Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://monografias.uem.mz/handle/123456789/4858
Registro completo de metadados
Campo DC | Valor | Idioma |
---|---|---|
dc.creator | Nhampimbe, Lúcio Hilário | - |
dc.date.accessioned | 2025-07-21T08:51:53Z | - |
dc.date.issued | 2025-01-30 | - |
dc.identifier.uri | http://monografias.uem.mz/handle/123456789/4858 | - |
dc.description.abstract | Tropical cyclones (TCs) are intense, synoptic-scale storm systems that form over tropical oceans and are linked to catastrophic meteorological hazards, including extreme winds, torrential rains, and storm surges, as well as economic losses. Generating rapid and accurate forecasts of their tracks is crucial for developing prevention and mitigation strategies. The movement of TCs is governed by complex, nonlinear interactions between atmospheric variables, oceanic conditions, and broader circulation flows, making their track prediction an intrinsic challenge for both dynamic and statistical models. This study uses Deep Learning (DL)—a subtype of machine learning that employs hierarchical neural networks to autonomously extract spatiotemporal patterns from complex datasets—to develop predictive models of TC trajectories over the next 6–72 hours over the Southwest Indian Ocean Basin (SOI). TC movements over the SOI from 1993 to 2023 were analyzed using data extracted from the International Best Track Archive for Climate Stewardship (IBTrACS) database. From the input data, 11 relevant variables that best explain the changes in TC latitude and longitude over the next 6–72 hours were selected using the Random Forest Regressor algorithm. The selection was based on the ranked importance indices of the variables. Five recurrent neural network (RNN)-based models were developed and trained to predict CT trajectories using the last 24 hours of meteorological data and observed trajectory (of the selected variables) as input. Post-training evaluation, using Mean Absolute Error (MAE), Root Mean Square Error (RMSE), and trajectory distance error, revealed good performance in simulating CT trajectories in the SOI using the Conv-GRU, Stacked-LSTM, and Encoder-Decoder models, with average distance errors ranging from 19 to 160 km for the 6–24-hour predictions on the test data. An ensemble learning approach, combining predictions from the best-performing models through stacked ensemble learning, further reduced trajectory deviations in the first few hours. Comparison with operational forecasts from the Regional Tropical Cyclone Center (La Réunion) demonstrated good alignment, particularly in short-term forecasts (<24h). These results highlight the potential of DL-based models to complement existing numerical and statistical methods, offering a more cost-effective and data-driven solution for operational forecasting of tropical cyclone tracks in the SOI Basin(TRADUÇÃO NOSSA) | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Eduardo Mondlane | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Ciclones tropicais | pt_BR |
dc.subject | Previsao de trajectorias | pt_BR |
dc.subject | Deep learning | pt_BR |
dc.subject | Sudoeste do Oceano Índico | pt_BR |
dc.title | Previsão de trajectória de ciclones tropicais na Bacia do Sudoeste do Oceano Índico baseado em modelos de aprendizado profundo | pt_BR |
dc.type | Trabalho de Conclusão de Curso | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Manhique, Atanásio | - |
dc.contributor.advisor2 | Pinoli, Pietro | - |
dc.description.resumo | Os ciclones tropicais (CTs) são sistemas de tempestade intensos, de escala sinóptica, que se formam sobre oceanos tropicais e estão ligados a perigos meteorológicos catastróficos, incluindo ventos extremos, chuvas torrenciais, e ressacas, além de perdas econômicas. Gerar previsões rápidas e precisas das suas trajetórias é crucial para o desenvolvimento de estratégias de prevenção e mitigação. O movimento dos CTs é governado por interações complexas e não lineares entre variáveis atmosféricas, condições oceânicas e fluxos de circulação mais amplos, tornando sua previsão de trajetória um desafio intrínseco tanto para modelos dinâmicos quanto estatísticos. Este estudo utiliza o Aprendizado Profundo (Deep Learning, DL) —um subtipo de aprendizado de máquina que emprega redes neurais hierárquicas para extrair autonomamente padrões espaciotemporais de conjuntos de dados complexos—para desenvolver modelos preditivos das trajetórias de CTs nas próximas 6–72 horas sobre a Bacia do Sudoeste do Oceano Índico (SOI). Os movimentos dos CTs sobre o SOI, de 1993 a 2023, foram analisados com base em dados extraídos do banco de dados International Best Track Archive for Climate Stewardship (IBTrACS). A partir dos dados de entrada, foram selecionadas 11 variáveis relevantes que melhor explicam as mudanças na latitude e longitude dos CTs nas próximas 6– 72 horas utilizando o algoritmo Random Forest Regressor. A seleção foi baseada nos índices de importância classificados das variáveis. Cinco modelos baseados em redes neurais recorrentes (RNN) foram desenvolvidos e treinados para prever as trajetórias dos CTs utilizando as últimas 24 horas de dados meteorológicos e de trajetória observada (das variáveis selecionadas) como entrada. A avaliação pós-treinamento, utilizando Erro Médio Absoluto (MAE), Raiz do Erro Quadrático Médio (RMSE) e erro de distância de trajetória, revelou um bom desempenho na simulação das trajetórias dos CTs no SOI pelos modelos Conv-GRU, Stacked-LSTM e Encoder-Decoder, com erros médios de distância variando de 19 a 160 km para as previsões de 6–24 horas nos dados de teste. Uma abordagem de conjunto (ensemble learning), combinando previsões dos modelos de melhor desempenho por meio de aprendizado em conjunto empilhado (Stacked Ensemble Learning), reduziu ainda mais os desvios nas trajetórias nas primeiras horas. A comparação com as previsões operacionais do Centro Regional de Ciclones Tropicais (La Réunion) demonstrou um bom alinhamento, particularmente nas previsões de curto prazo (<24h). Esses resultados destacam o potencial dos modelos baseados em DL para complementar os métodos numéricos e estatísticos existentes, oferecendo uma solução mais econômica e orientada por dados para a previsão operacional de trajetórias de ciclones tropicais na Bacia do SOI | pt_BR |
dc.publisher.country | Moçambique | pt_BR |
dc.publisher.department | Faculdade de Ciências | pt_BR |
dc.publisher.initials | UEM | pt_BR |
dc.subject.cnpq | Ciências Exatas e da Terra | pt_BR |
dc.subject.cnpq | Metereologia | pt_BR |
dc.description.embargo | 2025-07-10 | - |
Aparece nas coleções: | FC - Meteorologia |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
2025 - Nhampimbe, Lúcio Hilário.pdf | 3.51 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.