CAPITULO 1 Fundamentos de Meteorologia Atualizada

CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE METEOROLOGIA

Prof. Gustavo Bastos Lyra

Prof. Ednaldo Oliveira dos Santos

Apostila de Meteorologia Básica - IF 111 – 2013 – DCA/IF/UFRRJ

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1.1. Introdução

Meteorologia é o ramo da ciência que estuda a atmosfera terrestre, relacionando

o estado físico, químico e dinâmico dos elementos e fenômenos que nela ocorrem e suas

interações com a superfície terrestre e com os seres que nela habitam (Ayoade, 1986).

A Meteorologia, deriva do termo grego meteoros, que significa elevado no ar, e

logos, que significa estudo. A origem da palavra Meteorologia remota ao filósofo grego

Aristóteles que, por volta de 350 a.C., escreveu um livro de filosofia natural intitulado

"Meteorologica". Este trabalho representava os conhecimentos sobre o tempo e clima da

época, assim como material astronômico, geográfico e químico. Alguns dos tópicos

citados incluem nuvens, chuva, neve, vento, granizo, trovão e furacões (Ayoade, 1986).

1.1.1. Áreas da Meteorologia

A Meteorologia pode ser dividida em várias áreas, definidas em função dos

elementos e fenômenos que elas se ocupam ou dos processos e escalas de atuação

(espacial e temporal) relacionadas, ou mesmo pelo tratamento que é dado a esses

processos (físico-matemático, estatístico, físico-fisiológico). Entre as diversas áreas da

Meteorologia, destacam-se: Meteorologia Física, Meteorologia Dinâmica, Meteorologia

Sinótica, Meteorologia Agrícola ou Agrometeorologia, Biometeorologia,

Bioclimatologia e Climatologia.

Meteorologia Física: aborda os fenômenos meteorológicos como processos físicos que

ocorrem na atmosfera (Figura 1.1). Exemplo: radiação, convecção, condução,

evaporação e condensação.

Figura 1.1. Representações dos processos de transferência de calor (radiação, condução

e convecção). Fonte: COMET


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Meteorologia Dinâmica: estuda as forças que atuam nos movimentos atmosféricos,

associados ao tempo e o clima em termos de mecânica dos fluídos e termodinâmica

(Figura 1.2). Os modelos meteorológicos numéricos para previsão de tempo e clima se

baseiam nas equações da Meteorologia Dinâmica para realizarem as previsões

meteorológicas.

Figura 1.2. Células de circulação geral da atmosfera.

Meteorologia Sinótica: estuda no contexto das dimensões horizontais e tempo de

duração (dias e semanas) os fenômenos atmosféricos, visando a elaboração de mapas ou

cartas sinóticas, que descrevem de forma resumida as condições atmosféricas. O

acompanhamento no tempo cronológico e a análise dessas cartas permite a elaboração

da previsão de tempo meteorológico (Figura 1.3).


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Figura 1.3. Carta sinótica da pressão ao nível médio do mar (kPa).

Meteorologia Agrícola ou Agrometeorologia: estuda o efeito das condições

meteorológicas nas atividades agropecuárias (Figura 1.4).

Figura 1.4. Videira em desenvolvimento vegetativo.


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Biometeorologia ou Bioclimatologia: estuda a influência dos elementos e fenômenos

atmosféricos sobre os organismos vivos (ser humano, animais e vegetal) (Figura 1.5).

Figura 1.5. Adequação climática do ambiente para criação de animais.

Climatologia: estudo científico do clima. Utiliza-se dos mesmos dados básicos da

Meteorologia, contudo, se aplica de descrições estatísticas (média, variabilidade,

anomalia, entre outros) para caracterizar o clima (Ayoade, 1986; Pereira et al., 2002).

Os resultados da climatologia são usados frequentemente, pelos próprios

meteorologistas, nas previsões do tempo e clima, nas aplicações da indústria, na

agricultura, nos transportes, na arquitetura, na biologia, na medicina, entre outros. O

intuito é identificar, explicar e explorar os padrões normais dos elementos e/ou dos

fenômenos atmosféricos.

Na Figura 1.6 é apresentado o mapa temático de temperatura do ar média anual

para Minas Gerais. Nesta figura, observa-se que as temperaturas mais baixas são

observadas na região Sul do estado, onde as altitudes são maiores devido à presença da

Serra da Mantiqueira. As maiores temperaturas do ar ocorrem nas regiões Norte e

Nordeste do estado, locais de menores altitudes, latitudes e precipitações (Delgado,

2007).


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Figura 1.6. Mapa representado como campo contínuo de temperatura do ar média anual

(oC) para o Estado de Minas Gerais. Fonte: Delgado (2007).

1.2. Elementos e Fenômenos Atmosféricos.

Os elementos são grandezas meteorológicas que ocorrem continuamente na

atmosfera e que transmitem ao meio atmosférico suas propriedades e características. Os

principais elementos são: radiação solar, umidade do ar, temperatura do ar, pressão

atmosférica e vento. Os elementos variam no tempo e no espaço e são influenciados por

diversos fatores, sendo os fatores agentes causais que condicionam os elementos.

Os fenômenos atmosféricos, do grego “Meteoros”, são eventos na atmosfera

que ocorrem ocasionalmente, com exceção das nuvens. Eles são classificados como:

# Hidrometeoros – Fenômenos formados por partículas de água (líquida ou sólida) na

atmosfera (Figura 1.7).

Exemplo: orvalho, nevoeiro, chuva, neve, saraiva e geada.


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Figura 1.7. Exemplo de Hidrometeoros: chuva (a) e neve (b).

# Litometeoros - Fenômenos formados por partículas sólidas e não aquosas em

suspensão na atmosfera (Figura 1.8).

Exemplo: névoa seca, tempestade de poeira e fumaça.

Figura 1.8. Exemplo de Litometeoros: Tempestade de poeira (a) e fumaça (b).

# Fotometeoros - Fenômenos luminosos decorrentes da reflexão, refração, difração ou

interferência da luz solar ou lunar (Figura 1.9).

Exemplo: arco- íris, coroa e aurora.

Figura 1.9. Exemplo de Fotometeoros: Arco-Íris.

(a) (b

)

(a) (b

)


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# Eletrometeoros - Manifestação audível e/ou visual proveniente da eletricidade

atmosférica (Figura 1.10).

Exemplo: Trovão, relâmpago, fogo de Santelmo e aurora polar.

Figura 1.10. Exemplo de Eletrometeoros: Aurora Polar.

# Eolometeoros - Fenômenos que apresentam manifestação de intensa movimentação

de ar e de efeito destruidor (Figura 1.11).

Exemplo: Furacões, tornados, tempestades.

Figura 1.11. Exemplo de Eolometeoros: Tornado (a) e Furacão (b).

1.3. Tempo e Clima

TEMPO - É o estado momentâneo (instantâneo) da atmosfera em termos

meteorológicos. Ou seja, é o estado atual da atmosfera em determinado local e instante,

caracterizado pelos seus elementos (temperatura e umidade do ar, velocidade e direção

do vento, radiação, pressão atmosférica), fenômenos (chuva, granizo, nevoeiro, neblina,

entre outros) e nuvens (Figura 1.12). O tempo meteorológico possui normalmente

variações da ordem de um dia e varia no tempo cronológico e no espaço.

(a) (b

)


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Figura 1.12. Exemplo de análise sinótica (tempo) da atmosfera. Fonte: CPTEC – Centro de

Previsão de Tempo e Estudos Climáticos.

CLIMA - Conjunto habitual (predominante) flutuante dos elementos físicos, químicos e

biológicos que caracterizam a atmosfera de um local e influenciam nos seres que nele

habitam. Definido também como o sequenciamento médio de longo tempo (em torno de

30 anos) das condições de tempo meteorológico predominantes em determinado local.

A palavra clima deriva do grego e significa “inclinação” referindo-se a curvatura da

Terra, que condiciona, em grande parte, os diferentes tipos climáticos terrestres.

As normais climatológicas representam as condições médias (30 anos) do estado

da atmosfera do local e isso possibilita se caracterizar o CLIMA e sua comparação entre

localidades (Sentelhas & Angelocci, 2009) (Figura 1.13).


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Figura 1.13. Exemplo de análise climatológica da precipitação (mm) para o Brasil. Fonte: CPTEC – Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos.

1.4. Escalas do Movimento Atmosférico

A circulação atmosférica é influenciada por diversos fatores, como por exemplo,

tipos de superfície (solo nú, oceanos ou vegetação), relevo, concentração de gases na

atmosfera (vapor d’água, aerossóis, entre outros), radiação solar e terrestre, que nem

sempre são simples de serem estudados. Como forma de simplificar essa grande

quantidade de fatores no estudo das circulações atmosféricas, costuma-se categorizar os

diversos sistemas de circulação de acordo com sua dimensão horizontal e tempo de

atuação.

Na atmosfera, pode-se praticamente encontrar circulações de qualquer tamanho,

desde o microscópio movimento molecular até oscilações com escalas da ordem do

perímetro da Terra. Todos esses diferentes tamanhos, ou escalas de movimento, são

interdependentes. Assim, a turbulência produzida por uma montanha pode não ocorrer,

a menos que exista um vento produzido por uma circulação maior que a própria

montanha.


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Com base na escala espacial de atuação, os movimentos atmosféricos podem

ser divididos em três grandes categorias: Macroescala, Mesoescala e Microescala.

Macroescala: trata dos fenômenos em escala planetária (> 200 km), que

caracterizam o clima de grandes áreas pelos fatores geográficos (altitude e

latitude) e tipo de superfície (continente e oceano). Esta escala é a mais utilizada

quando se estuda Climatologia, Mudanças Climáticas, Meteorologia Sinótica e

Dinâmica. Na Figura 1.14 temos a reflexão da radiação da superfície da Terra,

chamado de albedo, ou seja, quanto maior for a reflexão menor será o calor

acumulado como, por exemplo, o gelo.

Figura 1.14. Albedo da superfície. Fonte: http://glovis.usgs.gov/.

Mesoescala: Fenômenos em escala local ou regional (20 – 200 km), em que a

topografia condiciona o (topo ou meso) clima pelas condições de relevo local. A

exposição do local (definida pelas coordenadas celestes: N, S, E ou W), a

configuração (vale, espigão, encosta) e a inclinação do terreno determinam o

clima local (Figura 1.15).

http://glovis.usgs.gov/


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Figura 1.15. Circulação local de ventos nos Andes. Fonte: COMET.

Em Mesoescala estão associados sistema meteorológicos, como por exemplo, às

Linhas de Instabilidade (LIs) e os Complexos Convectivos de Mesoescala (CCMs)

(Figura 1.16). Ambos são responsáveis por eventos meteorológicos severos (chuva

intensa, rajadas de vento, descargas elétricas, granizo, entre outras). Os CCMs e as LIs

correspondem a uma categoria extrema dos Sistemas Convectivos de Mesoescala

(SCMs), tal como a supercélula (Figura 1.16) é um tipo extremo de tempestade. O CCM

é um agrupamento de nuvens tipo Cumulonimbus (Cbs) cujas bigornas formam uma

cobertura contínua de gelo que dá o aspecto típico visto nas imagens de satélite.

Figura 1.16. Chegada de uma supercélula. Fonte: Imagem obtida M. Weisman.


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Microescala: É aquela que condiciona o clima em pequena escala (microclima)

(< 2 km), sendo função do tipo de cobertura do terreno (solo nu, gramado,

floresta, cultura rasteira, represa, etc.). O fator principal é a cobertura do terreno

e cada tipo de cobertura tem influência própria sobre o microclima (Figura 1.17).

Figura 1.17. Diferentes coberturas do terreno condicionando um microclima para

floresta (a) e cultura do milho (b).

1.5. Estação (Posto) Meteorológica e Observações Meteorológicas

A estação ou posto meteorológico é o local onde é instalado convenientemente

um conjunto de instrumentos, que permitem descrever de maneira sucinta as

condições meteorológicas ocorrentes no momento da observação meteorológica.

Uma observação meteorológica consiste de uma sequência de procedimentos,

executados conforme determinadas normas, destinada a avaliação quantitativa e, ou

qualitativa de elementos ou fenômenos meteorológicos que representam a atmosfera

no momento da observação (Mota, 1983).

As observações meteorológicas podem ser obtidas em altitude (através de

radiossonda, satélite e radar, sendo mais usadas em estações sinóticas) e à superfície.

Na superfície as observações são realizadas em estações convencionais e/ou estações

automáticas.

O diagrama abaixo ilustra essa estruturação (Figura 1.18). Contudo, neste

momento iremos estudar apenas as observações meteorológicas realizadas à superfície.

(a) (b

)


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Figura 1.18. Diagrama da estrutura das observações meteorológicas.

1.6. Estações Meteorológicas Convencionais

As observações dos elementos e fenômenos meteorológicos que ocorrem na

troposfera ao nível da superfície terrestre podem ser feitas por instrumentos com leitura

direta ou através de instrumentos registradores. As leituras devem ser sistemáticas, ou

seja, padronizadas no tempo; uniformes, e com pessoas treinadas e devem ser

ininterruptas, não podendo haver falhas.

No Brasil, na rede oficial de estações convencionais as leituras são feitas às 9, 15

e 21 horas de Brasília que correspondem as 12, 18 e 24 horas GMT (termo de língua

inglesa que significa Tempo Médio de Greenwich), a partir daqui seguiremos o padrão

GMT.

1.6.1. Classificação quanto ao número de elementos observados

a) Principal: Estações de superfície que possuem instrumentos para medida de

todos os elementos meteorológicos, possibilitando caracterização detalhada das

condições meteorológicas presente e sua evolução.

b) Ordinária: São aquelas que não medem a pressão atmosférica, a velocidade e a

direção dos ventos e a irradiação solar global, porém possuem os principais

elementos para fins agrometeorológicos.

OBSERVAÇÕES

ALTITUDE SUPERFÍCIE

Convencional Automática


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c) Termo-Pluviométricas: São estações que medem apenas a temperatura do ar

(máxima e mínima) e a chuva. Caracterizam as estações utilizadas

particularmente em ambientes agrícolas.

1.6.2. Classificação das estações quanto ao tipo das observações

As estações meteorológicas podem ser classificadas nas seguintes categorias,

dependendo do tipo de observação realizadas nelas: Sinótica, Climatológica,

Agrometeorológica, Aeronáutica e Especiais (Mota, 1983).

a) Estação Sinótica: objetiva a previsão do tempo. As medições realizadas são

direção e velocidade do vento, temperatura do ar, umidade relativa do ar, chuva,

pressão atmosférica, nuvens e geadas. As observações são realizadas em horários

comuns (06, 12, 18 e 24 GMT), que para o fuso horário do Brasil, corresponde às

03, 09, 15 e 21 horas de Brasília.

b) Estação Climatológica: tem por finalidade obter dados meteorológicos para

caracterizar o clima de uma região. Para caracterização do clima a Organização

Meteorológica Mundial (OMM) recomenda um histórico de no mínimo 30 anos de

observação. As medições realizadas são direção e velocidade do vento, temperatura

do ar, umidade relativa do ar, chuva, pressão atmosférica, nuvens, geadas,

temperatura do solo, evapotranspiração, orvalho, evaporação e radiação solar. As

leituras são realizadas às 09, 15 e 21 horas de Brasília, ou seja, 12, 18 e 24 GMT.

c) Estação Agrometeorológica: tem por finalidade fornecer informações para

estudar a influencia do tempo (elementos meteorológicos) sobre as atividades

agrícolas. Além de realizar observações biológicas, tais como, crescimento e

desenvolvimento das culturas, que permitem avaliar a influência do meio físico nos

processos biológicos.


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d) Estação Aeronáutica: Realiza observações meteorológicas necessárias à

segurança do transporte aeronáutico. Estão instaladas nos grandes aeroportos e

fazem inúmeras observações de hora em hora. Seus dados podem também ser

usados para fins sinóticos (previsão do tempo) ou climatológicos.

e) Estações Especiais: Todas as demais estações com qualidades distintas

enquadraram-se como tais. Como exemplos: Estações Ozonométricas (medem

concentrações de ozônio), Estações Micrometeorológicas, Estações Actinométricas,

Estações Radiométricas, Estações Ozonométricas, Estações de Radar, Estações de

Recepção de Dados de Satélites Meteorológicos, Plataformas Automáticas de

Coletas de Dados, entre outras (Vianello & Alves, 1992).

Ressalta-se que existem diversas estações que executam vários tipos de

observação, e assim, podem ser classificadas em mais de uma das categorias acima.

1.6.3. Instalação - Estação Meteorológica Convencional

Os requisitos básicos para a escolha do local a ser instalada a estação

meteorológica são:

Local representativo da paisagem geográfica da região (abrangência de

aproximadamente 150 km de raio ao redor da estação);

Declive mínimo;

Horizontes abertos (amplos) – exposição aos ventos predominantes da região,

devendo-se não instalar em fundo de vale, nem no topo de morros e montanhas;

Distante de obstáculos naturais e/ou artificiais;

Solo deve ser representativo da região, plano, que não acumulem água e

devendo a superfície ser gramada a fim de minimizar os efeitos das diferentes

texturas da superfície;

Distante de grandes massas (corpos) d’água (lagos) ou de rios;

Localização geográfica: deve possuir as coordenadas geográficas, ou seja, latitude,

longitude e altitude.

Orientação no Hemisfério Sul: o acesso da estação deve ser voltado para o sul.


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Montagem: a área que os aparelhos devem ocupar deve ser tal que evite o

sombreamento ou interferência de um equipamento sobre outro. A estação deve ser

cercada a fim de evitar a entrada de animais na área. A tela deve ser de arame

galvanizado com malha de 5 cm e 1,5 m de altura, segundo a Organização

Meteorológica Mundial (OMM). O terreno deve ser plano, gramado e bem drenado.

Junto à estação deve existir um escritório (casa) de alvenaria que tem por finalidade

conter os instrumentos de medida de pressão atmosférica.

Localização dos Instrumentos: A finalidade é que um instrumento não interfira na

medição do outro. Na porção norte instalam-se os instrumentos que não podem ser

sombreados como o heliógrafo, actinógrafo, geotermômetros, tanques de evaporação,

pluviômetros e evapotranspirômetros. Na porção central deve ser instalado o abrigo

meteorológico ou abrigo termométrico, o qual deve ter a porta voltada para o sul, no

Hemisfério Sul, e norte no Hemisfério Norte. Na porção sul são instalados aparelhos

mais altos como, por exemplo, o anemômetro.

Cuidados Gerais: A grama deve ser cortada periodicamente a fim de mantê-la com 10

cm de altura evitando-se o sombreamento de equipamentos como, por exemplo, o

radiômetro de Gun-Belani. Os equipamentos devem ser calibrados periodicamente.

Cercas e mourões devem ser pintados de branco e as portas da estação e do abrigo

devem ser mantidas fechadas.

1.6.4. Tamanho, Forma e Construção - Estação Meteorológica Convencional

# Estação Principal:

O tamanho total da área instrumental é de 12 x 18m (Figura 1.19).

Área instrumental retangular alinhada na direção N-S verdadeira.

Abrigo termométrico porta voltada para a direção do hemisfério onde se situa a

estação (S no HS e N no HN).

Escritório (3,5 x 2,5 m) afastado 2m do lado E do cercado.


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Figura 1.19. Planta baixa de uma Estação Meteorológica Convencional Principal. Fonte:

Instituto Nacional de Meteorologia (INMET).

# Estação Ordinária:

- O tamanho total é de 3 x 4m (Figura 1.20).

- Área instrumental retangular alinhado N-S verdadeiro.

- Abrigo termométrico pequeno, com porta voltada para a direção do hemisfério

onde se situa (S no HS e N no HN).


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Figura 1.20. Planta baixa de uma Estação Meteorológica Convencional Ordinária. Fonte:

Instituto Nacional de Meteorologia (INMET).

1.6.5. Tipos de instrumentos usados nas observações à superfície em uma

estação convencional

Dentro de uma estação ou posto meteorológico convencional (sinótico,

climatológico e agrometeorológico) encontramos uma série de instrumentos ou

aparelhos. Estes instrumentos são classificados como:

Medidores ou Leitura Direta: São aqueles cujos nomes terminam pelo sufixo

metro. Capazes de indicar, apenas, o valor assumido pelo elemento

meteorológico no momento da observação, ou seja, considerado em um

determinado instante. Todos os instrumentos de leitura direta possuem um órgão

sensível que é específico para cada um. Exemplo: A temperatura é medida por

termômetro e seu órgão sensível é chamado de bulbo.

Registradores: São aparelhos que registram de forma contínua, em papel

especial, a variação do elemento ou fenômeno que está sendo observado, num

dado intervalo de tempo (24 horas ou uma semana). Seus nomes terminam pelo

sufixo grafo e apresentam a seguinte constituição:

- Órgão Sensível: Específico para cada aparelho.


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- Mecanismo de Transmissão: Tem a função de ampliar o movimento do

órgão sensível, possuindo em uma de suas extremidades uma pena

registradora, onde se coloca tinta.

- Mecanismo de Registro: Composto de tambor de relojoaria (a duração de

sua rotação pode ser diária ou semanal), diagrama (papel especial,

colocado ao redor do tambor de relojoaria, adequado a cada tipo de

observação e recebendo um nome específico) e pena registradora.

Exemplo: A temperatura é registrada pelo termógrafo e o seu diagrama é chamado de

termograma.

1.6.6. Local de instalação dos instrumentos

Na estação meteorológica convencional os instrumentos são instalados de três

maneiras, a saber:

i. Ar Livre: São distribuídos pelo gramado, ficando expostos ao tempo.

ii. Abrigo Meteorológico (Termométrico):

Finalidade: Proteger os aparelhos, que determinam a temperatura e

umidade do ar, das radiações (solar e terrestre), dos ventos e das

precipitações.

Características:

1) Deverá ser construído em madeira, por ter baixo coeficiente

de condutividade térmica;

2) Deverá ser pintado com cor reflexiva, preferencialmente

branca ou prateada;

3) As portas do abrigo deverão abrir para o lado do hemisfério

em que o lugar estiver situado (no Brasil para o Sul); isto é

para evitar a incidência direta da radiação solar sobre os

aparelhos, quando necessitarmos abrir suas portas;

4) Deverá ser construído dentro do princípio da ventilação

natural e para isso suas paredes são duplas e com persianas,

sendo estas invertidas;

5) Seu fundo deverá ser apenas protegido por uma tela;

6) A altura do fundo do abrigo até o solo é de 1,20m.


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iii. Escritório: Local onde o observador meteorológico faz o trabalho de escrita

(anotações cálculos).

Deve ser ressaltado que em uma estação ordinária não há escritório.

1.6.7. Finalidades dos instrumentos

De acordo com a finalidade os instrumentos são instalados ao Ar Livre, no

Abrigo Meteorológico (Termométrico) ou no Escritório do Observador, como

segue.

I. Ar Livre: São distribuídos pelo gramado, ficando expostos ao tempo (Figura

1.21).

Medidores:

1) Catavento: Mede a velocidade e direção do vento (m/s).

2) Anemômetro: Mede a velocidade e direção do vento (graus).

3) Evapotranspirômetro: Mede a evapotranspiração vegetal,

sendo encontrado em postos agrometeorológicos (mm).

4) Geotermômetro: Mede a temperatura do solo (ºC).

5) Pluviômetro: Mede a quantidade de precipitação pluvial

(mm).

6) Tanque de Evaporação: Mede a evaporação (mm).

Registradores:

1) Actinógrafo: Registra a quantidade de radiação solar

(cal/cm²d).

2) Heliógrafo: Registra o número de horas de brilho solar

(insolação) (horas).

3) Anemógrafo: Registra a velocidade e direção do vento (m/s).

4) Evaporígrafo: Registra a evaporação da água (mm).

5) Geotermógrafo: Registra a temperatura do solo (ºC).

6) Pluviógrafo: Registra a quantidade e intensidade de

precipitação pluvial (mm/h).

7) Orvalhógrafo: Registra o orvalho (mm).


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Figura 1.21. Imagem mostrando a estação meteorológica e seus instrumentos ao ar livre.

Fonte: http://agro.unitau.br/ppgca2/fotos/.

II. Dentro do Abrigo Meteorológico (Termométrico):

O abrigo termométrico tem por finalidade manter determinados instrumentos

protegidos da incidência direta da radiação solar, velocidade do vento e chuva, e ao

mesmo tempo, permitir o contato direto desses instrumentos com o ar livre, baseado na

ventilação natural.

Medidores:

1) Termômetro comum ou ordinário: Mede a temperatura do ar;

2) Termômetro de máxima: Mede a temperatura máxima do ar;

3) Termômetro de mínima: Mede a temperatura mínima do ar;

4) Psicrômetro: Serve para determinar a umidade relativa do ar;

5) Evaporímetro: Mede a evaporação à sombra.

http://agro.unitau.br/ppgca2/fotos/


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Registradores:

1) Termógrafo: Registra a temperatura do ar;

2) Higrógrafo: Registra a umidade relativa do ar;

3) Higrotermógrafo ou Termohigrógafo: Registra a umidade

relativa e temperatura do ar (substitui os dois anteriores).

A Figura 1.22 mostra o abrigo meteorológico e a distribuição dos instrumentos

dentro do mesmo.

Figura 1.22. Imagem mostrando o abrigo meteorológico e os aparelhos em seu interior. Fonte: http://www.ufjf.br/labcaa/equipamentos/.

Ressalta-se que o abrigo da estação meteorológica ordinária é menor e não

contém o Evaporímetro.

III. Dentro do Escritório:

Medidor:

1) Barômetro: Mede a pressão atmosférica do ar.

Registrador:

1) Barógrafo: Registra a pressão atmosférica do ar.

A Figura 1.23 mostra exemplos de barômetro e barógrafo.

http://www.ufjf.br/labcaa/equipamentos/


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Figura 1.23. Imagens mostrando instrumentos de pressão atmosférica instalados dentro

do escritório do posto meteorológico. Fonte: http://agro.unitau.br/ppgca2/fotos/.

1.6.8. Horários das observações meteorológicas

No Brasil, na rede oficial de estações convencionais as leituras são feitas às 09,

15 e 21 horas de Brasília que correspondem às 12, 18 e 24 horas GMT. A seguir são

apresentados estes períodos de tempo realizados nas estações convencionais,

principalmente sinóticas, onde seguem os procedimentos da OMM (WMO, 2010).

1ª Observação – 09h00 no Brasil (12h00 GMT):

APARELHO OBSERVAÇÃO MANUTENÇÃO

Anemômetro Fazer a Leitura -

Pluviômetro Fazer a Leitura Retirar a precipitação

Termômetro de Máxima Fazer a Leitura Voltar a coluna

Termômetro de Mínima Fazer a Leitura Voltar os halteres

Termômetro de Bulbo Seco Fazer a Leitura -

Termômetro de Bulbo Úmido Fazer a Leitura Colocar a água

Evaporímetro Fazer a Leitura Verificar o nível da água

Geotermômetro Fazer a Leitura -

Anemógrafo Retirar o diagrama Colocar diagrama novo e dar corda

Pluviógrafo Retirar o diagrama Colocar diagrama novo e dar corda

Termógrafo Retirar o diagrama Colocar diagrama novo e dar corda

Higrógrafo Retirar o diagrama Colocar diagrama novo e dar corda

http://agro.unitau.br/ppgca2/fotos/


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Termômetro de Bulbo Úmido Fazer a Leitura Verificar o nível da água






Termômetro de Máxima Fazer a Leitura Voltar a coluna

Termômetro de Mínima Fazer a Leitura Voltar os halteres


Termômetro de Bulbo Úmido Fazer a Leitura Verificar o nível da água


Actinógrafo Retirar o diagrama Colocar diagrama novo e dar

corda

Heliógrafo Retirar a tira heliográfica Colocar a tira nova

Quando os aparelhos registradores utilizam diagramas semanais, sua troca deve

ser feita às segundas-feiras.

Observação: O total da precipitação de um dia corresponde ao somatório das leituras

do pluviômetro feitas nos horários das 09h00, 15h00 e 21h00 no Brasil.

1.7. Estações Meteorológicas Automáticas

Uma estação meteorológica automática coleta, de minuto em minuto, as

informações meteorológicas (temperatura e umidade do ar, pressão atmosférica,

precipitação, direção e velocidade do vento e radiação solar) representativas da área em

que está localizada. A cada hora, estes dados são integrados e disponibilizados para

serem transmitidos, via satélite ou telefonia celular, para um dado local, por exemplo, a

sede do Instituo Nacional de Meteorologia (INMET), em Brasília.


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O conjunto dos dados recebidos é validado, através de um controle de qualidade

e armazenado em um banco de dados. Além disto, os dados estão disponíveis

gratuitamente online (www.inmet.gov.br/sonabra/maps/pg_automaticas.php) para a

elaboração da previsão do tempo e dos produtos meteorológicos diversos de interesse de

usuários setoriais e do público em geral e para uma vasta gama de aplicações em

pesquisa, como por exemplo, Meteorologia, hidrologia e Oceanografia.

A estação meteorológica automática inclui os seguintes subsistemas:

a) Coleta de dados;

b) Controle e armazenamento;

c) Energia (painel solar e bateria);

d) Comunicação.

A coleta de dados é feita través de sensores para medição dos elementos

meteorológicos a serem observados. As medidas tomadas, em intervalos de minuto a

minuto, e integradas no período de uma hora, para serem transmitidas, são:

# Temperatura do ar (instantânea, máxima e mínima);

# Umidade relativa do ar (instantânea, máxima e mínima);

# Temperatura do ponto de orvalho (instantânea, máxima e mínima);

# Pressão atmosférica do ar (instantânea, máxima e mínima);

# Velocidade do vento instantânea;

# Direção do vento;

# Intensidade da rajada do vento;

# Radiação solar;

# Precipitação acumulada no período.

1.7.1. Tamanho, Forma e Construção - Estação Meteorológica Automática

- Área instrumental retangular alinhado N-S verdadeiro.

Uma estação meteorológica automática deve ser instalada em uma área gramada

fechada com um cercado de tela metálica de 14 x 18 m e um mínimo de 50 m2 livre de

efeitos de construções ao seu redor e protegida contra roubo e vandalismos (Figura

1.24).

http://www.inmet.gov.br/sonabra/maps/pg_automaticas.php


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Figura 1.24. Croqui do cercado de uma Estação Meteorológica Automática (vista de

cima e de lado). Fonte: http://www.inmet.gov.br/portal/css/content/topo_iframe/pdf/Nota_Tecnica-

Rede_estacoes_INMET.pdf.

Figura 1.25. Exemplos de estações meteorológicas automáticas. Fonte:

http://www.inmet.gov.br/portal/css/content/topo_iframe/pdf/Nota_Tecnica-Rede_estacoes_INMET.pdf.

http://www.inmet.gov.br/portal/css/content/topo_iframe/pdf/Nota_Tecnica-Rede_estacoes_INMET.pdf




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1.8. Estação de Altitude - Radiossondagem

A radiossonda é um conjunto de instrumentos e sensores para medir a variação

vertical da temperatura e umidade do ar e pressão atmosférica, além da velocidade e

direção do vento, enquanto é elevada na atmosfera até alturas típicas da ordem de 30

km, por um balão inflado com gás hélio (Figura 1.26).

Figura 1.26. Radiossonda ascendendo na atmosfera por um balão com gás hélio.

O deslocamento da sonda é registrado por uma antena GPS que permite a

medida da direção e velocidade do vento. Os dados observados, minuto a minuto, são

enviados via rádio para a estação receptora no solo que os processa, gera uma

mensagem codificada e a envia para o Centro Coletor, onde ocorrerá a distribuição

global.

A Rede de Estações de Altitude no Brasil conta com aproximadamente 40

estações e está distribuída entre INMET, Departamento de Controle do Espaço a Aéreo

(DECEA) e Diretoria de Hidrografia e Navegação da Marinha (DHN), que são órgãos

operacionais.

1.9. Radar Meteorológico

O radar começou a ser usado para fins meteorológicos após a última guerra

mundial, quando o radar deixou de ser usado apenas para finalidades militares. A

palavra RADAR deriva da expressão “Radio Detection And Ranging”, ou seja, o uso

das ondas de rádio na detecção de objetos e na medida das distâncias dos mesmos

(Vianello & Alves, 1992).


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As imagens de radar meteorológico são fundamentais para a detecção de

tempestades. O exemplo abaixo (Figura 1.27) mostra a imagem de um radar localizado

no Sumaré-RJ. Estas imagens são atualizadas a cada dois minutos e permitem observar

a localização, o deslocamento e a intensidade da precipitação (chuva, granizo). A

refletividade captada pelo radar (legenda) pode ser relacionada à intensidade da

precipitação. Quanto maior o valor em decibéis (dbz), maior é a intensidade da

formação.

Figura 1.27. Imagem do radar meteorológico localizado em Sumaré-RJ. Fonte:

http://www.climatempo.com.br/alerta-rio/radar.php.

1.10. Satélites Meteorológicos

Um satélite meteorológico é um tipo de satélite artificial, que é principalmente

usado para monitorar o tempo e o clima da Terra, embora monitorem também os efeitos

da atividade humana, como uso de iluminação em cidades, queimadas, níveis de

poluição, além das auroras polares, tempestades de raios e poeira, superfícies cobertas

por neve e gelo, desmatamento e correntes oceânicas, entre outros.

Além disso, as imagens dos satélites meteorológicos ajudam no monitoramento

das nuvens liberadas por vulcões e também da fumaça de queimada de florestas (Figura

1.28).

http://www.climatempo.com.br/alerta-rio/radar.php


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Figura 1.28. Exemplo de Satélite Meteorológico: GOES-8.

1.10.1. Satélite Geostationary Operational Environmental Satellites (GOES)

O GOES é um satélite com cinco canais espectrais na faixa do visível (0,55 -

0,75 μm), três canais infravermelhos (3,8 - 4,0 μm, 10,2 - 11, 2 μm, 11,5 - 12, 5 μm) e

um canal para o vapor d’água (6,5 - 7,0 μm). No canal visível, a resolução é de 1 km.

Nos canais do infravermelho, a resolução é de 4 km. Para o canal do vapor d’água, a

resolução é de 8 km.

1.10.2. Satélite METEOSAT

São satélites geoestacionários europeus mantidos pela EUMETSAT

(Organização Europeia para a Exploração de Satélites Meteorológicos). A altitude dos

satélites é de 35.800 km. Seu campo de imagem (42% da superfície da Terra) é restrito à

sua localização sobre na vertical sobre a intersecção do Equador com o meridiano de

Greenwich. Equipado com um sensor espectral, ele explora a superfície terrestre por

faixas. Para cada pixel desta faixa, se obtém a energia irradiada para diferentes gamas

espectrais. Os três espectros do METEOSAT são o Visível (0,45 – 1,00 μ m). O

infravermelho (10,5 – 12,5 μ m) e vapor d’ água (5,7 – 7,1 μ m).


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Referências do Capítulo

AYOADE, J. O. Introdução à Climatologia para os Trópicos. Difel, 2006.

DELGADO, R. C. Avaliação de Modelos Físico-Matemáticos para Estimativa da

Umidade Relativa do Ar e Déficit de Pressão de Vapor a partir de Dados de

Temperatura do Ar. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Viçosa,

Viçosa, 107p, 2007.

MOTA, F. S. da. Meteorologia Agrícola. Nobel, São Paulo, 1983.

SENTELHAS, P. C. & ANGELOCCI, L. R., 2009. Definições e Conceitos. Slides de

Aula da Disciplina LCE 360 – Meteorologia Agrícola, ESALQ/USP.

TUBELIS, A. & NASCIMENTO, F. J. F. Meteorologia Descritiva: Fundamentos e

Aplicações Brasileiras. São Paulo: Nobel, 1980. 374 p.

VAREJÃO-SILVA, M.A. Meteorologia e Climatologia. Brasília: Inmet, 2001. 531p.

VIANELLO, R L. & ALVES, A. R. Meteorologia Básica e Aplicações. Viçosa: UFV –

Imprensa Universitária, 1992. 449 p.

WMO, 2010. Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation. World

Meteorological Organization, WMO-No. 8, 2008 Edition, Updated in 2010.


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Exercícios Resolvidos

1) O que é Meteorologia?

Resposta: É o ramo da ciência que estuda a atmosfera terrestre, relacionando o estado

físico, químico e dinâmico dos elementos e fenômenos que nela ocorrem e suas

interações com a superfície terrestre e com os seres que nela habitam.

2) O que é uma estação Meteorológica?

Resposta: Local onde é instalado convenientemente um conjunto de instrumentos que

descrevem de maneira sucinta as condições meteorológicas ocorrentes no momento da

observação.

3) Quais os requisitos para instalação de uma estação meteorológica de superfície?

Resposta:

Local representativo da paisagem geográfica da região (abrangência de

aproximadamente 150 km2 ao redor da estação);

Declive mínimo;

Horizontes abertos (amplos) – exposição aos ventos gerais da região, devendo-se

não instalar em fundo de vale;

Distante de obstáculos naturais e/ou artificiais;

Solo deve ser representativo da região, plano, que não acumulem água e deve ser

gramada a fim de minimizar os efeitos das diferentes texturas;

Distante de grandes massas (corpos) de água (lagos) ou de rios;

4) O que é um aparelho medidor?

Resposta: São aqueles cujos nomes terminam em metro. Medem as observações que

estão sendo realizadas e todos possuem um órgão sensível que é específico para cada

elemento medido.

5) Quais os locais de instalação dos instrumentos dispostos em uma estação

meteorológica convencional?

Resposta: Ar Livre, Abrigo Meteorológico ou termométrico e Escritório.

6) Quais os instrumentos de leitura direta instalados ao ar livre?

Resposta: Catavento, Anemômetro, Evapotranspirômetro, Geotermômetro,

Pluviômetro e Tanque de Evaporação.

7) Quais os instrumentos registradores instalados dentro do abrigo meteorológico?

Resposta: Termógrafo, Higrógrafo, Higrotermógrafo ou Termohigrógafo.

8) Quais os períodos de observações usadas no Brasil?

Resposta: No Brasil as leituras são feitas às 09, 15 e 21 horas.


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Exercícios Propostos

1) Qual a diferença entre Tempo e Clima?

2) Defina elementos e fenômenos meteorológicos e dê exemplos.

3) Quais os tamanhos, formas e construções das estações meteorológicas principais

e ordinárias?

4) Qual a diferença entre medidores e registradores?

5) Quais os registradores instalados ao ar livre?

6) Qual o local de instalação do barógrafo e do barômetro?

7) Como é obtido o total de precipitação de um dia?

8) Quais as diferenças existentes entre a estação meteorológica automática e a

estação meteorológica convencional?

CAPITULO 1 Fundamentos de Meteorologia Atualizada

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