Desempenho da PSO no ajuste de modelo de estimativa de temperatura de água em lagoa rasa costeira subtropical

Código

II-FLUHIDROS0087

Autores

Carlos Henrique Saldanha Ferrari, Matheus Henrique Tavares, LUCIA HELENA RIBEIRO RODRIGUES, David da Motta Marques, Juan Martin Bravo

Tema

12 - Limnologia e modelagem da qualidade da água.

Resumo

A temperatura da água é determinante de processos físicos, químicos e biológicos em lagos. Dada a escassez de dados in situ de temperatura da água, alternativas como a modelagem da qualidade da água vêm sendo implementadas para estimar este importante parâmetro do ponto de vista limnológico. Entre elas, destaca-se o modelo de estimativa de temperatura da água Air2Water, aplicado inicialmente junto ao Lago Superior, o mais profundo e o de maior área superficial entre os Grandes Lagos da América do Norte. Nesse cenário, o objetivo deste trabalho foi avaliar o ajuste do modelo Air2Water à Lagoa Mangueira, ecossistema localizado no Extremo Sul do Brasil e configurado como raso, costeiro, subtropical e polimítico. O método de otimização mono-objetivo acoplado ao modelo Air2Water utilizado em sua etapa de ajuste foi a otimização por enxame de partículas - do inglês, Particle Swarm Optimization (PSO), cujo desempenho, mensurado pelas funções-objetivo coeficiente de Nash?Sutcliffe (NSE) e pela raiz do erro quadrático médio (RMSE), mostrou-se muito satisfatório no ajuste da versão de 8 parâmetros do modelo Air2Water à Lagoa Mangueira. Foram obtidos NSE = 0,96 e RMSE = 0,85°C para o período de calibração, e NSE = 0,95 e RMSE = 0,95°C para o período de verificação. Foi observada ainda a manutenção dos valores de NSE e RMSE mesmo com a redução do número de partículas utilizadas na PSO, indicando que não há comprometimento de desempenho do ajuste do modelo Air2Water. A redução da quantidade de partículas da PSO de 1000 para 100 representou um tempo médio de execução do processo de ajuste do modelo Air2Water oito vezes menor, com tal ganho computacional reforçando o potencial de aplicação dessa ferramenta em estudos limnológicos e de modelagem da qualidade da água.