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Universidade Federal do Paraná VISITA A ESTAÇÃO METEOROLÓGICA DA SIMEPAR CAMPUS CENTRO POLITÉCNICO - UFPR Antonio Alcir da Silva Arruda Relatório apresentado à disciplina de CLIMATOLOGIA básica, UFPR, ministrado pelo professor Wilson Flávio Feltrim Roseghini, como quesito básico à conclusão da disciplina. Curitiba Dezembro de 2015 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 3 2. OBJETIVO ........................................................................................................................... 4 3. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................................ 5 4. RESULTADOS .................................................................................................................... 6 5. DISCUSSÃO ..................................................................................................................... 16 6. REFERENCIAS BIBILIOGRÁFICAS ............................................................................. 18 1. INTRODUÇÃO A preocupação do homem com a dinâmica do tempo e a sua previsibilidade atravessa séculos, praticamente se confunde com o próprio aparecimento da humanidade. Agricultores, pastores e navegantes acumularam certos conhecimentos práticos capazes de possibilitar prognósticos de relativa exatidão com referência à mudança de tempo. O livro de sinais escrito por Teofrasto, discípulo de Aristóteles, com o auxílio dos ensinamentos sobre o tempo herdados dos babilônios. Nesse livro, ele mencionava 08 maneiras diferentes para prever a chuva, 24 para tempo limpo, 45 para ventos, 50 para tempestades e 07 que ajudaram a prever o tempo com um ano de antecedência, naturalmente essas maneiras de prever o tempo nada mais eram do que métodos para interpretar as mudanças climáticas através de sinais que a natureza oferece, como alguns exemplos vistos em sala de aula; - Quando um burro abana as orelhas é sinal de tempestade. - Depois de um nevoeiro há poucas possibilidades de chover - Neblina que baixa, sol que racha. - Ao amanhecer sol vermelho, prenúncio de chuva à tarde, se ao entardecer, bom tempo no dia seguinte. Desde o desenvolvimento da indústria, da navegação aérea e marítima e da grande agricultura, mecanizada e em forma de agronegócio, o fator tempo tornou-se mais significante economicamente no seu estudo foi estabelecido numa base organizada e científica. Em vez de termos descritivos começaram a ser usados termos padronizados, aplicados principalmente aos fatores que são medidos por instrumentos e especificados numericamente, como temperatura, pressão atmosférica, velocidade e direção dos ventos, umidade, a quantidade de precipitação pluviométrica entre outros parâmetros com relação ao tempo. Foi dado o nome de meteorologia ao ramo da ciência que se dedica ao estudo e previsibilidade do tempo 2. OBJETIVO . O objetivo da visita do grupo da disciplina de climatologia à estação meteorológica situada no campus do Centro politécnico da Universidade Federal do Paraná, visita essa realizada no dia 23 de outubro de 2015 acompanhado pelo Professor Dr. Wilson Flávio Feltrim Roseghini, docente da disciplina foi verificar na prática através da aula de campo os conceitos teóricos aprendidos em sala de aula, objetivando mostrar ao aluno, a situação real de funcionamento, coordenação e coleta dos dados fornecidos pelos diversos instrumentos alocados na estação meteorológica, bem como a dinâmica ao vivo do profissional da área em seu trabalho diário com transmissão dos dados observados ao centro local de Porto Alegre, aumentando assim a experiência em climatologia do graduando, pois somente a prática de campo complementa de forma definitiva a fixação do conhecimento. 3. MATERIAIS E MÉTODOS No dia 23 de outubro às 08:00h o grupo se encontrou nas dependências do prédio novo das Ciências da Terra com o professor Flavio e a seguir foi o grupo distribuído em grupos menores com três pessoas. Cada grupo recebeu um termômetro infravermelho, para poder realizar a primeira prática do dia. Em seguida fomos encaminhados à estação meteorológica situada no campus do Centro Politécnico da UFPR próximo às Ciências Biológicas, onde recebemos a tarefa de efetuar medições com o termômetro infravermelho em diversos objetos e ambientes de livre arbítrio dos pequenos grupos distribuídos anteriormente. Gerado a seguinte tabela as 08:30h: alvo Temperatura C° solo - gramado 15 estaca 15 concreto 15,5 Vidro externo 15 Metal pintado de cinza 15 pvc 15,5 porta de madeira 14 caixa pvc 13,5 árvore tronco 14 Como havia ausência de sol e era de manhã, não foi possível verificar variações de temperatura em materiais pintados de cores diferentes. Em seguida entramos no pátio cercado da estação meteorológica onde o Professor Flávio passou a dissertar sobre a utilidade de cada estrutura existente na estação e finalmente visitamos a sala de controle da estação, onde com o ótimo atendimento da profissional de meteorologia Sra. Marlene fomos situados de como funciona o controle, coleta e distribuição dos dados da estação convencional e da estação automática. 4. RESULTADOS A seguir será apresentado nesse trabalho os vários instrumentos e apetrechos que fazem parte do mundo meteorológico. Abrigo meteorológico Tem por finalidade manter os instrumentos secos, livres da precipitação e insolação. Descrição – caixa de teto duplo, parede de venezianas com porta também de venezianas que deve estar na direção sul. Deve ser de madeira e pintado de branco. O abrigo encontra-se a uma altura padrão, de 1,5 metros e é construído por ripas de madeira branca, que permitem uma ventilação natural e ao mesmo tempo permitem criar condições de sombra aos equipamentos instalados em terreno plano coberto de grama rasteira e nivelados sobre um cavalete ou pilar de alvenaria. Alguns instrumentos são contidos no seu interior, como os termômetros convencionais, os termômetros de máxima e mínima, o aparelho registrador (termo higrógrafo), o evaporímetro e o psicrômetro que serão descritos detalhadamente a seguir: Termômetro de máxima e mínima do dia a sombra O termômetro de máxima é responsável por registrar à maior temperatura diária, que ocorre normalmente próximo às 15h, através do registro em seu tubo de mercúrio. É colocado normalmente na parte superior do suporte termométrico, em posição quase horizontal. O termômetro de mínima difere basicamente do termômetro de máxima através de seu elemento sensível registrador, que ao invés de mercúrio, utiliza o álcool, que arrasta um índice imerso, responsável por registrar a menor temperatura diária. Normalmente ocorre a partir das 04:00 indo até 06:00.: mede a temperatura máxima do dia à sombra. Termo higrógrafo: registrar continuamente a temperatura do ar e umidade relativa do ar à sombra. Descrição – faixas de temperatura = -15 a +/- 40ºC, com resolução de 0,5ºC. Umidade relativa do ar: 0 – 100% com resolução de 3%, entre 20 e 80% nos extremos. Instalação – Abrigo meteorológico Manejo – calibração dos sensores, sendo cabelo humano para a umidade relativa e a temperatura do ar é medida por sistema bi metálica. Psicrômetro: aparelho constituído de dois termômetros. Um fluxo de ar pode ser forçado a passar nos bulbos dostermômetros – ventilação forçada. Um termômetro fornece a temperatura do ar (t). O segundo é coberto com uma gaze ou cadarço de algodão que é umedecido com água destilada. O ar passa e retira a umidade. Instalação dentro do abrigo meteorológico em suporte próprio. Utilização – Depressão psicrométrica = diferença entre (t1 – t2). Evaporímetro de Piche: O evaporímetro de Piche normalmente é instalado pendurado ao teto no interior do abrigo meteorológico. Nesta condição, a evaporação que ocorre na sua superfície é consequência do déficit de saturação do ar e, em menor escala, da velocidade do vento (PAPAIOANNOU et al.,1996). Por suas características de armazenamento e coleta de dados, este equipamento se adequa para medir a evaporação em ambientes fechados, urbanos, sendo largamente aplicado em estudos de conforto térmico. Descrição: tubo cilíndrico em vidro de 35 cm de comprimento e 1,5cm de diâmetro externo. Graduado em 30cm3 com divisões a cada 0,1cm3. Apresenta uma extremidade fechada denominada olhal que tem por finalidade pendurar o instrumento. A outra extremidade, a inferior é aberta e dispõe de uma presilha para fechá-la por meio de um disco circular de papel absorvente com espessura de 30 mm e 0,5mm de diâmetro, fixado por capilaridade e mantido pela presilha. Instalação – no abrigo meteorológico. Os dados coletados, ou seja, a evaporação medida não leva em consideração os valores de radiação solar. A evaporação é sensível à velocidade do vento e mantém relação inversa com a umidade relativa do ar e não apresenta nenhuma relação com a evapotranspiração. Cata-vento com anemômetro - Mede a direção e a velocidade do vento. A direção é dada por uma haste horizontal orientada por um par de aletas em relação a quatro hastes fixas que indicam os pontos cardeais. As aletas também mantém a placa de medição da velocidade do vento sempre perpendicular à direção do vento. A velocidade é obtida a partir da flexão de uma placa retangular móvel em relação à vertical, sob a ação do vento. A deflexão é medida sobre uma escala de sete pinos colocados sobre um arco de metal. A conversão para velocidade do vento é feita pela tabela abaixo: (Física UFPR) A direção do vento do dia 23/10/2015 na estação meteorológica da SIMEPAR estava nordeste, direção apontada pelo cata-vento da estação automática que está sendo usada atualmente, pois o cata-vento da estação convencional está em desuso e emperrado devido à oxidação marcando outra direção qualquer do vento. Na imagem, o cata-vento da estação automática aponta o Nordeste, sendo que nesse momento do dia, a velocidade do vento era muito pequena beirando a calmaria. Descrição – metálico o qual tem em uma extremidade terminal em forma de cone que indica o sentido de onde vem o vento e na outra extremidade duas aletas separadas por um ângulo de 22o. O conjunto é móvel juntamente com um ponteiro que indica sobre uma parte fixa a direção do vento. Na parte fixa estão os pontos cardeais e os números representativos da direção do vento. Instalação – canto sul a 8 – 10m. Tipos de cata-vento : 1 – Biruta = dá o sentido, a direção do vento e ainda uma ideia de velocidade. 2 – Cata-vento tipo Wild = superfície metálica que sempre está perpendicular à direção do vento. A velocidade é dada pela deflexão da superfície. Anemômetro - Sensor de Velocidade e Direção do Vento: É um instrumento que determina a direção e a velocidade horizontal do vento. Os sensores de vento deverão ser instalados em área livre acima do nível do terreno ao seu redor, com distância horizontal 10 vezes superior à altura do obstáculo. Em condições alguns casos a distância horizontal pode ser reduzida para três vezes sua altura, sendo que valores inferiores a estes inviabilizam por completo a representação do fenômeno. Suas unidades de medida são: Velocidade do vento: m/s Km/h; Direção do vento: ° (Graus); Altura de medição recomendadas e suas respectivas normas: 3,0 m ±0,1 m 2,0 m ± 0,1 m e 10,0 m ±0,5 m como opcional 10,0 m Termo higrômetro - O Termo higrômetro é um instrumento que permite obter diretamente a Temperatura e a Umidade Relativa do ar, através de dois sensores conjugados. O conjunto sensor é protegido por um abrigo meteorológico que pode ser de plástico ou alumínio na cor branca. Esse abrigo evita a exposição direta dos elementos sensores aos raios solares e à chuva, além de garantir a livre circulação do ar permitindo um equilíbrio com a atmosfera a sua volta. Esse conjunto sensor deve ser instalado no lado oposto do sensor de radiação. Suas unidades de medida são: Temperatura: ºC (Celsius); Umidade Relativa: % (Porcentagem); Actinógrafo: determina a quantidade de energia que atinge a superfície na terra (cal cm2 dia-1). É denominada de radiação solar global. Descrição: o elemento sensível à radiação é protegido por uma cúpula de vidro que aciona um sistema de alavancas que registra a energia sobre um papel colocado sobre um tambor acionado por meio de relojoaria. A radiação é recebida por três placas bi metálica uma enegrecida e duas brancas, que através de suas dilatações geram energia. Utilização - uma caloria = energia necessária para elevar 1 grau centígrado a temperatura de um grama de água em qualquer instante do dia. A troca de fase de um grama de água a 20ºC, requer 585 Kcal, conhecida como calor latente de evaporação. Esfera de Campbel Stockes ou Heliógrafo Mede a quantidade de horas de sol que tem por dia, funciona como uma lupa e direciona os raios solares queimando uma fita de papel em seu interior, fita graduada trocada diariamente. O sol da manhã começa a queimar a fita pela extremidade voltada a ele e conforme o sol se desloca durante o dia a fita vai queimando até a extremidade oposta se a radiação for durante todo o dia, como diz Flávio, não é queimada pela intensidade, mas pela duração da radiação; no entanto e possível saber a intensidade pela quantidade da força com que a radiação que queimou o papel. No dia estava sendo usada a fita de equinócio para primavera e outono, é a mais comprida, mas também existe a fita de verão e a fita de inverno que possuem tamanhos diferenciados e alocação dentro do instrumento também diferente, pois a inclinação do sol durante as estações são diferentes, Ao final do dia o meteorologista recolhe a fita, anota a data no espaço reservado na própria fita e acondiciona em lugar apropriado para futuras consultas. Tanques de evaporação – classe A – Na estação meteorológica da SIMEPAR os tanques de evaporação encontram-se de cabeça para baixo porque também estão em desuso, pois existem equipamentos mais modernos e eletrônicos para medir evaporação. Servem para determinar a capacidade evaporante da atmosfera a fim de medir a evaporação de uma superfície livre de água. Descrição – diâmetro de 1,219m por 25,4cm de altura – chapa galvanizada número 22. Em casos especiais deve-se colocar tela de arame hexagonal para evitar entrada de galhos, folhas e pássaros. Nesse caso deve-se fazer a correção da leitura. Outro tanque deve estar junto a fim de servir de depósito de água. No tanque principal deve-se ter um termômetro de máxima e mínima flutuando sobre a água do mesmo. Torna-se necessário um anemômetro para medir a velocidade do vento que passa por sobre o tanque. - Manejo e operação – enche-se o tanque até cinco cm da borda superior . O nível de medida permitida é 7,5cm a partir da borda superior, ou seja, a cada 25mm de evaporação deve-se recolocar água no mesmo. O micrômetro tem precisão de 0,01 a 0,02mm. Horário da leitura – 9 horas. - Nota de campo: “Se chover 5mm de água neste m2, apontado pelo pluviômetro torna-se necessário repor 5mm no tanque de reposição” Pode chover até transbordar? Resposta “sim pode, você vai saber quanto choveu através dos pluviômetros neste caso esta tendo reposição e não retirada de água” Na velocidade da evaporação influem: - temperatura - umidade do ar - velocidade do vento Fatores que influem na rapidez: - temperatura elevada - ar muito seco - vento forte Fatores que retardam a evaporação: - o frio - a umidade do ambiente - a pressão atmosférica - presença de salinidade na água Nesta imagem que identifica o tanque em funcionamento verificamos alguns detalhes: Conforme http://meteoro.cefet- rj.br/almir/observacional/ citas algumas especificações de como deve ser o tanque classe A e quais acessórios fazem parte de sua estrutura para medição da evaporação. Consiste em um tanque circular de aço galvanizado sem tampa. Para complementar o aparelho, existe um conjunto de acessórios, como um termômetro de máxima e mínima, sistema de medição de água evaporada, anemômetro e cronógrafo. Fica no ajardinado da estação. Internamente o tanque tem duas linhas de referências pintadas, as profundidades de cinco e 7,5 centímetros da borda do tanque. Acessórios: Acompanham o tanque, diversos acessórios cuja finalidade é completar a medida da evaporação. Poço tranquilizador O poço tranquilizador é de formato cilíndrico, acoplado sobre um tripé e assenta no tanque “A” por meio de três parafusos destinados a nivelá-lo. É furado na base para que exista comunicação com a água do tanque; evita as oscilações da água, retardando o fluxo da água que entra e sai do poço. Micrômetro de Gancho: O micrômetro de gancho consiste em parafuso terminado por um gancho. Esse parafuso desloca-se verticalmente dentro de uma luva que possui três braços divergentes os quais servem para apoio do micrômetro sobre a borda do poço tranquilizador. Na parte superior da luva, acha-se uma escala em forma de disco graduado que, ao ser girado o parafuso mede seus deslocamentos, funcionado como vernier, que indica os décimos e centésimos de milímetros. No próprio parafuso está gravada a escala dos números inteiros que indicarão o total de água evaporada em milímetros. Termômetros Extremos: O termômetro usado para medir as temperaturas máximas e mínimas que ocorrem na água do tanque é semelhante ao usado para medir a temperatura no abrigo meteorológico. É montado de tal modo que flutua na água do tanque, possuindo, ao mesmo tempo proteção contra radiação solar direta. Anemômetro Totalizador: É idêntico ao de contato, o movimento das conchas é transmitido a um mostrador, que registra o valor acumulado das distâncias percorridas pelo vento em quilômetros por hora ou em nós. Alguns modelos são, ao mesmo tempo, totalizador e de contato. Pluviógrafo - possui o mecanismo de pena dentro do funil a agua da precipitação escoa por um tubo e se deposita em uma “tigelinha”. Conforme o peso da agua na tigelinha o índice vai subindo e movimentando a pena que registra em um mecanismo de relógio equipado com papel de onde seria gerado o gráfico do volume de precipitação. Se o reservatório encher o equipamento escoa essa água e recomeça o ciclo. Nosso modelo na estação está sem esse mecanismo, por isso mesmo está desativado pois existem equipamentos com registro automático supervisionado pela sala de controle. E é exatamente esse mecanismo que diferencia o pluviômetro do pluviografo. Conforme explicação do site http://www.agsolve.com.br/dicas-e-solucoes/como- funciona-o-pluviometro “O pluviômetro totalizador é um instrumento meteorológico utilizado para recolher e medir a quantidade de líquidos ou sólidos como chuva ou granizo (e também neve para os países onde ocorre). Como o equipamento mensura a quantidade de chuva que precipita, é elementar para estudos meteorológicos e hidrológicos em conjunto com o sensor de temperatura. O pluviômetro é conceituado por ser um coletor da água de precipitação, com área de coleta conhecida. Enquanto que, o pluviógrafo é o instrumento com as mesmas características, mas com capacidade de registrar o tempo. Assim qualquer pluviômetro conectado a um registrador que indique data e hora é um pluviógrafo ou pluviômetro automático. “convencionalmente o pluviômetro automático tem o princípio de funcionamento composto por um sensor de precipitação tipo báscula, que se move e aciona um componente magnético que gera pulsos transmitidos ao registrador Ag Logger ou Rainlogger ®. O índice pluviométrico em milímetros indica o volume em litros de água que caíram em um metro quadrado de área, assim uma chuva de 20 mm corresponderá à precipitação de 20 litros de água por metro quadrado, logicamente sempre na horizontal. Em equipamentos automáticos, um software de coleta e tratamento de dados é utilizado para relatórios temporais e análises das características da chuva Barômetro - Sensor de Pressão Atmosférica - Denomina-se pressão atmosférica ao peso exercido por uma coluna de ar, com secção reta de área unitária, que se encontra acima do observador, em um dado instante e local. Fisicamente, representa o peso que a atmosfera exerce por unidade de área. Pode ser instalado em qualquer orientação, vertical ou horizontal. Normalmente instala-se no interior da caixa selada da Estação Meteorológica, mas possuindo comunicação externa, onde é realizada a leitura da pressão atmosférica. Sua unidade de medida é: mb (Milibar) ou hPa (Hecto Pascal). Barógrafo - é o instrumento que mede a pressão atmosférica e a registra continuamente, podendo ser utilizado em estações meteorológicas automatizadas. A medida pode se dar em milímetros de mercúrio (mm Hg) ou em milibares (mb). 5. DISCUSSÃO Coleta e distribuição de observações Para começar, o observador que prevê o tempo precisa conhecer o estado existente do tempo numa vasta área em volta dele. O tamanho da área depende da duração do período para o qual estabelece a previsão. Para satisfazer essa necessidade, as observações são feitas em intervalos regulares, numa rede de estações abrangendo toda a área, sendo preciso providenciar a rápida comunicação dessas observações ao centro onde as previsões são realizadas. As estações observam coletam e comunicam aos centros locais de coleta em determinadas horas do dia, esse centro está em Porto Alegre que vá transmitir seus relatórios aos centros de coleta de informações no Brasil, no caso a cidade de Brasília que por sua vez na interligação internacional transmite os dados coletados em todas as regiões brasileiras para Washington, centro internacional de coleta de dados que processará e devolverá as previsões de tempo para cada origem coletada. Na visita ao centro de controle da estação SIMEPAR, tivemos o privilégio de acompanhar o telefonema feito pela agente Marlene, meteorologista, ao centro de coleta de dados em Porto Alegre. Para as mensagens não se tornarem demasiadamente longa, foi padronizado internacionalmente um código numérico arranjado em grupos. Um exemplo seria assim: 01437 82612 26235 10714... Onde no primeiro grupo está a identificação da estação transmissora das informações. Os significados dos outros grupos obedecem a uma ordenação pré-estabelecida e com o código do evento também padronizado. Por exemplo, osúltimos dois algarismos do segundo grupo se refere à velocidade do vento, 12 nós e os dois últimos números do quarto grupo indicaria a temperatura em graus Celsius 14ºC. Esta visita à estação meteorológica da SIMEPAR foi de fundamental importância para conhecermos um pouco do ramo da ciência chamada meteorologia, que faz a previsão das mudanças de tempo diariamente, e para percebermos o quão é difícil a previsibilidade exata do tempo, pois os fatores dinâmicos envolvidos são enormes, mas com a tecnologia desenvolvida nos vários instrumentos vistos nesse trabalho, com a compreensão da dinâmica da atmosfera do planeta; com o advento dos satélites e computadores poderosos processando todas as coletas do globo, cada dia, a meteorologia se aproxima da perfeição na tão sonhada previsibilidade do tempo perseguida desde os antigos povos em suas necessidades de saber se amanhã irá chover ou fizer sol. 6. REFERÊNCIAS BIBILIOGRÁFICAS http://meteoro.cefet-rj.br/almir/observacional/ http://www.agsolve.com.br/dicas-e-solucoes/como-funciona-o- pluviometro http://www.ufjf.br/labcaa/equipamentos/ Notas de aula do professor Wilson Flavio Feltrim Roseghini Notas de aula de campo na visita a estação meteorológica http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/ Previsão do Tempo e Clima A.G.Forsdyke 1975, edições melhoramentos, Editora da Universidade de São Paulo.
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