AULA 3 - PRECIPITAÇÕES

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PRECIPITAÇÃO 
19/09/16 
 
Aspectos Gerais 
 
 
• O regime hidrológico ou a produção de água de uma região (bacia hidrográfica) é 
determinado por fatores de natureza climática ou hidrometeorológica (precipitação, 
evaporação, temperatura, umidade do ar, vento, etc.) e por suas características físicas, 
geológicas e topográficas. Temperatura, umidade e vento são importantes pela 
influência que exercem na precipitação e evaporação. 
 
 
• A topografia é importante pela sua influência na precipitação, além do que determina a 
ocorrência de lagos e pântanos e influi (juntamente com o solo e a vegetação) na 
definição da velocidade do escoamento superficial. As características geológicas, além 
de influenciarem a topografia, definem o local do armazenamento (superficial ou 
subterrâneo) da água proveniente da precipitação. 
 
 
• Para o hidrologista, a precipitação corresponde à água proveniente do vapor d’água 
da atmosfera que se deposita na superfície da terra sob diferentes formas, como chuva, 
granizo, neve, neblina, orvalho ou geada. Assim, trataremos da precipitação sob a 
forma de chuva, por ser incomum a ocorrência de neve no Brasil e pelo fato de que as 
demais formas pouco contribuem para o regime hidrológico de uma região. 
 
 
 
• A importância do estudo da distribuição e dos modos de ocorrência da precipitação 
está no fato dela se constituir no principal input na aplicação do balanço hídrico em uma 
dada região hidrológica. 
Formação das precipitações 
 
• A atmosfera, camada gasosa que envolve a Terra, é constituída por uma mistura 
complexa de gases que varia em função do tempo, da situação geográfica, da altitude e 
das estações do ano. De maneira simples, pode-se considerar 
 
•atmosfera = ar seco + vapor d’água + partículas sólidas em suspensão. 
 
• A composição média do ar seco é de 99% de nitrogênio mais oxigênio, 0,93% de 
argônio, 0,03% de dióxido de carbono e o restante de neônio, hélio, criptônio, xenônio, 
ozônio, hidrogênio, radônio e outros gases. A composição do vapor d’água na atmosfera 
varia de região para região, estando entre 0% nas regiões desérticas e 4% em regiões 
de florestas tropicais. As partículas sólidas em suspensão (aerossóis) têm origem no 
solo (sais de origem orgânica e inorgânica), em explosões vulcânicas, na combustão de 
gás, carvão e petróleo, na queima de meteoros na atmosfera, etc. 
Formação 
 
 
•A formação das precipitações está ligada à ascensão de massas de ar úmido. Essa 
ascensão provoca um resfriamento dinâmico, ou adiabático, que pode fazer o vapor 
atingir o seu ponto de saturação, também chamado nível de condensação – o ar 
expande nas zonas de menor pressão. 
•A partir do nível de condensação, em condições favoráveis e com a existência de 
núcleos higroscópios2, o vapor d’água condensa, formando minúsculas gotas em torno 
desses núcleos. 
•Enquanto as gotas não possuírem peso suficiente para vencer a resistência do ar, elas 
ficarão mantidas em suspensão, na forma de nuvens e nevoeiros. Somente quando 
atingem tamanho suficiente para vencer a resistência do ar, elas se deslocam em 
direção ao solo. 
• Dentre os processos de crescimento das gotas mais importantes estão os 
mecanismos de coalescência3 e de difusão do vapor. 
Tipos 
 
 
As precipitações são classificadas de acordo com as condições que produzem o 
movimento vertical (ascensão) do ar. Essas condições são criadas em função de fatores 
tais como convecção térmica, relevo e ação frontal de massas de ar. Assim, tem-se três 
tipos principais de precipitação, que são: a) precipitações convectivas; b) precipitações 
orográficas; c) precipitações ciclônicas (ou frontais). 
•PRECIPITAÇÕES CONVECTIVAS 
•O aquecimento desigual da superfície terrestre provoca o aparecimento de camadas 
de ar com densidades diferentes, o que gera uma estratificação térmica da atmosfera 
em equilíbrio instável. Se esse equilíbrio é quebrado por qualquer motivo (vento, 
superaquecimento, etc.), ocorre uma ascensão brusca e violenta do ar menos denso, 
capaz de atingir grandes altitudes 
•As precipitações convectivas, 
típicas de regiões tropicais, 
caracterizam-se por ser de 
grande intensidade e curta 
duração, concentrando-se em 
pequenas áreas. São, por isso, 
importantes em projetos 
desenvolvidos em pequenas 
bacias, e na análise de 
problemas de drenagem de 
maneira geral (cálculo de 
bueiros, galerias de águas 
pluviais, etc.), envolvendo 
problemas de controle da 
erosão. 
•Florianópolis verão 2008 
Cariri paraibano - 2008 
 
•PRECIPITAÇÕES OROGRÁFICAS 
•As precipitações orográficas resultam da ascensão mecânica de correntes de ar úmido 
horizontais sobre barreiras naturais, tais como montanhas. Quando os ventos quentes e 
úmidos, que geralmente sopram do oceano para o continente, encontram uma barreira 
montanhosa, elevam-se e se resfriam adiabaticamente havendo condensação do vapor, 
formação de nuvens e ocorrência de chuvas. Essas chuvas são de pequena 
intensidade, grande duração e cobrem pequenas áreas. Se os ventos conseguem 
ultrapassar a barreira montanhosa, do lado oposto projeta-se uma sombra 
pluviométrica, dando lugar às áreas secas, ou semiáridas, causadas pelo ar seco, já 
que a umidade foi descarregada na encosta oposta 
•PRECIPITAÇÕES CICLÔNICAS OU FRONTAIS 
•As precipitações ciclônicas ou frontais são aquelas que ocorrem ao longo da superfície 
de descontinuidade que separa duas massas de ar de temperatura e umidade 
diferentes. Essas massas de ar têm movimento da região de alta pressão para a região 
de baixa pressão, causado pelo aquecimento desigual da superfície terrestre. 
 
•A precipitação frontal resulta da ascensão do ar quente sobre o ar frio na zona de 
contato das duas massas de ar de características diferentes. É decorrente de uma 
frente quente, quando o ar frio é substituído por ar mais quente, ou de uma frente fria, 
quando o ar quente é empurrado e substituído pelo ar frio. 
 
•As precipitações ciclônicas são de longa duração e apresentam intensidades de baixa 
a moderada, espalhando-se por grandes áreas. São responsáveis pela produção de 
grandes volumes de água e interessam mais nos projetos de hidrelétricas, de controle 
de cheias e de navegação. 
•RESUMO DOS TIPOS DE CHUVAS 
Grandezas e medidas das precipitações 
 
•As grandezas que caracterizam as precipitações são a altura pluviométrica, a 
intensidade, a duração e a frequência da precipitação. 
•A altura pluviométrica, normalmente representada pelas letras h ou P, é a medida da 
altura da lâmina de água de chuva acumulada sobre uma superfície plana, horizontal e 
impermeável. Esta altura é, normalmente, expressa em milímetros e determinada pelo 
uso de aparelhos denominados pluviômetros. 
 
•Acima do recipiente do pluviômetro é colocado um funil com um anel receptor biselado, 
que define a área de interceptação. O anel deve ficar bem horizontal. 
 
•Em princípio, a altura pluviométrica fornecida pelo aparelho não depende da área de 
interceptação. Contudo, deve-se ter cuidado para não se enganar no cálculo da lâmina 
precipitada, que pode ser obtida de: 
 P = 10 x Vol / A 
 , onde P é a precipitação acumulada em mm, Vol é o volume recolhido em cm3 (ou ml) 
e A é a área de interceptação do anel em cm2. 
 
Existem provetas que são calibradas diretamente em milímetros para medir o volume 
de água coletado. A precisão de todas as medições de precipitação é o décimo de 
milímetro. 
•A intensidade da precipitação, i, é 
medida pela relação entre a altura 
pluviométrica e a duração da 
precipitação: 
 
 i = ∆P /∆t 
 
• . Geralmente, é expressa em mm/h, 
mm/min ou mm/dia. Na expressão 
anterior, a intensidade da precipitação 
corresponde a um valor médio no 
intervalo 
A variabilidade temporal dos eventos chuvosos torna necessário o uso de equipamento 
automático, que permite medir asintensidades das chuvas durante intervalos de tempo 
inferiores àqueles obtidos com as observações manuais feitas com os pluviômetros. 
 
 Assim, para a intensidade da precipitação, utilizam-se aparelhos que registram as 
alturas no decorrer do tempo, sendo estes chamados pluviógrafos. 
 
 No Brasil, o modelo mais usado é o de sifão, de fabricação Fuess (superfície receptora 
de 200cm2) cujo esquema é mostrado na Figura a seguir, com fotos do aparelho em 
operação também mostrados nas Figuras seguintes. 
 
 Existem, ainda, os tipos basculante de balança, etc. 
•Pluviógrafo com reservatório equipado com bóia e sifão 
•Pluviógrafo tipo sifão em operação 
•Tambor registrador do pluviógrafo 
•Pluviógrafo de cubas basculantes 
 
• Ao registro contínuo da precipitação dá-se o nome de pluviograma, ou registro 
pluviográfico. Na Figura abaixo apresenta-se um pluviograma típico. Com esse 
pluviograma quantifica-se a altura pluviométrica, assim como a intensidade da chuva 
nos intervalos de tempo considerados dentro da sua duração. Em geral, com a 
resolução dos pluviógrafos mecânicos convencionais consegue-se extrair informações 
da precipitação em intervalos de tempo superiores a 5min. 
•ESTAÇÃO PLUVIOGRÁFICA 
Como exemplo, constrói-se uma Tabela para os valores das alturas pluviométricas e 
das intensidades de chuva obtidos do pluviograma, para cada intervalo de tempo 
considerado. 
 
Com os valores levantados pode-se, ainda, construir o hietograma da chuva, 
tomando-se intervalos de tempo, no caso, de 10min. Para uma chuva por exemplo, 
tem-se que a sua duração é de aproximadamente 50min, e o total precipitado é de 
15,7mm. 
 
A intensidade pluviométrica média é obtida dividindo-se o total precipitado pela 
duração da chuva: no exemplo, iméd = 15,7x(60/50)=18,8mm/h. 
 
 
 
•A duração da precipitação, que aqui será denotada por t ou td, constitui-se também 
em importante grandeza a caracterizar as chuvas. Ela corresponde ao período de 
tempo durante o qual a chuva cai. As unidades normalmente utilizadas para a duração 
da precipitação são o minuto ou a hora. 
 
•A precipitação é um fenômeno do tipo aleatório. Por isso, a frequência com que 
ocorrem determinadas precipitações deve ser conhecida para uso em projetos 
associados ao aproveitamento dos recursos hídricos ou de controle do impacto causado 
por chuvas intensas. 
 
•Numa bacia hidrográfica, 40 mm de chuva é pouco se ocorrer ao longo de 
um mês, mas é muito se ocorrer em 1 hora 
 
• Tempo de retorno  No médio de anos durante o qual espera-se que a 
precipitação analisada seja igualada ou superada 
 
seu inverso é a probabilidade de um fenômeno igual 
ou superior ao analisado, se apresentar em um ano 
qualquer 
 
• Chuvas intensas são mais raras 
• Chuvas fracas são mais freqüentes 
• Por exemplo: 
− Todos os anos ocorrem alguns eventos de 10 mm em 1 dia 
em Porto Alegre. 
− Chuvas de 180 mm em 1 dia ocorrem uma vez a cada 10 ou 
20 anos, em média. 
Frequência 
Série de dados de chuva de um posto pluviométrico na Região Sul 
 
 
 
Bloco Freqüência 
P = zero 5597
P•120 mm 
 
• 50+70= 120 mm 
• 120/2 = 60 mm 
• Pmédia = 60 mm 
•Obs.: Forte precipitação 
•junto ao divisor não 
•está sendo considerada 
• Problemas da média 
 
 
 
 
 
 
•Posto 1 
•1600 
mm 
•Posto 2 
•1400 mm 
•Posto 3 
•900 mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
•Posto 1 
•1600 
mm 
•Posto 2 
•1400 mm 
•Posto 3 
900 mm 
 
 
 
 
 
 
•900 
•1000 
•1200 
•1300 
•1700 
•1400 •1200 
•1100 
•1700 
•1600 
•1500 
•SIG 
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