SISTEMA DE PREVENÇÃO METEOROLÓGICA POR MEIO DO CÓDIGO METAR

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1 SISTEMA DE PREVENÇÃO METEOROLÓGICA POR MEIO DO CÓDIGO METAR Lourenço Alves de Paula, Jéssica Maria Bartnikowsky, Allan Roger de Amaral Rodrigues, Mário Francisco Leal de Quadro. Instituto Federal de Santa Catarina, Avenida Mauro Ramos, Centro, Florianópolis - SC, lourencod.p58@outlook.com.br, jessibart2@hotmail.com, allantecmeteoro@hotmail.com, mquadro95@gmail.com RESUMO A meteorologia consiste no estudo de todos os fenômenos que ocorrem dentro da baixa atmosfera e, nesse contexto, os códigos meteorológicos, predefinidos pela OMM, desempenham diversas funções para diversas finalidades. Este trabalho teve por finalidade desenvolver um sistema de visualização amigável que interpreta as informações dos códigos meteorológicos com o intuito de difundir essas informações e gerar alertas em tempo real de condições adversas de tempo. Este trabalho utilizou as informações em tempo real dos códigos METAR/SPECI que são comumente utilizados em aeródromos, tanto por militares quanto por civis. Concluímos que o desenvolvimento deste sistema de visualização foi importante por facilitar a interpretação destes códigos meteorológicos aos usuários dessas informações. Palavras-chave: Sistemas de Visualização Meteorológica, Linguagens de programação Shell e php, Código METAR/SPECI. ABSTRACT: Meteorology is the study of all phenomena that occur in the lower atmosphere and in that context, meteorological codes predefined by WMO, perform various functions for different purposes. This work aimed to develop a friendly visualization system that interprets the information from meteorological codes in order to disseminate information and generate real-time alerts of adverse weather conditions. This study used the information in real time codes METAR / SPECI that are commonly used in airfields, both military and civilian. We conclude that the development of visualization system was important for facilitating the interpretation of these meteorological codes to the users of this information. Keywords: Meteorological Visualization Systems, Programming languages Shell and php, Code METAR/SPECI. 1. INTRODUÇÃO

2 Nos últimos anos, a transmissão de dados de estações meteorológicas, satélites, radares e modelos de previsão numérica de tempo (PNT), através da rede Global Telecomunication System (GTS) tem sido amplamente divulgada principalmente após o advento da internet. No caso das observações meteorológicas, estas informações resultam de diversos valores registrados a partir das variáveis meteorológicas, as quais são convertidas em códigos que definem as condições de tempo em determinados períodos, sobre um determinado local. Estes valores codificados são padronizados por convenção da Organização de Aviação Civil Internacional (OACI) (ICA , p. 08; COMAER, 2012d). No entanto, cada país deve estabelecer os procedimentos para divulgação das informações meteorológicas confeccionadas pelo respectivo país, bem como aquelas recebidas de outros países. No Brasil, o Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA) é o responsável pela prestação do Serviço de Meteorologia Aeronáutica, gerenciado pelo Subdepartamento de Operações (SDOP). O METAR (Meteorological Aerodrome Report) é um tipo de linguagem meteorológica disponibilizada de hora em hora, utilizado por pilotos de aeronaves em procedimento de voo, pouso e decolagem, o qual reporta a situação meteorológica local dentro deste período de tempo (FCA 105-3, 2012 C). (Referência). A partir dessa informação, controladores de voo em solo transmitem às aeronaves a condição meteorológica local, com informações de vento á superfície, visibilidade horizontal, tipos de nuvens, entre outras condições que, eventualmente, possam impossibilitar o fluxo de aeronaves nos aeroportos. Quando existe a ocorrência de fenômenos significativos que devam ser repassados imediatamente às aeronaves em trafego, utiliza-se o código SPECI (Specific), que é uma mensagem específica (MCA105-10; COMAER 2012b). O SPECI traz em sua mensagem informações que devem ser reportadas dentro do período de uma hora, entre as mensagens METAR. Assim, o METAR/SPECI possibilita aos pilotos de aeronaves o conhecimento prévio de tais condições de forma rápida e fácil, permitindo que a realização do procedimento de voo, pouso e decolagem tenha maior segurança. O Sul do Brasil é uma região de grande perturbação meteorológica devido a sua localização. Com isso, esta região está mais propícia à ocorrência de fenômenos meteorológicos severos como sistemas frontais, Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM), Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM), neve, instabilidades marítimas e nevoeiros, que mesmo sendo fenômenos distintos, tem grande peso sobre a aviação. (Cavalcante et al., 2009) Devido a influência de fenômenos meteorológicos na aviação, há extrema importância em se verificar as condições meteorológicas para garantir segurança aérea dos voos. Outra situação decorrente dos fenômenos meteorológicos são os desvios em rota que trazem uma sobrecarga de trabalho na cabine de comando, por meio dos recálculos de estimados, de consumo de combustível, podendo, inclusive, ser necessária uma antecipação no pouso, utilizando alternativas, para reabastecimento (Metvhko e Monteiro, 2014). Em vista disso a verificação das condições atmosféricas é fundamental no decorrer do voo. O objetivo principal deste projeto foi desenvolver um aplicativo computacional meteorológico capaz de decodificar as mensagens METAR/SPECI, de modo mais prático, facilitando a visualização da mensagem, além de gerar alertas para condições adversas de tempo sobre o centro-sul do Brasil e países vizinhos. 2. MATERIAL E MÉTODOS Visando representar graficamente as condições meteorológicas descritas no código METAR, foram criados ícones meteorológicos para representar as mensagens codificadas de alguns dos aeroportos do Sul do Brasil, Uruguai, centro-norte da Argentina e Paraguai (Tabela 1). Serão atribuídos, símbolos e

3 cores para cada tipo de fenômeno de tempo presente em cada aeroporto de acordo com a latitude e longitude dos mesmos (Figura 1). Tabela 1. Siglas ICAO (International Civil Aviation Organization) e localização do aeroporto. ICAO Aeroportos Localização SBCA Aeroporto Municipal de Cascavel Cascavel - PR SBGU Aeroporto Internacional de São Paulo/Guarulhos Guarulhos - SP SBCT Aeroporto Internacional Afonso Pena São José dos Pinhais - PR SBJV Aeroporto Lauro Carneiro de Loyola Joinville - SC SBFL Aeroporto Internacional Hercílio Luz Florianópolis - SC SBCH Aeroporto Serafin Enoss Bertaso Chapecó - SC SBPF Aeroporto Lauro Kortz Passo Fundo - RS SBCM Aeroporto Diomício Freitas Forquilhinha SC SBCX Aeroporto Regional de Caxias do Sul Caxias do Sul RS SBUG Aeroporto Internacional de Uruguaiana Uruguaiana RS SBBG Aeroporto Internacional de Bagé Bagé RS SBPA Aeroporto Internacional Salgado Filho Porto Alegre RS SBPK Aeroporto Internacional de Pelotas Pelotas RS SBSM Aeroporto de Santa Maria Santa Maria RS SBFI Aeroporto Internacional de Foz do Iguaçu Foz do Iguaçu PR SUDU Aeroporto Internacional Santa Bernardina Santa Bernardina, Uruguai. SUMU Aeroporto Internacional de Carrasco Ciudad de la Costa, Uruguai SULS Aeroporto Internacional Carlos A. Curbelo Maldonado, Uruguai SANE Aeroporto Vice comodoro Ángel de la Paz Aragonés Santiago del Estero, Argentina SARE Aeroporto Internacional Resistencia Chaco, Argentina SACO Aeroporto Internacional Ingeniero Ambrosio L.V. T. Córdoba, Argentina SAOC Aeroporto Internacional de Guarulhos Guarulhos-SP SAAR Aeroporto Internacional de Rosário Santa Fe, Argentina. SAME Aeroporto Internacional Gobernador F. Gabrielli Mendoza, Argentina SAZR Santa Rosa Argentina SAEZ Aeroporto Internacional Ministro Pistarini Ezeiza Buenos Aires, Argentina. SARP Aeroporto Libertador General José de San Martín Missiones, Argentina SAZM Aeroporto Internacional Astor Piazzolla Buenos Aires, Argentina. Figura 1. Delimitação Geográfica em que se compreendem os aeroportos para a aquisição de mensagens METAR/SPECI

4 Neste trabalho também foram elaborados ícones com marcadores, os quais possuem em si os símbolos dos fenômenos de tempo presente de acordo com o METAR (Calearo, 2014), sendo que cada marcador possui a coloração de cada fenômeno de tempo presente definida pelo código (Tabela 2). No entanto a intensidade do fenômeno não é relevante para a coloração caso o METAR apresente, por exemplo, TS forte (+TS) ou fraco (-TS). Tabela 2. Coloração para os fenômenos de tempo presente do METAR. Fonte: Calearo, Amarelo Vermelho Azul Verde Coloração Fenômenos FG, HZ e BR. TS, TSRA, TCU e CB. GR, GS e SN. RA e DZ Cada ícone meteorológico define uma condição de tempo presente, a qual é mostrada no mapa inicial que abrange os aeroportos do sul e sudeste do Brasil, leste do Paraguai, Uruguai e norte da Argentina (Tabela 4) como símbolos de fenômenos meteorológicos conforme especificações do código METAR. Tabela 3. Cobertura de Nuvens. Fonte: FCA 105-3; COMAER, 2012c. Cob. De Nuvens e Visibilidade Significado Significado Meteorológico SKC Céu Claro 0/8 FEW Poucas Nuvens 1/8 a 2/8 SCT Parcialmente Nublado 3/8 a 4/8 BKN Céu Nublado 5/8 a 7/8 OVC Encoberto 8/8 NSC Sem nuvens significativas CAVOK Visibilidade acima de 10 km Tabela 4. Tempo Significativo Presente Previsto. Fonte: (FCA 105-3; COMAER, 2012c) Fenômenos e Combinações de Fenômenos RA TS CB TCU DZ GR GS SQ FC BR FG VA HZ PL SHRA SHGR TSSN Significado Chuva Trovoada Cumulus Nimbus Torre de Cumulus Chuvisco Granizo Granizo Pequeno Tempestades Nuvens Funil Névoa Úmida Nevoeiro Cinzas Vulcânicas Névoa seca Pelotas de Gelo Pancadas de Chuva Pancadas de Granizo Trovoadas e Neve

5 TSPL TSGR TSRA TSGS VCTS Trovoadas e Pelotas de Gelo Trovoadas e Granizo Trovoadas e Chuva Trovoadas e Granizo Pequeno Trovoadas na Vizinhança Elaborou-se um script em linguagem SHELL, o qual tem o papel de capturar, da base de dados da NOAA, mensagens METAR dos aeroportos que compreendem na grade delimitada pelo estudo. O script nomeado como "pega_metar.sh", executado automaticamente a cada hora, captura as mensagens METAR/SPECI. Ao baixar as mensagens, o script verifica o banco de dados duas vezes. Na primeira verificação o script identifica as últimas mensagens disponíveis e as armazena (último horário disponível), e na segunda verificação, ele identifica as penúltimas mensagens (penúltimo horário) disponíveis no diretório, e sobrescreve, atualizando as penúltimas mensagens adquiridas. Junto a este processo o script pega_metar.sh insere a latitude e longitude de cada aeroporto, antes do código ICAO da localidade. Devido à necessidade encontrada pela pesquisa, o script não armazena as mensagens recebidas apenas às atualiza, sobrescrevendo as mensagens adquiridas. Desta forma o script adapta as mensagens METAR/SPECI para arquivos do tipo text (.txt). Os ícones foram associados com o auxílio de um script em php, o qual busca na etapa final do arquivo gerado pelo script pega_metar.sh e associa os ícones meteorológicos visuais, simbólicos e o alerta de acordo com os fenômenos de tempo presente, existente nas mensagens METAR/SPECI selecionados (Quadro 1). Quadro 1. Amostragem das mensagens selecionadas pelo script pega_metar.sh às 15 UTC do dia 05 de Maio de 2015, com os fenômenos determinados. Fonte: LAM/IFSC SACO Z 05006KT 9999 SCT020 FEW035CB 22/20 Q SBCH Z 15004KT 9999 FEW040TCU 21/16 Q SAOC Z 02008KT 9999 SCT025TCU 23/19 Q SBCH Z 15004KT 9999 FEW040TCU 21/16 Q SACO Z 05006KT 9999 SCT020 FEW035CB 22/20 Q SBBG Z 08005KT CAVOK 18/15 Q1022 Também se associou fenômenos determinados de acordo com o símbolo do fenômeno, conforme a tabela 6 (em anexo), onde demonstra simbolicamente alguns fenômenos de tempo presente ou combinações de fenômenos presentes nas mensagens METAR/SPECI. Assim como os ícones visuais e simbólicos, também se propôs um ícone de alerta. O qual é ativado quando na mensagem se encontra fenômenos como TS (trovoada), TSRA (trovoadas combinadas com chuva) e +RA (chuva forte). A plotagem dos ícones é determinada por um script em php que lê o arquivo gerado pelo script, em já no tipo text. O php tem o papel de ler o arquivo colocando cada linha do arquivo em text em um vetor, ou seja, cada mensagem é colocada ordenadamente um em baixo da outra. Em seguida o php utiliza-se de um script auxiliar, o qual contém as informações de posição geográfica de cada aeroporto. Após o php identificar a posição geográfica dos aeroportos nas mensagens, ele cria uma matriz que guarda a precedência dos ícones, os quais foram escritos de forma hierárquica por ordem intensidade determinada para este produto (Anexo 1), em seguida o php lê cada linha do arquivo gerado pelo pega_metar.sh, identifica todos os fenômenos encontrados, caso seja apenas um ou em caso de mais de um, define o mais intenso conforme o proposto. E então identifica os tipos de ícones que o fenômeno possui, para que o php possa conversar com os script em linguagem de java script ( js

6 ), que define uma determinada área na América do Sul, compreendendo uma área do sul do Brasil e centro-sul de Argentina (perspectiva de norte sul, nesta ordem) e oeste do Chile ao leste do Uruguai (perspectiva de oeste para leste, nessa ordem) e o css elaborado por efeito de design. Conforme a troca de informações entre o script em php e o script em js, determina o que o js irá comunicar-se com a interface do Google Maps, plotando nela, os três tipos de ícones, sendo eles, visuais, simbólicos e de alerta, conforme o desejado a ser visualizado pelo usuário. A interface do Google Maps também foi atribuída com caixas de texto ocultas, uma vez que, quando o usuário posicionar o cursor sobre a posição do aeroporto, permite que ele possa ver a mensagem completa do METAR. A partir do produto desenvolvido foi elaborado um estudo de caso do dia 11/06/2015 durante de horas, tendo iniciado a análise as 7:00 horas (-3 GMT) ou 10 UTC com término as 16:00 ou 19 UTC. Foram tirados a cada hora print screen da tela do computador onde o produto em questão é rodado, de hora em hora. As imagens capturadas foram comparadas com imagens de satélite disponibilizadas pelo sistema METEOSAT (Meteorological Satellite), no respectivos horários. Foram utilizados, para fins de identificação do sistema meteorológico, cartas de linha de corrente e magnitude do vento em 850 hpa, 200 hpa e cartas de superfície para identificar o desempenho visual dos ícones associados aos fenômenos de tempo presente utilizados para plotagem. 3. RESULTADOS Através da análise do período selecionado, observou-se no horário de 10 UTC (Figura 2), que o mapa havia representado chuva fraca na região central do RS e nevoa úmida no litoral sul. No sul de SC também havia nevoa úmida e tempo encoberto do oeste ao litoral. Do centro da argentina até o sul do Uruguai tinha predomínio de sol. No Paraguai o tempo se encontrava encoberto. Comparando com a imagem de satélite das 11 UTC (Figura 3) havia realmente nebulosidade com chuva na região central do RS. Figura 2. Print Screen do protótipo de visualização do METAR as 10 UTC.

7 Figura 3. Print Screen do protótipo de visualização do METAR as 11 UTC. Na imagem das 13 UTC (Figura 4) o produto em questão identificou que na região central da Argentina até o Uruguai predomínio de sol, o que confere com a imagem de satélite. No sul de SC chovia fraco na qual a imagem de satélite realmente mostrava essa condição no oeste mostrava torre de cumulus. Céu claro ainda predominava no leste do PR. Figura 4. Print Screen do protótipo de visualização do METAR as 13 UTC. Na imagem das 15 UTC (Figura 5), em toda a região sul do RS predomínio de sol, esse cenário também está presente na região central da Argentina e sul do Uruguai. Na região de Mar Del Plata, tinha a presença de pancadas de chuva. Chuva no Paraguai e Sul do Paraná. Em Florianópolis o céu estava encoberto.

8 Figura 5. Print Screen do protótipo de visualização do METAR as 15 UTC. No mapa da pesquisa obtido no horário sinótico das 12 UTC (Figura 6 e Figura 7), na região sul do RS o tempo encontrava-se totalmente encoberto, cujo qual confirmava as informações fornecidas pela carta sinótica nos mostrava a presença de uma frente estacionária nesta região. Também se observa um jato em 850hPa atuante sobre a região central do RS, uma vez que na imagem de satélite encontrava-se encoberto. Na região do Mar Del Plata (Argentina), visto pela imagem sinótica das 12UTC (Figura 8) estava ocorrendo a passagem de um sistema frontal, tanto a imagem de satélite quanto o mapa desenvolvido neste projeto, mostravam um núcleo de formação de torres de cumulus sobre esta área. Na região central e sul da Argentina constava predomínio de céu aberto. Figura 6. Print Screen do protótipo de visualização do METAR as 12 UTC.

9 Figura 7. Imagem de satélite das 12 UTC. Fonte: DSA, 2015

10 Figura 8. Carta sinótica das 12 UTC do dia 11/06/2015. Fonte: CPTEC, 2015 Analisando o mapa da pesquisa e imagens de satélite, percebemos a passagem de uma frente fria na região do RS, deixando o tempo encoberto e com chuva e uma massa de ar seco avançando logo atrás da frente fria. Ao longo da manhã o sistema frontal perde intensidade e provoca apenas nevoeiros no sul de SC e região central de RS. No período da tarde nuvens convectivas começaram a se formar do oeste ao sul de SC e a massa de ar seco avança até o sul do RS. 4. DISCUSSÃO FINAL O produto meteorológico desenvolvido nesta pesquisa permite que o usuário tenha uma ampla visão do que está acontecendo naquele momento, em uma grande área, a qual compreende desde as latitudes 25 S a 40 S e longitudes de 70 W a 35 W. A partir das informações meteorológicas coletadas e geradas nos aeroportos determinados (Tabela 1). Percebeu-se a partir das imagens capturadas, que o produto elaborado possui grande desempenho em demonstrar as condições temporais da área delimitada. Pode-se perceber o deslocamento do fenômeno, assim como nas imagens de satélite. O produto elaborado foi disponibilizado na home page ( do curso técnico em meteorologia. A plotagem dos ícones proporciona visualizações e compreensão, os ícones visuais permite que um público mais abrangente possa compreender as mensagens utilizadas pela aviação no país, os ícones simbólicos restringem a compreensão dos fenômenos de tempo presente a um público com mais conhecimento meteorológico assim como o alerta. 5. REFERÊNCIAS CALEARO, D. S. Aula Código METAR/SPECI. Aula proferida no curso de meteorologia no Instituto Federal de Santa Catarina no mês de maio de Informação Oral. CAVALCANTI, I. F. de A. et al. Tempo e Clima no Brasil. São Paulo: Oficina de Textos, p. COMAER. Comando da Aeronáutica. Divulgação de Informações Meteorológicas (ICA 105-1). Departamento de Controle do Espaço Aéreo, Rio de Janeiro, 2013a. Disponível em: < >. Acesso em: 1 jun COMAER. Comando da Aeronáutica. Manual de Códigos Meteorológicos (MCA ). Departamento de Controle do Espaço Aéreo, Rio de Janeiro, 2012b. Disponível em: < >. COMAER. Comando da Aeronáutica. Códigos Meteorológicos METAR e SPECI (FCA 105-3). Departamento de Controle do Espaço Aéreo, Rio de Janeiro, 2012c. Disponível em: < >. Acesso em : 1 jun 2015.

11 COMAER. Comando da Aeronáutica. Divulgação de Informações Meteorológicas (ICA 105-1). Departamento de Controle do Espaço Aéreo, Rio de Janeiro, 2013d. Disponível em: < Acesso em : 1 jun METVHKO, P. A.; MONTEIRO, M. A. WINDSHEAR: A Condição Meteorológica de Risco para a Aviação. Encontro de Produção Científica e Tecnológica, Campo Mourão, Disponível em: < Acesso em: 1 jun PASION POR VOLAR. Tabela Simbólica dos Fenômenos de Tempo Presente. Disponível em: < Acesso em: 14 abr DSA. Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais. Disponível em: < Acesso em: 11 jun CPTEC. Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos. Disponível em: < Acesso em: 11 jun AGRADECIMENTOS: Os devidos agradecimentos ao projeto de Sistema Integrado de Monitoramento Nowcasting e Previsão do Tempo em Alta Resolução, o qual cedeu o script pega_metar.sh ao desenvolvimento do produto em questão e ao professor Herval Daminelli pelo auxílio e elaboração da parte de programação para web deste artigo.

12 ANEXO Anexo 1. Ícones Meteorológicos Visuais e Marcadores Meteorológicos Simbólicos Código Meteorológico CAVOK Ícones Meteorológicos Visuais Marcadores Meteorológicos Simbólicos SKC FEW SCT BKN OVC DZ +DZ RA -RA +RA TS CB TCU GR GS SQ

13 HZ BR FG FC VA PL FU SN VCTS SHRA SHTS TSSN TSPL TSGR TSRA TSGS

14 Anexo 2. Símbolo para Fenômenos de Tempo Presente. Fonte: PASION POR VOLAR, 2015.