Ocupação pré-colombiana da Amazonia e sua relação com a floresta - parte III

                                                                      Fonte: https://science.altmetric.com/details/155161208

A parte II dessa sequência de postagens antecipou a informação sobre a aceitação para publicação na Science de nosso trabalho mutidisciplinar sobre a ocupação da Amazônia. Finalmente, no início deste mês nosso trabalho foi publicado com o título ligeiramente modificado para More than 10,000 Pre-Columbian earthworks are still hidden throughout Amazonia. Essa publicação em um periódico de alto impacto levou a uma série de outros impactos, que chamaram a minha atenção. Embora esta postagem seja dedicada a destacar os aspectos de relevância associados a essa classe de publicações, preferi que ela fosse ser intitulada como parte III, para manter a ligação com as partes anteriores.

Usualmente as publicações científicas tem sua relevância genericamente associada ao número de citações que ela recebe. Essa medida está longe de ser indiscutível. Como exemplo extremo, uma publicação pode ter uma enormidade de citações apenas para falar de defeitos e erros que ela possa ter. O espectro mais usual de imperfeições está o fato que a mera contagem de citações não é um forte indicador de sua relevância. De fato, publicações em periódicos de menor relevância podem angariar várias citações grandemente concentradas em periódicos de baixa relevância. 

De todo modo, o número de citações de um artigo pode levar muito tempo para ser consolidado. Assim, para simplificar avaliações bibliométricas mais recentes, costuma-se medir o impacto de uma publicação pela avaliação do impacto do periódico onde ela foi depositada. O argumento é que em média periódicos tendem a publicar artigos da sua faixa de relevância ou impacto. Foi então criado e vem sendo utilizado nesse tipo de avaliação o chamado fator de impacto de um periódico. Um dos principais é o JCR, abreviação de Journal Citation Report, compilado pela empresa Clarivate.     

Esse fator é atualmente calculado para mais de 20 mil periódicos das mais diversas áreas do saber e mede quantas citações os artigos publicados em um periódico científico em uma determinada janela de tempo (exemplo: 1, 2 ou 5 anos) receberam numa janela similar após sua publicação. Como se pode ver, existe muita variação possível dentro do espectro de tempo usualmente considerado. De todo modo, a ordenação dos periódicos em geral não sofre muita flutuação.

De uma lista recente que está disponível on-line pode ser verificado o fator de impacto de cerca de 9.500 periódicos científicos. Lá pode se verificar o fator de impacto de vários periódicos de Estatística. Em particular, o fator mais alto foi 5,8 obtido para o Journal of the Royal Statistical Society Series B. Esse periódico faz parte de qualquer lista de periódicos de elite da Estatística, como já apontado aqui anteriormente. Essa é a melhor taxa de citação que se obtem na Estatística. 

Pois bem, o fator de impacto da Science é 56,9, quase 10 vezes maior. Não chega a surpreender que essa marca obtida pela Science a colocou no 22o lugar dentre todos os quase 10 mil periódicos considerados.  Dentre as outras 22 mais citadas, apenas a Nature (em 18o lugar com fator de 64,8)  é um periódico multidisciplinar, que cobre um amplo espectro de áreas do saber. [O restante é de periódicos específicos de Medicina e áreas próximas como Biologia Molecular, com liderança para um periódico sobre Cancer.]

Mas o impacto de periódicos no topo da lista vai muito além de refletir apenas o impacto científico imediato, o que já seria um importante indicador. Ciente do impacto que possui na sociedade, a Science possui um sistema que armazena por conta própria o impacto que suas publicações tem nas mais diferentes midias acessadas pela sociedade. Contagens de menções a cada artigo na imprensa mundial, nos blogs, no X (antigo Twitter), no Reddit, e em videos disponibilizados on-line, bem como seus respectivos geo-referenciamentos são atualizados constantemente. 

O caso de nosso artigo serve para ilustrar esse ponto, como destacado na figura que abre esta postagem. Apesar de ter sido publicado a menos de 1 mês, sua publicação já gerou conteúdo para dezenas de artigos jornalísticos e centenas de postagens diretas sobre o artigo no X bem como citações em blogs e nas outras mídias supracitadas, ao redor do mundo. Esses números preliminares (acessáveis aqui) superam em ordens de magnitude o impacto direto na sociedade que qualquer outro artigo de Estatística possa ter tido ou possa vir a ter. 

A pergunta que se impõe é: porque esse artigo foi aceito para publicação e vem recebendo tanta atenção? A minha explicação a seguir virá com claro e assumido viés estatístico. É inegável a importância da Amazônia para o mundo. Decorre que a história da Amazônia também atrai a atenção de muita gente. Perguntas sobre como foi constituída a floresta e o nível de isolamento que ela teve ao longo da história adquirem muita relevância. Especialmente nos dias de hoje, onde o nível de interferência humana vem crescendo. 

Assim, estudos que mostram que a Amazônia foi frequentada e usada por civilizações anteriores ajudam a entender os possíveis rumos que essa região do mundo e principalmente sua floresta possam vir a ter. Nosso trabalho forneceu uma quantificação para essa intervenção. Essa quantificação tem permitido que as pessoas façam extrapolações baseadas nos números que ela fornece. Os números de intervenções humanas no terreno amazônico ainda não encontradas que são favorecidos em nossa análise são 10 a 25 dezenas de vezes maiores que o número de intervenções na terra que já foram descobertas. 

Muitos estudiosos já vinham especulando sobre a validade da hipótese ainda reinante de que a Amazônia era um vasto território intocado até então. Os resultados de nossa análise reforçam a tese de uma maior interferência humana do que muitos imaginavam, baseados nas escassas contagens de intervenções na terra até agora reportadas. As extrapolações a partir dai são as mais variadas. Já li até textos sugerindo que nossas análises poderiam contribuir para a discussão bastante atual sobre o direito a essas terras pelas populações originárias da região (aqui vai um exemplo).

Claro que tudo isso nos enche de orgulho por trazer mais luz e informação para a sociedade sobre questões tão importantes para a compreensão de uma região do globo tão influente nos dias de hoje. Mas também traz um senso de responsabilidade muito grande sobre o impacto (agora no sentido mais amplo possível) do que estudamos, modelamos, predizemos e reportamos possa ter sobre os rumos da compreensão sobre essa região.   

Ocupação pré-colombiana da Amazonia e sua relação com a floresta - parte II

Fonte: Over 10,000 Pre-Columbian earthworks are still hidden throughout Amazonia

Faz mais de um ano que postei aqui aquela que se tornou a parte I de uma história que está tendo uma evolução muito promissora. Esta postagem de hoje é para relatar com muita felicidade que o nosso artigo Over 10,000 Pre-Columbian earthworks are still hidden throughout Amazonia foi aceito para publicação no prestigioso periódico Science. Junto com o periódico Nature, elas formam a dupla de elite na divulgação do que de melhor está sendo feito na Ciência ao redor do mundo.

Existem alguns pontos que merecem ser destacados nesse episódio. Gostaria de elencar alguns deles. Antes de tudo, esse acontecimento me despertou para voltar a postar aqui no StatPop! Existem outros pontos mais sérios para uma reflexão menos auto-centrada.

Esse artigo foi fruto de trabalho árduo realizado por vários estudiosos das mais diferentes áreas da Ciência e das mais diversas partes do mundo, visando uma compreensão mais ampla da Amazônia. Boa parte desse esforço foi devotado a levantamento e catalogação de dados sobre essa importante região do planeta. Esse esforço foi fundamental para nós, por exemplo, por fornecer os dados que possibilitaram o nosso trabalho. Muitos profissionais de Estatística, especialmente os da academia, não valorizam suficientemente o esforço desses grupos de pessoas. Sem eles, nossa análise teria sido impossível!

Um desses trabalho de compilação de dados é o AmazonArch. Esse esforço especificamente é mais voltado para dados arqueológicos, que foram a base de nosso trabalho. Além disso, para correta caracterização da possível influência de fatores no processo de ocupação da Amazônia, é fundamental ter os dados de variáveis de interesse com o maior nível possível de resolução espacial. Para ser ter uma idéia da ordem de grandeza, são necessárias em torno de 7 milhões de medições de cada variável se pensarmos em uma resolução de 1 km². Esse é um esforço que envolve pesquisadores de diferentes áreas tais como Meteorologia, Ecologia, Botânica, Zoologia, Geologia, Geografia, Sensoriamento Remoto, para citar algumas das principais. Essa tarefa não é trivial e precisa de muita dedicação de todas as partes envolvidas para poder funcionar a contento.

Nosso estudo foi voltado para compreender o que faz com que certos locais tenham sido escolhidos por povos antepassados para fixar suas atividades. O mais óbvio é procurar relacionar esses locais preferenciais a aspectos ligados às áreas da Ciência listadas acima. Exemplos incluem características do solo (como salinidade), do terreno (como altitude e declive), climáticas (como chuva e umidade), da ocupação animal (como deposição de dejetos) e vegetal (como cobertura) e da geografia (como malha hidrográfica). Todas essas características devem em princípio ser consideradas e possivelmente possuirão relação com a ocorrência de vestígios civilizatórios.

Outro ponto de satisfação é saber que todas as análises que esses pesquisadores precisavam realizar com os dados que eles próprios coletaram poderiam ser realizadas sob a ótica da Estatística, usando os dados como matéria prima e produzindo resultados com a correspondente margem de incerteza a respeito deles. A chave para isso é a utilização de modelos estatísticos e operacionalizar a inferência para esses modelos. Estar dentro da área que responde aos desejos de outros pesquisadores e quantifica os resultados que esses últimos tanto necessitam de forma que eles possam tirar conclusões é particularmente gratificante.

Como acadêmico, é bom ver que tudo isso pode ser materializado através de um trabalho de doutorado realizado dentro do Programa de Pós-Graduação em Estatística da UFRJ, do qual faço parte. Todo cientista trabalha de forma muitas vezes isolada do resto do mundo mas paradoxalmente faz isso se afastando desse mundo para o qual ele almeja contribuir. Ter tido a oportunidade de fornecer para a sociedade explicações sobre questões de interesse para a humanidade compreender sua própria história e do ambiente que a circunscreve foi uma agradável sensação de dever cumprido.

Fazer tudo isso ao mesmo tempo que um aluno estava sendo formado também foi muito bom. Hoje, o aluno já se formou e está (bem) empregado em uma instituição no exterior. Além de ter feito as análises necessárias, ele produziu um pacote no R: bayesPO. Esse pacote está gratuitamente disponibilizado na internet através do link acima e permite que pesquisadores ao redor do mundo que tenham necessidade de análises similares possam realiza-las com um mínimo de conhecimento estatístico.

A última cereja do bolo para mim foi o fato de todos os autores terem concordado com o título do artigo fazer menção explícita a um resultado direto de nossa análise estatística. Ele fala de uma característica da distribuição preditiva das ocorrências ainda não observadas (ver figura acima). Essa distribuição só é obtida de forma direta através de nossa metodologia. Esse reconhecimento pela extensa comunidade de colaboradores científicos do artigo só reafirma a centralidade da Estatística para um assunto científico de alta relevância para tantas outras áreas da Ciência.

A tragédia recorrente do Rio

http://noticias.cennoticias.com/3524890?origin=relative&pageId=5c0896b2-97a3-40de-a630-77caef5b57a7&PageIndex=1

Assim como na postagem da semana passada, falamos novamente de uma tragédia nacional. Novamente, falamos de uma repetição de tragédia recentemente ocorrida na mesma região. A maior diferença é que esta tragédia acontece todo ano, alguns com maior gravidade e outros com menor gravidade. Trata-se de temporais na cidade do Rio de Janeiro. 

Já é de conhecimento de todos que a região sudeste do país está sujeita a fortes chuvas no verão, especialmente nos meses de janeiro e fevereiro. Lembro ainda criança de um temporal na cidade há cerca de meio século, que inundou o bairro de Laranjeiras de tal forma que ao final foram vistas verdadeiras esculturas de automóveis empilhados após terem sidos arrastados pela correnteza formada pela chuva na rua principal do bairro. Houve também deslizamentos que causaram mortes e tristeza para parte da população do bairro.

O que acontece da cidade do Rio é a conjugação de fenômenos esperados pela natureza mas que se magnificaram por vários motivos. O aumento substancial da população nessa região aumenta as chances desses fenômenos, já esperados como disse acima, causarem mais estragos materiais e pessoais pelo simples aumento da população a eles exposta. Assim, é comum vermos várias pessoas atingidas pelos temporais de verão nas cidades mais populosas do país, Rio e São Paulo. 

No caso do Rio, entretanto, existe o agravante da ocupação desordenada da cidade em encostas de morros, alguns muito íngremes. Isso aumenta o risco global de mortes no Rio em relação à capital paulista. De fato, todas as mortes ocorridas nesse último temporal tiveram relação direta com deslizamento de encostas. Isso é esperado em relevos tão íngremes como o carioca. Só que poucos desses locais tem tanta aglomeração urbana como na cidade do Rio de Janeiro. Além desses fatores habituais, temos novos fatores adicionados à essa receita. 

O primeiro deles é o fator climático. É inegável que estamos atravessando um período de mudanças no clima. Neste ano, a cidade teve o máximo histórico de temperaturas médias no mês de janeiro. Nunca um janeiro foi tão quente. Embora o máximo seja temporalmente fortuito, evidências auxiliares reforçam a existência de uma mudança. O verão de 2016 também houve recorde de temperatura. Embora não esteja diretamente relacionada à tragédia recém-ocorrida, a temperatura elevada é indiretamente relacionada, por causar aumento da evaporação da água na superfície. 

Isso nos leva ao motivo principal da tragédia, que foi a chuva ocorrida na semana passada. Choveu em poucas horas um excesso de chuva com respeito à média histórica de chuva nos meses de fevereiro, que são meses reconhecidamente chuvosos. A quantidade de chuva estava entre as maiores já ocorridas. Novamente vale lembrar que entre as maiores quantidades de chuva já observadas na cidade há uma presença substancial de chuva na última década. Isso reforça a tese da mudança climática. Note que essa observação é meramente empírica e não tem relação direta com os estudos que apontam o aquecimento global.

Estamos vivendo uma era de extremos climáticos e alternâncias imensas em diferentes fatores climáticos vem sendo observados com frequência crescente. Recentemente, houve uma nevasca no leste da América do Norte com temperaturas extremamente baixas. Na semana seguinte, a temperatura chegou perto dos 20 graus Celsius (positivos!) na cidade de Nova York, em pleno inverno.

Um outro componente que não pode ser esquecido é o componente econômico. O Estado do Rio de Janeiro passa por um momento particularmente difícil com dívidas enormes e comprometimento total de sua receita com pagamento de pessoal. Isso implica uma diminuição dos aportes a todos os serviços, com a precarização deles como consequência inescapável. Isso vale para a saúde, para a educação e para a segurança pública mas vale também para os programas voltados a mitigar os efeitos das intempéries do destino no Estado.

Essa conjugação de fatores acaba explicando a tragédia anunciada pela qual os cariocas foram obrigados a passar. A perspectiva futura não é boa, a começar com a forte chuva prevista para a noite de hoje. Vai envolver uma mudança de mentalidade de diversos aspectos por parte da administração da cidade e do Estado e isso leva tempo. Resta-nos torcer que os administradores públicos atuais e futuros percebam a importância desse redirecionamento de atitude, gestos e ações.

PS: uma postagem falando em tragédia no Rio na semana passada não pode se furtar a lamentar profundamente o ocorrido no Centro de Treinamento de futebol do Clube de Regatas do Flamengo. Ela não parece ter sido causada pelo temporal embora ele possa ter danificado os equipamentos de ar condicionados causadores de mais essa tragédia carioca. Desejamos um pronto re-estabelecimento do clube e as mais sinceras condolências aos familiares dos meninos que perderam suas vidas na luta pelo sonho de ascensão social.

A tragédia de Brumadinho

https://www.guiaviagensbrasil.com/galerias/mg/fotos-de-instituto-inhotim-brumadinho/

Mais uma vez somos impactados com a tragédia ambiental e, principalmente, humana com o rompimento da barragem de rejeitos da mineradora Vale na mina em Corrégo do Feijão, no município mineiro de Brumadinho. A cidade era até semana passada conhecida por sediar Inhotim, um dos mais belos museus a céu aberto, como ilustra a imagem acima, que tive o prazer de conhecer em minhas viagens pelo mundo. Desde então, a passou a ser mais conhecida por motivos bem menos ilustres que o museu, que felizmente foi poupado da devastação.

Passada mais de uma semana do acidente, já temos mais de uma centena de mortes confirmadas e ainda duas centenas de pessoas desaparecidas. Esse desastre já suplanta em muito o desastre ocorrido na também mineira Mariana com a mineradora Samarco, controlada pela Vale, quando 19 pessoas perderam a vida e o vazamento dos rejeitos causou perdas incalculáveis ao meio ambiente.

Esse foi o maior tema da última semana no país mas ele não está sendo trazido ao StatPop por isso. Ele está sendo veiculado aqui por conta da repetida menção à avaliação de riscos em muitas das menções a essa catástrofe. Efetivamente, houve uma falha (gravíssima, nesse caso) em um projeto de Engenharia e falhas em Engenharia estão inexoravelmente ligadas a avaliação de riscos. Existem inúmeros aspectos técnicos associados a falhas. Ela pode ter sido de projeto, de execução, de manutenção ou até de uma combinação de algumas das causas acima. Não tenho capacidade técnica para tratar desse ponto. [Espero em breve poder trazer postagens mais esclarecedoras sobre esse aspecto.]

Li alguns textos escritos por engenheiros com experiência em minas. Esses textos explicam em detalhe como é feita a construção de barragens de rejeitos. Eles também falam sobre a necessidade de aumento dessas barragens à medida que mais rejeitos são nelas depositados. O que senti falta nesses textos foi uma discussão sobre custos e sobre as chances de falha.

E é justamente esse ponto que gostaria de discutir aqui: como se operacionaliza uma avaliação de riscos. Ela envolve uma infindável de sequência de eventos mas termina com uma recomendação, com vistas a uma tomada de decisão. A recomendação deve ser sempre alicerçada por uma quantificação da probabilidade de possíveis eventos. Esse ponto já foi tratado aqui.

O ponto que merece atenção aqui é que todo processo de tomada de decisão não envolve apenas o cálculo das probabilidades envolvidas. A outra componente imprescindível da avaliação de risco é, como já dissemos antes, o custo associado a (ou a utilidade de) cada possível ação. Assim, eventos com probabilidades baixas podem influenciar mais ou menos a nossa decisão de acordo com as consequências a ela associadas.

Tomemos como exemplo a situação em tela: construção de barragem de rejeitos. Simplificadamente, os elementos que se precisa são as probabilidades de rompimento da barragem e as utilidades ou custos de cada ação de prevenção adotada. O cálculo dos custos está muito longe de ser trivial. Como quantificar a perda de uma vida? Apenas pelo custo das indenizações associadas? Como quantificar um desastre ambiental? Apenas pelas perdas financeiras das populações das vizinhas à área atingida?

De todo mundo esse custo, uma vez quantificado, deve ser contrastado contra os custos de construção e manutenção da barragem e ponderados pelas respectivas probabilidades dos eventos associados. Com isso, pode-se calcular a perda esperada de cada ação. As possíveis ações aqui são as diferentes políticas de construção e de manutenção das barragens.

Suponhamos que existam apenas 2 ações possíveis no caso de uma barragem de rejeitos: construção/manutenção de forma econômica (E) ou de forma abrangente (A). Suponhamos que o custo de A seja 10 vezes maior que o custo de E. Suponha também que as probabilidades de rompimento da barragem sejam de 0,1% para E e 0,001% para A. Vamos supor também que o custo de um rompimento seja 10.000 vezes maior que o custo de E. [Esses custos não são necessariamente quantificados em reais ou dólares mas em unidades monetárias mais amplas, que podem envolver (in)satisfação ou (des)prazer dos atingidos pelas ações tomadas.]

As perdas esperadas então são:

• A: 10.000 x 0,00001 + 10 x 0,99999 = 10,0099
• E: 10.000 x 0,0001  + 1 x 0,9999 = 1,9999

Por essas contas, espera-se uma perda cinco vezes maior (10,0099/1,9999 ~ 5) para o tratamento econômico da barragem. Portanto, a decisão correta nesse caso seria investir mais na prevenção de desastres. Não estou aqui nem de longe sugerindo que os números acima constituem uma quantificação correta da situação recentemente ocorrida. Tampouco estou dizendo que qualquer acontecimento, por mais trágico que seja, possa ser reduzido a números. Só estou tentando mostrar como a teoria de decisão poderia ser utilizada para auxiliar a correta tomada de decisão em qualquer problema, por mais doloroso ou complexo que ele seja.  

Por fim, resta destacar que o mesmo problema pode ter diferentes soluções dependendo de quem é o tomador de decisões. No caso de mineração, ele pode ser a empresa mineradora, pode ser a população atingida, pode ser o poder público. Para cada um desses decisores, os custos podem ser alterados ao contemplar outros elementos como ganhos/perdas associados com os empregos gerados para a população e os impostos pagos aos cofres públicos pela atividade mineradora. Tudo isso só ilustra a complexidade do problema e a cadeia de avaliações que precisa ser utilizada para a correta quantificação de atividades econômicas em todas as suas vantagens e desvantagens.  

Super erupção vulcânica apocalíptica que poderia DESTRUIR a civilização está muito mais próxima do que pensávamos - parte II

https://www.hakaimagazine.com/sites/default/files/facebook-sakurajima.jpg

A foto acima é do vulcão Sakurajima, no Japão, um dos vulcões mais ativos do mundo. Ela foi escolhida por abrir as apresentações que o Professor Jonathan Rougier faz sobre o seu trabalho, que foi o assunto da postagem da semana passada. O professor Rougier teve a gentileza de nos responder para dar sua visão sobre o seu trabalho, sobre a repercussão que ele teve na mídia e sobre qual a avaliação que ele fez de todo esse processo. Ele não só fez isso como nos enviou o material que ele usa nas palestras que ele faz sobre o assunto. O arquivo das apresentações pode ser visualizado aqui. A íntegra da avaliação que o professor Rougier fez do processo segue (traduzida) abaixo:

O que aconteceu com o artigo foi que meus coautores ficaram entusiasmados com o resultado, quando finalmente emergiu de forma inequívoca - levou muito tempo para descobrir como lidar com as limitações das observações de uma maneira simples e transparente. Então falei com a assessoria de imprensa, e eles disseram, mais ou menos, que "todo mundo gosta de uma história de vulcão, e todo mundo gosta de uma história de fim de civilização, então você definitivamente deveria fazer um comunicado à imprensa". Eles me ajudaram a escrever um, que era uma mistura de narrativa e citações. Veja aqui.

Isso tornou mais fácil para os meios de comunicação produzir uma reportagem.

O comunicado de imprensa permitiu-me expressar um conjunto mais amplo de pontos de vista do que estava no jornal, centrado na fragilidade do nosso mandato como civilização, aqui na superfície da Terra, e na nossa necessidade de resolver problemas mais importantes (incluindo o problema de grandes, mas não super-erupções). Vários dos meios de comunicação captaram isso. Na minha palestra sobre este documento, eu digo que nos últimos 30 anos a economia global se desenvolveu sob o ímpeto de crescimento e lucro, e nenhuma atenção foi dada à resiliência, e a população mundial aumentou de 4,5 bilhões para 7,5 bilhões. O resultado é que nós humanos nunca fomos mais vulneráveis. Eu acho que Peter Hess do site Inverse realmente entendeu a mensagem, daí "surpreendentemente frio" - o que fez todos os meus co-autores rirem!

[Nota da tradução: Peter Hess publicou uma postagem no site da Inverse sobre o assunto, tendo como título "Vulcanologista que mudou a data da próxima super-erupção está surpreendentemente frio".]

Seguimos um modelo bastante padrão para divulgar o comunicado à imprensa e o jornal, e a Elsevier, editora do artigo, foram úteis. O comunicado de imprensa foi divulgado na manhã de segunda-feira, e as matérias foram embargadas até o meio-dia de quarta-feira, quando a Elsevier disponibilizou o artigo na Science Direct. Nesse intervalo de tempo, lidei com consultas por e-mail, cerca de sete no total, incluindo várias trocas com Peter Hess. Eu monitorei o Google News para 'super-erupção' e as histórias começaram a sair imediatamente: as manchetes do End Times foram as primeiras!

[Nota da tradução: End Times Headlines é um site que relaciona vários aspectos da sociedade, inclusive Ciência, com assuntos religiosos e publicou uma postagem sobre esse trabalho.]

Uma coisa interessante é que todos, incluindo o nosso escritório de imprensa, queriam uma imagem de um vulcão com uma super-erupção. Eu tive que explicar que provavelmente nenhum ser vivente havia testemunhado uma super-erupção e vivido, e nós estabelecemos em uma foto do espaço da caldeira de Toba - Toba foi uma das maiores erupções explosivas jamais registradas. Eu incluo o artigo do Sunday Times em meus slides porque, ao tentar transmitir a magnitude de uma super-erupção, o artista inteiramente re-imaginou a estrutura da Terra.

No geral, fiquei muito feliz com a cobertura da imprensa, que, em grande parte, acompanhou de perto o comunicado de imprensa, e que, portanto, nos permitiu expressar e promover um conjunto mais amplo de pontos de vista do que o próprio documento. Eu não fiz uma contagem final, mas a história foi repercutida por centenas de meios de comunicação. Um efeito colateral divertido foi que eu recebi e-mails de todo o mundo, dizendo "Eu vi você em nosso jornal, eu não sabia que você estava trabalhando em vulcões". Outra foi que fui contactado por uma escola e pedi para dar uma palestra no dia de estudos, o que eu fiz. Acho que já falei nove vezes, com mais uma vez por vir, para todo tipo de público, incluindo uma feira de ciências.

Quando eu dou a palestra, como você pode ver nos slides, eu incluo uma descrição do comunicado de imprensa e interesse da mídia, porque é divertido e gráfico. Mas termino com uma reflexão sobre aonde nosso trabalho está indo agora. Nossa intenção é fornecer mapas de risco regionais para informar a mitigação de riscos; por exemplo, onde colocar observatórios vulcânicos. Começamos isso em 2011, mas levamos alguns anos para chegarmos a um acordo com os dados e, é claro, também estamos fazendo outras coisas! Estamos quase lá, embora eu pense que vamos produzir um artigo sobre as taxas regionais de vulcanismo primeiro.

Super erupção vulcânica apocalíptica que poderia DESTRUIR a civilização está muito mais próxima do que pensávamos

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-5125109/Supervolcano-eruptions-regular-expected.html

O título desta postagem poderá atrair a atenção de muitos, assim como atraiu a minha. Trata-se do título de uma reportagem publicada na seção de Ciência do reconhecido jornal britânico Daily Mail, no dia 29 de novembro de 2017. A reportagem apresenta também os sub-títulos 

• Uma erupção seria capaz de devolver a humanidade a um estado de pré-civilização
• As gigantescas explosões poderiam liberar mais de 1.000 gigatoneladas de cinzas no ar
• Super erupções podem ocorrer tão regularmente quanto uma vez a cada 17.000 anos
• A janela entre super-erupções pode ser tão curta quanto a cada 5.200 anos

Esse título atraiu a atenção da mídia britânica no final do ano passado e a matéria foi repercutida em  vários outros veículos jornalísticos de comunicação, como o The Independent, The Times, CBC, Pulse e 24hGold. E com certeza, os sub-títulos ajudaram o clima apocalítico ensejado pelo título. Embora não contivessem nenhuma mentira, elas enfatizaram mais os aspectos mais negativos associados a essa possibilidade.

O mesmo tipo de preocupação foi externada no mesmo período, mas de forma independente do artigo do Daily Mail, pela imprensa americana. Nesse caso, a preocupação estava concentrada especificamente no campo de magma situado abaixo da superfície do Parque Nacional de Yellowstone. Exemplos de reportagens sobre isso incluem matérias do New York Post, do IFLScience! e Usa Today.

A reportagem do título foi baseada nos achados científicos reportados no artigo "The global magnitude–frequency relationship for large explosive volcanic eruptions", publicado no volume 482 do periódico científico Earth and Planetary Science Letters, em 15 de janeiro deste ano. O artigo tem autoria de 4 pesquisadores, todos da Universidade de Bristol, no Reino Unido, tendo como 1o autor o professor de Estatística Jonathan Rougier e os outros autores do Departamento de Geociências. O resumo do artigo de Rougier e seus colegas informa (em tradução feita para o português) que

Para vulcões, como para outros perigos naturais, a freqüência de grandes eventos diminui com sua magnitude, conforme capturado pela relação magnitude-frequência. Avaliar essa relação é valioso tanto para os insights que ela fornece sobre o vulcanismo quanto para o desafio prático do gerenciamento de risco. Nós derivamos uma relação global de magnitude e freqüência para explosões de erupções vulcânicas de pelo menos 300Mt de massa irrompida (ou M4.5). Nossa abordagem é essencialmente empírica, baseada nas erupções registradas no banco de dados LaMEVE. Ela difere das abordagens anteriores principalmente em nosso tratamento conservador de arredondamento e sub-notificação de magnitude. Nossa estimativa para o período de retorno de 'super-erupções' (1000Gt ou M8) é 17ka (95% CI: 5.2ka, 48ka), que é substancialmente menor do que estimativas anteriores, indicando que os vulcões representam um risco maior para a civilização humana do que se havia pensado anteriormente.

A última frase do resumo faz referência à estimativa anterior de tempo de retorno de super-vulcões, que era de 45.000 anos a 714.000 anos. Vale notar que apesar de muito mais ampla, ou seja muito mais incerta, essa estimativa anterior ainda assim guarda uma pequena interseção com a estimativa intervalar encontrada por Rougier, que vai de 5.200 anos a 48.000 anos. Foi essa novidade que atraiu a atenção da mídia e possibilitou as interpretações mais catastróficas dos resultados obtidos. O clima de pânico pode ainda ser aumentado pelo fato que as últimas super-erupções aconteceram há cerca de 20.000 anos e a estimativa pontual do tempo de retorno foi de 17.000 anos, tornando ainda mais plausível uma ocorrência para os próximos anos, décadas ou séculos. Em breve, pretendo postar uma reflexão pessoal do Professor Rougier sobre essa cobertura da mídia.

É bem verdade que a humanidade ainda não presenciou uma super-erupção. Mas os conhecimentos científicos nos garantem que tais eventos só acontecem após décadas de avisos emitidos pelo próprio planeta e, no momento, não há nenhum sinal indicando essa proximidade. Rougier tratou de esclarecer que não há motivos para alarmes. Ele procurou classificar sua descoberta com uma importante ferramenta para estabelecer novos parâmetros para (e uma redefinição da urgência de) uma nova forma de estudar a importância e influência que vulcões podem ter na nossa vida. Apenas isso!

Dados presence-only

https://www.livescience.com/30366-atlantic-forest-jungle-brazil-ecosystem.html

A expressão do título se refere a um tipo de dado muito comum em Ecologia, e que devido à sua importância pode ser identificado com uma área da Ecologia. Ela se refere às análises comumente feitas na Ecologia onde apenas as presenças de espécies animais e vegetais são registradas. Isso acontece porque algumas espécies não são muito abundantes na região de interesse. Portanto, encontra-las é uma tarefa difícil e que envolve muito planejamento.

Um exemplo ajuda a ilustrar o problema envolvido nesse tipo de estudo. Vamos pensar na busca de espécies raras na floresta amazônica. Estamos falando aqui de uma região de dimensões continentais e de muito difícil acesso a toda sua extensão. Os ecologistas buscam obter evidências de ocorrências dessas espécies através de estudos preliminares e partem em exploração no campo tendo vista essas considerações. As ocorrências da espécie que forem observadas são registradas e é apenas isso que tem-se reportado. Assim, apenas as presenças são registradas, caracterizando os dados de apenas presença ou presence-only.

E porque esse tipo de tipo de estudo chama a atenção, atraindo alguma notoriedade? Um dos preceitos básicos de qualquer estudo do efeito de alguma característica é o contraste com a ausência dessa característica. Assim, ao estudar a eficácia de algum novo medicamento, faz-se a comparação de grupos de indivíduos similares que são divididos entre o tratamento usual e o novo tratamento. É essa comparação que permite saber qual o verdadeiro efeito do novo tratamento. Sem saber o que acontece com o tratamento usual, não é possível afirmar se o tratamento novo é benéfico ou prejudicial à saúde.

Assim, para inferir adequadamente o que faz com que presenças são observadas é preciso ter também os resultados associados às ausências. No caso de Ecologia, para saber que fatores (solo, clima, ... ) afetam ou facilitam a ocorrência da(s) espécie(s) de interesse, é importante saber se um determinado fator está associado à ocorrência da espécie. Por exemplo, a salinidade do solo pode estar associada à observação de espécimes. Para comprovar isso, teríamos de observar a presença de espécimes com valores altos da salinidade mas também a ausência de espécimes com valores baixos de salinidade do solo.  Se observamos apenas as presenças, não temos garantias da relevância da salinidade do solo para explicar a presença da espécie.

Apesar de tudo disso, a dificuldade na obtenção de dados completos (com ausências) fez com que uma série de estudos começassem a ser desenvolvidos apenas com os registros de presença. Várias diferentes abordagens forma propostas com esse fim. Entre essas podem ser citadas máxima entropia, regressão logística e processos pontuais. Muitas dessa análises se baseiam na hipótese de que (todos os) locais onde não foi observada presença são locais de ausência! Alguns estudos mostraram a similaridade entre muitas dessas propostas. 

Essas propostas começaram a ser disseminadas na comunidade de Ecologia e tem sido rotineiramente utilizadas por ecologistas. A particularidade desse tipo de análise chamou a atenção de estatísticos e atraiu pesquisadores da área. Isso não significa que o assunto ficou livre de controvérsia. Uma das críticas mais contundentes e respeitadas pode ser encontrada aqui. 

Essas criticas mostram que, mesmo surpreendente à primeira vista, alguns resultados se mostram robustos e fornecem resultados parcialmente adequados. A parte que parece ser adequada é a estimação da relevância/significância de efeitos de variáveis de solo/climáticas na ocorrência. Isso é compreensível pois revela (de forma incompleta, é verdade) associação entre valores dos fatores e a ocorrência da espécie. A parte que parece ser inadequada é a estimação da prevalência da espécie. Isso também é compreensível pois saber quantas espécies existem em sub-regiões não fornece informação suficiente para extrapolação para toda a região de interesse, especialmente se a cobertura das sub-regiões é muito menor que a região toda.

Alguns esforços tem sido feitos na direção de melhorar as análises. Isto é, já que não há como completar os dados com ausências adequadamente,  o que mais podemos fazer? Ou de outra forma, existe alguma outra fonte de informação que pode ser usada para compensar a ausência das ausências? Nessa direção, uma linha de estudo que tem sido adotada é incorporar várias espécies em uma análise conjunta. Com isso, obtém-se mais informação e permite-se análises mais confiáveis.

Outra linha que me parece promissora é a inclusão de informação sobre a acessibilidade aos locais onde foi observada a presença da espécie. Saber o que fez com que aqueles (e não outros locais) foram visitados pode fornecer informação útil para o estudo de que fatores afetam a presença de espécie de interesse. Existem ainda dificuldades na separação do que é efeito da ocorrência com relação a o que é efeito da observabilidade. Estudos para elaboração de propostas que resolvam ou minimizem essas dificuldades estão em curso neste momento. 

Nada disso entretanto invalida a importância de redirecionar a coleta de dados em direção à inclusão de ausências. esse procedimento é mais caro mas é mais cientificamente defensável. As áreas de planejamento ótimo e amostragem preferencial teriam muito a acrescentar com vistas à otimização de custos.

Mudanças climáticas e análises de extremos

Fonte: Nascimento, Gamerman e Lopes (2016)

A postagem da semana passada procurou enfatizar a importância de mudanças climáticas no contexto de análises de extremos. Como já vimos aqui, análise de extremos é uma área da Estatística muito utilizada em diversas áreas como Engenharia, Meteorologia e Finanças. Ela serve para fornecer parâmetros que nos indiquem quão esperado é um evento de um fenômeno que estamos interessados. No caso de Engenharia temos o estudo da vazão de rios para construção de barragens. No caso de Finanças, temos o estudo dos retornos de ativos financeiros para construção de um portfólio ou carteira de investimentos. E em Meteorologia, vimos a sua importância no contexto de análise de tempestades em postagens sobre o furacão Harvey.

A questão é que essa teoria está construída para situações estáticas e ela precisa de adaptações para situações envolvendo mudanças. Essas mudanças podem ser devidas a diversos aspectos. Mas vamos nos concentrar aqui nesta postagem em mudanças associadas à passagem do tempo. Esse é o cenário mais importante para analisar mudanças climáticas.

Vale a pena ressaltar nesse contexto a importância de uma teoria guiando os nossos passos. Sem teoria, estaríamos condenados a usar apenas os dados para tirar nossas conclusões. Se o contexto é estático, até podemos tentar usar apenas a massa de dados já coletada para fazer nossas inferências. Isso até pode funcionar bem dentro dos valores que já foram observados. Mas mesmo aqui essa abordagem empírica traria dificuldades para falar da probabilidade de situações ainda não observadas.

Algo similar acontece no contexto de mudanças ao longo do tempo. Por maior que seja nossa base de dados, ela se torna pouco relevante se desconfiamos que estão havendo mudanças ao longo do tempo. Afinal, que garantia temos que os dados que tínhamos ontem serão um bom subsídio para falar do que está acontecendo hoje ou irá acontecer amanhã?

É nesse ponto que a construção de um arcabouço teórico pode nos ajudar. Dentro de uma estrutura apropriado é possível estabelecer uma ligação entre ontem, hoje e amanhã. E é essa estrutura que irá nos ensinar como usar adequadamente os dados de ontem para falar sobre hoje, mesmo sabendo que as condições mudaram. Novamente aqui, a teoria de valores extremos é uma base fundamental para construir essa ponte sobre o tempo. Obviamente, essa estrutura pode e deve ser testada para avaliação de sua viabilidade nesse contexto de mudança.

Uma ilustração de uma abordagem que faz isso está na figura acima. Ela foi obtida a partir de um estudo sobre retorno de ações da Petrobras no mercado financeiro brasileiro, de 2002 a 2011. Os seus valores absolutos estão representados pelas barras em linha cheia. Pode ser visto que existe um padrão que está mudando ao longo do tempo; períodos de maior turbulência, como a crise dos mercados em 2008, mostra retornos muito maiores que em outros períodos. Lembre que o gráfico apresenta os valores absolutos dos retornos; portanto tanto grandes flutuações para cima (valorização do ativo) como para baixo (desvalorização do ativo) aparecem como barras mais altas.

A análise resultante indica isso claramente através dos quantis elevados, representados pelas linhas tracejadas. A mudança ao longo do tempo nos quantis elevados é bastante nítida na figura e acompanha as mudanças observadas nos dados. Algo similar poderia ser feito sem uma estrutura, baseado apenas nos dados? Sim mas não forneceria nenhuma garantia de que iria funcionar nem de quão confiável é o procedimento. Com uma teoria por trás, podemos obter as estimativas desses quantis elevados assim como medidas de quão confiáveis eles são.

Essas idéias devem ser usadas no contexto de fenômenos como as tempestades que assolam a região do Caribe nos períodos mais quentes do ano. Existe evidência suficiente para considerar a possibilidade de que os padrões climáticos, pelo menos no que diz respeito a esse fenômeno, estejam mudando. Portanto, as afirmações sobre chuvas de 500 ou 1000 anos baseadas em um cenário estático, que foram feitas nas análises sobre a passagem do furacão Harvey, possivelmente não são apropriadas. Esse reconhecimento e sua solução ajudaria a resolver a perplexidade externada nas postagens anteriores.

Harvey foi um furacão sem precedentes? - parte II

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Uma questão levantada na postagem passada diz respeito a mudanças climáticas e suas influências em análises de extremos. Pretendo retomar em breve esse tema. Por ora, o texto que segue trata em mais detalhe essa questão no contexto do furacão Harvey...

Houston está vivenciando sua 3a inundação de "500 anos" em 3 anos. Como isso é possível?

por Christopher Ingraham*

O furacão Harvey trouxe condições de chuvas e enchentes de "500 anos" para a área de Houston, de acordo com funcionários do Distrito de Controle de Inundações do Condado de Harris.

A partir de 31 de agosto, áreas espalhadas ao redor de Houston sofreram inundações atingindo limites de 1.000 anos ou mais.

Mas as inundações de 500 anos, como se verifica, ocorrem com mais freqüência do que você poderia esperar. A área de Houston, por si só, viu nada menos que três desses eventos nos últimos três anos, de acordo com autoridades locais: inundações do Memorial Day em 2015 e 2016, seguidas pelas chuvas torrenciais do furacão Harvey este ano.

Então, Houston está apenas em uma sequência de inundações historicamente azarada, para ser seguido por um retorno ao normal em breve? Ou houve algum erro de cálculo da frequência com que esses eventos de enchentes maciças ocorrem? Ou, de forma mais alarmante, está acontecendo algo mais que sugere que esses eventos climáticos catastróficos estão se tornando muito mais comuns?

Vamos começar com o que significa ser uma inundação de "500 anos".

Uma inundação de 500 anos não é necessariamente algo que acontece uma vez a cada quinhentos anos. Em vez disso, uma inundação de 500 anos é um evento que tem 1 chance em 500 de ocorrer em um determinado ano. "Para uma inundação de 500 anos, há uma chance de 0,2 por cento de ter uma inundação dessa magnitude ocorrendo" em qualquer ano, de acordo com o Serviço Meteorológico Nacional.

Pense nisso como mais um termo estatístico do que um meteorológico. A probabilidade de qualquer tempestade extrema acontecer é completamente independente da probabilidade da próxima. "Se um desses eventos ocorre, não tem efeito sobre eventos futuros que ocorram", de acordo com o Serviço Meteorológico Nacional. "Em outras palavras, se ocorrer um evento de inundação de 100 anos, isso NÃO significa que as pessoas estão seguras por 99 anos. O risco de ter a inundação em qualquer ano é o mesmo", independentemente de ter ocorrido recentemente. O mesmo vale para inundações de 500 anos.

Falando em termos práticos, isso significa que você pode ter vários eventos de inundações de 500 anos acontecendo essencialmente em sequência. Na verdade, isso parece estar acontecendo em Houston agora, com as inundações em 2015, 2016 e hoje.

Aqui está a outra grande advertência: o termo é aplicado a uma área local, e não aos Estados Unidos como um todo. Então, quando os meteorologistas dizem que Houston está experimentando uma inundação de 500 anos, eles querem dizer que existe uma chance de 1 em 500 de acontecer em qualquer ano em Houston.

Os Estados Unidos têm 3.5 milhões de quilômetros de rios e córregos e 95.000 milhas de costa, o que significa muito potencial de inundações - até inundações históricas, por padrões locais ou regionais - em qualquer ano. No caso, o país experimenta vários eventos de inundações ou tempestades de 500 anos (ou seja, um evento que teve uma chance de 1 em cada 500 de ocorrer nesse lugar) todos os anos. Incluindo Harvey, o país experimentou pelo menos 25 eventos de chuva de 500 anos desde 2010, de acordo com o National Weather Service.

Antes de Harvey, o evento mais recente aconteceu no Missouri em maio, quando algumas áreas foram inundadas com um pé [NT:  ~30 cms] de chuva em algumas horas. Outros eventos recentes de chuva de 500 anos incluem o furacão Matthew, que afligiu as Carolinas no outono passado, e as chuvas torrenciais que destruíram grande parte de Ellicott City, Md., no verão passado. Harvey será pelo menos a quinta maior inundação de 500 anos a atingir o Texas desde 2010.

Abaixo está um mapa de onde alguns dos principais ocorreram desde 2010, conforme compilado pelo Serviço Meteorológico Nacional.

Fonte: National Weather Service, EUA

Isso nos leva a outra variável na equação: mudança climática.

Não é sensato tentar ligar a mudança climática a qualquer tempestade específica ou mesmo uma série de tempestades. Mesmo que não estivéssemos aquecendo o planeta com um fluxo constante de gases do efeito estufa gerados pelo homem, todas essas tempestades provavelmente aconteceriam de qualquer maneira. Mas os cientistas do clima acreditam que o aquecimento global está criando condições que permitem que essas tempestades se tornem mais poderosas e, talvez, ainda mais freqüentes.

Os climatologistas dizem que o mecanismo pelo qual isso está acontecendo é bastante direto. "O ar mais quente pode conter mais vapor de água do que o ar mais frio", de acordo com a Avaliação Climática 2014 produzida pelo governo dos EUA. "Análises globais mostram que a quantidade de vapor de água na atmosfera de fato aumentou devido ao aquecimento causado pelo homem. Esta umidade extra está disponível para sistemas de tempestade, resultando em chuvas mais pesadas ".

Essa avaliação inclui o gráfico bastante alarmante do início da postagem sobre a crescente prevalência de "eventos de precipitação pesada" - definido neste caso como eventos de chuva de cinco anos ou eventos que têm uma mudança de 20% ocorrendo em qualquer ano.

O gráfico apresenta o número desses eventos em uma década, em relação ao número médio do período de 1900 a 1960. A década de 1990 presenciou 30 por cento mais desses pesados ​​criadores de chuvas que uma típica década entre 1900 e 1960. Nos anos 2000, havia mais 40% desses eventos.

Há uma última questão: nem todas as estimativas de eventos de 100 ou 500 anos são iguais.

Termos como 100 anos e 500 anos começaram a ser aplicados às inundações com a criação do Programa Nacional de Seguro de Inundação em 1968. O programa precisava identificar quais áreas dos Estados Unidos corriam o risco de inundações e quais não. As planícies de inundação foram definidas como terra susceptível de inundar durante um evento de chuva de 100 anos.

Os climatólogos baseiam seus relatos em estimativas de precipitação de 100 anos e 1.000 anos com base em uma análise estatística dos dados de precipitação dos anos anteriores. Quanto mais dados você tiver, melhor será a sua estimativa. Alguns lugares possuem mais dados disponíveis do que outros. À medida que os dados novos chegam a cada ano, as estimativas em todos os lugares podem ser atualizadas.

Tudo isso é notícia alarmante para os moradores de Houston, Nova Orleans e os milhões de outras pessoas que vivem em áreas vulneráveis ​​a inundações extremas. Ele sugere cumulativamente que o que uma vez nós projetamos como clima extremo é mais comum do que pensamos e, como o clima caminha, está ficando cada vez mais comum.

Os dados mais recentes que temos sobre os eventos de precipitação extrema, até 2015, mostram que as tendências descritas acima provavelmente continuarão.

* - esse texto foi publicado aqui.

Harvey foi um furacão sem precedentes? - parte I

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A passagem do furacão Harvey pelos Estados Unidos deu origem a uma série de estudos e questionamentos postados na internet. Selecionei alguns mais ligados ao tema deste blog, especialmente à questão de extremos, para reproduzir aqui . O primeiro deles segue abaixo...

Harvey é um evento de inundação de 1000 anos sem precedentes na escala

por Jason Samenow*

À medida que as chuvas de Harvey se desenrolavam, a intensidade e o alcance do desastre eram tão enormes que os meteorologistas, os primeiros afetados, as vítimas, todos realmente, não podiam acreditar no que seus olhos viam. Agora, os dados trazem o que todos suspeitavam: este evento de inundação está em uma escala totalmente diferente do que já vimos nos Estados Unidos.

Uma nova análise do Centro de Ciências e Engenharia Espaciais da Universidade de Wisconsin determinou que Harvey é um evento de inundação de 1.000 anos que atingiu uma enorme seção do sudeste do Texas equivalente em tamanho a Nova Jersey.

Não há nada no registro histórico que rivaliza com isso, de acordo com Shane Hubbard, o pesquisador de Wisconsin que fez e mapeou esse cálculo. "Ao olhar para muitos desses eventos [nos Estados Unidos], nunca vi nada dessa magnitude ou tamanho", disse ele. "Isso é algo que não aconteceu em nossa era moderna de observações".

Hubbard fez cálculos adicionais que acentuam a escala maciça do desastre:

Pelo menos 20 polegadas de chuva caíram sobre uma área (quase 29 mil milhas quadradas) maior que 10 estados, incluindo West Virginia e Maryland (por um fator de mais de dois).

Pelo menos 30 centímetros de chuva caíram sobre uma área (mais de 11,000 milhas quadradas) equivalente ao tamanho de Maryland.

Um evento de inundação de 1.000 anos, como o próprio nome indica, é excepcionalmente raro. Isso significa apenas uma chance de 0,1 por cento de tal evento acontecer em qualquer ano. "Ou, uma maneira melhor de pensar sobre isso é que 99,9 por cento do tempo, tal evento nunca acontecerá", disse Hubbard.

Além de Harvey, simplesmente não há registro de um evento de 1.000 anos que ocupe tamanha área. 

Embora ninguém questione a natureza excepcional das chuvas de Harvey, o conceito de um evento de inundação de 1.000 anos foi criticado por alguns acadêmicos e planejadores de inundações. Por um lado, os dados sobre precipitação e enchentes geralmente retornam apenas 100 anos ou mais, então truques estatísticos devem ser aplicados para determinar quais eventos de 500 anos e 1.000 anos realmente representam. Além disso, o clima está mudando e os eventos de precipitação se tornaram mais intensos nas últimas décadas, então o que constitui diferentes freqüências de retorno (100 anos, 500 anos, mil anos e assim por diante) provavelmente está mudando.

Estudos sobre mudanças climáticas descobriram que o que é considerado uma inundação de 500 anos hoje pode se tornar muito mais freqüente nas próximas décadas.

Mas Hubbard, que analisa informações geográficas para ajudar os decisores a se planejar para inundações, usa essas métricas de intervalo de retorno, apesar de suas deficiências. "Para uma comunidade, eles ajudam a colocar esses eventos em perspectiva e a compreender o impacto de uma inundação", disse ele.

Ele acrescentou que eles têm um "tremendo" valor para o planejamento de inundações e a criação de infra-estrutura para resistir a eventos até uma certa intensidade. "Os tomadores de decisão devem poder escolher um número e dizer que este é o número para o qual precisamos estar preparados", disse ele. "Se debatermos e avaliar a precisão dessas estimativas, a comunidade não terá um valor a ser planejado".

Hubbard concorda que o clima está mudando e a precipitação está se tornando mais intensa em algumas áreas, mas ele disse que seria complicado adaptar as freqüências de retorno das inundações. "O desafio é tentar separar quando você tem esses eventos de 500 anos acontecendo o tempo todo, o que é um clima em mudança, que parte é mudanças na urbanização e agricultura e que parte é a falta de compreensão do que aconteceu no passado, " ele disse.

Em qualquer caso, Harvey marca um ponto de exclamação no padrão de eventos desastrosos de chuva nos últimos anos e pode ser um precursor de mais eventos nas próximas décadas.

"Espere que os registros de #HarveyFlood sejam quebrado em 5, 15, 25 anos a partir de agora - mais cedo do que mais tarde", disse David Titley, professor de meteorologia da Penn State.

* - esse texto foi publicado aqui. Veja também no mesmo tema e do mesmo autor aqui.

Pint of Science

https://pintofscience.com/

Pint of Science é uma iniciativa mundial que terá eventos ocorrendo este ano em 11 países, incluindo o Brasil. Trata-se de um evento multidimensional com caráter eclético de divulgação da Ciência de uma forma informal para o publico em geral. Segundo a sucinta descrição do site do evento trata-se de "um festival que traz cientistas para seu bar local para discutirem suas mais recentes pesquisas e descobertas com você. Essa é sua chance de encontrar as pessoas responsáveis pelo futuro da Ciência."

O nome Pint of Science refere-se à medida de volume líquido usada no Reino Unido para servir cerveja. 1 pint é aproximadamente igual a 573 mililitros. Assim, o nome procura fazer a ligação entre Pint of Beer (medida mais usada para quantificar a quantidade de cerveja servida em pubs britânicos), coloquialmente referida como uma pint, para representar a idéia de consumir ciência em um ambiente descontraído ao invés de (ou em conjunto com) consumir cerveja. 

   

Assim, é um evento caracterizado como festival, que está acontecendo em várias cidades dos países realizadores e tem atividades concentradas no período da noite. O evento tem duração de 3 dias, começou ontem (15 de maio) e prosegue até amanhã (17 de maio). No Brasil, o festival terá atividades em 22 cidades, sendo 10 delas no estado de São Paulo. O evento no Brasil é patrocinado por uma variedade de instituições com grande maioria de universidades públicas mas incluindo algumas organizações não-governamentais.

A programação completa da versão brasileira pode ser vista aqui. Apesar da Matemática estar presente em muitas cidades pelo país, a Estatística tem uma participação mais discreta, praticamente toda concentrada em Natal e São Carlos. Recomendo a visita para quem tiver a oportunidade de estar em alguma das cidades onde o festival acontecerá.

Manipulação de dados - parte II

www.surfacetemperatures.org/databank

Algum tempo atrás, falamos aqui sobre o tema do título. Obviamente, isso não é uma prerrogativa brasileira e ele volta à tona sempre quando o assunto desperta interesse intenso e tem uma complexidade razoável de forma a impedir análises definitivas de forma simples e inequívoca. Um tema com essas característica é o aquecimento global. Existem evidências apontando na direção de uma reversão ou diminuição do ritmo de modificação do clima no planeta a partir do início deste século. Isso tem sido objeto de acaloradas discussões no meio acadêmico, com reflexos imediatos nas políticas globais com respeito ao meio ambiente. O texto abaixo foi publicado do site da revista VEJA, descrevendo um incidente científico recente de suspeita de manipulação de dados, que chegou ao Congresso dos Estados Unidos.

O Comitê de Ciência e Tecnologia (CCT) do Congresso dos Estados Unidos abriu um painel para investigar se pesquisadores da agência oficial encarregada dos estudos sobre o clima manipularam dados para chegar à conclusão de que a temperatura da atmosfera continua subindo, contrariando outras pesquisas recentes nas quais foi identificada uma estabilização no chamado aquecimento global.

Lamar Smith, congressista republicano e chefe do comitê, quer averiguar se os técnicos da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) omitiram informações e escolheram dados de maneira deliberada, em vez de trabalhar com isenção científica absoluta.

Outros estudos climáticos realizados nos últimos quinze anos, citados inclusive pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC), apontam para uma pausa no fenômeno de aquecimento do planeta. Tais estudos são frequentemente usados por Smith para criticar as políticas de Barack Obama para reduzir a emissão de gás de estufa.

A controvérsia diz respeito a um artigo produzido por um time do NOAA e publicado em junho pela revista Science. Nele, os autores argumentam que o aquecimento prosseguiu nos últimos quinze anos de maneira tão intensa quanto à observada no século passado. Mas existe a suspeita de que algumas estimativas foram aplicadas sem a consideração da margem de erro. Além disso, as boias de coleta de dados teriam sido criteriosamente escolhidas para fabricar o resultado esperado.

Além da contestação científica dos dados, a investigação do Congresso pretende questionar a politização da discussão técnica sobre o clima. Estudos recentes, feitos com a ajuda inclusive de psicólogos, indicam que, frequentemente, as conclusões de pesquisas alarmistas sobre o clima são diretamente influenciadas pelo próprio alarmismo de leigos vocalizado diariamente pela imprensa mundial. É como querer comprovar o que se deseja, no lugar de concluir cientificamente a partir de dados colhidos da maneira o mais isenta possível.

Se confirmada, a suposta manipulação de dados pela NOAA seria uma das mais graves da história da climatologia. A última, de 2009, foi descoberta depois do vazamento de e-mails de pesquisadores do IPCC. Phil Jones, então um respeitado cientista da entidade, dizia que havia aplicado um modelo de cálculo que "escondia o declínio" das temperaturas globais. Os estudos produzidos pelo IPCC apontavam também para o aumento do aquecimento global e faziam uma relação direta do fenômeno com as ações do homem. Na época, Jones foi a público para se retratar e reconheceu que não havia nenhum indicador concreto de que o globo estava esquentando de forma relevante desde 1995.

Não se pode ignorar que as emissões de dióxido de carbono aumentaram por causa da queima dos combustíveis fósseis, nem que a ação humana afeta o ambiente. No entanto, não é possível ainda ter certeza sobre quais são as reais dimensões das consequências desse fenômeno nas temperaturas do planeta. O papel fundamental de órgãos como o IPCC e a NOAA é estudar os dados técnicos e tratar as considerações de maneira isolada à da opinião pública ou das correntes ideológicas já existentes para dar respostas contundentes a essas incertezas.

É interessante notar que o trabalho que está sendo alvo de investigação por manipulação de dados apresenta uma contestação técnica baseada na possibilidade de uso indevido dos dados em análises anteriores. Uma visita ao site do CCT mostra que essa discussão está longe de encerrada. O congresso americano e a NOAA parecem estar em rota de colisão após a NOAA não ter enviado ao Congresso os dados que embasaram a sua análise. Segundo o site do congresso, a NOAA ignorou o pedido do Congresso e agora esse pedido foi feito de forma judicial. Aguardem mais capítulos... essa novela promete!

O link para a matéria da Veja é http://veja.abril.com.br/noticia/ciencia/congresso-americano-investiga-manipulacao-de-dados-para-provar-o-aquecimento-global

Um estatístico nas Olimpíadas de Pequim

Equipe do sistema MOS na frente do QMB (Prof. Ghosh é o 4o da direita para a esquerda) 

O título se refere a uma matéria que o Dr. Sujit Ghosh, Professor Titular do Departamento de Estatística da North Carolina State University (NCSU) e Vice-diretor do Instituto de Ciências Estatística e Matemática Aplicada (SAMSI), publicou em 2008 (logo após as Olimpíadas de Beijing) no boletim da associação de Estatística americana. Em visita no mês passado ao Brasil, ele me contou sobre sua experiência. Achei que tinha tudo a ver com o espírito do StatPop e o com a iminência da chegada das Olimpíadas do Brasil no ano que vem. Assim, o que segue abaixo é a tradução do texto publicado pelo Sujit nesse boletim, feita por mim com a ajuda do Google Translator.

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Foi emocionante ser uma parte dos Jogos Olímpicos em Qingdao, China, em agosto deste ano. Você deve estar se perguntando o que um estatístico fazia nos Jogos Olímpicos. Bem, barcos não navegam sem nossas previsões para o vento. Eu fazia parte de uma equipe da North Carolina State University com a tarefa de prever se a velocidade do vento a uma determinada hora de um determinado dia seria de pelo menos 3 m/s - um valor de limiar de velocidade do vento fundamental para decidir se haverá evento marinho a vela.

Minha equipe - Huiping Miao, um estudante de doutorado em Estatística da NCSU; Lian Xie, professor do Departamento de Ciências Atmosféricas, Marinhas e da Terra da NCSU; Bin Liu, um pós-doutorando de Qingdao; e Zengan Deng, um estudante visitante de Qingdao - trabalhou em colaboração com o Bureau Meteorológico de Qingdao (QMB) para desenvolver um sistema de estatísticas de saída de modelo (MOS) para melhorar previsões de vento de superfície, reduzindo vícios de um já existente modelo (numérico) de previsão de tempo então usado pelo QMB.

O novo sistema MOS foi utilizado para prever o campo de vento (velocidade e direção) durante o evento de iatismo nos Jogos Olímpicos. Os dados dos últimos três anos indicam que havia mais dias de vento fraco (2-5 m/s) do que dias de vento favorável, em agosto. Também em Qingdao, durante agosto, brisas terra-mar ocorrem com freqüência, e o seu impacto sobre o iatismo também era uma preocupação. Então, era crítico determinar se nosso MOS poderia corretamente prever o valor limite de velocidade de vento de 3 m/s. 

O sistema MOS desenvolvido pela equipe do NC State é baseado em um modelo auto-regressivo (AR) de séries temporais. Previsões do modelo de séries temporais são combinadas com as existente (do modelo numérico) como uma soma ponderada de ambas as previsões. Pesos dinâmicos ótimos para cada dia são obtidos minimizando os erros absolutos de previsão. Em outras palavras, o sistema MOS compara a saída do modelo de previsão de vento operacional (ou seja, MM5, a quinta geração de um modelo de mesoescala) com observações passadas e quantifica as tendências do modelo e seu erro no espaço e no tempo. Em seguida, o sistema MOS encontra uma forma otimizada de remover o máximo de erro das previsões existentes, produzindo, assim, uma melhoria da previsão de vento em tempo real. Isto foi um trabalho emocionante!

Havia outros grupos de fora da China ajudando os meteorologistas chineses, incluindo um grupo do Centro Nacional para Pesquisa Atmosférica (NCAR) em Boulder, Colorado, nos Estados Unidos. O nosso sistema MOS, que se baseia em um modelo AR ponderado dinamicamente, teve um desempenho muito bom em prever a velocidade do vento, em comparação com alguns dos outros modelos de previsão. Nosso sistema foi capaz de reduzir o erro médio absoluto para a velocidade do vento e direção por tanto quanto 30% -50%, quando foi testado para Agosto, durante 2005-2007. O sistema MOS também se apresentou bem na previsão da velocidade do vento durante as competições de iatismo nos Jogos Olímpicos de Beijing em 2008.

Apresentação de alguns resultados do sistema MOS 

Nossa viagem para a China foi apoiada em parte pela QMB, que ficou feliz com o nosso sistema de MOS e agora o está usando. É claro que foi divertido encontrar cientistas chineses na QMB, e eu amei a comida e hospitalidade. Eu nunca imaginei, quando me tornei estatístico, que um dia estaria nos Jogos Olímpicos.

Um artigo com notícias relacionadas a este projeto, intitulado "Acadêmicos recebem chamada olímpica", apareceu no The News & Observer, um jornal local na Carolina do Norte. Sua edição on-line pode ser encontrada em www.newsobserver.com/front/story/1163385.html. Além disso, uma apresentação das fotos tomadas durante a nossa visita a China pode ser vista em http://picasaweb.google.com/sujitkg/QMBChina#slideshow.

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As figuras ilustrativas desta postagem foram retiradas do link acima.

Planejamento ótimo e amostragem preferencial

Fonte: tese de doutorado de Gustavo Ferreira (dme.ufrj.br)

Amostragem é a área da Estatística devotada ao estudo das diferentes formas de obter amostras ou sub-conjuntos de um conjunto maior, possivelmente infinito. A amostragem é chamada de preferencial se a forma como os elementos são escolhidos depende do processo que se deseja estudar. Um bom exemplo dessa situação é a escolha de pontos para instalar minas de exploração de algum mineral (ouro, diamante, urânio, etc), usado na postagem da semana passada. Em geral, os locais não são aleatórios nem alocados na região de interesse de forma sistemática, segundo algum arranjo pre-determinado. Procura-se escolher os locais onde espera-se uma maior concentração do mineral!

Nesse caso, os locais de onde as observações vem (ou virão) são determinados pelo próprio processo de interesse. Analise dos dados sem levar em conta essa componente pode produzir viés significativo nas conclusões obtidas por esse estudo. Em particular, as decisões a ser tomadas a respeito do planejamento para novos locais podem ser drasticamente modificadas. Nesse ponto entra a conexão do título: entre planejamento ótimo e amostragem preferencial.

Novamente o exemplo da mineração é particularmente elucidativo. Imagine que uma vasta parcela da região foi negligenciada, possivelmente devido à percepção que a concentração do mineral é mais pobre ali. Se essa informação não foi incorporada à análise, essa região se torna uma forte candidata a receber uma nova mina. A informação sobre a irrelevância comercial dessa região deveria impactar a implantação da nova mina. É o que se espera de qualquer raciocínio baseado no bom senso.

Uma tese de doutorado recentemente defendida na Universidade Federal do Rio de Janeiro mostra que o bom uso da Estatística não contraria o bom senso. Os resultados obtidos por Gustavo Ferreira em seu doutorado mostram que a Estatística muda radicalmente sua recomendação em um planejamento ótimo se a preferencialidade do processo amostral for considerada. O trabalho do Gustavo fornece evidência substancial nessa direção.

A figura acima ilustra esse ponto. O gráfico mais à esquerda apresenta um processo onde apenas os pontos em vermelho foram observados. Isso ocorreu pois é lá que estão os valores mais altos do processo. O gráfico mais à direita não usa essa informação e recomenda fortemente que novas medições sejam feitas na região inicial. (Isso é indicado pelos valores mais altos no gráfico.) Afinal, menos pontos foram observados nessa região e sabe-se menos sobre o processo. O gráfico central usa a informação da amostragem preferencial. Agora, a recomendação pela região inicial não é mais tão enfática a despeito da escassez de informação por lá. De fato, o gráfico mostra que essa região é até um pouco desfavorecida com relação à região em torno de 80 (indicado pelos valores no eixo dos x´s). 

As idéias da tese foram exploradas e desenvolvidas usando técnicas computacionais modernas e forneceram vasta sustentação teórica e prática para o que o bom senso indica. Esse trabalho repercutiu positivamente em vários foros relevantes:

1. a tese recebeu Menção Honrosa no concorrido concurso CAPES de teses do ano de 2014, na área de Matemática/Probabilidade e Estatística. Trata-se de uma das raras ocasiões em que a Estatística foi contemplada nessa premiação;
2. o artigo científico resultante dessa tese foi aceito para publicação no periódico Bayesian Analysis. Os Editores da revista acharam o assunto tão relevante que resolveram promover o artigo com uma discussão sobre o tema. E para a discussão convidaram alguns dos maiores nomes da área.

Aproveito para parabenizar publicamente o Gustavo pelo excelente trabalho, realizado de forma independente e autônoma, como se espera de um bom aluno de doutorado.

Para ler a tese na íntegra, clique aqui
Para ler o artigo da Bayesian Analysis na íntegra, clique aqui