EFEITO DA DISTÂNCIA NA ESTIMATIVA DE CHUVA POR RADAR

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1 407 EFETO DA DSTÂNCA NA ESTMATVA DE CHUVA POR RADAR Maurici de Agstinh Antni nstitut de Pesquisas Meterlógicas Fundaçã Educacinal de Bauru RESUMO Na quantificaçã de chuva cm radar bserva-se que a infrmaçã d radar se degrada cm a distância quand cmparada cm infrmações riundas de pluviógrafs devid a errs sistem tics e/u acidentais. Neste trabalh fram investigads aspects relacinads a errs sistemátics a se integrar s dads de radar sbre cinc pluviógrafs cm diferentes temps e áreas de integraçã. As investigações fram feitas para um períd de três meses usand uma equaçã Z-R cnvencinal única para tds s psts pluvigráfics e cm equações que incrpravam crreções cm a distância. Os resultads mstraram que aument da área e d temp de integraçã nã resultu numa variaçã pluviômetr/radar nã crescente cm a distância. O us de equações cr rigidas melhru a estimativa cm radar fazend um ajuste na relaçã pluviômetr/radar cm aument da distância que trna evidente a necessidade de se empregar tais crreções mesm quan d se aumentam área e temp de integraçã de dads NTRODUÇÃO A bservaçã de precipitaçã cupa um papel destacad em estuds de meterlgia agricultura e hidrlgia. De grande imprtância é fat de que muitas atividades humanas sã influenciadas grandemente pr precipitaçã. O cnheciment de certas características da precipitaçã tais cm precipitaçã média em área cm fins hidrlógics fica prejudicad em suas extensões espacial e tempral pelas limitações das redes pluvigráficas cnvencinais de superfície. Sb aspect de melhria nas estimativas de precipita çã us d radar de temp desempenha papel relevante funci- nand cm um telepluviômetr eletrônic cbrind as falhas dei xadas pela inadequaçã das redes de superfície. Entretant verifica-se que a precisã das medidas de chuva cm radar vai-se degradand cm aument da distância chu va-radar; iss decrre de errs sistemáticcs u errs acidentais (eventuais). Neste trabalh fram investigads alguns aspects relacinads a errs sistemátics: variações da área e d interval de temp de integraçã. Para tant fram selecinads cinc psts pluvigráfics situads dentr d alcance quantitativ d sistema de prcessament d radar de Bauru e tmads s dads referentes a um períd de três meses (janeir-març 1982). Esses dads fram integrads cm duas áreas diferentes (16 e 120 km 2 ) sbre s psts e cm quatr intervals de temp de integraçã ds dads (10 e 60 minuts 6 e 24 hras). A cnversã ds valres de refletividade d radar (Z) para intensidade de precipitaçã (R) fi executada de duas maneiras: na primeira

2 408 usu-se uma equaçã Z-R única para tds s psts; na segunda fram utilizadas relações Z-R que incrpravam crreções cm a distância. 2. METODOLOGA DE TRATAMENTO DOS DADOS Os dads de radar fram cletads em Bauru através d us de um prgrama específic nde s valres de refletividade sã trnads sqbre urna altitude média quase cnstante de aprximadamente 35 km em intervals de cerca de 5 minuts. Dessa maneira tem-se para períd em questã jan-mar 1982 uma série de dads de radar sbre tda área amstrads a cada 5 minuts. Sbre cada pnt de interesse através de uma cmpsiçã de "bins" (bin = element de resluçã d radar: 1 grau de azi2ute e 105 km de distância) trnu-se áreas de 16 e 120 km e fram de terminads s valres médis de refletividade d radar. Daí es= ses valres fram cnvertids para intensidade de precipitaçã através de duas equações Z-R: a primeira cnsiderada clássica em hidrmeterlgia cm radar é aquela estabelecida pr Marshall e Palmer (1948) aqui apresentada crn equaçã 1 e cn tante para td alcance d radar; a segunda cm s expentes variáveis em funçã da distância cnfrme apresentadas pr Calheirs (1982) e que estã aqui mstradas crn equações 2 a 5. Essas últimas equações fram btidas n períd de utub a març 1982 cm células (áreas) de integraçã de 16 km. O radar de Bauru da FAPESP - Fundaçã de Ampar à Pesquisa d Estad de sã Paul é perad pela FEB - Fundaçã Educacinal de Bauru e tem suas principais características apresentadas na tabe la r. Tabela - Principais características d radar de Bauru Mdel: EEC WR Banda C Freqüéncia: MHz Ptência de Pic: 250 kw PRF: 250 Hz Largura d Puls: 20 micrseg Abertura da Antena: 2 graus cônic Lcalizaçã: 'S 'W A figura 1 ilustra a cnfiguraçã utilizada ds "bins" para cmpsiçã das áreas de integraçã ds dads de radar. Z = 200 R ll6 (Harshall-Palmer) (1) Z = 544 R 1'39 (Calheirs a 399 km)... (2) Z = 236 R 152 (Calheirs a 903 km)... (3) Z = 58 R 1'85 (Calheirs a 1155 km)... (4) Z = 93 R 228 (Calheirs a 1575 km)... (5) Os dads pluvimétrics fram trnads das estações d nminadas hidrmeterlógicas da rede básica d DAEE/SP - Depar tament de âguas e Energia EleErica d Estad de sã Paul cujs diagramas.de registr sã diáris cm resluçã em temp de 10

3 409 minuts e s pluviógrafs sã d tip Hellman de sifã. Para pe rid em questã as infrmações de precipitaçã ds pluviógrafs fram cnsideradas smente quand havia registr d radar armaze nad em fita magnética u se tinha registr de que nã havia chu va detetada n radar. Ou seja se radar estava detetand prec pitaçã e estas nã estavam send registradas em fita nã se cnsiderava esse perid ns pluvigramas. Tal medida bjetivu a preparaçã da sérle de dads d radar e pluviógrafs sbre mesm perid de temp. Ns pluvigramas s registrs menres que 01 mrn em 10 minuts nã fram cnsiderads na série. A figura 2 mstra a lcalizaçã d radar de Bauru e s psts de registr pluvimétric utilizads na área central d Estad de sã Paul. Cm as distintas séries de dads fram determinadas as curvas de distribuiçã cumulativa para cada área e interval de temp de integraçã. Entã as distribuições fram tmadas em um mesm nivel de referéncia frmand pares de valres que fram em seguida crrelacinads. Esse critéri vem send utilizad quand se dispõe de pequena série de dads nã simultânes cm é cas cm 3 meses de infrmações. 3. RESULTADOS - Relações Pluviômetr/Radar (P/R) Aplicand-se critéri de dlstribuiçã de evens as cinc psts pluvigráfics dispniveis cnfrme descrit anterirmente bteve-se um cnjunt de valres de relacões médias de P/R para as duas áreas de integraçã (16 e 120 k2) s quatr intervals de temp (10 e 60 minuts 6 e 24 hras) e as equações Z-R utilizadas. As figuras 345 e 6 mstram a variaçã das relações P/R em funçã da distância a radar cnfrme as áreas intervals de temp e equações Z-R. Nas figuras 3 e 4 estã representads s valres de P/R btids para a relaã de Marshall-Palmer (equaçã 1) para as áreas de 16 e 120 km respectivamente. Em ambas pde-se verificar cmprtament caracteristic das relações P/R em funçã da distância; inicialmente P/R decresce ligeiramente passand pr um pnt de mlnim e em seguida passa a aumentar atingind um pn t de máxim da relaçã n pst mais distante. Cnfrme aument d interval de temp de integraçã nta-se que a relaçã P/R diminui para as duas áreas de integraçã. A tendência de diminuiçã de P/R se bserva também qua d se aumenta a área de integraçã. Cm aument d interval de temp u da área verifica-se entretant que P/R mantém a mesma tendência de variaçã cm a distância. N cas da figura 3 que crrespnde à área de 16 km 2 valr de P/R n interval de 10 minuts fi 154 para pst de Barra Bnita (478 km). Esse pst na integraçã de 24 hras tem P/R de 095 também minim valr da relaçã para aquele in terval de temp. Observa-se entã que mesm pst para uma mesma área de integraçã inverte a relaçã P/R; cm 10 minuts s dads pluvimétrics superestimam a medida d radar e cm 24 hras s dads pluvimétrics subestimam s de radar. Os valres máxims de P/R para área de 16 km 2 fram encntrads sbre pst

4 410 mais distante Pradóplis (1433 km): 426 para interval de 10 minuts e 200 para 24 hras. 2 N cas da figura 4 crrespndente à area de 120 km valr mínim de P/R para 10 minuts fi 085 para pst de Btucatu (845 km). O menr P/R para 24 hras é 061 para pst de Barra Bnita (478 km). Os valres máxims da relaçã P/R 2 cm área de 120 km fram bservads também sbre pst de Pradópls (1433 km): 197 para temp de 10 minuts e 118 pa ra 24 hras. Os utrs intervals de temp e estações para cada área apresentaram valres intermediáris entre esses valres ex trems. O pst de Barra Bnita apresentu para a área de 120 km 2 valres de P/R muit próxims para três ds intervals de temp: 10 minuts 090; 60 minuts 092; e 6 hras 092. Esse efeit inclusive causu uma pequena variaçã na tendência de cresciment da relaçã P/R cm a distância e está send bser vad cm uma particularidade desse pst para essa área de integraçã. Nas figuras 5 e 6 estã apresentads valres de P/R btids cm as relações de Calheirs cm crreções para distância (equações 2 a 5) para as áreas de 16 e 120 km 2 respectivamente. Em ambas figuras bservu-se uma variaçã da relaçã P/R nã bedecend aquela tendência verificada ns cass anterires nge se utilizu uma relaçã Z-R única para tda a distância. ' _ Cm aument d temp de integraçã valr numéric da r2laça P/R decresceu em quase tds s cass. N cas da figura 5 crrespndente à área de 16 km 2 bservu-se que s valres de P/R para primeir pst Bariri (38S km) a equaçã crrespndente a ele (primeira faixa) crrigiu a relaçã n sentid cntrári quand cmparad cm s valres riunds da equaçã de Marshall-Palmer aumentand s valres de P/R. Os utrs dis psts seguintes (segunda faixa) nã se alteraram significativamente pis as equações cm e sem crreçã sã quase equivalentes. Os valres de P/R crrespndentes às duas últimas equações (terceira e quarta faixas) sfreram uma acentuada reduçã quand cmparads cm aqueles dads btids d us da equaçã de Marshall-Palmer (equaçã 1). Essa reduçã fi muit mair n cas d pst de Pradóplis (1433 km) nde s valres de P/R valeram para 10 minuts 165 e 24 hras 050. O que se verificu fi que huve uma tentativa de trazer s val res de P/R para próxim de 1 excet para pst de Bariri (385 km) nde a relaçã fi aumentada. Na figura 6 crrespndente à área de 120 km 2 para as equações crrigidas pr distância bservu-se que para primei r pst (Bariri km) pst médi (Btucatu km)-e mais distante (Pradóplis km) s valres de P/R fram maires que aqueles verificads cm us da equaçã Z-R sem c reçã (Marshall-Palmer). Em quase tds s psts entretant valr de P/R diminuiu cm aument d interval de temp de integraçã passand pr exempl de 241 em 10 minuts para 160 em 24 hras n pst de Pradóplis (1433 km). A exceçã ficu para pst de Barra Bnita (478 km) nde valr de P/R para 60 minuts (094) fi mair que aquele para 10 minuts (080). O fat de se ter usad euações cm crreçã preparadas cm cél las individuais de 16 km para áreas de 120 km 2 pde ter casi nad essas inversões de valres nde n cas a mairia ds va=

5 411 lres de P/R trnaram-se menres que CONCLUSÕES Os resultads aqui btids apresentaram s efeits da variaçã d interval de temp e da área de integraçã de dads na estimativa de chuva cm radar em funçã da distância. O aument da área e d interval de temp resultu em valres de P/R prprcinalmente menres que aqueles btids cm a área menr nã eliminad n entant gradual aument médi de P/R cm cresciment da distância. O us das equações Z-R crrigidas cm distância reduziu as relações P/R quand cmparadas cm s valres btids cm us das equações sem crreçã excet para s psts de Bariri (áreas de 16 e 120 km 2 tds s temps) Btucatu (áreas de 120 km2 tds s temps) e Pradóplis (área de 120 km 2 tds s temps). N cas d pst de Bariri (385 km) ele situa-se na primeira faixa de estratificaçã cm distância praticamente na frnteira da primeira para a segunda faixa de atuaçã da e quaçã cm crreçã de maneira que parte da sua área de integra çã situa-se na segunda faixa; se se usar a equaçã crrigida da segunda faixa ttal u parcialmente na área de integraçã d p t s resultads seriam certamente um puc melhres que aqueles btids da equaçã nã crrigida. Para s psts de Btucatu 84S km) e pradópis (1433 km) a_inversã d valres de P/R e bservada para a area de integraça de 120 km send que as equações cm crreçã fram btidas para áreas de 16 km 2 cnf me já mencinad que pr si só pde representar uma recmenda çã à nã aplicaçã delas em áreas diferentes de 16 km 2. - Dessa maneira aument da área e d interval de tem p de integraçã melhru a relaçã P/R. Entretant que se in dica na utilizaçã d radar na estimativa de precipita2ã sbreáreas de interesse é us de uma melhr estratificaça de distância nas relações Z-R crrigidas send que devem ser estabel cidas equações especificas para áreas de integraçã determinadas cnfrme já demnstrad pr Antni em Agradeciments Este trabalh fi parcialmente suprtad pela FNEP-Financiadra de Estuds e Prjets pela FAPESP-Funda2ã de Ampar à Pesquisa d Estad de sã Paul e pela FEB-Fundaça Educacinal de Bauru. O autr agradece a DAEE/SP-Departament de Águas e E nergia Elétrica d Estad de sã Paul pel frneciment de infrmações pluvimétricas. 5. Bibligrafia Antni M.de A. - "Cnsiderações sbre ntegraçã de Medidas de de Chuvas pr Radar". Dissert. (mestr. hidr. san.) Escla de Engenharia de sã Carls Universidade de sã Paul sã Car ls p. Calheirs R.V. - "Resluçã Espacial de Estimativas de Precipita çã cm Radar Hidrmeterlógic". Dissert. (dutr. hidr.

6 412 san.) Escla de Engenharia de sã Carls Universidade de sã Paul sã Carls p. Marshall J.S. e Palmer W.t1ck. - "The Distributin f raindrps with size". J. Meterlgy Arner. Meter. Sc. Bstn Aug " 'L1 r ' rt-; -'- -. l.1 _ - "" -- --r-... r _.J. _' / Figura 1 - Cmpsiçã de bins d radar c8rrespndend à área de integraçã ds dads sbre um pst pluvigráfic (pnt). c c D D " '\:--..- D :!l ' _ " / 51W 50W.9W '8W 4)W -t j------i t t- Figura 2 - Regiã central d Estad de sã Paul mstrand a lcalizaçã d radar de Bauru e ds psts pluvigráfics utili zad cnfrme a zna hidrgráfica a que pertencem.

7 lo lo i Z = 200 R Area:16km 16 Z=200R'. 2 Area: 120km WR PR 1...: w... Vl :>': H O ::>...> CO... O u O " 'O...: ::>... «-( í) Vl O! 01 O Distância (km) H...: w... " «Vl z H O ::>...> li>... O «u O 10 H ::>......> ti Vl 011 O b 'ÓO 1$0 Di stãncia (km) Figura 3 - Variaçã da relaçã pluviômetr/ /radar (P/R) cm funçã da dis tância. Área de integracã dsdads d radar: 16 km 2 Equaçã Z-R: Z = 200 R 16. Figura 4 - dem figura 3 excet que para area de 120 km 2..p. w

8 lo i lo i b. 2 Z=AR Area: 16km Z= AR b Área: 120l<m ;- ----( f - _L 2 1_ :..) _'L --1 WR P/R 1 <.!::: li) J i: < u!- S.. 6 <! 01\! f f li)! O Distância (km) «... Z!- l'l li).....j l>... ;j 10 ta ª!- 13 li) 011 i O Distãncia (km) Figura 5 - variaçã da relaçã pluviômetr/ /radar (P/R) cm funçã da dis tância. Ârea de integraçã dsdads de radar: 16 km Equaçã Z-R variável cnfrme distância (ver text). Figura 6 - dem figura 5 excet que para área de 120 km 2.j:::>.j:::>