Tese e Dissertação
SILVA, J. W. L. Modelos estatísticos e técnicas de inteligência artificial para estimativa do volume de clones de Eucalyptus spp. com adição de variáveis climáticas. 153 f. Tese (Mestrado em Biometria e Estatística Aplicada), Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife, 2020.
Resumo
O Polo Gesseiro do Araripe é o principal produtor de gesso do Brasil. Para o processamento do minério gipsita a principal fonte energética é a lenha proveniente da Caatinga que tem sido explorada geralmente de forma ilegal. Nos dias atuais os efeitos do desmatamento da Caatinga combinado com as mudanças climáticas tornou a oferta dos recursos energéticos escassa. Como forma de mitigar o efeito do desmatamento e diminuir a supressão da vegetação Caatinga, experimentos com florestas de rápido crescimento foram implantadas na região. Para proporcionar um desenvolvimento mais adequado do manejo dessas florestas se faz necessário o ajuste de modelos estatísticos locais mais eficientes e que levem em consideração a mudança nas variáveis do clima. Desta forma, objetivou-se com esta pesquisa ajustar modelos não lineares e algoritmos da aprendizagem de máquinas e avaliar se a inclusão de variáveis climáticas gera equações com maior precisão e poder de generalização na estimativa da produção e do crescimento volumétrico de clones de Eucalyptus em região de clima semiárido do Nordeste brasileiro. Os dados foram obtidos por meio de uma pesquisa realizada na Estação Experimental do IPA, município de Araripina - PE, com três clones de Eucalyptus spp. (C39, C41, C11) plantados nos espaçamentos 3 m x 3 m, 4 m x 2 m, 3 m x 2 m, 2 m x 2 m e 2 m, x 1 m, em experimento multivariado de medidas repetidas, implantado no ano de 2010. A cada seis meses foram realizadas medições de altura e diâmetro à altura do peito. Na idade de 96 meses o experimento foi cortado e o volume de madeira foi cubado rigorosamente pelo método de Smalian. A base de dados do período chuvoso (2002 à 2009) foi obtida de um experimento desenvolvido na mesma região com os mesmos tratos silviculturais. Foram empregados modelos não lineares e algoritmos da inteligência artificial para produção, crescimento e prognose do volume. Os ajustes foram avaliados com base no índice de ajuste de Schlaegel corrigido (IAc), índice de Furnival (IF), erro padrão de estimativa em porcentagem (Sxy%), raiz do erro quadrático médio (REQM), erro absoluto médio (EAM) e análise gráfica dos resíduos. A produção volumétrica se diferenciou entre clones e entre os diferentes níveis de adensamento. Os modelos simétricos e os modelos não lineares generalizados produziram equações com altos valores de IAc e baixos valores de Sxy% e com resíduos atendendo aos pressupostos da regressão. As técnicas de inteligência artificial se adequaram com eficiência a estimativa da produção e do crescimento em volume gerando estatísticas de boa qualidade. A inclusão das variáveis climáticas nos modelos de crescimento e prognose melhoram as estimativas. Acesse paper completo!
SILVA, J. W. L. Modelagem da biomassa e da quantidade de carbono de clones de Eucalyptus da Chapada do Araripe-PE. 105 f. Dissertação (Mestrado em Biometria e Estatística Aplicada), Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife, 2016.
Resumo
O objetivo deste trabalho foi quantificar e testar diferentes modelos de regressão, para estimar a biomassa e a quantidade de carbono das partes aéreas de clones de Eucalyptusplantados na região semiárida nordestina, e selecionar as melhores equações com base no R2aj, nos critérios de informação de Akaike (AIC), no Índice de Furnival (IF), pela análise gráfica dos resíduos e por meio dos testes de Shapiro-Wilk, Breusch-Pagan e Durbin-Watson. A base de dados foi proveniente de um experimento com 15 clones de Eucalyptus spp. realizado na Estação Experimental da Empresa Pernambucana de Pesquisa Agropecuária – IPA, localizado no município de Araripina – PE. Por meio do processo de amostragem inteiramente aleatória foram cubadas 75 árvores, nas quais se determinaram os pesos frescos, bem como foram coletadas amostras de folhas, galhos, casca e fuste para determinação da densidade média da madeira, biomassa e teor de carbono. O clone mais produtivo em termo de biomassa e carbono foi o híbrido de E. urophylla cruzamento natural. O acúmulo de biomassa médio da plantação foi de 59,64 t h−1 e da quantidade de carbono 24,96 t h−1. No ajuste dos modelos de regressão, verificou-se que cada partição apresentou comportamento particular de produção de biomassa seca, carbono total, não sendo possível selecionar um modelo comum que representasse todas elas. Para a variável biomassa o os modelos de Shumarcher e Hall, de Spurr, o logístico e o exponencial modelo 11 foram os que melhor se ajustaram. Para a quantidade de carbono orgânico o modelo 6 e o exponencial 11 se ajustaram a maior parte dos componentes aéreos. Acesse paper completo!
Papers
CHAÑI-PAUCAR, L. O.; SILVA, J. W. L.; MACIEL, M. I. S.; LIMA, V. L. A. G. Simplified process of extraction of polyphenols from agroindustrial grape waste Food Science and Technology, v. 18, p. 1-9, 2020.
Abstract
The extraction, and stability of polyphenols from the grape residue were studied. The extractions were performed following the Box-Behnken design, and the surface response methodology was used to model the extraction of total anthocyanins (TA), flavonols (TF), and phenolics (TP). The extraction was optimized simultaneously by the desirability function. The degradation kinetics of monomeric anthocyanins, and the increase in polymeric color were modeled under refrigeration conditions. The extraction with a temperature of 60 °C, solid:liquid ratio of 1/25 g/mL, and time of 80 min, maximized the recovery of TA (30.96 mg/100 g), TF (73.34 mg/100 g), and TP (856.78 mg EAG/100 g). The degradation of monomeric anthocyanins, and the increase in polymeric color followed a kinetic first-order reaction, with reaction rates (k) of 4.10 x 10-3 days-1, and 3.46 x 10-3 days-1, respectively. The half-life (t1/2) of anthocyanins was 169 days. The ethanol-citric acid solution allowed polyphenols to be efficiently extracted from the grape residue, and had a positive effect on the stability of anthocyanins. Acesse paper completo!
SILVA, J. W. L.; SILVA, J. A. A.; GUERA, O. G. M.; TAVARES, J. A. Quantificação do acúmulo de biomassa e o estoque de carbono de clones de Eucalyptus spp. na Chapada do Araripe - PE. Anais da Academia Pernambucana de Ciência Agronômica , v. 15, n. 1, p. 147-158, 2018.
Resumo
O presente estudo objetivou quantificar o acúmulo de biomassa e o estoque de carbono das partes aéreas de clones de Eucalyptus spp. em segunda rotação, na Chapada do Araripe, estado de Pernambuco. A base de dados foi obtida pelo processo de amostragem inteiramente aleatória em um experimento com 15 clones de Eucalyptus spp., localizado na Estação Experimental do Instituto Agronômico de Pernambuco (IPA), no município de Araripina-PE. Foram cubadas 150 árvores e coletadas amostras de folhas, galhos, casca e fuste para determinação do teor de umidade, densidade básica da madeira, biomassa e teor de carbono. As diferenças entre os clones foram evidenciadas pela análise de variância e os grupos de clones mais produtivos separados por meio do teste de Scott-Knott ao nível de 5% de significância. O clone mais produtivo em termos de biomassa (88,16 t ha-1) e carbono (34,52 t ha-1) foi o híbrido de E. urophylla cruzamento natural. O acúmulo de biomassa médio do experimento foi de 59,64 t ha-1 e o estoque de carbono 24,96 t ha-1. Acesse paper completo!
SILVA, J. W. L.; SILVA, T. G. F.; BARBOSA, M. L. Espécies Caesalpinia pyramidalis Tul. e Prosopis juliflora Sw (DC.) sob diferentes regimes hídricos: crescimento e ajuste de modelos matemáticos. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 8, n. 6, p. 1692-1710, 2015.
Resumo
Poucos são os estudos que destacam o efeito de diferentes regimes hídricos sobre o crescimento de plantas da Caatinga; ao passo que modelos matemáticos empíricos são utilizados em larga escala na modelagem de crescimento de plantas, mas também tem sido pouco aplicados para espécies desse bioma. Objetivou-se avaliar o crescimento inicial e o desempenho de modelos matemáticos no ajuste de dados biométricos e de biomassa de espécies ocorrentes na caatinga sob diferentes regimes hídricos. Um experimento foi conduzido, em condições de viveiro, no município de Serra Talhada, PE, com as espécies Caesalpinia pyramidallis Tul. (catingueira) e Prosopis juliflora Sw (DC.) (algaroba) submetidas a regimes hídricos com base na evapotranspiração de referência (ETo) (50%.ETo, 75%.ETo, 100%.ETo e 125%.ETo). Ao longo do tempo foram feitas medições biométricas e de biomassa nas plantas. Foram testados os modelos de Gompertz, Sigmoidal, Logístico, Chapman e Gaussiano, usando como variáveis independentes, os dias após a semeadura e graus dias acumulados. Os quatro regimes hídricos não exerceram influência na matéria seca da raiz, e não se observou diferenças para o acúmulo de matéria seca das folhas e da planta nas lâminas superiores a 75% de ETo. P. juliflora apresentou maior emissão de folíolos, porém não se diferenciou em área foliar da C. pyramidalis. As variáveis biométricas da catingueira e da algaroba foram melhores ajustadas pelo modelo de Gompertz, enquanto os de Chapman e Gaussiano foram os que mais explicaram a variação dos dados de biomassa nos distintos regimes hídricos, utilizando como variável independente os graus dias acumulados. Acesse paper completo!
Capítulo de Livros
ARAÚJO, L. H. B.; SILVA, J. A. A.; SILVA, G. G. C.; FERREIRA, R. L. C.; SILVA, J. W. L.; NÓBREGA, C. C.; OLIVEIRA, E. M. M. Ajuste de modelos hipsométricos para Azadirachta indica a. Juss em resposta ao método de cultivo no Nordeste brasileiro. In: A Preservação do Meio Ambiente e o Desenvolvimento Sustentável. 1ed.: Atena Editora, p. 1-11, 2019.
Resumo
Objetivou-se avaliar o ajuste de modelos hipsométricos para Azadirachta indica sob dois métodos de cultivo em um plantio experimental localizado no município de Macaíba-RN. O experimento foi implantado no ano de 2012, sendo constituído pela espécie Azadirachta indica conduzida sob dois métodos de cultivo (N0 – menos intensivo; N1 – mais intensivo), sendo plantadas sob o espaçamentos 3 m x 3 m em parcelas dispostas sob delineamento experimental em blocos casualizados. A coleta de dados foi realizada aos 12, 24, 36 e 48 meses de idade, sendo mensurado o diâmetro a 1,30 m do solo e altura total de todos os indivíduos na área útil das parcelas. Além dessas, outras variáveis dendrométricas como área basimétrica dos indivíduos, idade do povoamento e o emprego de variáveis dummy que assumiram valores de 0 e 1 conforme o métodos de foram utilizadas para compor os diferentes modelos hipsométricos avaliados no presente estudo. Para averiguar a qualidade dos ajustes, utilizaram-se os seguintes critérios estatísticos: significância da estatística F da análise de variância da regressão; significância estatística dos parâmetros do modelo por meio do teste t; coeficiente de determinação ajustado; erro-padrão da estimativa; análise gráfica dos resíduos; Critério de Informação de Akaike; e o Índice de Furnival. A inclusão da variável dummy (método de cultivo) foi significativa pelo teste t para todos modelos testados, indicando que sua inclusão no modelo contribui para uma maior acurácia na estimativa da variável altura. Os modelos (5) e (7) são os mais indicados para representara relação hipsométrica de Azadirachta indica. Acesse paper completo!
Resumos em anais de congressos
SILVA, J. W. L.; SILVA, J. A. A. ; OLIVEIRA, G. F. S. ; SILVA, J. A. F. ; MELO, L. M. ; FERREIRA, J. C. S. . Modelagem do volume de casca de clones Eucalyptus spp. no Polo Gesseiro do Araripe. In: X Simpósio Brasileiro de Pós-Graduação em Ciências Florestais, 2018, Natal, 2018.
Abstract
O trabalho teve por objetivo comparar a eficiência dos modelos não lineares e redes neurais artificiais para estimar o volume de casca de clones de Eucalyptus spp. no Polo Gesseiro do Araripe-PE. Os dados foram provenientes de um experimento de clones de Eucalyptus instalado na Estação Experimental do Instituto Agronômico de Pernambuco no munícipio de Araripina-PE. A amostra foi composta por 150 árvores e foram mensurados o diâmetro a altura do peito (DAP), a altura total (Ht) e os diâmetros com e sem casca nas seções da árvore. O volume (V) em m3 , com e sem casca, foi calculado utilizando a fórmula de Smalian e o volume de casca foi obtido pela diferença. Foi ajustado os modelos de Schumacher e Hall e Spurr. A rede neural artificial do tipo perceptron de múltiplas camadas (MLP) foi treinada com o gradiente descendente estocástico usando o algoritmo backpropagation. A escolha dos modelos foi realizada pelo índice de ajuste (IA), erro padrão de estimativa (Sxy%) e raiz do erro quadrado médio (REQM). O menor (Sxy%) 13,23 foi obtido pela rede MLP que também apresentou a melhor distribuição dos resíduos. A rede MLP é capaz de aprender e estimar com precisão o volume de casca. Acesse paper completo!
SILVA, J. W. L.; BOLD, V. H. W. ; SILVA, J. A. A. . Avaliação de modelos de afilamento em clones de Eucalyptus spp., na Chapada do Araripe-PE. In: X Simpósio Brasileiro de Pós-Graduação em Ciências Florestais, 2018, Natal, 2018.
Resumo
O objetivo deste trabalho foi ajustar modelos de afilamento para clones de Eucalyptus spp. no Polo Gesseiro do Araripe-PE. O experimento foi conduzido na Estação Experimental do Instituto Agronômico de Pernambuco – IPA, onde foram testados 15 clones de Eucalyptus spp, utilizando espaçamento 3 x 2 m. As árvores foram cortadas com 7,5 anos. As variáveis mensuradas foram o diâmetro a altura do peito, a altura e os diâmetros nas seções 0,30; 0,50; 0,70; 0,90; 1,10; 1,30; 1,50; 1,70; 2,30 m e depois a cada 1 m. Os modelos de afilamento utilizados, foram: Schoepfer, Kozak e Garcia. A seleção dos melhores modelos foi realizada pelo Índice de Ajuste de Schlaegel (IA), erro padrão da estimativa (Sxy %), Índice de Furnival (IF) e pela análise gráfica dos resíduos. Com (Sxy %) de 7,491, IA de 0,965 e IF de 0,057 o modelo de Schoepfer foi o que melhor se ajustou. O modelo de Kozak se mostrou ineficiente. Os clones de Eucalyptus possuem uma forma de fuste mais cônica. Acesse paper completo!
SILVA, J. W. L.; SILVA, J. A. A. ; GUERRA, G. S. . Modelagem da densidade básica da madeira de clones de Eucalyptus da Chapada do Araripe - PE.. In: Encontro Paraibano de Estatística, Campina Grande. 2016.
Resumo
O Arranjo Produtivo Local da Chapada do Araripe denominado APL do Gesso é o maior gerador de comércio e renda da região semiárida do Araripe no estado de Pernambuco. Porém, um dos fatores limitantes para sua expansão é a obtenção de recursos energéticos para calcinação da gipsita, que tem como principal fonte energética a lenha proveniente da Caatinga. Neste contexto, as florestas de rápido crescimento como as de Eucalyptus surgem como potencial, pois entre várias características são adaptadas ao clima semiárido. O desenvolvimento de métodos que possibilitem estimar a densidade básica da madeira permitirá aos profissionais relacionados com o manejo florestal sustentável fazer estimativas de massa e rendimento industrial e energético e, não apenas, de volume como a grande parte dos modelos desenvolvidos. A distribuição Lognormal é bastante utilizada para descrever dados contínuos e positivos. Em situações em que se tem uma variável resposta com dados contínuos e positivos em que se deseja estudar a relação com variáveis explicativas, pode-se utilizar o modelo de regressão da família Lognormal, que pertence à classe especial de modelos lineares generalizados. O trabalho proposto tem como objetivo ajustar um modelo da densidade básica da madeira em função do diâmetro à altura do peito (DAP) e do grupo de clones de eucaliptos mais produtivos. O experimento foi instalado no mês de março de 2002, em uma área de 2,352 ha, na Estação Experimental do Instituto Agronômico de Pernambuco (IPA), localizada no município de Araripina - PE. O mesmo é composto por 15 clones de Eucalyptus spp., resultantes de espécies e híbridos de cruzamento natural e polinização controlada, distribuídos em um delineamento inteiramente casualizado. A base de dados foi obtida em junho de 2015, composta por uma amostragem inteiramente aleatória de 150 árvores. Foram realizadas medições de DAP e para quantificar a densidade básica da madeira de onde se retiraram amostras das árvores para quantificação em laboratório. Em relação a densidade básica foram separados dois grupos de clones por meio do teste de Scott-Knott à 5% de probabilidade. O modelo Lognormal apresentou bons ajustes à um nível de significância de 5%, assim foram realizadas análises e investigações sobre a adequação de algumas suposições. Por meio de análise gráfica dos resíduos verificou-se que o modelo atende a todas as suposições da modelagem. Os resultados obtidos indicam que a densidade básica da madeira cresce com o aumento do DAP em clones de Eucalyptus mais produtivos. Acesse paper completo!
SILVA, J. W. L.; SANTOS, J. S. M. ; SANTOS, C. R. ; ARAUJO, L. H. G. D. ; STOSIC, T. . Estimação da Precipitação Máxima Provável para 24 horas Sobre a Cidade do Recife-PE. In: XVIII CBMET - Congresso Brasileiro de Meteorologia, Recife. 2014
Resumo
The probable maximum precipitation (PMP) is defined as a dummy rain capable of producing the maximum probable precipitation values, for any duration, for a given geographic area and a certain time of the year. This method is used for the planning of hydraulic structures, supply and sanitation. The values are obtained from daily data for the purpose of evaluating the physical limit of precipitation. In Recife, events such as flooding rivers, flooding and landslides are frequent. Thus, the goal of this study was to determine the PMP for a period of 24 hours. The estimation was performed using the statistical method proposed by Hershfield. This method is the use of daily rainfall values which comprise a twenty year period data. The weather station used is located in the neighborhood Varzea, Recife-PE and their data are stored in the database of Pernambuco Water Agency and Climate (Agência Pernambucana de Águas e Clima-APAC). The method of Hershfield is divided into two parts; first determine the frequency factor K m and second estimate the PMP. To determine the frequency factor K m builds a new series of data with maximum values of daily precipitation annually, in other words, for twenty years, twenty samples have values of maximum daily rainfall. The K m is given by the following equation: K m = (X 1 + μ n-1 )/σ n-1, where, X 1 is the maximum value of the series, μ n-1 and σ n-1 are the mean and standard deviation of maximum precipitation excluding the largest amount of rainfall. The PMP is estimaded by: μ n + K m σ n , with μ n e σ n are the mean and standard deviation of maximum precipitation, respectively. The frequency factor was 2.727 K m and the probable maximum precipitation PMP for the city of Recife was estimated at 200.037 mm. We conclude that, on a day of the year, it is possible to probable maximum precipitation of 200.037 mm. From this result, one can develop public policies that support the activities of the company, how to determine margin of safety in hydraulic works, resolve or minimize problems of floods and flooding by reducing the risk of failure in the construction of hydraulic structures and studying ways of storage and distribution of water in the city. Acesse paper completo!
SILVA, J. W. L.; MELO, M. A. B. . Modelo de epidemia de dengue: Uma análise qualitativa de equações diferenciais não lineares. In: XI Jornada de Ensino Pesquisa e Extensão, Serra Talhada, 2011.
Resumo
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SILVA, J. W. L. Modelo presa-predador de Lotka-Volterra. In: X Jornada de Ensino Pesquisa e Extensão, Serra Talhadao, 2010.
Resumo
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