‘Mais do que apenas números:’ especialista em estatística usa dados para prever condições climáticas extremas e crises financeiras

Usando dados e números, um estatístico da Universidade da Virgínia Ocidental está explorando novos métodos que podem prever e modelar padrões extremos em eventos climáticos, turbulência financeira e níveis de poluição.

Mihyun Kim, professor assistente de estatística na Escola de Matemática e Ciências de Dados da Faculdade de Artes e Ciências Eberly da WVU, está desenvolvendo ferramentas estatísticas que abordarão essas questões.

“Esta pesquisa é sobre mais do que apenas números”, disse Kim. “É sobre usar ferramentas estatísticas avançadas para entender melhor e se preparar para eventos extremos que podem ter impactos profundos em nossas vidas e economia.”

Por exemplo, disse Kim, sua pesquisa responderá a perguntas como “Qual a probabilidade de o local A apresentar padrões de precipitação intensa semelhantes aos observados no local B no mesmo dia?” ou “Durante uma crise no mercado de ações, os retornos em diferentes setores apresentam trajetórias diárias extremas semelhantes?”

Atualmente, há uma falta de ferramentas estatísticas apropriadas para analisar comportamento extremo em dados de alta resolução, do tipo curva, disse Kim. Dados funcionais, um conjunto de curvas, são observados em diversas disciplinas, como temperatura diária, precipitação, padrões de concentração de poluição e curvas de retorno de ações intradiárias. Esse tipo de dado não é um valor único, mas sim uma curva ou função inteira, explicou Kim.

“Por exemplo, em vez de apenas anotar o quanto choveu hoje, os dados funcionais registrariam como a chuva mudou a cada minuto do dia”, disse Kim. “Então, se tivermos dados minuto a minuto, podemos criar uma linha suave que mostre exatamente como a chuva subiu e desceu ao longo do dia.

“Da mesma forma, em finanças, em vez de apenas registrar o preço de fechamento de uma ação a cada dia, os dados funcionais rastreiam como o preço da ação se move durante todo o dia. Dessa forma, obtemos uma imagem completa do que aconteceu ao longo do dia, não apenas um número no final. Isso nos ajuda a entender a história completa de como as coisas mudam ao longo do tempo.”

Kim terá como objetivo criar métodos novos e inovadores para modelar e entender com precisão padrões extremos encontrados nesses dados do tipo curva. Um componente-chave dessa pesquisa será a criação de uma ferramenta chamada “coeficiente de correlação extrema”, que medirá a probabilidade de curvas extremas em dados exibirem padrões semelhantes simultaneamente.

Ela observou que essa pesquisa pode desempenhar um papel fundamental em regiões com topografias diversas, como a Virgínia Ocidental, onde terrenos montanhosos com riachos e rios são suscetíveis a inundações repentinas.

“As enchentes repentinas de 2016 na Virgínia Ocidental, um evento de uma em 1.000 anos, causaram 23 fatalidades e cerca de US$ 1 bilhão em danos”, disse Kim. “A topologia montanhosa em todo o estado levou a padrões variados de inundações, concentrando riscos e danos em certas áreas. Acredito que minhas ferramentas de avaliação de risco podem ajudar a permitir melhores estratégias de preparação e resposta, protegendo vidas e propriedades.”

As ferramentas de avaliação de risco são adaptáveis ​​a outros estados montanhosos além de West Virginia e aplicáveis ​​a várias disciplinas que exigem gerenciamento de risco, disse Kim. Ela tem esperança de que as agências governamentais usem as ferramentas para preparação e resposta a desastres.

Além disso, sua pesquisa ajudará instituições financeiras a gerenciar a exposição ao risco de forma mais eficaz.

“Dado que milhões de americanos têm economias em planos de aposentadoria, quantificar com precisão o risco de perdas financeiras catastróficas é essencial”, ela disse. “Ao fornecer medições precisas de riscos associados a condições extremas de mercado, este projeto apoia os esforços nacionais para salvaguardar a segurança econômica.”

O projeto envolverá alunos de graduação e pós-graduação em pesquisa em estatística e matemática.

Para ampliar o impacto, Kim planeja colaborar com pesquisadores dos campos de ciência ambiental, economia e engenharia da WVU. Ela também disse que espera se conectar com agências e organizações governamentais para obter acesso a dados do mundo real e oportunidades para abordar ainda mais essas questões.