Direção dos ventos em Campina Grande - PB modelagem e análise com dados direcionais

Abstract

Este trabalho investiga a aplicação da estatística direcional na análise dos padrões dos ventos em Campina Grande, Paraíba, com o intuito de fornecer informações úteis para áreas como o planejamento de energia eólica e o urbanismo sustentável. A estatística direcional é crucial para dados cíclicos ou angulares, como os de direção de vento, pois trata de forma adequada a natureza circular destes dados, onde ângulos de 0° e 360° representam o mesmo ponto. Os dados analisados foram coletados pela estação meteorológica do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) durante o primeiro semestre de 2022, totalizando 4.344 observações. Este período foi escolhido por garantir dados completos e confiáveis, permitindo uma análise robusta e, futuramente, a comparação com dados de outros períodos para identificação de padrões sazonais. O trabalho aplica métodos de estatística circular, começando com uma análise descritiva que calcula medidas de posição (direção média e mediana) e dispersão (variância e desvio padrão circular). A direção média foi calculada usando vetores unitários correspondentes aos ângulos, respeitando a estrutura cíclica dos dados. Em seguida, foram aplicados testes de uniformidade, como os de Rayleigh e Watson, para verificar se os ventos seguem uma distribuição uniforme e se há predominância de certas direções. Também foram utilizados modelos circulares, como a distribuição de von Mises, que é análoga à distribuição normal em estatísticas lineares, e a distribuição cardioide, adequada para dados com baixa concentração. Estes modelos ajudaram a entender a distribuição dos ventos em torno de uma direção média, com a distribuição de von Mises sendo especialmente útil para dados com alta concentração direcional. A análise revelou uma predominância de ventos do leste, com concentração entre 135° e 175°, sugerindo a influência de fatores geográficos e climáticos locais. Os resultados obtidos podem apoiar o planejamento urbano, auxiliando na orientação de construções para maximizar a ventilação natural, na agricultura, para a otimização de práticas de irrigação, e na energia eólica, contribuindo para a localização estratégica de turbinas. Este estudo oferece uma contribuição relevante para a estatística, a meteorologia e o desenvolvimento sustentável da região.