Complexity analysis of monthly precipitation in the state of Pernambuco using Sample Entropy

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i9.7763

Keywords:

Hydrological cycle; Rainfall; Time series; Entropy.

Abstract

Rainfall is one of the phases of the hydrological cycle responsible for the return of the condensed water from the atmosphere to the Earth's surface. It is a natural process of utmost importance for ecosystem functioning because it regulates water availability for various uses and environmental services. The present work aims to assess the rainfall variability in Pernambuco, Brazil, using monthly precipitation data for the period from 1950 to 2012, collected from the Meteorological Laboratory of Pernambuco State (LAMEP), division of the Technological Institute of Pernambuco (ITEP). Data were analyzed using the Sample Entropy method (SampEn) developed to quantify the complexity of nonlinear time series, and interpolated by Inverse Distance Weighting (IDW) method, providing an estimate of the complexity of the rainfall in the state of Pernambuco. The results show that for all regions of Pernambuco, entropy values of monthly rainfall series are classified from moderate to low, indicating the feasibility of modeling of precipitation dynamics on a monthly scale.

Author Biographies

Cleo Clayton Santos Silva, Universidade Federal Rural de Pernambuco

Mestre em Biometria e Estatística Aplicada pela Universidade Federal Rural de Pernambuco (2016), Especialista em Didática do Ensino Superior (2012) e em Metodologia do Ensino da Matemática pela Faculdade São Luis de França (2008), Graduado em Estatística Bacharelado pela Universidade Federal de Sergipe (2014) e em Matemática Licenciatura pela Universidade Tiradentes (2007). Professor da Faculdade de Administração e Negócios de Sergipe desde agosto de 2019.

Rômulo Simões Cezar Menezes, Universidade Federal de Pernambuco

Graduado em Agronomia pela Universidade Federal Rural de Pernambuco (1992), mestre em Soil Fertility - University of Georgia (1995) e doutor em Soil and Crop Sciences - Colorado State University (1999). Atualmente é Professor Associado do Departamento de Energia Nuclear da Universidade Federal de Pernambuco. 

Tatijana Stosic, Universidade Federal Rural de Pernambuco

Doutora em Física Estatística pela Universidade de Belgrado, atualmente é Professora Associada III do Departamento de Estatística e Informática da Universidade Federal Rural de Pernambuco. Atua na Pós-Graduação em Biometria e Estatística Aplicada da UFRPE, onde promove aplicação de métodos de Física Estatística em diversas áreas fenomenológicas, para análise de dados de meio ambiente, hidrologia, economia e medicina. 

Antonio Samuel Alves da Silva, Universidade Federal Rural de Pernambuco

Doutor em Biometria e estatística Aplicada pela Universidade Federal Rural de Pernambuco (2015), Mestre em Biometria e Estatística Aplicada pela Universidade Federal Rural de Pernambuco (2012) e graduado em Matemática pela Universidade Regional do Cariri (2009). Professor Adjunto do Departamento de Estatística e Informática e do Programa de Pós Graduação em Biometria e Estatística Aplicada na Universidade Federal Rural de Pernambuco.

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Published

04/09/2020

How to Cite

Silva, C. C. S., Menezes, R. S. C., Stosic, T., & Silva, A. S. A. da. (2020). Complexity analysis of monthly precipitation in the state of Pernambuco using Sample Entropy. Research, Society and Development, 9(9), e714997763. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i9.7763

Issue

Section

Agrarian and Biological Sciences