PREDICCIÓN DE TEMPERATURA CON MODELOS SARIMA: UN ENFOQUE DE SERIES TEMPORALES
DOI:
https://doi.org/10.56238/revgeov17n5-101Palabras clave:
Análisis de Datos, Box-Jenkins, ClimaResumen
En un país como Brasil, exportador agrícola, el análisis y monitoreo climático son esenciales para el éxito de los cultivos. Este estudio analiza la aplicación del modelo SARIMA (Seasonal Autoregressive Integrated Moving Average) en la modelización y pronóstico de series temporales de temperatura del aire (promedio, mínimo y máximo) en el municipio de Francisco Beltrão, Paraná, para el período 2014-2024. Inicialmente, se realizó un análisis exploratorio de las series, seguido de pruebas de estacionariedad, descomposición temporal y evaluación de la estructura de dependencia mediante funciones de autocorrelación y autocorrelación parcial. Los modelos SARIMA se ajustaron según la metodología de Box-Jenkins, con selección basada en el criterio de información de Akaike. La adecuación de los modelos se evaluó mediante métricas de error y análisis de residuos. Los resultados indican una marcada estacionalidad anual en las series y un resultado predictivo positivo de la modelización, especialmente para pronósticos a corto y mediano plazo. Sin embargo, se observó una limitación en la representación de eventos climáticos extremos. Se concluyó que el modelo SARIMA constituye una herramienta apropiada y eficiente para el análisis y la predicción de la temperatura del aire a escala local, y puede servir de apoyo para la planificación agrícola y la gestión territorial en regiones climáticamente sensibles.
Descargas
Referencias
ASSAD, E. D.; ASSAD, M. L. R. C. L. Mudanças do clima e agropecuária: impactos, mitigação e adaptação. desafios e oportunidades. Estudos Avançados, Online, v. 38, n. 112, p. 271-292, 2024. https://doi.org/10.1590/s0103-4014.202438112.015.
BAEDE, A. P. M.; AHLONSOU, E.; DING, Y.; SCHIMEL, D. The Climate System: an Overview. In: INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE (IPCC). Climate Change 2001: The Scientific Basis. Cambridge: Cambridge University Press, 2001. cap. 1, p. 87–98. Disponível em: https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/TAR-01.pdf.
BORROZZINO, E. et al. Mudanças no uso do solo e impactos sobre a temperatura do ar e do solo no estado do Paraná, Brasil. Enciclopédia Biosfera, Centro Científico Conhecer – Goiânia, v. 9, n. 16, p. 1544–1553, 2013. Disponível em: https://conhecer.org.br/enciclop/2013a/agrarias/Mudancas%20no%20uso%20do%20solo.pdf.
BORSATO, V. A.; MASSOQUIM, N. Os movimentos, as áreas de atuação e as propriedades das massas de ar no Brasil. Geomae, Campo Mourão, v. 11, n. 1, p. 27-56, 2020. Disponível em: https://periodicos.unespar.edu.br/geomae/article/view/7690.
BORSATO, V. A.; MENDONÇA, F. A. A espacialização dos sistemas atmosféricos e a análise rítmica para o centro-sul do Brasil. GEOUSP Espaço e Tempo (Online), São Paulo, Brasil, v. 19, n. 3, p. 585–604, 2015a. https://doi.org/10.11606/issn.2179-0892.geousp.2015.107613.
BORSATO, V. A.; MENDONÇA, F. A. Participação da Massa Polar Atlântica na dinâmica dos sistemas atmosféricos no Centro Sul do Brasil. Mercator, Fortaleza, v. 14, n. 01, p. 113-130, 26 abr. 2015b. http://dx.doi.org/10.4215/rm2015.1401.0008.
BOX, G. E. P.; JENKINS, G. M.; REINSEL, G. C. Time series analysis: forecasting and control. 4. ed. Hoboken: Wiley, 2008. 784 p.
BRASIL. Ministério da Agricultura e Pecuária. Produção agrícola nacional posiciona o Brasil entre os principais produtores e exportadores de alimentos do mundo. Brasília, 20 mar. 2026. Disponível em: <https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/noticias/producao-agricola-nacional-posiciona-o-brasil-entre-os-principais-produtores-e-exportadores-de-alimentos-do-mundo>.
BUENO, J. C. M.; JADOSKI, S. O.; LIMA, V. A. Estudo de características climáticas da região de Guarapuava por meio de análise de série temporal e modelagem ARIMA. Research, Society And Development, Online, v. 9, n. 5, p. 1-18, 28 mar. 2020. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i5.3119.
CARLETON, T. A.; HSIANG, S. M. Social and economic impacts of climate. Science, Online, v. 353, n. 6304, p. 1-17, 9 set. 2016. https://doi.org/10.1126/science.aad9837.
CARVALHO, R. L. S. et al. Comportamento das séries temporais de temperatura do ar, umidade e precipitação pluviométrica no município de Ariquemes. Revista Brasileira de Climatologia, Online, v. 18, 2021. Disponível em: https://ojs.ufgd.edu.br/rbclima/article/view/13873.
DAHIYA, P. et al. Time series study of climate variables utilising a seasonal ARIMA technique for the Indian states of Punjab and Haryana. Discover Applied Sciences, Online, v. 6, n. 12, p. 1-16, 29 nov. 2024. https://doi.org/10.1007/s42452-024-06380-5?urlappend=%3Futm_source%3Dresearchgate.net%26utm_medium%3Darticle.
DICKEY, D. A.; FULLER, W. A. Distribution of the estimators for autoregressive time series with a unit root. Journal of the American Statistical Association, v. 74, n. 366, p. 427-431, 1979. https://doi.org/10.2307/2286348.
DIMRI, T.; AHMAD, S.; SHARIF, M. Time series analysis of climate variables using seasonal ARIMA approach. Journal Of Earth System Science, Online, v. 129, n. 1, p. 1-16, 27 jun. 2020. https://doi.org/10.1007/s12040-020-01408-x.
FANTIN, M.; WALZBURIECH, D. La Niña confirmado: o que isso significa para o Brasil? Globo Rural, São Paulo, 10 jan. 2025. Disponível em: https://globorural.globo.com/previsao-do-tempo/noticia/2025/01/la-nina-confirmado-o-que-isso-significa-para-o-brasil.ghtml.
G1. PR teve o mês de junho mais gelado dos últimos 19 anos, diz Simepar. G1 Paraná, 15 jul. 2016. Disponível em: https://g1.globo.com/pr/parana/noticia/2016/07/pr-teve-o-mes-de-junho-mais-gelado-dos-ultimos-19-anos-diz-simepar.html.
GADDAM, D. C.; JAFARI, R. Temperature forecasting on the Jena Climate dataset using SARIMA and Box–Jenkins models. In: ARAI, Kohei (ed.). Proceedings of the Future Technologies Conference (FTC) 2025. Cham: Springer, 2026. p. 320-340. Disponível em: https://vtechworks.lib.vt.edu/server/api/core/bitstreams/7cf3f4ea-e09c-4cf1-a730-923151b9feb5/content.
HYNDMAN, R. J. forecast: Forecasting functions for time series and linear models. Versão 8.21.1. Melbourne, Austrália: Monash University, 2023. Disponível em: https://pkg.robjhyndman.com/forecast/.
HYNDMAN, R. J.; ATHANASOPOULOS, G. Forecasting: principles and practice. 2. ed. Melbourne, Australia: OTexts, 2018. Disponível em: https://otexts.com/fpp2/.
HYNDMAN, R. J.; KHANDAKAR, Y. Automatic time series forecasting: The forecast package for R. Journal of Statistical Software, v. 27, n. 3, p. 1-22, 2008. Disponível em: https://www.jstatsoft.org/article/view/v027i03.
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Área territorial brasileira 2022. Rio de Janeiro: IBGE, 2023. Disponível em: https://cidades.ibge.gov.br/brasil/pr/francisco-beltrao/panorama.
INSTITUTO DE DESENVOLVIMENTO RURAL DO PARANÁ. Resumo Climatológico: Estação Meteorológica Francisco Beltrão 2021a. Curitiba: IDR – PR, 2021a. Disponível em: https://www.idrparana.pr.gov.br/system/files/publico/agrometeorologia/medias-historicas/Francisco_Beltrao.pdf.
INSTITUTO DE DESENVOLVIMENTO RURAL DO PARANÁ. Boletim Agrometeorológico, julho de 2021. Instituto de Desenvolvimento Rural do Paraná - IAPAR-EMATER, 2021b. Disponível em: https://www.idrparana.pr.gov.br/system/files/publico/agrometeorologia/boletim-agrometeorologico/2021-07.pdf.
JÚNIOR, E. F.; CASOLA, L. D. R. SECAS NA REGIÃO GEOECONÔMICA CENTRO-SUL DO BRASIL (DE 2020 A 2022): uma discussão teórica. Revista Foco, v. 17, n. 10, p. 1-21, 15 out. 2024. http://dx.doi.org/10.54751/revistafoco.v17n10-061.
KÖPPEN, Wladimir. Das geographische System der Klimate. In: KÖPPEN, W.; GEIGER, R. (Ed.). Handbuch der Klimatologie. Berlin: Gebrüder Borntraeger, 1936. v. 1, p. 1-44. Disponível em: https://koeppen-geiger.vu-wien.ac.at/pdf/Koppen_1936.pdf.
LIMA, C. E. P.. Mudanças climáticas e produção de hortaliças: uma visão geral. Brasília, DF: Embrapa Hortaliças, 2016. Disponível em: https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/921897/1/artigocoluna1.pdf.
MAKRIDAKIS, S.; SPYRIDAKIS, S. The accuracy of extrapolation (time series) methods: results of a forecasting competition. Journal of Forecasting, v. 1, n. 2, p. 111–153, 1982. Disponível em: https://www.researchgate.net/profile/Spyros-Makridakis/publication/245162829_Accuracy_of_Forecasting_An_Empirical_Investigation/links/546641ef0cf25b85d17f5e43/Accuracy-of-Forecasting-An-Empirical-Investigation.pdf
MATA, A. C. O. R. Aplicação do modelo SARIMA em série do índice de calor na Baixada Cuiabana. 2019. Dissertação (Mestrado em Ciências Ambientais) – Universidade de Cuiabá, Cuiabá, 2019. Disponível em: https://repositorio.pgsscogna.com.br/bitstream/123456789/23246/1/Ana%20Cristina%20Oliveira%20Ribeiro%20da%20Mata.pdf.
MURAT, M. et al. Forecasting daily meteorological time series using ARIMA and regression models. International Agrophysics, Online, v. 32, n. 2, p. 253-264, 1 abr. 2018. https://doi.org/10.1515/intag-2017-0007
NUNES, I. C. Modelagem e previsão de variáveis climáticas usando modelos SARIMA, VAR e LSTM. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Estatística) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/47874
PARANÁ. Sistema de Tecnologia e Monitoramento Ambiental do Paraná. Análise das temperaturas e ocorrência de períodos de calor acima da média no Paraná. Curitiba, [2023]. Disponível em: <https://www.simepar.br/simepar/post/52273>.
PRASAD, Sahana. Time series. In: PRASAD, Sahana. Advanced statistical methods. Singapore: Springer, 2024. p. 109–162. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-99-7257-9_3.
R CORE TEAM. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, versão 4.4.1, 2024.
RAY, S. et al. Time Series SARIMA Modelling and Forecasting of Monthly Rainfall and Temperature in the South Asian Countries. Earth Systems And Environment, Online, v. 5, n. 3, p. 531-546, 17 mar. 2021. https://doi.org/10.1007/s41748-021-00205-w
SHAPIRO, S. S.; WILK, M. B. An analysis of variance test for normality (complete samples). Biometrika, London, v. 52, n. 3-4, p. 591-611, Dec. 1965. https://doi.org/10.1093/biomet/52.3-4.591.
TRAUTTMANN, H.; HORNIK, K. tseries: Time Series Analysis and Computational Finance. [S.l.]: R Foundation for Statistical Computing, 2023. Disponível em: https://CRAN.R-project.org/package=tseries.
YANG, M. et al. A review of spatiotemporal variations in temperature and precipitation: trend analysis, driving mechanisms, and methodological evaluation. Advances In Resources Research, [S.L.], v. 4, p. 836-859, 18 out. 2024. http://dx.doi.org/10.50908/arr.4.4_836.