Mineração climática

Desenvolver técnicas de mineração de dados para apoiar pesquisas sobre mudanças climáticas é objetivo de projeto apoiado pelo Instituto Microsoft Research-FAPESP

Por Fábio Reynol

Agência FAPESP – Um dos principais desafios das pesquisas em meteorologia é a enorme quantidade de dados envolvida. Por conta disso, uma equipe do Departamento de Ciências de Computação do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da Universidade de São Paulo (USP), em São Carlos (SP), pretende aperfeiçoar as ferramentas atuais utilizadas na área por meio de técnicas de mineração de dados.

O “AgroDataMine – Desenvolvimento de métodos e técnicas de mineração de dados para apoiar pesquisas em mudanças climáticas com ênfase em agrometeorologia”, coordenado pela professora Agma Juci Machado Traina, foi selecionado em chamada e tem apoio do Instituto Microsoft Research-FAPESP de Pesquisas em Tecnologia da Informação. Iniciado em dezembro de 2009, deve ser concluído em novembro de 2011.

O grupo pretende direcionar os avanços obtidos pelo projeto em aplicações na agricultura, especialmente em culturas de café e da cana-de-açúcar. Para isso, a USP-São Carlos trabalhará com a Embrapa Informática Agropecuária (unidade da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária), com o Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas à Agricultura (Cepagri) da Universidade Estadual de Campinas. Também participarão pesquisadores da Universidade Federal do ABC e da Universidade Federal de São Carlos.

Em meio a dados complexos, apresentados em volumes medidos em terabytes (trilhões de bytes), um dos maiores desafios é selecionar as informações relevantes. Um dos focos da equipe está nos extremos climáticos, eventos severos que têm aumentado em número e em intensidade nos últimos anos (como por exemplo em 2009), de acordo com dados históricos.

“Vamos procurar fazer a previsão dos extremos climáticos aprimorando os modelos atuais de análise atmosférica”, disse Agma à Agência FAPESP.

Para isso, sua equipe deverá lançar mão de métodos como o da teoria de fractais e da modelagem do caos. “A teoria de fractais é especialmente eficaz para verificar a similaridade de partes em relação ao todo de um objeto estudado. Geralmente, os extremos climáticos rompem um padrão, portanto detectar exceções em um sistema pode ajudar a indicar esses eventos”, disse.

A diretora do Cepagri, Ana Maria Heuminski Ávila, esclarece que os aprimoramentos desenvolvidos no projeto serão testados em dados já coletados. “Vamos utilizar registros históricos, coletados por satélites e estações meteorológicas, e comparar os resultados obtidos pelo modelo com o clima registrado posteriormente”, apontou.

Essa verificação pode ajudar a aumentar a precisão de cada modelo em traçar cenários futuros.

Impacto na agricultura

Segundo Ana Maria, a melhoria das ferramentas atuais de tecnologia da informação impactará diretamente na agricultura, uma vez que será possível traçar com antecedência cenários climáticos que indiquem áreas mais ou menos sujeitas a determinados eventos.

Como exemplo, cita o grande volume de chuvas ocorrido nos últimos meses. “A cana-de-açúcar necessita de um período de estiagem, do contrário a planta fica com teor menor de açúcar, afetando a produção”, disse.

Por outro lado, a planta é tolerante às ondas de calor, diferentemente do café que, com temperaturas acima de 32º C, pode sofrer abortamento das flores, o que prejudica a sua reprodução. Detectar previamente onde ocorrerão ondas de calor ou frio, por exemplo, seria importante para o sucesso dessas culturas.

Segundo Luciana Alvim Santos Romani, pesquisadora da Embrapa Informática Agropecuária e que também participa do AgroDataMine, vários obstáculos técnicos terão de ser transpostos nesse projeto. “Temos dados de dois satélites que contam com resoluções diferentes. Precisamos descobrir como trabalhar com essas diferenças”, disse.

Outro desafio, segundo ela, é a interação entre profissionais de diferentes áreas do conhecimento. Fazem parte do projeto meteorologistas, engenheiros agrônomos, cientistas da computação, matemáticos, entre outros especialistas.

Apesar disso, Luciana considera a interdisciplinaridade também um estimulante. “O importante é que toda a equipe está muito motivada e estamos caminhando muito bem, cada um desenvolvendo a sua área”, afirma.

Microsoft Research-FAPESP

O Instituto Microsoft Research-FAPESP de Pesquisas em TI é uma iniciativa para apoiar projetos de pesquisa em tecnologias de informação e comunicação propostos por pesquisadores associados a universidades e institutos de pesquisa no Estado de São Paulo.

O objetivo é formar uma rede de pesquisadores capazes de criar novos conhecimentos que contribuam para expandir as capacidades da tecnologia de computação para atender desafios sociais e econômicos de comunidades desfavorecidas, rurais e urbanas.

Na mais recente chamada lançada pelo Instituto Microsoft Research-FAPESP (Chamada 06/2009), na qual o projeto AgroDataMine foi aprovado, o objetivo foi apoiar propostas que explorariam a aplicação da ciência da computação a desafios da pesquisa fundamental em áreas como educação, saúde e bem-estar, energia e ciências do meio ambiente.