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Tipo do documento: Tese
Título: Modelagem espaço temporal de variáveis altimétricas e climatológicas em estações maregráficas do litoral brasileiro: uma abordagem estatística e computacional
Autor: Ribas Júnior, Nilton de Souza 
Primeiro orientador: Silva Filho, Aloísio Machado da
Resumo: Esta tese tem como objetivo geral modelar e analisar a dinâmica temporal e pontual do nível médio do mar (NMM) e demais variáveis altimétricas e climatológicas (precipitação e temperatura do ar) das estacões maregráficas do litoral brasileiro no período de2002 a 2023, visando identificar e quantificar a influencia de forcas não oceânicas que possam mascarar as verdadeiras variações marinhas. A pesquisa iniciou com uma analise bibliométrica abrangente de 35 artigos científicos entre 2009-2021, que revelou a Franca, Estados Unidos e China como os países mais influentes na tem´atica. Em seguida, foi empregada uma abordagem estatística e computacional inovadora baseada em métodos robustos para series temporais não estacionarias. Foram analisadas series temporais de sete estações maregráficas da Rede Maregráfica Permanente para a Geodesia (RMPG)geridas pelo IBGE (Santana/AP, Fortaleza/CE, Salvador/BA, Arraial do Cabo/RJ, Imbituba/SC e Macaé/RJ-descontinuada em 2015). A metodologia incluiu a aplicação da Detrended Fluctuation Analysis (DFA) para avaliar a persistência de longo prazo, os coeficientes Detrended Cross-Correlation Analysis (ρDCCA) e Detrended Multiple Cross-Correlation (DMC2 x) para quantificar correlações bivariadas e multivariadas, respectivamente, e a entropia (FastApEn) para mensurar o grau de previsibilidade das séries. Os principais resultados revelaram um comportamento persistente (α > 0, 5) na maioria das estacões, indicando memória de longo alcance nas séries temporais do NMM. A correlação com a altimetria GNSS, empregada na estimativa dos movimentos verticais da Terra, internacionalmente conhecido como Vertical Land Motion (VLM), foi a mais forte e estável, especialmente em Salvador e Santana, sugerindo uma relação direta com os movimentos verticais da crosta terrestre. Em contraste, a precipitação apresentou correlações mais fracas e flutuantes, enquanto a temperatura do ar exibiu padrões de correlação positiva persistentes, consistentes com o efeito de expansão térmica. A analise de entropia identificou que as estacões de Fortaleza e Arraial do Cabo possuem séries mais regulares e previsíveis, enquanto Macaé e Imbituba exibiram um comportamento mais caótico. A abordagem com janelas deslizantes permitiu detectar dinamicamente padrões de sazonalidade anual e a influência de fenômenos climáticos de larga escala, como o El Ni˜no e La Ni˜na. Conclui-se que fatores não oceánicos exercem influencia significativa e regionalmente diferenciada nas variações do NMM no litoral brasileiro, demonstrando a eficacia da metodologia proposta para a modelagem integrada do nível do mar, fornecendo subsídios vitais para o planejamento costeiro, a gestão de riscos associados às mudanças climáticas e a atualização de referenciais altimétricos, alinhando-se com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável, em particular com o ODS 13 (Acão Contra a Mudança Global do Clima).
Abstract: This thesis aims to model and analyze the temporal and pointwise dynamics of mean sea level (MSL) and other altimetric and climatological variables (precipitation and air temperature) from tide gauge stations along the Brazilian coast from 2002 to 2023, seeking to identify and quantify the influence of non-oceanic forces that may mask true marine variations. The research began with a comprehensive bibliometric analysis of 35 scientific articles between 2009-2021, which revealed France, the United States, and China as the most influential countries in the theme. Subsequently, an innovative statistical and computational approach based on robust methods for non-stationary time series was employed. Time series from seven tide gauge stations of the Permanent Tide Gauge Network for Geodesy (RMPG) managed by IBGE (Santana/AP, Bel´em/PA, Fortaleza/CE, Salvador/BA, Arraial do Cabo/RJ, Imbituba/SC, and Maca´e/RJdiscontinued in 2015) were analyzed. The methodology included the application of Detrended Fluctuation Analysis (DFA) to assess long-term persistence, Detrended Cross-Correlation Analysis (ρDCCA) and Detrended Multiple Cross-Correlation (DMC) coefficients to quantify bivariate and multivariate correlations, respectively, and entropy (FastApEn) to measure the degree of predictability of the time series. The main results revealed persistent behavior (α > 0.5) at most stations, indicating long-range memory in MSL time series. The correlation with GNSS altimetry, used in the estimation of the Earth’s vertical motions, internationally known as Vertical Land Motion (VLM), proved to be the strongest and most stable, especially in Salvador and Santana, suggesting a direct relationship with vertical crustal movements. In contrast, precipitation showed weaker and more fluctuating correlations, while air temperature exhibited persistent patterns of positive correlation, consistent with the thermal expansion effect. Entropy analysis identified that Fortaleza and Arraial do Cabo stations have more regular and predictable series, while Maca´e and Imbituba exhibited more chaotic behavior. The sliding windows approach allowed for the dynamic detection of annual seasonality patterns and the influence of large-scale climate phenomena such as El Ni˜no and La Ni˜na. It is concluded that non-oceanic factors exert a significant and regionally differentiated influence on MSL variations along the Brazilian coast, demonstrating the effectiveness of the proposed methodology for integrated sea level modeling, providing vital support for coastal planning, the management of risks associated with climate change, and the updating of altimetric references, aligning with the Sustainable Development Goals, particularly SDG 13 (Climate Action).
Palavras-chave: Nível Médio do Mar
Dados meteorológicos
Séries Temporais
Mean Sea Level
Weather Data
Time Series
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS
GEOLOGIA::GEOLOGIA AMBIENTAL
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual de Feira de Santana
Sigla da instituição: UEFS
Departamento: DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA
Programa: Programa de Pós-Graduação em Modelagem em Ciências da Terra e do Ambiente
Citação: RIBAS JUNIOR, Nilton de Souza. Modelagem espaço temporal de variáveis altimétricas e climatológicas em estações maregráficas do litoral brasileiro: uma abordagem estatística e computacional. 2025. 162 f. Tese (Doutorado em Modelagem em Ciências da Terra e do Ambiente) - Departamento de Tecnologia, Universidade Estadual de Feira de Santana, Feira de Santana, 2025.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede2.uefs.br:8080/handle/tede/2059
Data de defesa: 28-Nov-2025
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