Estações Meteorologicas

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Universidade Federal do Pará
Faculdade de Meteorologia
Professor: Danilo Souza Filho
danilofilho@ufpa.br
4º Semestre, 2019
2° Aula
ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS
– Observações Meteorológicas à Superfície
	Uma observação meteorológica à superfície consiste numa sucessão de procedimentos, executada de conformidade com determinadas normas, destinadas à avaliação quantitativa e/ou qualitativa de grandezas que traduzam o mais fielmente possível as condições atmosféricas reinantes num determinado instante e local da superfície terrestre.
	Para possibilitar a comparação entre diferentes condições verificadas num dado instante em vários locais, ou no mesmo local, ao longo do tempo; essas observações devem ser realizadas de maneira uniforme, sistemática e ininterrupta, obedecendo sempre a critérios e a horários comuns pré-estabelecidos. Tais comparações exigem inclusive que cada observação seja executada ao menor intervalo de tempo possível, sem que isso venha a afetar sua qualidade.
	A perfeição das tarefas efetuadas durante uma observação, pressupõe que a pessoa encarregada de executá-la, possua conhecimentos bastante específicos do conceito físico das variáveis envolvidas, aliado a uma completa familiarização com os critérios e procedimentos observacionais vigentes. Somente desse modo, cada observação poderá constituir uma espécie de fotografia panorâmica das condições de tempo reinantes, e como tal, capaz de ser compreendida e analisada por técnicos e cientistas. Por essa razão, cada observação deverá conter apenas informações que possibilitem traduzir (segundo as normas vigentes) as condições realmente verificadas, não sendo permitido incluir opiniões pessoais de quem as executa, por mais corretas que tais opiniões possam parecer.
	As informações coletadas em cada observação meteorológica serão posteriormente usadas para:
	- Estudo das condições de tempo prevalecentes, com vistas à elaboração de previsão.
	- Elaboração de estatísticas climatológicas.
	- Pesquisas científicas específicas.
	- Intercâmbio internacional.
	Evidentemente, em todo o sistema de um serviço meteorológico, a maior parcela de responsabilidade cabe aos observadores, já que, qualquer falha cometida, implica em informações errôneas, prejudicando toda seqüência de trabalho, pois essas informações meteorológicas constituem a base de tudo. Previsões erradas, estatísticas de má qualidade, análises falhas e resultados inverídicos decorrerão invariavelmente daqueles lapsos.
	Embora alguns fenômenos possam ser facilmente identificados, descritos ou classificados por uma pessoa devidamente habilitada, a maior parte dos elementos meteorológicos não pode ser corretamente avaliada, sem o auxílio de instrumentos apropriados. Dois tipos de observação ficam, portanto caracterizados em função da maneira como são obtidas as informações:
	-Observações Sensoriais, quando realizadas por observador credenciado, valendo-se apenas dos próprios sentidos e do seu tirocínio;
	-Observações Instrumentais, quando efetuadas com o auxílio de um ou mais instrumentos, incluindo-se as necessárias correções, reduções e cálculos.
	Na rotina meteorológica observacional, via de regra, alguns elementos são avaliados mediante observações sensoriais e os demais por meios de instrumentos. Denomina-se de elemento meteorológico a cada uma das grandezas medidas, calculadas, estimadas ou descritas por ocasião de uma observação. Assim, a temperatura do ar, a pressão atmosférica ao nível médio do mar, a nebulosidade, a direção e velocidade do vento, etc., são elementos meteorológicos. O valor assumido por cada elemento meteorológico numa determinada observação, seja valor qualitativo ou quantitativo, constitui um dado meteorológico. Os dados meteorológicos podem ser classificados em:
	-Instrumentais, quando obtidos a partir de indicação de instrumentos de leitura direta ou de registradores, tais como temperatura do ar, direção e velocidade do vento, insolação, etc;
	-Sensoriais, quando aviados pelo próprio observador, valendo-se apenas de seu tirocínio e de seus sentidos, como por exemplo, a nebulosidade, visibilidade horizontal, caracterização de foto meteoros, etc;
	-Derivados, quando obtidos por intermédio de cálculos aplicados à indicação de instrumentos. Nesse tipo de dado está incluído a temperatura do ponto de orvalho, a umidade relativa do ar, a pressão atmosférica ao nível médio do mar, etc.
	
2.0 - Estações Meteorológicas
É usual definir-se estação meteorológica como o local onde se efetua a avaliação de um ou vários elementos meteorológicos. As estações geralmente dispõem dos instrumentos necessários e suficientes à avaliação dos elementos que se pretendem conhecer, e de observadores, devidamente capacitados, para realizar observações sensoriais e proceder à correta operação daqueles instrumentos. Frisa-se, porém, a existência das estações meteorológicas automáticas que, dispondo de equipamento capaz de efetuar a avaliação, o registro e a transmissão dos valores assumidos pelos diferentes elementos, dispensa a presença contínua de observadores. Tais estações têm sido instaladas em zonas oceânicas e em áreas despovoadas ou de difícil acesso.
2.1 – Segundo sua Finalidade
	As estações meteorológicas classificam-se nas seguintes categorias, dependendo do tipo de observação que nelas se realizam:
Sinóticas;
Climatológicas;
Agrometeorológicas;
Aeronáuticas;
Especiais;
Satélites.
Estação de radar
Estação de radiossondagem
Evidentemente, existem inúmeras estações que excutam vários tipos de observação e, portanto, são enquadráveis em mais de uma dessas categorias.
– Estações Sinóticas
O termo sinótico significa visto ao mesmo tempo. Por conseguinte, as estações dessa categoria devem realizar observações simultaneamente, em horários comuns, internacionalmente aceitos e baseados no Universal Tempo Coordenado (UTC). Essa é a condição que se impõe quando há necessidade de se comparar dados coletados em diferentes locais, procedimento indispensável à previsão do tempo.
As estações sinóticas são genericamente designadas por terrestre ou marítimas, conforme estejam localizadas em terra ou no mar, respectivamente. As da última categoria estão normalmente instaladas em navios fixos ou móveis. Para a realização de vôos de reconhecimento, regulares ou eventuais, equipamentos meteorológicos são colocados também a bordo de aeronaves.
Dependendo da região do sistema globo-atmosfera a que se refiram os elementos meteorológicos observados, as estações sinóticas subclassificam-se em:
estações de superfícies, quando coletam dados referentes:
à superfície terrestre;
à camada atmosférica adjacente a essa superfície;
a níveis mais elevados da atmosfera, porém, tal como vistos a partir da superfície.
estações aerológicas ou estações de altitude, quando além dos tópicos considerados no caso anterior, incluem-se em suas rotinas normais de trabalho a observação de elementos meteorológicos referentes a diversos níveis da atmosfera. Essas estações, também denominadas estações de sondagem atmosférica, utilizam equipamento eletrônico (radiosonda, radarvento ) para a observação daqueles elementos.
– Estações Climatológicas
Basicamente, as estações climatológicas destinam-se à obtenção de dados meteorológicos para a caracterização do clima. A rotina de trabalho das estações climatológicas difere um pouco das estações sinóticas, e os horários cumpridos não seguem necessariamente o Universal Tempo Coordenado (UTC).
Estações climatológicas que, nos horários estabelecidos, efetuem observações concernentes a todos os elementos meteorológicos exigidos para a finalidade em vista, são chamadas principais, caso contrário, são ditas ordinárias. Denominam-se estações sinótico-climatológicas àquelas que efetuam observações sinóticas e climatológicas. Na prática, toda estação meteorológica, independente da classificação, que efetua registros e tem seu arquivo,pode ser também chamada de climatológica.
– Estações Agrometeorológicas
As estações agrometeorológicas têm por finalidade fornecer informações que permitem estabelecer a influência de um ou de vários elementos meteorológicos sobre as atividades agrícolas. Por essa razão, em sua rotina de trabalho devem ser incluídas observações de natureza biológica, ao lado daquelas que se referem ao meio físico (meteorológicas).
– Estações Meteorológicas de Aeronáuticas
As estações meteorológicas aeronáuticas destinam-se basicamente a coletar dados meteorológicos necessários à segurança de aeronaves civis e militares. Localizam-se nos aeroportos e executam observações de hora em hora e observações intermediárias quando ocorrem condições adversas de tempo, de acordo com a hora UTC. A maioria das estações aeronáuticas no Brasil faz também as observações sinóticas. Os elementos meteorológicos coletados nessas estações, portanto têm grande aplicação para fins sinóticos e climatológicos, já que a maioria opera às 24 horas do dia.
– Estações Meteorológicas Especiais
Enquadram-se nessa categoria todas as estações que se destinam à observação de elementos ou de fenômenos específicos, para o atendimento das necessidades das pesquisas em andamento, de âmbito local, regional ou mundial. Estações ozonométricas, micrometeorológicas, actinométricas, pluviométricas, termopluviométricas, bem como aquelas que se destinam a verificar a poluição atmosférica, a contaminação radioativa, pertencem também a essa classe.
2.1.6 – Satélites Meteorológicos
	São plataformas colocadas em órbita terrestre, das quais se tomam fotografias em grande escala da atmosfera e da superfície terrestre. Estão também equipadas para efetuar observações meteorológicas e transmiti-las, igual as fotografias, para as estações rastreadoras localizadas na Terra.
2.1.7 - Estação de Radar Meteorológico
	A palavra RADAR deriva da expressão “Radio Detection and Ranging”, ou seja, o uso das ondas de rádio na detecção de objetos e a medida das distâncias dos mesmos. No início a sua finalidade era exclusivamente para fins bélicos, sendo posteriormente aperfeiçoado para fins meteorológicos. O radar proporciona a previsão de tempo em curto prazo, uma vez que detecta a aproximação de sistemas produtores de chuva que estejam dentro de seu raio de alcance e avalia a quantidade de água precipitável. Tal fato beneficia amplamente estudos hidrológicos e enchentes podem ser previstas mediante a avaliação quantitativa das chuvas que podem cair sobre uma determinada região. Com isso, empresas de aviação, serviços de defesa civil, empresas hidrelétricas e centros de estudos e previsão do tempo são usuários crescentes desse tipo de tecnologia.
2.1.8 – Estação de Radiossondagem
	São estações destinadas a medir as propriedades físicas da atmosfera em altitude (Pressão atmosférica, temperatura do ar, umidade do ar e vento). Tais medições são feitas através de uma radiossonda que consiste de um equipamento dotado de sensores capazes de medir e transmitir para a estação terrestre medições das variáveis meteorológicas feitas em altitude. A radiossonda é transportada por um balão e alimentada por uma bateria que tem capacidade de manter o equipamento em funcionamento por mais de três horas. 
	Em terra, um receptor de radiossonda e um rádioteodolito recebem e registram os sinais emitidos pela sonda. Este tipo de sondagem permite conhecer as propriedades da atmosfera de ar superior até aproximadamente 20.000 metros. 
	
	
 - SEGUNDO A INFORMAÇÃO QUE FORNECEM
2.2.1- Principais
	São estações básicas cujo objetivo é proporcionar dados de todos os regimes climáticos e cuja distribuição, equipamento utilizado, observador, freqüência e tipo de observação tem por finalidade determinar as condições gerais do tempo e clima, da região onde se encontram localizadas.
2.2.2 – Ordinárias
	São aquelas cuja informação define as condições climáticas locais ou características especiais de um ou vários elementos meteorológicos, cuja tendência geral foi definida pelas estações principais, com as quais se estabelecem correlações para conhecer as variações sazonais.
2.2.3 – Adicionais
	Estas estações surgem da necessidade de informação específica em lugares não cobertos por estações principais ou ordinárias. Segundo suas características, elas podem ser:
2.2.3.1 – Transitórias
	Se estabelecem para obter a informação requerida de uso imediato e temporal com a finalidade de fundamentar projetos e trabalhos específicos, tais como estudos de qualquer fenômeno que afetam os cultivos (geadas, ventos fortes, granizos, etc...), ou criam condições propícias para evitar o desenvolvimento de uma praga, fomentar a investigação de aqüíferos, assim como estudos experimentais em bacias, tipo, aspectos básicos sobre o balanço hídrico, etc.
2.2.3.2 – Operacionais
	Se instalam com caráter permanente ou até quando desapareça a necessidade, em virtude de uma troca no sistema de operação. Provêm dados específicos para abastecimento e contaminação de água, controle de irrigação e represas, previsão de enchentes, etc.
2.2.3.3 – Referência
	Instalam-se em local adequado onde se pode assegurar que as condições ao seu redor permanecerão invariáveis, a fim de obter séries de dados homogêneos e representativos que constituam normais climatológicas (médias de 30 anos). Estas proporcionam uma boa margem de confiança no tratamento e aplicação da informação obtida.
	Mais que uma categoria, ao falarmos de estações de referência estamos referindo-nos, na realidade, a um atributo adicional das estações principais e ordinárias.
– Redes de Estações Meteorológicas
Um grupo de estações semelhantes constitui uma rede de estações meteorológicas. O termo também é usado para designar o conjunto de estações de uma área, país ou região e, nesse caso, pode incluir estações com diferentes finalidades.
A Organização Meteorológica Mundial (OMM) recomenda que cada país tome as necessárias providências no sentido de manter uma rede de estações com a densidade adequada. No caso de estações sinóticas terrestres, um espaçamento de 150 km é considerado satisfatório, enquanto que, para estações aerológicas recomenda-se intervalos não superiores a 300 km. Frisa ainda a OMM que, em áreas onde não seja possível obter suficientes dados a partir de estações sinóticas, deve-se suplementar as informações mediante vôos meteorológicos de reconhecimento. No Brasil, os vôos de Reconhecimento Meteorológico são realizados com aeronaves do 1o Esquadrão do 6o Grupo de aviação da Força Aérea Brasileira, localizado em Recife-PE. Possui equipamentos a bordo das aeronaves e pessoal qualificado para as observações.
Na região tropical, especialmente na equatorial, a OMM recomenda ainda que as estações sinóticas terrestres estejam espaçadas de 50 km, em função da predominância dos efeitos locais.
– Operação de uma Estação Meteorológica de Superfície 
A operação de uma estação meteorológica de superfície parece ser a primeira vista, de uma facilidade muito grande. Mas, talvez seja um dos grandes problemas, senão o maior problema da Meteorologia. Uma operação de estação envolve os seguintes fatores:
pessoal qualificado para as observações;
pessoal qualificado para a manutenção;
instrumentos alocados dentro de determinadas exigências;
material (lápis, formulários, diagramas, réguas, tinta de instrumento ou pena registradora de fibra, borracha, etc...);
definição de escalas e horários;
cuidados permanentes com os instrumentos;
publicações.
O fator mais importante, sem dúvida, é o fator humano. Dele depende, basicamente, tudo. Há necessidade de interesse, atualização permanente, cuidado no manuseio dos instrumentos, cumprimento rigoroso do horário, registro dentro de determinados padrões para permitir futuras consultas e microfilmagens, etc... Há necessidade de uma estrutura adequada de escalão superior, paraprontamente, regularizar qualquer inoperância de instrumentos e evitar falta de registro de determinados elementos. O tempo perdido em obter uma informação, jamais será recuperado. Lembre-se que uma operação de uma estação meteorológica é independente de dia, noite, feriado, sábado, domingo, aniversário, festas, etc. A operação deve ser contínua.
– Identificação das Estações
As estações climatológicas e agrometeorológicas podem ser identificadas pelo nome do município ou lugar em que se encontram instaladas e por suas coordenadas de posição (latitude, longitude e altitude). As estações sinóticas, entretanto, dispõem, adicionalmente, de um número próprio, específico, que as identificam internacionalmente: o número sinótico, constituído de cinco algarismos.
Vale salientar que a transferência dos instrumentos meteorológicos de um local para outro, equivale à criação de uma nova estação, inclusive com outro número sinótico, se for o caso, e não uma mudança de posição da anterior.
6.0 - Estações Meteorológicas de Superfície
Há dois tipos de estações meteorológicas de superfície: Estações meteorológicas convencionais e estações meteorológicas automáticas. As estações convencionais exigem a presença diária do observador meteorológico para coleta dos dados, e elas se dividem em classes de acordo com o número de elementos observados. As de primeira classe são aquelas que medem todos os elementos do clima, já as de segunda classe são as que não realizam as medidas de pressão atmosférica, radiação solar e vento. As de terceira classe medem a temperatura máxima, a mínima e a chuva, também conhecidas como termo-pluviométricas. 
Um outro tipo de estação meteorológica é a Estação Meteorológica Automática, com coleta de dados totalmente automatizada. Neste tipo de estação, os sensores operam com princípios que permitem a emissão de sinais elétricos que são captados por um sistema de aquisição de dados (Datalogger), possibilitando que o armazenamento e o processamento dos dados sejam informatizados. Apresenta como principal vantagem o registro contínuo de todos os elementos, com saída de dados em intervalos que o usuário possa programar.
7.0 – Tipos de Observações Realizadas nas Estações
Quanto a principal finalidade a que se destinam os dados coletados, existem vários tipos de observação. No entanto, os dados coletados em cada observação, independente do tipo, podem ter uma infinidade de aplicações.
7.1 – Observações Sinóticas
	Em todas as estações sinóticas os seguintes elementos devem ser observados: tempo presente; tempo passado; direção e velocidade do vento; quantidade, tipo e altura da base de nuvens; visibilidade; temperatura do ar; umidade e pressão atmosférica. Adicionalmente, conforme deliberação das entidades regionais, nas estações terrestres os seguintes elementos devem também ser observados: tendência e característica da pressão; temperaturas extremas; quantidade de precipitação; estado do solo; direção do movimento das nuvens; fenômenos especiais.
	Nas estações sinóticas oceânicas são os seguintes, os elementos a serem informados adicionalmente: curso e velocidade do navio; temperatura da superfície do mar; direção do movimento, período e altura das ondas; gelo e fenômenos especiais.
7.2 – Observações Climatológicas
	Nas estações climatológicas principais devem ser observados todos ou a maior parte dos seguintes elementos: condições de tempo; direção e velocidade do vento; quantidade, tipo e altura da base de nuvens; visibilidade; temperatura do ar incluindo as extremas; umidade; pressão atmosférica; precipitação; cobertura de neve; temperatura do solo; insolação; radiação solar e evaporação.
7.3 – Observações Agrometeorológicas
	Nas estações agrometeorológicas, os seguintes elementos devem ser abordados: temperatura e umidade do ar a diferentes alturas, desde a superfície até 10 metros acima do limite superior da vegetação predominante, incluindo as extremas; temperatura e umidade do solo a diferentes profundidades; turbulência e mistura do ar na camada adjacente à superfície, incluindo determinações do vento a diferentes alturas; hidrometeoros e outros elementos do balanço hídrico; radiação solar e insolação. Paralelamente, devem ser feitas observações de natureza biológica, incluindo: observações fenológicas, crescimento e desenvolvimento de plantas e animais; ocorrência de pragas e de doenças; danos diretos causados por condições de tempo adversas.
7.4 - Observações Fenológicas
	Observação dos fenômenos ou eventos periódicos dos organismos, como o florescimento dos vegetais. Ato de observar e anotar a data de ocorrência de um evento fenológico (fase ou estádio: germinação, floração, etc., nos animais lactação, criação de pêlos, etc.) de um organismo.
8.0 – Unidades Utilizadas em Meteorologia Operacional
8.1 – As seguintes unidades são utilizadas para finalidades sinóticas em estações de superfícies
pressão , em milibares (mb), ou hectoPascal (hPa);
temperatura, em graus Celsius (oC);
velocidade do vento, em nós (kt);
direção do vento, em graus, a partir do Norte Verdadeiro de 10 em 10 graus;
umidade relativa, em porcentagem (%);
precipitação, em milímetros (mm);
altura da base das nuvens, em metros (m);
nebulosidade, em oitavos (N/8) do céu encoberto;
visibilidade, em metros (m) ou quilômetros (km).
8.2 – Para fins climatológicos, as unidades são as seguintes:
pressão, em milibares (mb), ou em milímetros de mercúrio (mmHg) ou em hectoPascal (hPa);
temperatura do ar, em graus Celsius (oC);
velocidade do vento, em metros por segundo (m/s);
direção do vento, em graus a partir do Norte Verdadeiro ou segundo os pontos cardeais e colaterais;
umidade relativa, em porcentagem (%);
precipitação e evaporação, em milímetros (mm);
altura da base das nuvens, em metros (m);
nebulosidade, em décimos (N/10) do céu encoberto;
insolação, em horas e décimos;
fluxo de energia, em cal/cm2/dia, ou ly/dia ou W/m2/dia.
9.0 – Precisão dos Dados Meteorológicos de Superfície
	A precisão dos dados meteorológicos de superfície aceita para múltiplas aplicações, consta na Tabela 1. Evidentemente essa precisão depende das características do equipamento usado e do cuidado com que são efetuadas as avaliações, no caso observações instrumentais.
10 – Horário de Observações
	A OMM recomenda que, em princípio, a estimativa ou determinação dos diversos elementos meteorológicos para fins sinóticos, deve ser feita num intervalo de tempo tão curto quanto seja permitido pela experiência do observador. As observações sinóticas deverão ser realizadas nos horários principais, 0000, 0600, 1200 e 1800 UTC e nos horários intermediários, 0300, 0900, 1500 e 2100 UTC. Rigorosamente nessas horas deve ser feita a leitura do instrumento utilizado para a determinação da pressão atmosférica. A observação dos demais elementos deverá verificar-se dentro dos 10 minutos que antecedem cada um daqueles horários.
	Imediatamente após a observação são processados os cálculos necessários à obtenção dos elementos derivados, ou seja, os dados não observados diretamente, como a umidade relativa, a pressão ao nível médio do mar, a pressão da estação, a temperatura do ponto de orvalho, etc., necessários à expedição de mensagens sinótica. Em seguida, deverá ser preparada e conferida a mensagem correspondente e, finalmente, expedida.
	Após cada observação sinótica, os dados coletados deverão ser codificados e a mensagem, assim constituída, denominada mensagem sinótica, é enviada para o centro coletor de dados mais próximo. No sentido de evitar atrasos indesejáveis na transmissão dessa mensagem quaisquer cálculos complementares, necessários à observação mas não à elaboração da mensagem sinótica, deverão ser executados posteriormente, o mesmo ocorrendo em relação à transcrição dos dados para formulários, as fichas e demais impressos vigentes de natureza climatológica. As mensagens sinóticas são preparadas deacordo com os códigos especiais, destinados a facilitar o intercâmbio de informações meteorológicas.
	Para controle dos horários, cada estação, independente de sua classificação, deve dispor de um bom relógio, preferencialmente do tipo parede, cujo funcionamento deve ser verificado regularmente.
	Nas estações meteorológicas aeronáuticas existe uma rigorosidade maior no horários, em função da segurança na navegação aérea. As aeronaves velozes precisam de informações rápidas e atualizadas. É permitido o início da observação aos 45 minutos de cada hora e a entrega para transmissão ou introdução Banco de Informações Meteorológicas (BIM). Assim que ficar pronta, desde que as condições observadas sejam representativas da hora cheia. Em caso de variação de tempo, esta deverá ser entregue aos 55 minutos. Caso haja qualquer mudança de tempo que afete a segurança das aeronaves é feita uma mensagem especial e difundida de imediato. As observações regulares são divulgadas na forma do código METAR e as informações especiais, na forma do código SPECI.
	Nos outros tipos de estações não existe essa obrigatoriedade dos horários, mas após fixado pela instituição, as instruções são as mesmas, em termos de cuidados e técnica de observação. Recomenda-se que os horários sejam os mesmos das sinóticas ou próximo a elas, para fins de intercâmbio e comparações e logicamente para se ter uma climatologia mais completa. 
	No caso específico das observações agrometeorológicas, o trabalho de coleta de dados deve ser processado de conformidade com a hora solar verdadeira do local considerado. Recomenda-se, ainda, que as observações sejam efetuadas de maneira a possibilitar uma nítida distinção entre as condições meteorológicas reinantes nos períodos noturno e diurno.
11 - Estação Meteorológica Automática
	É um sistema que mediante diversos sensores capta os parâmetros meteorológicos, sendo estes sinais processados pela estação em forma automática através do emprego de microprocessadores, posteriormente, a informação é transmitida a um usuário remoto.
	
Os parâmetros meteorológicos que geralmente medem estes sistemas, entre outros, são: temperatura e umidade do ar, pressão atmosférica, precipitação, radiação solar, velocidade e direção do vento.
	As vantagens destes sistemas é que podem ser instalados em lugares isolados sem ter necessidade de contar com pessoal para realizar as observações, além disso, possuem habitualmente painéis solares e baterias de respaldo o que possibilita grandes períodos de funcionamento sem atenção permanente.
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