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Hidrologia Física
Precipitação
Parte I
Benedito C. SilvaIRN / UNIFEI
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Precipitação: água da atmosfera depositada na superfície terrestre.
Formas: chuvas; granizo; neve; orvalho; neblina; geada.
Variabilidade temporal e espacial.
Precipitação
Nosso maior interesse está na precipitação em forma de chuva
Formação das nuvens de chuva Massa de ar úmido se eleva temperatura diminui, mais vapor se condensa gotas crescem, vencem as forças de sustentação e se precipitam
PRECIPITAÇÃO
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Do ponto de vista do hidrólogo a chuva tem três mecanismos fundamentais de formação:
• chuva frontais ou ciclônicas;
• chuvas orográficas;
• chuvas convectivas térmicas.
CLASSIFICAÇÃO
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• chuva frontais ou ciclônicas: interação entre massas de ar quentes e frias grande duração, grandes áreas e intensidade média;
• chuvas orográficas: ventos em barreiras montanhosas pequena intensidade, grande duração e pequenas áreas;
• chuvas convectivas térmicas: brusca ascenção local de ar aquecido no solo áreas pequenas, grande intensidade e pequena duração.
Tipos de chuvaCLASSIFICAÇÃO
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Ocorrem ao longo da linha de descontinuidade, separando duas massas de ar em de características diferentes. São chuvas de longa duração.
Frontais ou Ciclônicas
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Frontais ou Ciclônicas
Brasil muito freqüentes na região Sul, atingindo também as regiões Sudeste, Centro Oeste e, por vezes, o Nordeste
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Frontais ou Ciclônicas
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Orográficas
Ocorre quando o ar é forçado a romper barreiras naturais, esfriam e precipitam-se. São chuvas de média abaixa intensidade e curta duração.
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As chuvas orográficas ocorrem em muitas regiões do mundo, e no Brasil são especialmente importantes ao longo da Serra do Mar Ocorre sempre no mesmo local
Orográficas
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Convectivas
São provocadas pela ascensão do ar devido às diferenças de temperatura na camada vizinha da atmosfera. São chuvas de curta duração, grande intensidade e ocorre em pequenas extensões
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Problemas de inundação em áreas urbanas estão, muitas vezes, relacionados às chuvas convectivas
Convectivas
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Convectivas
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Convectivas
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Convectivas
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Resumo
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Medição da chuva
Medida com :
•Pluviômetros - leitura diária às 7 horas
•Pluviógrafos – leituras automáticas
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Pluviômetro
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Pluviômetro
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Pluviômetro
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Pluviômetros
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Pluviógrafo de Caçamba (ou cubas basculantes)
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Pluviógrafo de flutuador
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Estação Pluviográfica
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Estação Pluviográfica
com Telemetria
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Pluviógrafo
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Pluviômetro de báscula
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Radar Meteorológico• Radar (Radio Detection and Ranging ou Detecção
e Telemetria pelo Rádio)
• Possibilidade de quantificar a precipitação de forma contínua, tanto no tempo quanto no espaço alternativa às medidas pontuais de pluviômetros
• Não mede diretamente chuva nível de retorno dos alvos de chuva refletividade
• Determinar a partir do espectro de gotas observado a relação entre a chuva e a refletividade relação Z-R
Temos que calibrar o Radar
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• transmissor propagação a partir da antena objeto retorno para a antena comutador receptor processamento
Radar Meteorológico
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• Ondas eletromagnéticas à velocidade da luz enviadas para as nuvens na nuvem, cada gota irradia ondas em todas as direções parte da energia gerada pelo volume total de gotas iluminado pelo feixe de onda do radar volta ao prato do radar distância pelo tempo de ida e volta
Radar Meteorológico
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relação Z-R Z = a.Rb
Radar Meteorológico
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Mapas indicadores (produtos do Radar)• Indicadores ou varredura PPI (Plan-Position
Indicator) e RHI (Range-Heigth Indicator)
• CAPPI (Constant PPI) Campo de precipitação em um plano de altitude constante localização e intensidade da chuva em tempo real
Radar Ufalhttp://www.radar.ufal.br/ Dowloads Dissertações Quintão (2004)
RHI
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Mapas indicadores (produtos do Radar)• SIRMAL imagens em PPI a cada 3 horas nas resoluções de 30,
130, 250 e 380 km com cartografia. Para usuários especiais, geradas durante 24 horas nas resoluções de 30, 130, 250 e 380 km, com intervalos de tempo de 2 a 60 minutos.
Z = 176,5.R1,29
MORAES, M. C. S. Distribuição de Gotas de Chuva e a Relação Z-R para Radar na Costa Leste do Nordeste do Brasil. 2003. 112p. Dissertação (Mestrado) – Maceió, AL.
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Estimativas baseadas em temperatura de brilho do topo de nuvem (Lei de Planck):
Quanto mais quente a nuvem “parece”, mais água ela contém
Imagens no IR e MW (MW mais precisas)
Estimativa por satélite
1
12)(
/5
2
kThce
hcTB
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Instrumentos do TRMM: Sensor Microondas e Radar
Além disso: validação em terra
Produto 3B42 (dados de 3 em 3 horas, resolução de 0.25°)
Estimativas de chuva por satélite
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Testes Preliminares
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1/1/1998 3/2/1998 5/1/1998 6/30/1998 8/29/1998 10/28/1998 12/27/1998
Pre
cip
ita
çã
o d
iári
a (
mm
) Chuva média interpolada dos postos
Chuva média do TRMM
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Testes Preliminares
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
4/6/1998 4/7/1998 3/8/1998 2/9/1998 2/10/1998 1/11/1998
Pre
cip
itaç
ão d
iári
a (m
m)
Chuva média interpolada dos postos
Chuva média do TRMM Diferença nas magnitudes
Satélite “atrasa”
Satélite “adianta”
Estiagem bemrepresentada
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Pluviômetros (pontual e manual) Pluviógrafos (pontual e automático) Radar (abrange grandes áreas) Satélite (abrange grandes áreas)
Radar e satélite necessitam de calibração com as medições em terra
Resumo medição de chuva
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As redes hidrológicas são geralmente públicas, com exceção das algumas redes telemétricas de empresas de energia
Redes Federais: ANA= pluviometria e fluviometria, INMET= climatologia
Redes regionais: DNOCS e antiga SUDENE Redes estaduais: entidades de recursos hídricos e
de agricultura dos Estados (DAEE-SP, IGAM-MG) Poucos Estados possuem gestão de dados
hidrológicos
Rede de Postos
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Catálogo dos postos brasileiros: publicado pelo DNAEE/ANEEL com o catálogo de todos os postos até uma determinada data;
Banco de dados Hidroweb (ANA) Postos com características climáticas: precipitação (com
pluviógrafo), Evaporação (tanque classe A ou evaporímetro), umidade, velocidade do vento, radiação do solar e insolação, temperatura;
Postos pluviométricos: pluviômetro ou pluviógrafo Rede extensa com séries longas. As séries mais longas são
dos postos INMET geralmente do início do século 20. Estes postos estão localizados por latitude e longitude,
geralmente possuem informações de altitude, município de localização, período da série e tipo de dado
Rede Pluviométrica
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Códigos?
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Esquema de codificação Postos pluviométricos
◦ latitude e longitude
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HidroWeb
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Formato dos dados da ANA Access ASCII (TXT)
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Problemas com arquivos Datas misturadas Níveis de consistencia misturados Vírgula x ponto decimal
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O Banco de Dados Hidro Permite o gerenciamento da base de dados
armazenada centralizadamente em um banco de dados relacional
Permite a entrada de dados por parte das entidades que operam a rede de monitoramento
Calcula funções hidrometeorológica básicas Vizualização de gráficos e imagens A alimentação realizada através de relatórios
enviados pelas operadoras Suporta dados de inventário (rios e estações) e
de séries históricas Pode ser acessado de forma local ou remota
(intranet ou internet) hidroweb.ana.gov.br Permite a exportação de registros para arquivos
de intercâmbio
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HidroWeb + Hidro
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Pode ser aberto e trabalhado em:
MS Excel Programas especialmente desenvolvidos