Temperatura JP x CG

Os dados utilizados neste relatório são refentes à medições semanais de temperatura e volume de chuvas para os municípios de Campina Grande e João Pessoa, disponibilzados pelo Instituto Nacional de Metereologia (INMET) e coletados através do pacote inmetr.

Temperatura

Onde é mais quente?

Vejamos, inicialmente, como se comportam os dados das temperaturas médias para cada cidade.

climas %>% 
  ggplot(aes(x = tmedia,
             fill = cidade)) +
  geom_density() +
  guides(fill = F) +
  scale_fill_manual(values = c("royalblue", "tomato")) +
  facet_grid(~cidade)

É possível identificar pequenas “caudas” nas distribuições para cada cidade, indicando assimetria nas distribuições. Essa assimetria pode ser quantificada, como podemos verificar na tabela a seguir.

assimetria_cg <- climas %>% filter(cidade == 'Campina Grande') %>% pull(tmedia) %>% skewness() %>% round(., 3)
assimetria_jp <- climas %>% filter(cidade == 'João Pessoa') %>% pull(tmedia) %>% skewness() %>% round(., 3)
assimetria_geral <- climas %>% pull(tmedia) %>% skewness() %>% round(., 3)

assimetrias_df <- tibble(`Cidade` = c('Campina Grande', 'João Pessoa'),
                         `Assimetria` = c(assimetria_cg, assimetria_jp))

assimetrias_df %>% 
  kable(align = 'c') %>% 
  kable_styling(bootstrap_options = c('striped', 'hover', 'responsive'))

Cidade	Assimetria
Campina Grande	-0.385
João Pessoa	-0.373

Por estarem entre -0.5 e 0.5, verificamos que as distribuições para cada cidade são moderadamente simétricas. A assimetria, considerando as temperaturas médias como um todo, é de -0.466, no mesmo intervalo que a assimetria específica para cada cidade. Desta forma, podemos utilizar a média como medida de tendência central para responder à pergunta.

climas %>% 
  group_by(cidade) %>% 
  summarise(media_max = mean(tmedia)) %>%
  ggplot(aes(x = cidade,
             y = media_max,
             label = paste(round(media_max, 2), "ºC")))  +
  geom_point(size = 3) +
  geom_segment(aes(x = cidade,
                   xend = cidade,
                   y = 0,
                   yend = media_max)) +
  geom_text(position = position_stack(vjust = 1.1)) +
  labs(title = "Temperatura média por cidade",
       x = "Cidade",
       y = "Temperatura (ºC)")

A cidade mais quente, ou seja, com a temperatura média mais alta, é a cidade de João Pessoa.

As temperaturas máximas semanais (o pico do calor) são tão diferentes quanto as médias? Mais?

temperatura.labs <- c("Máxima", "Média")
names(temperatura.labs) <- c("tmax", "tmedia")

climas %>%
  gather(temperatura,
         valor, 
         tmax,
         tmedia) %>% 
  ggplot(aes(x = valor,
             fill = cidade)) +
  geom_density() +
  facet_wrap(temperatura ~ cidade, 
             labeller = labeller(temperatura = temperatura.labs)) +
  guides(fill = F) +
  labs(subtitle = 'Temperaturas médias e máximas por cidade',
       x = 'Temperatura (ªC)',
       y = 'Densidade') +
  scale_fill_manual(values = c("royalblue", "tomato"))

As temperaturas médias e máximas semanais diferem, por cidade, tanto em relação a assimetria da distribuição quanto ao intervalo onde os valores mais frequentes estão concentrados. Essas assimetrias estão quantificadas na tabela a seguir.

climas %>% 
  group_by(cidade) %>% 
  summarise(`Assimetria - tmax` = round(skewness(tmax), 3),
            `Assimetria - tmedia` = round(skewness(tmedia), 3)) %>% 
  kable(align = 'c') %>% 
  kable_styling(bootstrap_options = c('striped', 'hover', 'responsive'))

cidade	Assimetria - tmax	Assimetria - tmedia
Campina Grande	-0.375	-0.385
João Pessoa	0.043	-0.373

Pelos valores de assimetria, todas as distribuições podem sem classificadas como moderadamente simétricas, já que todos estão no intervalo entre -0.5 e 0.5. Podemos ver, inclusive, que a assimetria para as temperaturas máximas de João Pessoa é próxima a 0.

Quais os meses mais quentes e mais frios?

climas %>% 
  ggplot(aes(x = month.abb[mes], 
             y = tmedia,
             fill = cidade)) +
  geom_boxplot() +
  scale_x_discrete(limits = month.abb) +
  scale_fill_manual(values = c("royalblue", "tomato")) +
  facet_grid(~cidade) +
  guides(fill = F) +
  labs(subtitle = "Temperaturas médias por mês",
       x = "Mês",
       y = "Temperatura (ºC)")

Os meses mais quentes são os meses de Fevereiro e Março, e os mais frios os de Junho, Julho e Agosto.

Qual foi o São João mais frio de CG que está nos nossos dados?

minimas_sj <- climas %>% 
  filter(cidade == 'Campina Grande',
         mes == 6) %>% 
  group_by(ano) %>% 
  summarise(temperatura = mean(tmin)) %>% 
  mutate(minimo = if_else(ano == 2008, T, F),
         label_min = if_else(ano == 2008, paste(temperatura, 'ºC'), ''))

minimas_sj %>% 
  ggplot(aes(x = reorder(ano, -temperatura),
             y = temperatura,
             colour = minimo,
             label = label_min)) +
  geom_point(size = 3) +
  geom_segment(aes(x = reorder(ano, -temperatura),
                   xend = reorder(ano, -temperatura),
                   y = 0,
                   yend = temperatura)) +
  geom_text(position = position_nudge(y = 1.5)) +
  scale_color_manual(values = c('grey', 'royalblue')) +
  guides(colour = F) +
  labs(subtitle = "Média das temperaturas mínimas durante o mês de Junho",
       y = "Temperatura (ºC)",
       x = "Ano") +
  coord_flip()

O São João mais frio, de acordo com os dados, foi o de 2008, cuja temperatura mínima foi, em média, 17.24 ºC.

Chuva

Quanto chove por semana em JP e CG?

Como é a distribuição do volume de chuvas por semana em JP e CG? A chuva varia mais ou menos que a temperatura? O formato da distribuição é igual?

climas %>% 
  ggplot(aes(x = chuva,
             fill = cidade)) +
  geom_density() +
  facet_wrap(~cidade,
             nrow = 2) +
  guides(fill = F) +
  scale_fill_manual(values = c("royalblue", "tomato")) +
  labs(subtitle = "Distribuição do volume de chuvas",
       x = "Volume de chuvas (mm)",
       y = "Densidade")

A distribuição do volume de chuvas é assimétrica à direita para ambas as cidades, e varia menos que a temperatura. Em ambas as distribuições os valores mais frequentes concentram-se em intervalos semelhantes, e diferem dos formatos das distribuições de temperatura, principalmente pelo intervalo onde os valores mais frequentes estão concentratos.

No geral, onde chove mais?

climas %>% 
  group_by(cidade) %>% 
  summarise(mediana = median(chuva)) %>% 
  ggplot(aes(x = cidade,
             y = mediana,
             fill = cidade,
             label = paste(round(mediana, 2), "mm"))) +
  geom_chicklet(width = .5) +
  geom_text(position = position_nudge(y = 1)) +
  scale_fill_manual(values = c("royalblue", "tomato")) +
  guides(fill = F) +
  labs(subtitle = "Volume de chuva geral por cidade",
       x = "Cidade",
       y = "Volume de chuvas (mm)")

Utilizando a mediana como medida de tendência central, dada a assimetria das distribuições dos valores de chuva, a cidade onde mais chove é João Pessoa.

A distribuição é diferente em meses específicos?

climas %>% 
  ggplot(aes(x = month.abb[mes],
             y = chuva,
             fill = cidade)) +
  geom_boxplot() +
  scale_x_discrete(limits = month.abb) +
  facet_wrap(~cidade) +
  scale_fill_manual(values = c("royalblue", "tomato")) +
  guides(fill = F) +
  labs(subtitle = "Distribuição do volume de chuvas por mês",
       x = "Mês",
       y = "Volume de chuva (mm)")

Sim. É possível verificar o volume baixo de chuvas durante os meses de Setembro até Janeiro em Campina Grande, e de Outubro até Dezembro em João Pessoa.