Apresentação da Invenção

A presente patente refere-se a um método de suporte à decisão para emissão de alertas e para seleção de ações de mitigação parametrizado pela transformação da informação meteorológica e/ou climática em um único índice de decisão meteorológico, ou mesmo, índice de decisão climático.

Campo de Aplicação

A presente invenção foi originalmente desenvolvida tendo como campo de aplicação a área de meteorologia aeroespacial, como motivação as operações de lançamento de foguetes em centros espaciais. No entanto, o processo de tomada de decisão sob incerteza meteorológica é algo pertinente em outras aplicações, como na agricultura, aviação, setor elétrico, desastres naturais e entre outros, onde as condições meteorológicas ou climáticas podem causar algum tipo de impacto, interrupção, dano ou prejuízo nas atividades .

Fundamentos da Técnica

Com a preocupação nas mudanças climáticas e dos riscos de eventos meteorológicos extremos, diversos processos na literatura científica e documentos de patentes, buscam integrar o prognóstico das condições atmosféricas com abordagens de análise de decisão. Entretanto, a previsão meteorológica e/ou climática usualmente tem uma grande variação nas probabilidades estimadas de ocorrência, considerando os diferentes prazos de validade (horas, dias, meses ou anos) e os valores das variáveis atmosféricas prognosticadas, caracterizando como um contexto decisório complexo .

Atualmente o processo de tomada de decisão para a emissão de alertas em casos de eventos meteorológicos e/ou climáticos extremos é baseado em limiares fixos e pré-definidos pelas organizações governamentais oficiais. Contudo, deveriam ser incorporadas ao processo decisório, as preferências dos diversos usuários em relação às consequências da decisão sob incerteza meteorológica ou climática. Ou seja, os usuários têm atitudes diferentes de acordo com as probabilidades das previsões ambientais, que também possui uma variabilidade ao longo do período considerado. Além disso, os riscos associados as condições meteorológicas ou climáticas são interpretadas de formas distintas pelos usuários, de acordo com a percepção individual .

O processo de tomada de decisão para emissão de alertas e seleção de ações de mitigação no caso de eventos meteorológicos e/ou climáticos extremos podem provocar grandes impactos e um alto custo para a sociedade. Nestas situações é necessário identificar as melhores alternativas de mitigação para a redução do risco de desastres, proteção das infraestruturas e salvaguardar vidas humanas. Vale lembrar que, as condições de tempo e clima provocam efeitos não somente durante os eventos extremos, mas também nas atividades cotidianas. Por outro lado, os impactos de um desastre natural meteorológico-climático nas diversas atividades humanas, podem ser tão significativos quanto os impactos de um ato terrorista ou de um acidente tecnológico .

Como alternativa de solução, foi desenvolvido no presente pedido de Patente o "MÉTODO DE SUPORTE À DECISÃO PARA EMISSÃO DE ALERTAS E PARA SELEÇÃO DE AÇÕES DE MITIGAÇÃO PARAMETRIZADO POR ÍNDICE DE DECISÃO METEOROLÓGICO-CLIMÁTICO BASEADO NAS PREFERÊNCIAS DOS USUÁRIOS" que é estabelecido de acordo com as preferências dos usuários inseridos no contexto decisório. O índice de Decisão Meteorológico (IDM) ou Climático (IDC) baseia-se no conceito de preferência, ou seja, na percepção e atitude do usuário em relação as características da informação meteorológica e/ou climática, sendo divididas em três: a) valor da variável meteorológica e/ou climática (chamada de atributo) ; b) probabilidade (estimativa de ocorrência) da variável e; c) prazo de validade da variável ou da informação meteorológica e/ou climática. Vale destacar que neste documento, será diferenciado o uso da informação prodiagnosticada, em: i .Meteorológica : informação com a observação da atmosfera em tempo real e/ou previsão de tempo com prazo de poucos minutos (curtíssimo prazo) até no máximo alguns dias (usualmente 10 dias); ii . Climática : previsão sazonal (meses), de anos e/ou cenários de mudanças climáticas (décadas) . Assim, será adotado neste texto o termo único "meteorológico-climática (o) " .

A partir da interação com os usuários da informação, são: identificados os limites operacionais; construído a tabela de risco meteorológico-climático, identificado as preferências pela percepção e atitude em relação a informação meteorológico-climática; estabelecidos os limiares para emissão de alertas e para seleção das potenciais ações de mitigação em casos de eventos adversos.

Descrição do Estado da Técnica O processo de tomada de decisão em condições de incerteza é algo recorrente e amplamente debatido na literatura científica e em outros documentos de patentes. Por outro lado, muitas vezes a interação com os usuários demostrou que as abordagens tradicionais existentes não são capazes de incorporar o contexto decisório relacionado à previsão probabilística da informação meteorológico-climática . Isto é, estes procedimentos não são adequados quando as preferências dos usuários são dinâmicas e se modificam ao longo de um determinado prazo de validade da informação. Por exemplo, uma previsão de vento forte com 80% de probabilidade e com prazo de validade de 1 hora, o usuário tem uma atitude diferente em relação à mesma previsão, mas com prazo de 2 dias. Como mencionado anteriormente, outra característica da informação meteorológico-climática é que as probabilidades possuem uma grande variabilidade ao longo da validade da previsão. Nesta perspectiva, os impactos e as consequências são distintas e o usuário tem que julgar constantemente as diferentes probabilidades e prazos, de forma a avaliar a melhor decisão.

Nas últimas décadas a qualidade da previsão meteorológica e climática tem melhorado significativamente. Por outro lado, apesar do desenvolvimento dos sistemas computacionais e de novas técnicas de observação da atmosfera, este tipo de previsão ambiental ainda possui uma incerteza, pois a atmosfera é um sistema caótico e não-linear. Atualmente a previsão meteorológico-climática utiliza como uma das principais ferramentas a modelagem numérica da atmosfera. Por meio de cálculos matemáticos, a previsão pode ser considerada: a) determinística, quando a simulação é executada uma única vez, ou; b) probabilística, quando são aplicadas técnicas para estimar as probabilidades de ocorrência dos parâmetros atmosféricos previstos. Por meio de métodos estatísticos ou pela convergência das diversas simulações numéricas é possível estabelecer uma Previsão Probabilística (PP) , onde o valor de cada variável meteorológico-climática esta associada a um prazo de validade e a uma probabilidade de ocorrência. Com a PP, meteorologistas, usuários e decisores podem avaliar as possíveis consequências e os respectivos níveis de confiança em relação à previsão. Do ponto de vista dos usuários, a PP permite também identificar o perfil de risco e a atitude em relação às probabilidades no caso de condições meteorológico-climáticas adversas.

A construção de um processo de decisão operacional a partir da informação meteorológico-climática que possui incerteza, deve ser desenvolvida em conjunto com os usuários. Portanto é necessário estabelecer procedimentos e modelar a estrutura de julgamentos a partir da perspectiva deste usuário, de forma a compreender o contexto decisório e identificar a percepção e atitude dos envolvidos. Deste modo, as preferências dos usuários em relação à informação meteorológico-climática são estabelecidas e incorporadas ao sistema de suporte à decisão.

Neste sentido, diversas patentes apresentam procedimentos para auxiliar uma decisão utilizando uma informação ambiental. Para facilitar o entendimento, será apresentada uma descrição do estado da técnica em dois grupos: 1) sistemas, equipamentos e métodos provedores/ receptores de informações para apoio à tomada de decisão; 2) métodos e procedimentos no desenvolvimento de sistemas de suporte à decisão . Em relação ao primeiro grupo, temos diversas patentes depositadas no Brasil que descrevem sistemas de aquisição de dados ambientais. Por exemplo, os documentos de patentes PI9403267-0 A, PI0904147-8 A2 , PI1001765-8 A2 e PI1103479-3 A2 apresentam sistemas de aquisição de dados ambientais, relacionados ou não com a emissão de alertas. Nestes documentos de patentes, os equipamentos são instalados em locais pré-determinados com o objetivo de realizar observações em tempo real das diversas variáveis meteorológicos e ambientais. As observações são processadas e transmitidas por um sistema de comunicação até os usuários. O processamento e a transmissão podem incluir a emissão de alertas, desde que o valor da variável ambiental esteja acima de um determinado nível. O documento de patente EP1192612 BI apresenta um dispositivo e um método para recepção de alertas meteorológicos por meio de diversos meios de comunicação, como rede de celular, rádio, rede sem fio, entre outras. Neste trabalho, é necessário estabelecer previamente uma organização responsável pela transmissão das mensagens e dos alertas.

O documento de patente ES2281887 T3 se refere a um equipamento a ser instalado em uma determinada região, com o objetivo de monitorar chuvas e enchentes. Após alcançar um nível preestabelecido, o instrumento emite alertas de forma automática para os usuários.

Outra abordagem bastante utilizada para auxiliar a tomada de decisão utilizando informações meteorológicas é a construção de índices específicos e/ou a classificação por categorias, baseado na percepção de usuários não-especialistas . No desenvolvimento destes índices, podem ser utilizados os valores das variáveis ambientais observadas e/ou previstas. Como exemplo, o documento de patente US7251579 B2 propõe um método para determinar um índice de "sensação térmica" que considera vários parâmetros meteorológicos. Já o documento de patente US20030126155 Al descreve um método para transformar dados climatológicos em um índice para empresas de derivativos e seguradoras. Isto é, o índice tem como objetivo auxiliar o processo decisório com referência a somente dados observados e não previstos. O documento de patente US20140039832 Al desenvolve um método para calcular um índice energético em função das condições ambientais. O objetivo é estimar a demanda térmica em edificações a partir de sistemas de calefação.

Em patentes de classificação por categorias, temos inicialmente o documento de patente US20120047187 Al que se refere a um sistema de gestão de desastres naturais. Com a aplicação de um programa de computador, são utilizadas diversas categorias de dados (meteorológicos, geológicos, população, entre outros) para apoio a tomada de decisão em caso de eventos extremos com resposta em emergência. As preferências dos usuários são incorporadas através de pesos entre as diversas categorias de dados (critérios) e pelo cálculo de um índice multicritério .

O documento de patente US7191064 BI que desenvolve um método para emissão de alertas utilizando a construção de uma escala de risco meteorológico (nível de severidade) baseado nas preferências dos usuários, classificados por tipo de atividade e região geográfica. O documento de patente US20070225915 Al descreve um método de classificação de eventos meteorológicos extremos (furacões na América do Norte) , através de múltiplos critérios ambientais. São estimados os impactos, com a elaboração de cenários e respectivos planos de mitigação.

Em relação ao segundo grupo de Patentes, onde são apresentadas estruturas de sistemas de suporte à decisão, temos inicialmente o documento de patente PI0806035-5 A2 que se refere a um sistema de apoio à decisão que incorpora as características cognitivas dos usuários em relação aos aspectos estratégicos. Ou seja, estabelece o perfil dos decisores em relação a critérios relevantes no planejamento das organizações.

Um documento de patente bastante referenciado é o US5870730. Ele descreve a estrutura teórica de um método e regras para tomada de decisão automática (sistemas autónomos), baseado em uma escala de preferências dos usuários em relação ao contexto decisório. Vale destacar que, no método apresentado, a distribuição de probabilidades e as alternativas são previamente definidas. Já o documento de patente US5940816 descreve um método para tomada de decisão automática utilizando uma programação linear com funções multiob etivos . São definidos previamente vários ob etivos com os decisores e posteriormente, determinados os valores ótimos para cada um dos objetivos. A partir de múltiplas escolhas condicionais previamente definidas pelos usuários, é recomendada a melhor alternativa. Nos documentos de patente US6498987 BI e US6018699 A, são apresentadas sistemas com um método de interação com os usuários, que estipula alguns critérios para receber uma previsão de tempo e/ou alertas de tempestades personalizados por meio de diversos meios de comunicação .

Nos documentos de patente US6631362 BI e US8548890 B2, são demostrados procedimentos para tomada de decisão sob incerteza utilizando os princípios da Teoria de Utilidade. Ou seja, estabelece os critérios, os respectivos pesos, a distribuição de probabilidades das alternativas e posteriormente determina as utilidades esperadas de acordo com as preferências dos usuários. Outra técnica bastante utilizada em tomada de decisão sob incerteza, é apresentada no documento de patente US7305304 B2, que descreve um método por intermédio de uma árvore de decisão. Neste trabalho, é utilizada a previsão de tempo probabilística e definidos os limites meteorológicos operacionais para apoiar o abastecimento de combustíveis em aeronaves comerciais .

Em trabalhos voltados para processos decisórios em caso de eventos severos ou desastres naturais, temos no documento de patente US8836518 B2 que apresenta uma classificação de severidade meteorológica em função de níveis (limites) previamente definidos pelos usuários envolvidos. É demonstrado um sistema que integra informações geográficas e observação em tempo real, com a transmissão de alertas por diversos meios de comunicação. A Patente US20130132045 Al descreve um sistema de previsão de desastres naturais de origem meteorológica, baseado em modelos numéricos e em dados de um sistema de informação geográfica. Com uma análise dos diversos parâmetros e do mapeamento prévio dos impactos, são repassadas informações de alertas para o usuário .

O documento de patente US7080018 BI descreve um método e um sistema utilizando um programa de computador para planejamento de atividades baseado em informações meteorológico-climáticas adversas. As preferências dos usuários são identificadas e através de informações geográficas, são recebidos dados personalizados e automáticos, com o objetivo de apoiar a decisão para as atividades susceptíveis a condições ambientais.

No documento de patente EP1761906 BI é apresentada um sistema para a identificação do tempo de retorno e probabilidade de risco de inundação, baseado no histórico hidrológico, previsão de chuva e em informações geográficas regionais. É também conhecido o documento de patente US7181346 BI, que desenvolve um sistema de emissão de alertas por áreas geográficas, em casos de previsão de eventos meteorológicos adversos classificados por atividade, categoria e tema de interesse previamente definido pelo do usuário.

Problemas Técnicos Existentes no Estado da Técnica

Entre os documentos de patente identificados nas áreas de sistemas, equipamentos e métodos provedores/ receptores de informações para apoio a tomada de decisão (PI 9403267-0 A; PI 0904147-8 A2 ; PI 1001765-8 A2 ; PI 1103479-3 A2 ; EP 1192612 BI e ES2281887 T3), existem uma restrição de abrangência em relação ao ponto onde o equipamento é instalado, pois os sensores são alojados localmente. A operação dos sistemas está diretamente relacionada a dados observacionais e as abordagens apresentadas não estabelecem um suporte à decisão e/ou emissão de alerta antecipado (previsão) . Além disso, não são quantificadas as variações dos níveis de alertas em condição de variabilidade da informação e/ou com a modificação dos prazos de observação da mesma.

Nos documentos de patente com abordagens no desenvolvimento de índices e classificação por categorias (US7251579 B2; US20030126155 Al; US20140039832 Al; US20120047187 Al; US7191064 BI e US20070225915 Al), é possível identificar que os métodos apresentados não incorporam as potenciais diferenças de atitude de cada usuário em relação às condições meteorológico-climáticas . Outra limitação é que são aplicados dados históricos ou mesmo observações em tempo real, portanto não é possível aplicar os índices/categorias para prognósticos meteorológicas (eventos futuros), e consequentemente sem uma aplicação em tomada decisão sob incerteza utilizando previsão.

Uma deficiência comum observada nos documentos de patente relacionadas as abordagens com sistemas genéricos de suporte à decisão e/ou emissão de alertas (PI 0806035-5 A2 ; US5870730; US5940816; US6498987 BI; US6018699 A e US7181346 BI) está em não quantificar os impactos das variações dos aspectos cognitivos em condição de incerteza meteorológico-climática (percepção do usuário) e/ou com a modificação dos prazos de validade da mesma. Isto é, não são estabelecidos procedimentos quando ocorre uma mudança nas preferências dos usuários em relação às previsões, ou mesmo, não é demostrado como são incorporados os pesos entre os múltiplos critérios e/ou objetivos. Nestas abordagens, existem outras limitações como, prazos fixos na validade da informação e também não são demostrados procedimentos para adequar a emissão de alertas em relação às diferentes probabilidades da previsão meteorológico-climãtica .

Nos documentos de patente que aplicam abordagens clássicas de tomada de decisão sob incerteza (US6631362 BI; US8548890 B2 e US7305304 B2), que usam o conceito de utilidade e valor esperado (expectativa de recompensa) , as abordagens apresentadas não são plenamente satisfatórias para o contexto decisório em questão, pois não são estabelecidos procedimentos adequados em relação as três características da previsão meteorológico-climática (valor, probabilidade e prazo) . Os métodos não consideram a variabilidade nas probabilidades e das incertezas da informação ao longo de todo o período analisado (prazo total de validade da previsão) . Outra limitação está em não incorporar as respectivas mudanças de atitudes dos usuários em relação aos valores da variável quando ocorre modificações nos mesmos prazos de validade. Como consequência destas limitações, nestas patentes existem a necessidade de reestruturar constantemente os sistemas propostos, para assimilar as variações nos valores das variáveis e das distribuições de probabilidades ao longo do período considerado. Somente desta forma, poderiam ser estimados os novos valores esperados das alternativas para cada prazo de validade. Entretanto este é um processo inviável operacionalmente, devido as características da previsão meteorológico-climática.

Nos documentos de patente que desenvolvem soluções relacionadas a desastres naturais e eventos hidro-meteorológicos severos (US8836518 B2; US20130132045 Al; US7080018 BI; EP1761906 BI), também apresentam algumas limitações. Neste grupo não são estabelecidos uma abordagem para incorporar a previsão meteorológico-climática probabilística (com percentual de ocorrência) e/ou são baseados apenas em dados históricos (eventos passados) . Portanto não é adequada para tomada de decisão antecipada em situação de incerteza utilizando previsão probabilística. Neste contexto, também existiria a necessidade de uma solução que demostre como são as preferências dos usuários em relação às características da previsão (valor, probabilidade e prazo) e como estas atitudes devem ser incorporadas para apoiar a tomada de decisão operacional.

Apresentação da Solução em Linhas Gerais

O grande desafio para transformar uma informação meteorológico-climática em decisão está em incorporar a estrutura de preferência dos usuários em relação às características deste tipo de informação. Em outras palavras, é identificar uma alternativa de decisão que em uma determinada condição meteorológico-climática, maximize a expectativa de recompensa do usuário.

Neste contexto a presente invenção tem como objetivo desenvolver uma nova técnica de apoio ao processo de tomada de decisão sob incerteza meteorológico-climática, considerando as preferências de usuários não-especialistas . Ou seja, atores que não possuem conhecimento técnico sobre as ciências atmosféricas ou climatologia. Para isso, é proposto o Método de Suporte à Decisão Meteorológico-Climático (MSDMC) construído a partir de um novo índice, denominado índice de Decisão Meteorológico (IDM) ou índice de Decisão Climático (IDC) . O IDM e IDC buscam solucionar a principal limitação dos métodos descritos anteriormente, que é incorporar as percepções e as atitudes (estruturas de preferências) dos usuários em relação as três principais características da informação meteorológico-climática, sendo: i) probabilidade de ocorrência da previsão meteorológico-climática (%) ii) prazo de validade da informação (horas, dias, meses, anos) iii) valor da variável considerada (vento, chuva, temperatura, entre outras)

Apresentação dos desenhos ou figuras A seguir são apresentadas as descrições das figuras do presente pedido de patente:

As Figura 1 e 2 apresentam uma visão geral para o desenvolvimento do Método de Suporte à Decisão Meteorológico-Climático (MSDMC) , com as etapas sequenciais utilizando o índice de Decisão Meteorológico (IDM) ou índice de Decisão Climático (IDC) .

Na Figura 3 é apresentada o espaço dimensional da função IDM ou IDC, onde é possível identificar os possíveis valores da Equação 1 ( IDM ou IDC € [0,1]) . A Figura 4 é uma visualização esquematizada em blocos da estrutura geral do MSDMC utilizando a Função IDM ou IDC.

Na figura 5 são apresentados os limites operacionais definidos pelo usuário para o exemplo de aplicação desta Patente, para cada variável meteorológica, para as probabilidades e para os prazos de validade da previsão de tempo .

Figura 6 é uma tabela com a classificação dos níveis de risco meteorológico (somente para o valor da variável) . Figura 7 ilustra a função de valor relacionado a probabilidade da previsão meteorológica para o exemplo de aplicação do presente pedido de patente.

Figura 8 apresenta a função de valor em relação ao prazo de validade da previsão meteorológica para o exemplo de aplicação do presente pedido de patente.

Figura 9 ilustra a função de valor para a variável chuva do exemplo de aplicação do presente pedido de patente.

Figura 10 ilustra a função de valor para a variável velocidade do vento do exemplo de aplicação do presente pedido de patente.

Figura 11 apresenta a estrutura hierárquica do problema de decisão com os dois atributos meteorológicos (variáreis chuva e vento) e os respectivos pesos, para o exemplo de aplicação do presente pedido de patente.

Figura 12 é uma tabela com a classificação dos níveis para emissão de alertas em casos de eventos meteorológicos adversos/extremos no exemplo de aplicação do presente pedido de patente. Descrição detalhada da invenção

O Método de Suporte à Decisão para Emissão de Alertas e

Seleção de Ações de Mitigação parametrizado por índice de

Decisão Meteorológico-Climático basicamente compreende 4 (quatro) etapas: · Etapa 1 (101) : Estruturação do Problema de

Decisão que utiliza a informação meteorológico-climática;

^• Etapa 2 (102) : Construção das funções de valor, dos índices parciais e transformação da informação meteorológico-climática em um índice de Decisão Global (multiatributo ) ; • Etapa 3 (103) : Desenvolvimento e parametrização do Método de Suporte à Decisão Meteorológico-Climático (MSDMC) ; e

• Etapa 4 (104) : Resultados e recomendações, sendo que esta etapa pode compreender: a) Níveis para emissão de alertas (105); e/ou b) Seleção de ações/portfólios de mitigação (106) .

A Etapa 1 (101) compreende 3 (três) subetapas : a) Entrevistas com atores, usuários e decisores (201); b) Identificação das vulnerabilidades, riscos e impactos (202); c) Definição das variáveis (atributos) e dos limites operacionais (203) .

A Etapa 2 (102) também compreende 3 (três) subetapas: a) Construção das funções de valor das características da informação meteorológico-climática e cálculo dos índices de decisão meteorológico-climático parciais (204); b) Construção das taxas de substituição entre as variáveis meteorológicas (205) ; c) Cálculo do índice de Decisão Meteorológico (IDM) ou Climático (IDC) global ou multiatributo (206) .

A Etapa 3 (103), por sua vez, compreende também 3 (três) subetapas: a) Definição de cenários de eventos meteorológico-climáticos desfavoráveis (207); b) Identificação das classes para emissão de alertas e seleção dos portfólio (ações de mitigação) (208); c) Avaliação de desempenho na emissão de alertas e na seleção dos portfólios (209) .

Por fim, a Etapa 4 (104), que compreende de 2 (duas) situações: a) Emissão de alertas: Classificação e recomendação para emissão de alertas por informação meteorológico-climática (105); e b) Portfólios de Mitigação: Classificação e recomendação de ações de mitigação por informação meteorológico-climática (106) .

As Figuras 1 e 2 apresentam as 4 etapas de desenvolvimento do MSDMC . A seguir, apresenta-se um maior detalhamento das referidas etapas .

Inicialmente para estabelecer as preferências e modelar a estrutura de julgamentos, é necessário uma interação com os decisores/usuários envolvidos no contexto de decisão, considerada como uma etapa de estruturação inicial do problema (101) . A partir de entrevistas pessoais ou com o grupo de usuários (201), são identificadas todas as vulnerabilidades, riscos e os respectivos impactos relacionados as condições meteorológico-climáticas (202) . Em seguida, são estabelecidas as variáveis meteorológicas relevantes, considerados como os atributos do modelo de decisão e definidos os níveis dos limites operacionais (203) destes atributos. Nesta subetapa também são identificados as preferências do usuário em relação as probabilidades e prazos de validade da informação meteorológico-climática através dos respectivos limiares operacionais. Estes Limites Operacionais são divididos em duas categorias, sendo: o primeiro limite operacional (Li) , considerado o valor ideal, onde para o usuário não existem restrição devido às condições meteorológico-climáticas, portanto é caracterizado como nível Melhor viável' (valor igual a um, Li=l) . O segundo limite operacional (L2) é o valor que, apesar das condições meteorológico-climáticas adversas, ainda pode ser considerado como aceitável para o usuário, portanto será considerado como nível ^x pior aceitável' (valor igual a zero, L2=0) . Para a construção da tabela de classificação de riscos meteorológico-climáticos , foi definido um nível de Limite operacional intermediário (L*), considerado o valor da variável onde a função de valor é igual a zero virgula cinco (média entre os Li e L2, L*=0,5), como será demostrado no exemplo de aplicação do presente pedido de patente.

A segunda etapa é o processo de transformação da informação meteorológico-climática em um índice de decisão (102) . São construídos em conjunto com o usuário, as funções de valor para cada características da informação (probabilidade, prazo e de cada variável selecionada) . Neste processo são estabelecidas três funções de valor distintas que, agregadas em um índice único, é denominado de índice de Decisão Meteorológica (IDM) ou índice de Decisão Climático (IDC) parcial (204) . Estas funções estabelecem para os aspectos específicos da informação meteorológico-climática um valor na escala [0,1], de acordo com a atitude e com o perfil do usuário. No MSDMC é definido que os valores âncoras para a construção das funções são os Limite Operacionais (L) descritos anteriormente. Entre os valores âncoras, podem ser aplicadas funções lineares ou mais complexas, como curvas logísticas ou exponenciais, de modo a representar adequadamente o perfil dos usuários com a escala de [0,1].

A primeira função de valor parcial que integra a função IDM ou IDC está relacionada a probabilidade da informação meteorológico-climática (I _p ) . A segunda função de valor é em relação a período ou prazo de validade da informação (It) · A terceira função de valor está relacionada aos atributos, ou seja, o conjunto de variáveis meteorológico-climáticas selecionadas pelo usuário (I _x ) . Para a construção da Função IDM e/ou IDC, foram adotadas algumas premissas, sendo: i.As preferências das probabilidades 'p' e dos prazos de validade 't' são as mesmas para qualquer variável ^λ χ' ii. Se Jp ou It = 0 → idm ou ide = 1 iii. Se Jp e I _t = 1 → idm ou ide = I _x iv. Se Jp e It = 1 e I _x = 0 → idm ou ide = 0

Portanto, a inovação deste pedido de patente é: sendo idm ou ide = f(I _p ,It,Ix) para todo atributo ^λ χ' , a partir da agregação em um valor único é definido a função índice de decisão meteorológico (IDM) ou climático (IDC) parcial para cada variável (atributo) . De acordo com as premissas apresentadas acima, foi desenvolvida uma equação geral para a função índice de decisão para cada atributo específico (Equação 1 ) : idm _x ou idc _x = I _K + (1-I (1- (I _p I _t ) ^p ) (D em que: idm _x ou idc _x = índice de decisão meteorológico-climático para o atributo ' '

I _x = função de valor para o atributo (variável) ' '

Jp = função de valor para a probabilidade ^Λ ρ' da informação

I _t = função de valor para o prazo de validade 't' da informação p = parâmetro de ajuste (=0,5)

Na Figura 3 é apresentado o espaço dimensional da Função IDM ou IDC, onde é possível identificar os possíveis valores da Equação 1 (301) de acordo com o prazo de validade da informação (303) . É possível observar também as curvas das premissas adotadas ii (302) e iii (304) .

Na etapa de transformação (102), também são identificados os pesos ou taxas de substituição dos atributos (205) , pois o IDM ou IDC é caracterizado como uma decisão de múltiplos critérios, já que existem mais de um atributo meteorológico-climático no contexto decisório. Os pesos podem ser determinados por diversos métodos existentes (método do trade-off, comparação par-a-par, swing weights, entre outros) . No exemplo de aplicação deste pedido de Patente, será descrito em detalhes com determinar os pesos através de uma destas abordagens.

Para o desenvolvimento da Função IDM ou IDC global, onde são considerandos todos os atributos (variáveis), foram aplicados os conceitos de Análise de Decisão Multiatributo com critério único de síntese descrito nos livros "Mui tiple Criteria Decision Analysis : An Integrated Approach", de Belton (2002); Stewart e "O Conhecimento e o Uso de Métodos Multicritério de Apoio a Decisão", de Adiel T. Almeida (2011) . Portanto é definido o valor da Função IDM ou IDC global ou multiatributo (206) , incorporando todas as variáveis meteorológico-climáticas selecionadas pelo usuário.

Considerando o conjunto de informações meteorológico-climáticas ' ' (observação + previsão) a Função IDM ou IDC global ou multiatributo foi construída a partir da comparação dos efeitos entre os variáveis e pode ser determinada pela Equação 2 :

ID ( i )=∑k _j id _j (i )

(2)

7=1 em que: idj(i) é o valor do IDM ou IDC (parcial) de cada atributo 'j ' na condição ^Λ ί' kj é a taxa de substituição do atributo, sendo

7=1 A Função IDM ou IDC global ou multiatributo é uma função de valor aditiva que determina os valores totais de cada condição meteorológico-climática, na qual a opção recomendada para o usuário será a opção que obter o resultado numérico de acordo com os níveis de alertas previamente estabelecidos (ex. : classe de severidade) e/ou classificação das alternativas de decisão (ex.: ações de mitigação) .

Na etapa de parametrização do Método de Suporte à Decisão Meteorológico-Climático (MSDMC) (103), é necessário estabelecer e classificar os potenciais cenários meteorológico-climáticos adversos/extremos (207) . A construção de cenários pode ser realizado a partir de diversas abordagens, como o uso de dados climatológicos, registro de eventos, técnicas de planejamento por cenários, entre outras. No MSDMC os cenários são determinados através da variação dos valores dos atributos, definidos pelo nível de risco meteorológico (Figura 6) . Estabelecidos os "cenários meteorológico-climáticos" potenciais, é possível determinar com os usuários, a classificação dos níveis de alertas e/ou as respectivas alternativas de decisão. Utilizando da variação dos valores dos atributos e respectivamente, dos IDMs ou IDCs parciais mínimos e máximos para cada cenário, podem ser identificados os respectivos valores da função multiatributo para cada nível de alerta e/ou alternativa de decisão (208) . Posteriormente, é realizada uma avaliação dos resultados utilizando uma Análise de Sensibilidade (209) , isto é, avaliar se os pesos e os resultados são robustos. No exemplo de aplicação deste pedido de Patente, serão apresentados maiores detalhes do desenvolvimento e parametrização do MSDMC.

A proposta do MSDMC é obter dois tipos de resultados operacionais: 1) suporte à decisão na classificação e emissão de alertas de tempo adverso/extremo (105); 2) suporte à decisão para classificação e seleção de ações de mitigação (106) . Naturalmente, estas aplicações são dependentes do contexto decisório que utiliza a informação meteorológico-climática e das demandas especificas dos usuários em relação à situação problemática. Por exemplo, a emissão de alertas em caso de chuva de grande intensidade no curto prazo, tem características diferentes em relação a alertas pertinentes a uma previsão climática sazonal de seca de vários meses.

Na Figura 4 é apresentada a estrutura geral da proposta do MSDMC utilizando os índices de Decisão Meteorológico (IDM) ou Climático (IDC) deste pedido de Patente. A Entrada da Informação (401), pode ser inserida no sistema através de diversas categorias, sendo: observações meteorológicas em tempo real (402), previsão de tempo (até 10 dias) (403), previsões climáticas sazonais/prognóstico climático (meses) (404) e previsão relacionada às mudanças climáticas ( anos-décadas ) (405) . A partir destas informações, são avaliados os valores dos atributos (variáveis), características da informação (406) e transformadas individualmente (atributo '1' (407), atributo '2' (408) e atributo 'Ώ' (409)) em uma das funções de valor descritas anteriormente. A partir destas funções de valor para cada atributo, pode ser calculado os valores dos IDM ou IDC parciais, pela Equação 1. Também são incorporados no sistema os cenários meteorológico-climáticos 'S' previamente estabelecidos (417) e os respectivos níveis de alertas e/ou alternativas de decisão (410), (ação de mitigação/nível alerta '1' (411), ação de mitigação/nível alerta '2' (412) e ação de mitigação/nível alerta 'M' (413) ) . A partir das funções IDM ou IDC parciais de cada variável, o cálculo da Função IDM ou IDC multiatributo é realizado utilizando a Equação 2 (414) . O MSDMC (414) apresenta os resultados, de acordo com as preferências do usuário, podendo ser a classificação com diferentes níveis de alertas em caso de condições meteorológico-climatológicas adversas/extremas

(recomendação na emissão de alertas por categorias no prazo de validade informação) (105) e/ou a classificação para seleção de portfólio de mitigação (recomendação de ações de mitigação no prazo de validade da informação) (106) .

Exemplo de aplicação

Como exemplo de aplicação, será utilizado um problema de decisão de emissão de alertas para um evento meteorológico extremo, utilizando apenas dois atributos meteorológicos (chuva e vento) . Na Figura 5 são apresentados as preferências indicadas por um usuário hipotético em relação aos Limites Operacionais das variáveis, das probabilidades e dos prazos da previsão de tempo (501), com as respectivas unidades dimensionais (502) . Na coluna (503) estão os limites Melhor viável', ou os valores ideais. Na coluna (505) estão os limites ^x pior aceitável', quando as condições são adversas, mas ainda aceitáveis para o usuário. Já a coluna (504) é o valor L*, sendo válido apenas para as variáveis meteorológicas, com indicado anteriormente .

Na Figura 6 é apresentada a tabela de classificação de risco meteorológico, sendo quatro níveis de risco (601) e as respectivas escalas de valores (602) . Ainda na Etapa 2, de transformação da previsão de tempo em um índice, temos a primeira função de valor desta aplicação, relacionado a probabilidade da informação meteorológica. A Figura 7 ilustra a escala da função de valor (I _p ) de 0 até 1 (701) e a escala de probabilidades, 0% até 100% (702) . Os valores acima de 85% são considerados como nível Melhor viável' (=1) (705) e 20% é considerado como nível ^x pior aceitável' (=0) (703) . Nesta aplicação, foi adotado uma função linear entre os dois valores ancoras (704) . A expressão matemática para a função de valor probabilidade (p) é indicada em (706) .

A segunda função de valor é em relação ao prazo de validade da informação meteorológica. Na Figura 8, é apresentado a escala da função de valor (801) do prazo de validade da previsão de tempo, de 0 até 24 horas (802) e os valores ancoras, sendo para os prazos de até 2 horas, é o nível Melhor viável' (=1) (803) e acima de 24 horas, o nível ^x pior aceitável' (=0) (805) . Também adotado uma função linear entre os dois níveis (804) . A expressão matemática para a função de valor para o prazo de validade (t) é apresentada em (806) .

A função de valor para o atributo chuva é demostrada na Figura 9, de acordo com os limites operacionais definidos anteriormente, na Figura 5. Portanto temos a escala do (I _r ) (901), do valor da precipitação (902), o nível Melhor viável' (903), o nível ^x pior aceitável' (905) e a respectiva função linear (904) . A expressão matemática para a função de valor para chuva (r) é apresentada em (906) . Já a função para o atributo velocidade do vento é apresentada na Figura 10, também de acordo com os Limites operacionais definidos anteriormente, na Figura 5. Temos a escala do (I _w ) (1001), a velocidade do vento (1002), o nível Melhor viável' (1003), o nível ^x pior aceitável' (1005) e a respectiva função linear entre os dois valores ancoras (1004) . A expressão matemática para a função de valor para velocidade do vento (w) é apresentada em (1006) .

A Figura 11 ilustra a Estrutura Hierárquica de Valor entre os dois atributos, com as respectivas taxas de substituição (pesos) . Neste exemplo de aplicação, o problema de decisão é a emissão ou não de alertas (1101), considerando o atributo chuva (1102), com peso de 0,7 (1104) e o atributo velocidade do vento (1103), com um peso de 0,3 (1105) . Para identificar os pesos entre os atributos neste exemplo de aplicação, utilizou-se a abordagem Swing Weights, descritas em "Decision and Risk Analysis for the evaluation of Strategic Options" por Montibeller e Franco (2007) e também em "Treatment of uncertainty through the interval Smart/Swing Weighting Method: a case study" por L. Gomes et al . (2011) . Esta técnica estabelece um índice numérico associado às preferências entre os atributos, isto é, uma forma de determinar a ordem de importância dos atributos meteorológicos, adotando uma escala de valor de 0 até 100, sendo o valor mais alto, o mais importante. São indicados os valores na escala para os diferentes atributos, analisando qual é a preferência para o usuário e estabelecendo um valor equivalente para os demais, em relação ao primeiro. Deste modo, é identificado o quanto o usuário está propenso a substituir em um determinado atributo para ganhar em outro. Por fim, uma vez estabelecido todos os valores na escala para o conjunto de atributos, é calculado o peso ponderado de cada variável e os respectivos desempenhos em cada alternativa. A partir da variação nos valores dos dois atributos entre os limites operacionais (Figura 5), é possível questionar ao usuário qual seria a decisão caso ocorresse o cenário meteorológico para cada um dos níveis de risco (Figura 6) . Neste exemplo de aplicação, ilustrado na Figura 12, foram definidos três classificações para emissão de alerta (1201) e os respectivos valores da Função IDM multiatributo limitantes (1202), de acordo com o cálculo utilizando a Equação 2.

Como demonstração de memória de cálculo deste exemplo de aplicação, temos: os dois atributos no nível de risco meteorológico alto (L* x < L2) , ou seja, o valor da chuva entre 10,5 e 20 mm/h e o valor de velocidade do vento entre 25 e 40 m/s. É considerado uma previsão de tempo com probabilidade > 85%, prazo < 2h (logo temos I _p = 1 e It = 1) e os valores dos dois atributos iguais a L* (r = 10,5 mm/h e w = 25 m/s) . Utilizando a Equação 1, determinamos os IDMs parciais para cada variável, sendo I _r = 0,5 e I _w = 0,5. Logo, o valor da Função IDM multiatributo de acordo com a Equação 2 e Figura 11, será IDM = 0,5. Logo, neste exemplo de aplicação, quando os dois atributos estão no nível de risco meteorológico alto, a recomendação de decisão é "emitir um alerta vermelho de evento severo/extremo" (Figura 12) .