várias funções de probabilidade, eliminando assim a necessidade de normalização. Os resultados mostraram que a abordagem GLM-Copula possui habilidade semelhante aos modelos multivariados ARMA clássicos e aos modelos COPAR de última geração em preservar as estatísticas resumidas dos dados históricos. O modelo proposto permite a modelagem de dependências espaciais e temporais sem normalização, é computacionalmente eficiente e pode ser usado como uma redução dimensional, o que justifica sua adição à caixa de ferramentas de geração de séries temporais.A segunda contribuição desta tese está no domínio da literatura de previsão dinâmica sazonal de vazões, onde é aplicada uma abordagem probabilística multimodelo para a previsão sazonal das vazões em todos os 87 reservatórios hidrelétricos brasileiros monitorados pelo ONS. Essa contribuição busca preencher a lacuna na literatura científica de previsão sazonal dinâmica de vazão no Brasil, propondo uma abordagem de conjunto de modelos múltiplos para gerar previsões probabilísticas mensais de vazão a partir de um modelo hidrológico forçado por previsões tanto do NMME quanto do SUBX. Os resultados deste estudo demonstram que a combinação de vários modelos de previsão em uma abordagem de previsão de probabilidade multimodelo apresenta um desempenho melhor e maior robustez em comparação com modelos individuais, incluindo o melhor modelo individual para cada reservatório. Esses resultados foram válidos para a previsão de vazão em todas as regiões do Brasil. |
Abstract: | This doctoral thesis introduces two significant advancements in streamflow modeling and forecasting in Brazil. The first contribution lies in the methodological domain, wherein a novel statistical technique for multisite streamflow simulation is proposed, the GLM-Copula which couples Generalized Linear Models (GLM) to represent the temporal dependencies and the Copula to represent the spatial dependencies. This technique enables the modeling of dependence structures using various probability functions, thus eliminating the need for normalization. The results showed that the GLM-Copula approach ability to preserve summary statistics from the historical data was similar to the classical multivariate ARMA and the state- of-art COPAR models. For the dependency structures, the GLM-Copula reproduced what was narrowly the best in reproducing the short-term temporal dependence (lag-1 autocorrelation), narrowly the worst in reproducing the spatial dependence (lag-0 cross-correlation) and reasonable the best in reproducing the total association (copula entropy).The proposed model allows the modelling of both spatial and temporal dependencies without normalization, is computationally efficient and can be used as a dimensional reduction, which we suggest justifies its addition to the time series generation toolbox.The second contribution of this thesis lies in the dynamic streamflow forecasting literature domain, where a multimodel probabilistic approach for seasonal streamflow forecasting is applied for all Brazilian hydropower catchments. This contribution seeks to fill the scientific literature gap in dynamic seasonal streamflow forecasting in Brazil by proposing a mutilmodel ensemble approach to generate monthly probabilistic streamflow forecasts from a hydrological model forced by both NMME and SUBX predictions for all the 87 hydropower catchments that are monitored by the electrical system’s operator in Brazil. The findings of this study demonstrate that the combination of multiple forecast models into a Multimodel probability forecasting approach yields improved performance and greater robustness compared to individual models, including the best individual model for each catchment. These results hold true for streamflow forecasting across all Brazilian regions. |
Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79400 |
Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/2597893860878477 |
ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0001-5989-1731 |
Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/4988966386848759 |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
Aparece nas coleções: | DEHA - Teses defendidas na UFC |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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