Application Of Cross-Wavelet Transform To Climate Indicators: Precipitation And Outgoing Long Wave Radiation In The Northeast Region Of Brazil

Autores

DOI:

https://doi.org/10.26848/rbgf.v19.03.p1740-1756

Palavras-chave:

Precipitation, Long Wave Radiation, Homogeneous Regions, Energy Spectrum, Cross-Correlation

Resumo

O presente estudo teve como objetivo analisar a covariância entre precipitação (PRP) e Radiação de Onda Longa Emergente (OLR) em diferentes escalas de tempo-frequência, utilizando a técnica da Transformada Wavelet Cruzada (XWT) em regiões homogêneas de precipitação no Nordeste do Brasil (NEB). A região apresenta alta variabilidade espacial e temporal de precipitação, influenciada pela extensão territorial e posição geográfica. A região foi subdividida em sete regiões homogêneas de precipitação (RHs) para o período de 1985-2018. Para cada RH, a XWT foi aplicada às séries temporais de PRP e OLR. O método XWT é uma técnica robusta e eficaz, pois revela as áreas de potência comum dos indicadores climáticos, fornecendo informações sobre a fase relativa entre eles. Os resultados mostraram diferentes ângulos de fase entre as duas variáveis. Em algumas RHs, as séries temporais estavam completamente em anti-fase (movimento para oeste), enquanto em outras havia mais de um padrão de diferença de fase ao longo do período analisado. Em termos gerais, a escala anual prevaleceu em todas as RHs. Embora PRP e OLR estivessem em anti-fase na maioria das RHs, a OLR não pode ser identificada como o único indicador para explicar o volume de precipitação no NEB. Assim, fatores como altura e espessura das nuvens, fatores locais como orografia, continentalidade, sazonalidade, proximidade ao Oceano Atlântico e à floresta amazônica, especialmente na porção oeste do NEB, devem ser considerados na análise dos padrões de precipitação nesta região.

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Biografia do Autor

Célia Campos Braga, Universidade Federal de Campina Grande-PB

Possui graduação em Meteorologia pela Universidade Federal da Paraíba (1979), mestrado em Meteorologia pela Universidade Federal da Paraíba (1984), Trabalho de pesquisa cientifica no Centro Nacional de Pesquisa Meteorologia-Toulouse-França (dezembro 84 a junho 88) e doutorado em Recursos Naturais pela Universidade Federal da Paraíba (2000). Professora titular da Universidade Federal de Campina Grande. Atuou como coordenadora de pesquisa e extensão e coordenadora da Unidade Acadêmica de Ciências Atmosférica da UFCG. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Climatologia e Sensoriamento Remoto, atuando principalmente nos seguintes temas: dinâmica da vegetação, precipitação, parâmetros da vegetação, variabilidade do clima, simulação de séries, análise em multivariada, dentre outros.

Adriana de Souza Costa, Universidade Federal de Campina Grande-PB

Licenciatura em Matemática - UEPB. Graduada em Estatística - UEPB.Especialização em Ensino de Ciências e Matemática - UFPE. Mestre e doutora pelo Programa de Pós-Graduação em Meteorologia - UFCG. Atualmente atua como professora de Matemática nos anos finais do Ensino Fundamental.

Madson Tavares Silva, Universidade Federal de Campina Grande-PB

Graduado em Meteorologia pela Universidade Federal de Campina Grande (2008). Mestre em Meteorologia, com área de concentração em Agrometeorologia e Micrometeorologia pela Universidade Federal de Campina Grande (2010). Doutor em Meteorologia pela Universidade Federal de Campina Grande (2014). Atualmente é Professor Adjunto Nível III - Classe C da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) no Centro de Tecnologia e Recursos Naturais (CTRN), lotado na Unidade Acadêmica de Ciências Atmosféricas (UACA). Professor permanente dos Programas de Pós-Graduação em Meteorologia (PPGMET) e Recursos Naturais (PPGRN) da UFCG. Líder do Grupo de Pesquisas em Geotecnologias e modelagem de risco ambiental. Tem experiência na área de Meteorologia e Meio Ambiente, com ênfase em Agrometeorologia, Climatologia, Estatística Descritiva e Multivariada, Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto (QGIS), atuando principalmente nos seguintes temas: séries temporais, modelagem agrometeorológica e hidrológica (SWAT), mudanças climáticas, zoneamento de risco climático, consumo hídrico de culturas e sensoriamento remoto aplicado à agricultura e clima urbano.

José Ivaldo Barbosa de Brito , Universidade Federal de Campina Grande-PB

Possui graduação em Meteorologia pela Universidade Federal da Paraíba, mestrado em Meteorologia pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais e doutorado em Recursos Naturais pela Universidade Federal da Paraíba. Atualmente é Professor Titular da Universidade Federal de Campina Grande. Tem experiência nas áreas de Ciências Ambientais e Geociências, com ênfase em Meteorologia; Climatologia e Recursos Hídrico. Atuando principalmente nos seguintes temas: Desertificação; Variabilidade climática; Recursos hídricos, Índices de detecção e monitoramento de mudanças climáticas regionais e globais, Oscilações climáticas interanuais e interdecenais; Estudos climáticos das regiões Norte, Nordeste, Centro-Oeste, Sudeste e Sul do Brasil; Climatologia Dinâmica e Aplicada; Vegetação e Clima; Anomalia da Temperatura da Superfície do Mar (TSM); ENOS; Gradiente meridional de anomalia da TSM do Atlântico Tropical.

Edicarlos Pereira de Sousa, Universidade Federal do Cariri-CE

Licenciado em Ciências/Matemática (2008) pela Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Especialista em Novas Tecnologias no Ensino de Matemática (2019) pela Universidade Federal Fluminense (UFF), Mestre (2011) e Doutor (2016) em Meteorologia pela UFCG e Doutorando em Educação Matemática e Tecnológica pela Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Foi professor de Matemática na Educação Básica, nas redes pública e privada de ensino, tanto do segmento regular quanto da Educação de Jovens e Adultos (EJA). Realizou estudos na área de Meteorologia, utilizando Análise Multivariada, Índice de Precipitação Normalizada e Transformada de Ondeletas. Atualmente, é Professor Adjunto do Instituto de Formação de Educadores (IFE) da Universidade Federal do Cariri (UFCA), onde desenvolve pesquisas na área de Educação Matemática, com ênfase no Letramento Estatístico de estudantes e na Formação Inicial e Continuada de Professores que ensinam Matemática.

Dimas de Barros Santiago, UFAL

Doutor em Meteorologia pela Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Mestre e Graduado em Meteorologia pela Universidade Federal de Alagoas (UFAL). Atua entre as linhas de pesquisa em: Modelagem Climática Voltada para energias renováveis, Agrometeorologia, Modelagem Agrícola, Ciências do Solo, Conforto Térmico, Balanço de Radiação e Energia por meio de imagens orbitais, além de Índices de Vegetação. Participa em projetos de pesquisa, entre os quais se destacam dois importantes estudos: o primeiro, focado nos impactos das mudanças climáticas no potencial energético de recursos renováveis no Nordeste do Brasil, investiga as variações climáticas sobre o potencial de geração de energia eólica e solar, utilizando modelos climáticos avançados como o NEX-GDDP-CMIP6. O estudo abrange modelagens climáticas para diferentes cenários, com o objetivo de qualificar o potencial eólico e solar futuro da região. E a dinâmica dos focos de calor e sua relação com o uso e ocupação do solo no Nordeste brasileiro, analisando a interação entre fatores socioambientais e meteorológicos para entender a variabilidade dos focos de calor e seus impactos na cobertura vegetal e emissões de gases de efeito estufa.

Pedro Fernandes de Souza Neto , Universidade Federal de Campina Grande

Possui graduação em Meteorologia pela Universidade Federal de Alagoas (2019). Mestre em Meteorologia pela Universidade Federal de Campina Grande (2022). Doutorando em Meteorologia na Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) ingresso em 2022.

Referências

Adarsh, S., Fathima, S., & Arunkumar, R. (2024). Multiscale teleconnection analysis of rainfall patterns over Calicut, India using wavelet coherence. Journal of Earth System Science, 133(1), 20.

Aguiar-Conraria, L., & Soares, M. J. (2011). The continuous wavelet transform: A primer. NIPE Working Paper, 16, 1–42.

Andreoli, R. V., & Kayano, M. T. (2006). Tropical Pacific and South Atlantic effects on rainfall variability over northeastern Brazil. International Journal of Climatology, 26, 1895–1912. https://doi.org/10.1002/joc.134

Barbosa, A. C. B., & Blitskow, D. (2008). Ondaletas: Histórico e aplicação (Tese de doutorado). Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo.

Bolzan, M. J. A. (2006). Transformada em ondeleta: Uma necessidade. Revista Brasileira de Ensino de Física, 28, 563–567. https://doi.org/10.1590/S1806-11172006000400019

CLIMANÁLISE. (1990). Boletim Climanálise (Vol. 5). Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais.

Costa, A. S. V. (2020). Estudo da variabilidade da chuva no Nordeste do Brasil utilizando a transformada de ondeletas (Tese de doutorado). Universidade Federal de Campina Grande.

Dwikat, A., & Aslan, Z. (2026). Enhancing climate variable prediction through wavelet–machine learning integration and remote sensing data. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 48, 379–385.

El-Taher, A. M., & Thabet, A. A. (2021). The interconnection and phase asynchrony between the geomagnetic indices’ periodicities: A study based on the interplanetary magnetic field polarities 1967–2018 utilizing a cross wavelet analysis. Advances in Space Research, 67(10), 3213–3227.

Ghaderpour, E. (2021). Least-squares wavelet and cross-wavelet analyses of VLBI baseline length and temperature time series: Fortaleza–Hartebeesthoek–Westford–Wettzell. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 133, 014502. https://doi.org/10.1088/1538-3873/abcc4e

Ghaderpour, E., Ince, E. S., & Pagiatakis, S. D. (2018). Least-squares cross-wavelet analysis and its applications in geophysical time series. Journal of Geodesy, 92, 1223–1236. https://doi.org/10.1007/s00190-018-1156-9

Ghaderpour, E., Vujadinovic, T., & Hassan, Q. K. (2021). Application of the least-squares wavelet software in hydrology: Athabasca River basin. Journal of Hydrology: Regional Studies, 36, 100847. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2021.100847

Grinsted, A., Moore, J. C., & Jevrejeva, S. (2004). Application of the cross wavelet transform and wavelet coherence to geophysical time series. Nonlinear Processes in Geophysics, 11, 561–566. https://doi.org/10.5194/npg-11-561-2004

Hastenrath, S. (1990). Prediction of northeast Brazil rainfall anomalies. Journal of Climate, 3, 893–904. https://doi.org/10.1175/1520-0442(1990)003<0893:PONBRA>2.0.CO;2

Hastenrath, S., & Greischar, L. (1993). Further work on northeast Brazil rainfall anomalies. Journal of Climate, 6, 743–758. https://doi.org/10.1175/1520-0442(1993)006<0743:FWOTPO>2.0.CO;2

Katsavrias, C., Papadimitriou, C., Hillaris, A., & Balasis, G. (2022). Application of wavelet methods in the investigation of geospace disturbances: A review and an evaluation of the approach for quantifying wavelet power. Atmosphere, 13(3), 499.

Kousky, V. E. (1979). Frontal influences on northeast Brazil. Monthly Weather Review, 107, 1140–1153. http://dx.doi.org/10.1175/1520-0493(1979)107<1140:FIONB>2.0.CO;2

Kousky, V. E., & Gan, A. (1981). Upper tropospheric cyclonic vortices in the tropical South Atlantic. Tellus, 33, 538–551. https://doi.org/10.1111/j.2153-3490.1981.tb01780.x

Labat, D. (2005). Recent advances in wavelet analyses: Part 1. A review of concepts. Journal of Hydrology, 314, 275–288. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2005.04.003

Lacerda, F. F., Nobre, P., Sobral, M. C., Lopes, G. M. B., Chou, S. C., Assad, E. D., & Brito, E. (2015). Long-term temperature and rainfall trends over northeast Brazil and Cape Verde. Earth Science & Climatic Change, 6, 296. https://doi.org/10.4172/2157-7617.1000296

Lau, K.-M., Wu, H.-T., & Bony, S. (1997). The role of large-scale atmospheric circulation in the relationship between tropical convection and sea surface temperature. Journal of Climate, 10, 381–392. https://doi.org/10.1175/1520-0442(1997)010<0381:TROLSA>2.0.CO;2

Liebmann, B., & Smith, C. A. (1996). Description of a complete (interpolated) outgoing longwave radiation dataset. Bulletin of the American Meteorological Society, 77, 1275–1277.

Lyra, M. J., Gomes, H. B., Herdies, D. L., Figueroa, S. N., Ramirez, E., Aravéquia, J. A., & Costa, R. L. (2025). Synoptic patterns of extreme precipitation events in Northeast Brazil. Natural Hazards, 121, 7511–7531.

Morettin, P. A. (1999). Ondas e ondeletas: Da análise de Fourier à análise de ondeletas. Editora da Universidade de São Paulo.

Moura, A. D., & Shukla, J. (1981). On the dynamics of droughts in northeast Brazil: Observations, theory and numerical experiments with a general circulation model. Journal of the Atmospheric Sciences, 38, 2653–2675. https://doi.org/10.1175/1520-0469(1981)038<2653:OTDODI>2.0.CO;2

Neelin, J. D., & Latif, M. (1998). El Niño dynamics. Physics Today, 51(12), 32–36. https://doi.org/10.1063/1.882496

NOAA – National Oceanic and Atmospheric Administration. (2018). https://www.noaa.gov

Nobre, P., & Shukla, J. (1996). Variations of sea surface temperatures, wind stress, and rainfall over the tropical Atlantic and South America. Journal of Climate, 9, 2464–2479. https://doi.org/10.1175/1520-0442(1996)009<2464:VOSSTW>2.0.CO;2

Oliveira, J. V., Vitorino, M. I., & Sá, L. D. A. (2015). Implication of Madden–Julian oscillation phase on the eastern Amazon climate. Atmospheric Science Letters, 16, 318–323. https://doi.org/10.1002/asl2.560

Oliveira, P. T., Santos e Silva, C. M., & Lima, K. C. (2016). Climatology and trend analysis of extreme precipitation in subregions of Northeast Brazil. Theoretical and Applied Climatology, 130, 77–90. https://doi.org/10.1007/s00704-016-1865-z

Qi, Y., & Zhong, T. (2025). Multi-timescale variability of tropical convection in the Indo-western Pacific Ocean. Dynamics of Atmospheres and Oceans, 109, 101508.

Qiu, W., Collins, M., Scaife, A. A., & Santoso, A. (2024). Tropical Pacific trends explain the discrepancy between observed and modelled rainfall change over the Americas. npj Climate and Atmospheric Science, 7, 201.

Rao, V. B., Lima, M. C., & Franchito, S. H. (1993). Seasonal and interannual variations of rainfall over eastern Northeast Brazil. Journal of Climate, 6, 1754–1763. https://doi.org/10.1175/1520-0442(1993)006<1754:SAIVOR>2.0.CO;2

Reichert, R., Kaifler, N., & Kaifler, B. (2024). Limitations in wavelet analysis of non-stationary atmospheric gravity wave signatures in temperature profiles. Atmospheric Measurement Techniques, 17, 4659–4673.

Rocha, R. V., Filho, F. A. S., & Silva, S. M. O. (2019). Análise da relação entre a precipitação média do reservatório Orós e os índices PDO e AMO através da análise de changepoints e transformada de ondeletas. Revista Brasileira de Meteorologia, 34, 139–149. https://doi.org/10.1590/0102-77863340034

Sankaran, A., Plocoste, T., Rajakrishnan, A., Thodika, R. C., Rema, R. A., Dharman, S., & Madhukumar, M. (2024). Multiscale coherence analysis of PM2.5 and PM10 concentrations of four Indian urban areas using wavelet transform. Urban Climate, 56, 102056.

Santos, N. A. (2016). Modulação regional da precipitação e temperatura da superfície do mar no estado da Bahia (Dissertação de mestrado). Universidade Federal de Campina Grande.

Seigerman, C. K., Leite, N. S., Martins, E. S. P., & Nelson, D. R. (2024). At the extremes: Assessing interrelations among the impacts of and responses to extreme hydroclimatic events in Ceará, Northeast Brazil. Journal of Hydrology, 632, 130850.

Silva, B. K. D. N., Costa, R. L., Silva, F. D. D. S., Vanderlei, M. H. G. S., Silva, H. J. F., Júnior, J. B. C., & Silva, C. M. S. (2023). Proposal of an agricultural vulnerability stochastic model for the rural population of the northeastern region of Brazil. Climate, 11(10), 211.

Sousa, E. P., Braga, C. C., Silva, V. P. R., Costa, W. L. B., & Vitorino, M. I. (2019). Análise de tempo-frequência de alta resolução da precipitação no sudeste do Brasil usando técnica de ondeleta. Anuário do Instituto de Geociências, 42, 558–567.

Tenorio, R. S., Kwon, B. H., Molion, L. C. B., & Calheiros, A. J. P. (2006). Severe weather events over northeastern Brazil: The January 2004 event. Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, 10, 897–904.

Torrence, C., & Compo, G. P. (1998). A practical guide to wavelet analysis. Bulletin of the American Meteorological Society, 79, 61–78. https://doi.org/10.1175/1520-0477(1998)079<0061:APGTWA>2.0.CO;2

Utida, G., Cruz, F. W., Vuille, M., Ampuero, A., Novello, V. F., Maksic, J., & Edwards, R. L. (2023). Spatiotemporal intertropical convergence zone dynamics during the last 3 millennia in northeastern Brazil and related impacts in modern human history. Climate of the Past, 19, 1975–1992.

Vale, R. S., Santana, R. A., & Dias-Júnior, C. S. (2020). Análise de dados climáticos usando transformada em ondeletas cruzada e coerência. Revista Brasileira de Geografia Física, 13(2), 641–647.

Vieira, R. M. S. P., Tomasella, J., Cunha, A. P. M. A., Barbosa, A. A., Pompeu, J., Ferreira, Y., & Ometto, J. (2023). Socio-environmental vulnerability to drought conditions and land degradation: An assessment in two northeastern Brazilian river basins. Sustainability, 15(10), 8029.

Vitorino, M. I., Silva Dias, P. L., & Ferreira, N. J. (2006). Observational study of the seasonality of the submonthly and intraseasonal signal over the tropics. Meteorology and Atmospheric Physics, 93, 17–35. https://doi.org/10.1007/s00703-005-0162-7

Wang, T., Song, C., & Chen, X. (2023). Clarifying the relationship between annual maximum daily precipitation and climate variables by wavelet analysis. Atmospheric Research, 295, 106981.

Ward, J. H. (1963). Hierarchical grouping to optimize an objective function. Journal of the American Statistical Association, 58, 236–244. https://doi.org/10.2307/2282967

Weng, H., & Lau, K.-M. (1994). Wavelet, period doubling, and time-frequency localization with application to organization of convection over the tropical western Pacific. Journal of the Atmospheric Sciences, 51, 2523–2541. https://doi.org/10.1175/1520-0469(1994)051<2523:WPDATL>2.0.CO;2

Xie, P., & Arkin, P. A. (1998). Global monthly precipitation estimates from satellite-observed outgoing longwave radiation. Journal of Climate, 11, 137–164. https://doi.org/10.1175/1520-0442(1998)011<0137:GMPEFS>2.0.CO;2

Yuan, C., Bryan, J., & Denolle, M. (2021). Numerical comparison of time-, frequency- and wavelet-domain methods for coda wave interferometry. Geophysical Journal International, 226(2), 828–846.

Zhang, Y., Wallace, J. M., & Battisti, D. S. (1997). ENSO-like interdecadal variability: 1990–1993. Journal of Climate, 10, 1004–1020. https://doi.org/10.1175/1520-0442(1997)010<1004:ELIV>2.0.CO;2

Zhao, Y., & Capotondi, A. (2024). The role of the tropical Atlantic in tropical Pacific climate variability. npj Climate and Atmospheric Science, 7, 140.

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Publicado

2026-07-16

Como Citar

Campos Braga, C., Costa, A. de S., Silva, M. T., Brito , J. I. B. de, Sousa, E. P. de, Santiago, D. de B., & Souza Neto , P. F. de. (2026). Application Of Cross-Wavelet Transform To Climate Indicators: Precipitation And Outgoing Long Wave Radiation In The Northeast Region Of Brazil. Revista Brasileira De Geografia Física, 19(03), 1740–1756. https://doi.org/10.26848/rbgf.v19.03.p1740-1756

Edição

Seção

Climatologia e Meteorologia

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