Modelagem estocástica do índice de radiação ultravioleta na costa leste do nordeste do Brasil

The increase in ultraviolet radiation (UV) at surface, the high incidence of non-melanoma skin cancer (NMSC) in coast of Northeast of Brazil (NEB) and reduction of total ozone were the motivation for the present study. The overall objective was to identify and understand the variability of UV or Index Ultraviolet Radiation (UV Index) in the capitals of the east coast of the NEB and adjust stochastic models to time series of UV index aiming make predictions (interpolations) and forecasts / projections (extrapolations) followed by trend analysis. The methodology consisted of applying multivariate analysis (principal component analysis and cluster analysis), Predictive Mean Matching method for filling gaps in the data, autoregressive distributed lag (ADL) and Mann-Kendal. The modeling via the ADL consisted of parameter estimation, diagnostics, residuals analysis and evaluation of the quality of the predictions and forecasts via mean squared error and Pearson correlation coefficient. The research results indicated that the annual variability of UV in the capital of Rio Grande do Norte (Natal) has a feature in the months of September and October that consisting of a stabilization / reduction of UV index because of the greater annual concentration total ozone. The increased amount of aerosol during this period contributes in lesser intensity for this event. The increased amount of aerosol during this period contributes in lesser intensity for this event. The application of cluster analysis on the east coast of the NEB showed that this event also occurs in the capitals of Paraiba (João Pessoa) and Pernambuco (Recife). Extreme events of UV in NEB were analyzed from the city of Natal and were associated with absence of cloud cover and levels below the annual average of total ozone and did not occurring in the entire region because of the uneven spatial distribution of these variables. The ADL (4, 1) model, adjusted with data of the UV index and total ozone to period 2001-2012 made a the projection / extrapolation for the next 30 years (2013-2043) indicating in end of that period an increase to the UV index of one unit (approximately), case total ozone maintain the downward trend observed in study periodConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoA elevação da radiação ultravioleta (UV), a alta incidência de câncer de pele não melanoma (CPNM) no Nordeste do Brasil (NEB) e a redução da coluna total de ozônio foram os motivadores do presente estudo. O objetivo desta investigação é identificar e compreender a variabilidade da UV e do índice de Radiação Ultravioleta (índice UV) nas capitais da costa leste do NEB e ajustar modelos estocásticos às séries temporais do índice UV visando realizar predições (interpolações) e previsões/projeções (extrapolações) seguido de análise de tendência. A metodologia consistiu da aplicação da análise multivariada (análise de componentes principais e análise de agrupamentos), método Predictive Mean Matching (PMM) para preenchimento de falhas nos dados, modelo autoregressivo de defasagens distribuídas ou Autoregressive Distributed Lag (ADL) e teste Mann-Kendal. A modelagem via ADL ocorreu através da estimação de parâmetros, diagnóstico, análise de resíduos e avaliação da qualidade das predições/previsões via erro quadrático médio e coeficiente de correlação de Pearson. Os resultados da investigação indicaram que a variabilidade anual da UV na capital do Rio Grande do Norte (Natal) possui uma característica nos meses de setembro e outubro que consiste em uma estabilização/redução do índice UV em razão da maior concentração anual de ozônio total. A maior quantidade de aerossóis neste período contribui em menor intensidade para este evento. A aplicação da análise de agrupamento (cluster) na costa leste do NEB mostrou que este evento também ocorre nas capitais da Paraíba (João Pessoa) e Pernambuco (Recife). Os eventos extremos da UV do NEB foram analisados a partir da cidade de Natal e estavam associados à falta de cobertura de nuvens e níveis abaixo da média anual de ozônio total e não ocorriam na totalidade da região em função da distribuição espacial desigual dessas variáveis. O modelo ADL (4, 1), ajustado com dados do índice UV e ozônio total para o período de 2001 a 2012, realizou a projeção/extrapolação para os próximos 30 anos (2013-2043) indicando ao fim deste período elevação de aproximadamente uma unidade do índice UV, caso o ozônio total mantenha a tendência de queda verificada no período de estud