El Bajo Río Solimões Desde La Perspectiva De La Teoría Del Caos (Caos Determinista)
DOI:
https://doi.org/10.33237/2236-255X.2021.3193Palabras clave:
Análisis no lineal, Grandes Ríos, Cuenca del Amazonas, ComplejidadResumen
El estudio de los sistemas dinámicos no lineales está recibiendo cada vez más atención por parte de la comunidad científica. La teoría del Caos, desarrollada a principios de la década de 1960, busca soluciones para sistemas que no se acercan al equilibrio ni a una solución periódica, descubriendo así el movimiento caótico (oscilaciones irregulares y aperiódicas) sobre un atractor extraño. Este descubrimiento fue un avance para el análisis de la dinámica hidrológica, ahora considerado un sistema no lineal. Por tanto, este artículo busca presentar, desde la perspectiva de la teoría del Caos, las potencialidades para el análisis hidrológico de un sistema fluvial. Para ello, se analizaron la dinámica fluvial y los procesos de erosión y sedimentación, además de comprender datos sobre cuotas, descarga líquida y sedimentos en suspensión, buscando comprender los promedios mensuales para predecir los datos desde la perspectiva de la teoría del Caos. Los resultados muestran que el análisis de los flujos turbulentos, en particular los flujos helicoidales, y los procesos de transporte y deposición de sedimentos, es interesante desde la perspectiva del Caos para una escala de tiempo corta, lo que dificulta predecir los resultados a una escala de tiempo mayor. El uso de promedios mensuales para predecir fenómenos de datos de cuotas, descarga de líquidos y sedimentos en suspensión no está indicado por la dinámica no lineal de los datos, sin embargo, es posible predecir los datos en una escala de tiempo corta. También se observó que cuanto mayor es la escala de tiempo predicha, mayor es la posibilidad de inconsistencias en los datos, y no se indica el uso para predicciones, utilizando la teoría del Caos, mayor de un año.
Descargas
Citas
ALVES, A. C. Análise Multitemporal e Morfodinâmica no Entorno da Confluência do Rio Solimões com o Rio Negro. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Geografia, Universidade Federal do Amazonas – UFAM), Manaus, 2019.
BEST, J. L. Sediment Transport and Bed Morphology at River Channel Confluence. Sedimentology, v. 35, pp. 481-498, 1988.
DUNNE, T.; MERTES, L. A.; MEADE, R. H.; RICHEY, J. E.; FORSBERG, B. R. Exchanges of sediment between the flood plain and channel of the Amazon River in Brazil. Geol. Soc. Am. Bull., v. 110, n. 4, pp. 450-467, 1998.
FIEDLER-FERRARA, N.; PRADO, C. P. C. Caos: Uma introdução. Blucher: São Paiulo, 1994.
FILIZOLA, N. O fluxo de sedimentos em suspensão nos rios da bacia Amazônica Brasileira. ANEEL, 1999.
FILIZOLA, N. Transfert sédimentaire actuel par les fleuves amazoniens. Université Toulouse 3- Paul-Sabatier, Toulouse, France, 2003, 292 p.
FILIZOLA, N.; GUYOT, J. L. Suspended sediment yields in the Amazon basin: an assessment using the Brazilian national data set. Hydrol. Processes, v. 23, n. 22, pp. 3207-3215, 2009.
FRANZINELLI, E. Características morfológicas da confluência dos rios Negro e Solimões (Amazonas, Brasil). Revista Brasileira de Geociências, v. 41, n. 4, p 587-596, 2011.
HAKEN, H. Evolution of Order and Chaos in Physics, Chemistry and Biology. Springer Series in Synergetics, vol.17, Springer Verlag, Berlin, 1982.
HANNAN, E. J. A test for singularities in Sydney rainfall. Austr Jour Phys, v. 8, n. 2, pp. 289–297, 1955.
HENSE, A. On the possible existence of a strange attractor for the southern oscillation. Beitr Phys Atmos, v. 60, n. 1, pp. 34–47, 1987.
HURST, H. E. Long-term storage capacity of reservoirs. Trans Am Soc Civil Eng, v. 116, pp. 770–808, 1951.
HURST, H. E. Methods of using long-term storage in reservoirs. Proc Inst Civil Eng, v. 1, pp. 519–543, 1956.
JAYAWARDENA, A. W.; GURUNG, A. B. Noise reduction and prediction of hydrometeorological time series: dynamical systems approach vs. stochastic approach. J Hydrol, v. 228, pp. 242–264, 2000.
KEMBER, G.; FLOWER, A. C. Forecasting river flow using nonlinear dynamics. Stoch Hydrol Hydraul, v. 7, pp. 205–212, 1993.
KHATIBI, R., SIVAKUMAR, B., GHORBANI, M. A., KIÅžI, Ö., KOCAK, K., ZADEH, D. F. Investigating chaos in river stage and discharge time series. J Hydrol, v. 414, n.415, pp. 108–117, 2012.
LARAQUE, A.; FILIZOLA, N.; GUYOT, J. L. Variations spatio-temporelles du bilan sédimentaire dans le bassin Amazonien Brésilien, í partir d"™un échantillonnage décadaire. IAHS-AISH Publ, pp. 250-258, 2005.
LATRUBESSE, E. M. Patterns of anabranching channels: The ultimate end-member adjustment of mega rivers. Geomorphology 101, pp. 130–145, 2008.
LATRUBESSE, E. M.; STEVAUX, J. C.; SINHA, R. Tropical Rivers. Geomorphology, 70, pp.187–206, 2005.
LE CAM, L. A. A stochastic description of precipitation. In: NEWMAN, J. (Org.). Proc 4th Berkeley symp mathematics, statistics, and probability. University of California Press, Berkeley, pp. 165–186, 1961.
LISI, F.; VILLI, V. Chaotic forecasting of discharge time series: A case study. J Am Water Resour Assoc, v. 37, n. 2, pp. 271–279, 2001.
LORENZ, E. N. Deterministic nonperiodic flow. Journal of the Atmospheric Sciences, v. 20, pp. 130-141, 1963.
MANDELBROT, B. B.; WALLIS, J. R. Noah, Joseph and operational hydrology. Water Resour Res, v. 4, n. 5, pp. 909–918, 1968.
MERTES, L. A.; DUNNE, T.; MARTINELLI, L. A. Channel-floodplain geomorphology along the Solimões-Amazon River, Brazil. Geol. Soc. Am. Bull., v. 108, n. 9, pp. 1089-1107, 1996.
MOLINIER, M.; GUYOT, J. L.; OLIVEIRA, E.; GUIMARíES, V. Les régimes hydroiogiques de l"™Amazone et de ses affluents. IAHS Publ, pp. 209-222, 1996.
MORENO, U. F. Teoria de Bifurcações e do Caos Aplicadas í análise da Estabilidade de Tensão. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Santa Catarina), Florianópolis, 1997.
MOSLEY, M. P. An Experimental Study of Channel Confluence. Journal of Geology, v. 84, pp. 535-562, 1975.
PHOON, K. K.; ISLAM, M. N.; LIAW, C. Y.; LIONG, S. Y. A practical inverse approach for forecasting of nonlinear time series analysis. ASCE J Hydrol Eng v. 7, n. 2, pp.116–128, 2002.
POINCARÉ, H. Les Methodes Nouvelles de la Mécanique Celeste. Vols. 1-3, Gauthier-Villars, Paris, 1899.
PRIGOGINE, I. As leis do Caos. Editora Unesp: São Paulo, 1993.
QUEIROZ, M. S.; TOMAZ NETO, A. G. A Influência dos Rios Negro e Solimões nas Comunidades Rurais Ribeirinhas no Município de Iranduba - Amazonas. In: PINHEIRO, L. S.; GORAYEB, A. (Org.). Geografia Física e as Mudanças Globais. 1ed.Fortaleza: Editora UFC, p. 01-12, 2019.
QUEIROZ, M. S.; ALVES, N.S. Conditioning Factors of "Terras Caídas" in Lower Solimões River – Brazil. Caminhos de Geografia, v. 22, n. 80, p. 220–233, 2021.
QUEIROZ, M. S.; SOARES, A. P. A.; TOMAZ NETO, A. G. Comunidades rurais ribeirinhas e as águas do rio Solimões no município de Iranduba – Amazonas. Revista Brasileira de Meio Ambiente, v.4, n.1.108-119, 2018.
RODRIGUEZ-ITURBE, I.; POWER, F. B.; SHARIFI, M. B.; GEORGAKAKOS, K. P. Chaos in rainfall. Water Resour Res, v. 25, n. 7, pp.1667–1675, 1989.
SHANG, P.; NA, X.; KAMAE, S. Chaotic analysis of time series in the sediment transport phenomenon. Chaos Soliton Fract, v. 41, n. 1, pp. 368–379, 2009.
SHARIFI, M. B.; GEORGAKAKOS, K. P.; RODRIGUEZ-ITURBE, I. Evidence of deterministic chaos in the pulse of storm rainfall. J Atmos Sci, v. 47, pp.888–893, 1990.
SIVAKUMAR, B. Chaos in Hydrology: Bridging Determinism and Stochasticity. Springer, 2017.
SIVAKUMAR, B. Chaos theory in hydrology: important issues and interpretations. J Hydrol, v. 227, n. 1–4, pp. 1–20, 2000.
SIVAKUMAR, B. Rainfall dynamics at different temporal scales: A chaotic perspective. Hydrol Earth Syst Sci, v. 5, n. 4, pp. 645–651, 2001.
SIVAKUMAR, B.; HARTER, T.; ZHANG, H. Solute transport in a heterogeneous aquifer: a search for nonlinear deterministic dynamics. Nonlinear Process Geophys, v. 12, pp. 211–218, 2005.
SIVAKUMAR, B.; JAYAWARDENA, A. W. An investigation of the presence of low-dimensional chaotic behavior in the sediment transport phenomenon. Hydrol Sci J, v. 47, n.3, pp. 405–416, 2002.
TONGAL, H.; BERNDTSSON, R. Phase-space reconstruction and self-exciting threshold modeling approach to forecast lake water levels. Stoch Environ Res Risk Assess, v. 28, n. 4, pp. 955–971, 2014.
TSONIS, A. A.; ELSNER, J. B.; GEORGAKAKOS, K. P. Estimating the dimension of weather and climate attractors: important issues about the procedure and interpretation. J Atmos Sci, v. 50, pp. 2549–2555, 1993.
VILLAR, R. E.; MARTINEZ, J. M.; ARMIJOS, E.; ESPINOZA, J. C.; FILIZOLA, N.; SANTOS, A.; WILLEMS, B.; FRAIZY, P.; SANTINI, W.; VAUCHEL, P. Spatio-temporal monitoring of suspended sediments in the Solimões River (2000–2014). Comptes Rendus Geoscience, v. 350, n. 1–2, pp. 4-12, 2018.
WANG, Q.; GAN, T. Y. Biases of correlation dimension estimates of streamflow data in the Canadian prairies. Water Resour Res., v. 34, n. 9, pp. 2329–2339, 1998.
WILCOX, B. P.; SEYFRIED, M. S.; MATISON, T. M. Searching for chaotic dynamics in snowmelt runoff. Water Resour Res, v. 27, n. 6, pp. 1005–1010, 1991.
ZHOU, Y.; MA, Z.; WANG, L. Chaotic dynamics of the flood series in the Huaihe River Basin for the last 500 years. J Hydrol, v. 258, n. 100–110, 2002.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2021 REVISTA GEOTMEAS
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
Los autores que envían sus manuscritos a Geotemas declaran que el trabajo es un artículo original y no ha sido enviado para su publicación, total o parcial, en otra revista científica nacional o internacional o en otro vehículo de circulación. Los autores también declaran que están de acuerdo con la transferencia de los derechos de autor del artículo referido a la revista Geotemas (Universidad del Estado de Rio Grande do Norte), permitiendo publicaciones posteriores, siempre y cuando la fuente de su publicación esté asegurada. Finalmente, asumen la responsabilidad pública del artículo, conscientes de que cualquier cargo que surja de un reclamo de terceros con respecto a la autoría del trabajo puede aplicarse a ellos.
