Application of cluster analysis in the identification of homogeneous regions for the cloud-to-ground lightning incidence in the state of São Paulo, Southeastern Brazil

Abstract

A climatologia de mesoescala das descargas atmosféricas pode apresentar expressivas variações em seu interior, devido à influência de determinados aspectos fisiográficos ou antrópicos que podem interferir nas trocas energéticas ou transporte de massa da circulação local, diferenciando a formação e atuação de subsistemas convectivos. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é de identificar regiões homogêneas (RH's) de incidência de descargas atmosféricas no Estado de São Paulo, por meio da mineração de dados, com uso da técnica estatística de análise de cluster. Para isso, serão utilizados dados das redes de detecção de descargas atmosféricas RINDAT e BrasilDAT, compreendendo o período do verão entre os anos de 1999 a 2014. Os resultados revelaram a existência de seis RH's, no Estado, com máxima densidade sobre a RH4 (região metropolitana de São Paulo -RMSP) composta em sua maioria por cobertura de solo com áreas construídas e elevação em torno de 800 m, e mínimos sobre a RH6 (oeste do Estado), compreendendo uma região mais arborizada e plana. Apesar da RH4 ser expressivamente menor em dimensões geográficas que a RH6, as tendências revelaram magnitudes semelhantes entre ambas, o que mostra o potencial das tempestades elétricas sobre a RMSP, visto que, esta é expressivamente menor que a RH6. Palavras-chave: regiões homogêneas, descargas atmosféricas, São Paulo. Application of cluster analysis in the identification of homogeneous regions for the cloud-toground lightning incidence in the state of São Paulo, Southeastern Brazil A B S T R A C TThe climatology of mesoscale atmospheric discharges may show significant variations, due to the influence of certain physiographic and anthropic aspects that may interfere with the energy exchange or mass transport of local circulation, differentiating the training and performance of convective subsystems. Thus, the objective of this work is to identify homogeneous regions (HR's) of incidence lightning in the State of São Paulo, through data mining, using the statistical technique of cluster analysis. For this, data of lightning detection networks RINDAT and BrasilDAT will be used, comprising the sumer period between 1999 to 2014. The results revealed the existence of six HR's in the State, with maximum density on HR4 (Metropolitan Region of São Paulo -MRSP) composed mostly by ground cover with built-up areas and elevation around 800 m, and minimum on RH6 (west of the State), comprising a region more wooded and flat. Although the RH4 be significantly smaller in the geographical dimensions than RH6, trends showed similar magnitudes between both, which shows the potential of electrical storms on the MRSP, since this is significantly lower than the HR6.