IDENTIFICAÇÃO DE PADRÕES DE CIRCULAÇÃO LOCAL NO ESTADO DO CEARÁ

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1 IDENTIFICAÇÃO DE PADRÕES DE CIRCULAÇÃO LOCAL NO ESTADO DO CEARÁ Rodrigo Queiros de Almeida 1, João Bosco Verçosa Leal Junior 2, Wilton Lucena Bandeira 3 1 Curso de Física, Universidade Estadual do Ceará (UECE), Fortaleza, CE 2,3 Universidade Estadual do Ceará, Mestrado em Ciências Físicas Aplicadas (MCFA/UECE), Fortaleza, CE s: 1 2 ABSTRACT: This paper aims to identify patterns of atmospheric local circulations, from correlation maps of wind speed, obtained from the Data Collection Platforms (DCP) of the Ceará Foundation for Meteorology and Water Resources (FUNCEME, acronym in Portuguese). The kinetic energy of wind, from the phenomena of atmospheric general circulation, is gradually attracting the interest not only from the world scientific community, but also investors in the energy sector. Wind power has become, among other sources of renewable energy, one of the alternatives replacing oil, mainly in power generation. Due to its favourable geographical location, the state of Ceará and especially its coastline, has a huge potential for the deployment of large wind farms. Even so, investment in wind power within the State is scarce. This is due mainly to lack of extensive research in this region and the decline of public authority. It was observed from the correlation maps two distinct regions, one in the coastal region with some penetration along rivers like Acaraú and Jaguaribe, and another in mountainous areas of the state. Keywords: Wind power, local circulation, correlation maps. 1. INTRODUÇÃO Atualmente, sabe-se que a principal fonte energética da sociedade moderna, o petróleo, ocasiona, quanto ao seu uso, sérios danos ao meio ambiente, dentre os quais se podem destacar as emissões de gases de afeito estufa pelos automóveis e pelos frequentes vazamentos de óleo na natureza. É sabido também que diante de um consumo que cresce diariamente, o petróleo torna-se cada vez mais indisponível. Assim, diante de todas essas evidências, surge a necessidade de se buscar novas fontes de energias que sejam limpas, do ponto de vista ambiental, renováveis, e que proporcione independência quanto ao uso do petróleo como fonte principal de energia. O estado do Ceará, devido a sua localização geográfica privilegiada, possui elevado potencial para desenvolvimento de fontes de energia renováveis. Dentre elas, destaca-se a energia solar e principalmente a eólica. Mesmo com um grande conhecimento tecnológico, os custos da geração fotovoltaica ainda são relativamente elevados devido à matéria-prima utilizada. Por outro lado, o aumento da eficiência das turbinas de geração eólica reduziu drasticamente os custos. Hoje o estado do Ceará possui uma considerável experiência em geração eólica, sendo o pioneiro em âmbito mundial a implantar um parque eólico em dunas. O potencial eólico do Ceará, divulgado pela Secretaria de Infra-Estrutura do Ceará (SEINFRA) em 2007, revela que na região litorânea, onde o relevo é mais plano e auxiliado pelos efeitos de brisa marinha, dispõe de uma situação favorável ao aproveitamento do potencial eólico. Já o interior do estado, devido a seu relevo, apresenta situação bem favorável à existência de área de aceleração de ventos. Em outros locais, brisas de montanhas causadas por ciclos térmicos diurno na circulação montanha/vale apresentam sinergias com os ventos alísios dominantes. Assim, os parques eólicos de grande porte requerem ventos superiores a 5 m/s à superfície, impossibilitando a instalação dos mesmos no interior do estado. No estado do Ceará, situado na região norte do Nordeste do Brasil, o regime de ventos é determinado principalmente pelos ventos alísios, fazendo este, parte da circulação

2 atmosférica global. Próximo ao litoral do Nordeste nos períodos de março e abril, a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) está mais ao sul. Já no segundo semestre, entre julho e setembro, esta se encontra mais ao norte. É nessa época que se percebe uma maior incidência dos ventos alísios sobre o Ceará, determinando todo o padrão de circulação sobre o estado. Um fenômeno local interessante, do ponto de vista meteorológico, ocorre nas regiões próximas ao leito do rio Jaguaribe, no estado do Ceará. Nessa região, sopra um vento com características de brisa, diariamente, no fim das tardes e começo das noites quentes da época seca do ano (CAMELO, 2007, VASCONCELOS JÚNIOR, 2010). Esse vento é denominado pelos moradores dessa região de vento Aracati. Este fenômeno, de acordo com Vasconcelos Júnior, está associado à ocorrência de Jatos de Baixos Níveis (JBN), da mesma forma que foi observado por Oliveira et al. (1993) e Cohen (2006) e podendo também ser aproveitado como recurso para geração de energia eólica. Neste trabalho, as séries temporais de velocidade do vento, obtida através de anemômetros localizados a 10m de altura nas Plataformas de Coleta de Dados (PCD) da Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos (FUNCEME), serão analisadas com o objetivo de se identificar padrões de circulação local sobre o estado do Ceará, a fim de identificar padrões que poderiam ser úteis na geração de energia eólica no interior do estado do Ceará. 2. MATERIAL E MÉTODOS Os dados de velocidade foram coletados pelas PCDs da FUNCEME distribuídas em todo estado, nas proximidades dos municípios estudados. Os dados utilizados neste trabalho consistem em médias horárias de velocidade do vento à 10 m de altura, obtidas em 59 PCDs, no período que vai desde fevereiro de 2002 até fevereiro de Os dados foram revisados e validados pela FUNCEME, para verificação de erros e consistência dos mesmos. De início, constatou-se que várias PCDs não possuíam dados válidos em comum para o período citado. Foi gerada uma matriz de correlação, obtida a partir dos índices de correlação de Pearson para as PCDs que possuíssem mais de 8760 dados válidos, equivalente ao mínimo de um ano de medidas válidas, onde cada medida era um valor de média horária de velocidade do vento. Com isso, o número de PCDs foi reduzido de 59 para 33. A matriz de correlação serviu como base para a confecção dos mapas de correlação, sendo gerados, portanto 33 mapas de correlação. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Foram escolhidos três mapas devido às suas características que permitiram identificar alguns padrões de circulação local. A partir dos mesmos, observou-se que o Ceará apresenta basicamente dois padrões bem distintos de circulação, os quais são: i) ventos costeiros ao longo de toda a região litorânea, penetrando no continente, contornando as serras e acompanhando os rios Jaguaribe e Acaraú; e ii) ventos situados em regiões serranas, mais especificamente na chapada da Ibiapaba, noroeste do Ceará e na serra de Baturité, centro norte do Ceará. A primeira região, ou seja, a litorânea, pode ser verificada nas Figuras 1 e 2, onde se percebe uma grande correlação entre as cidades próximas da costa, mais especificamente Aquiraz e Caucaia, próximas à Fortaleza, com exceção da PCD de Icapuí, situada no litoral leste, próxima à divisa com o estado do Rio Grande do Norte. Nesses mapas, foi possível se perceber que os ventos vindo do litoral adentram para o sertão central através do vale do rio Jaguaribe e Acaraú, mostrados através dos índices de correlação observados respectivamente nas PCDs de Morada Nova, acima de 0,75, e de Santa Quitéria, acima de 0,60. Uma possível explicação para isso é a própria presença de rios nessas

3 regiões, já que as zonas de maior penetração se superpõem exatamente nas bacias dos rios Jaguaribe e Acaraú. Figura 1 Mapas de correlação para o município de Aquiraz, mostrando os índices de Na Figura 3, observa-se o padrão de circulação das regiões serranas, embora isso já pudesse ser observado nas figuras anteriores, na medida em que os mapas apresentavam baixos índices de correlação exatamente nas regiões onde havia serras. A única exceção a essa regra é a serra de Meruoca, onde não se observou a mesma correlação das serras de Baturité e Ibiapaba, podendo estar relacionado ao tamanho da primeira, pequena se comparada às duas últimas. A região central e sul do estado não apresentaram nenhum padrão que pudesse ser observado a partir dos mapas de correlação. 4. CONCLUSÕES Através de mapas de correlação para a velocidade do vento, obtidos a partir de dados coletados nas PCDs da FUNCEME, foi possível se identificar dois padrões de circulação local no estado do Ceará: i) formada por ventos costeiros que penetram no continente ao longo dos vales dos rios Jaguaribe e Acaraú; e ii) ventos de montanha, presentes nas duas principais serras do estado, Ibiapaba e Baturité. Não foram encontrado padrões de circulação para as regiões central e sul do Ceará.

4 Figura 2 Mapas de correlação para o município de Caucaia, mostrando os índices de A penetração dos ventos costeiros no interior do estado, seguindo os vales desses rios, mostra que se fazem necessários estudos mais aprofundados para o aproveitamento dos recursos eólicos nessas regiões. 5. AGRADECIMENTOS À FUNCEME, pela cessão dos dados das PCDs. Ao CNPq, pelo auxílio financeiro via projeto de pesquisa e bolsa de iniciação científica. À FUNCAP, pelo auxílio financeiro via projeto de pesquisa. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAMELO, H. N. Estudo Numérico do Vento Aracati para Caracterização de seu Potencial Eólico. 71 f. Dissertação (Mestre em Ciências Físicas Aplicadas) Universidade Estadual do Ceará, Fortaleza, Maio 2007.

5 Figura 3 Mapas de correlação para o município de Aratuba, mostrando os índices de VASCONCELOS JÚNIOR, F. C. Estudo numérico de jatos de baixos níveis no estado do Ceará. 127 f. Dissertação (Mestre em Ciências Físicas Aplicadas) Universidade Estadual do Ceará, Fortaleza, Fevereiro COHEN, J. C. P. et al. Jatos de baixos níveis acima da Floresta Amazônica em Caxiuanã. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 21, n. 3b, p , OLIVEIRA A. P.; FITZJARRALD, D. R. The amazon river breeze and the local boundary layer. I: Observations. Boundary-Layer Meteorology, v. 63, n. 1 e 2, p. pp , 1993.

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