Using entropy theory to improve the definition of homogeneous regions in the semi-arid region of Brazil

Abstract

Although the semi-arid region of Brazil appears to be homogeneous due to drought conditions, there is a great deal of variability in climatic elements in the region, so that the definition of homogeneous regions will provide the deployment of measures appropriate for each locality. However, the limited information on climatic parameters in the region makes it difficult to define these regions. This problem can, however, be alleviated by the use of entropy theory. Therefore, this study aimed to investigate the potential of the theory to identify hydrologically homogeneous regions for conditions of the semi-arid region of Brazil. Entropy-based Disorder Index (DI) data were computed, based on monthly precipitation and monthly water balance (precipitationreference evapotranspiration) for 290 gauge stations. For defining homogeneous regions, cluster analysis was utilized, using the data on geographical information about rain gauges (latitude and longitude), annual precipitation, annual water balance, coefficient of skewness, coefficient of kurtosis and DI. The identification of homogeneous regions in the Brazilian semi-arid region was only possible when the grouping of stations was performed, based on DI for precipitation and latitude. Results showed the definition of seven homogeneous regions in the semiarid region of Brazil.

Modelling the spatial dependence of the rainfall erosivity index in the Brazilian semiarid region

“…2017 DOI: 10.1590/S0100-204X2017000600001 spatial dependence analysis. Moreover, the CVs for the EI 30 for the semiarid region were high, which can be justified, given the fact that the region is strongly affected by different rainfall patterns (Moscati & Gan, 2007;Hastenrath, 2012;Rodriguez et al, 2015). The annual minimum, maximum, and average values for the EI 30 were 1,439, 5,865, and 2,988 MJ mm ha -1 per year, respectively, which can be classified as being of medium potential.…”

Periodicidades na distribuição homogênea da precipitação no Agreste de Pernambuco

“…Os longos períodos de estiagem, influenciados pelo El Niño (Hastenrath, 2012;Cavalcanti, 2012), ocasionam danos irreparáveis à população da região, em especial àqueles que retiram seu sustento da atividade agrícola, em especial a agricultura familiar (Silva et al, 2005;Rodriguez et al, 2015). A detecção de mudanças climáticas em séries temporais hidrometeorológicas contribui para o conhecimento científico e é uma necessidade para estabelecer o efeito das mudanças climáticas sobre os sistemas hidrometeorológicos, fundamental para o planejamento futuro dos recursos hídricos e produção de alimentos (Obregón & Marengo, 2007).…”

“…Entretanto, a relação entre El Niño e as secas no NEB não é unívoca (Andrade, 2006;Sousa & Silva, 2013 Os longos períodos de estiagem, influenciados pelo El Niño (Hastenrath, 2012;Cavalcanti, 2012), ocasionam danos irreparáveis à população da região, em especial àqueles que retiram seu sustento da atividade agrícola, em especial da agricultura familiar (Rodriguez et al, 2015). Os diferentes sistemas de circulação atmosférica que atuam nessa região tornam a climatologia complexa, refletindo em uma grande variabilidade climática, considerando as chuvas, com eventos de precipitação, variando no tempo e no espaço (Silva, 2004 A região Nordeste do Brasil (NE) possui um regime de chuvas variável, tanto no tempo como no espaço, com elevadas temperaturas ao longo do ano e média anual de precipitação que supera 1500 mm, chegando a 2150 mm (Oliveira et al, 2014), com elevada variabilidade climática.…”

Variabilidade espacial da sazonalidade da chuva no semiárido brasileiro

“…A disponibilidade natural de água na região Semiárido do Brasil é caracterizada por uma distribuição de chuvas bastante irregular, baixos índices de pluviosidade e longos períodos de estiagem (Nys & Engle, 2014;Hastenrath, 2012). Os longos períodos de estiagem, influenciados pelo El Niño (Hastenrath, 2012;Cavalcanti, 2012), ocasionam danos irreparáveis à população da região, em especial àqueles que retiram seu sustento da atividade agrícola, em especial a agricultura familiar (Rodriguez et al, 2015). Os diferentes sistemas de circulação atmosférica que atuam nessa região tornam a climatologia complexa, refletindo em uma grande variabilidade climática, considerando as chuvas, com eventos de precipitação variando no tempo e no espaço (Silva, 2004).…”

“…Na região semiárida do Brasil, Rodriguez et al (2015), delimitaram regiões homogêneas com base na teoria da entropia. Para caracterização dos padrões climáticos de uma região, atualmente podemos utilizar métricas sazonais que geram índices complexos como a duração da estação chuvosa, e que com sua distribuição possibilita o mapeamento da região dando uma visão como um todo de suas devidas características Feng et al (2013).…”