Hidrologia Física

Precipitação

Parte I

Benedito C. SilvaIRN / UNIFEI

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

Do ponto de vista do hidrólogo a chuva tem três mecanismos fundamentais de formação:

• chuva frontais ou ciclônicas;

• chuvas orográficas;

• chuvas convectivas térmicas.

CLASSIFICAÇÃO

• 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

Ocorrem ao longo da linha de descontinuidade, separando duas massas de ar em de características diferentes. São chuvas de longa duração.

Frontais ou Ciclônicas

Frontais ou Ciclônicas

Brasil muito freqüentes na região Sul, atingindo também as regiões Sudeste, Centro Oeste e, por vezes, o Nordeste

Frontais ou Ciclônicas

Orográficas

Ocorre quando o ar é forçado a romper barreiras naturais, esfriam e precipitam-se. São chuvas de média abaixa intensidade e curta duração.

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

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

Problemas de inundação em áreas urbanas estão, muitas vezes, relacionados às chuvas convectivas

Convectivas

Convectivas

Convectivas

Convectivas

Resumo

Medição da chuva

Medida com :

•Pluviômetros - leitura diária às 7 horas

•Pluviógrafos – leituras automáticas

Pluviômetro

Pluviômetro

Pluviômetro

Pluviômetros

Pluviógrafo de Caçamba (ou cubas basculantes)

Pluviógrafo de flutuador

Estação Pluviográfica

Estação Pluviográfica

com Telemetria

Pluviógrafo

Pluviômetro de báscula

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

• transmissor propagação a partir da antena objeto retorno para a antena comutador receptor processamento

Radar Meteorológico

• 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

relação Z-R Z = a.Rb

Radar Meteorológico

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

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.

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

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

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

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

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

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

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

Códigos?

Esquema de codificação Postos pluviométricos

◦ latitude e longitude

HidroWeb

HidroWeb

HidroWeb

HidroWeb

HidroWeb

HidroWeb

HidroWeb

Formato dos dados da ANA Access ASCII (TXT)

Problemas com arquivos Datas misturadas Níveis de consistencia misturados Vírgula x ponto decimal

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

HidroWeb + Hidro

Formato TXT

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Pode ser aberto e trabalhado em:

MS Excel Programas especialmente desenvolvidos