Precipitação Distribuição tempora, espacial, Chuvas intensasação

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1 PHD5013 Hidrologia Determinística Universidade de São Paulo Escola Politécnica da Departamento Engenharia Hidráulica e Ambiental Precipitação Distribuição tempora, espacial, Chuvas intensasação Aula 1 Prof. Dr. Arisvaldo Méllo

2 Objetivos 1. Aspectos meteorológicos (circulação atmosférica) 2. Conhecer o processo físico de formação das chuvas e seus tipos 3. Saber pluviogramas e hietogramas 4. Conhecer a sazonalidade das chuvas 5. Variabilidade espacial e temporal

3 Atmosfera da Terra Posição dos planetas no sistema solar 150 milhões km Periélio peri = próximo helio = sol Afélio af = distante

4 Atmosfera Fina Gasosa 99% repousa numa camada de 30 km Protege a superfície da radiação ultravioleta e de materiais do espaço Vapor H 2 O Varia de acordo com o local (locais quentes 4% ; locais frios 0%) Determina a precipitação Libera grande quantidade de calor latente quando se condensa Importante no balanço de calor-energia Gás (Permanente) % ar seco Gás (Variável) % ar seco N 2 78,08 Vapor H 2 O 0 a 4 O 2 20,95 CO 2 0,037 Ar 0,93 CH 4 0,00017 Ne 0,0018 N 2 O 0,00003 He 0,0005 O 3 0, H 2 0,00006 Partículas 0, Xe 0, CFCs 0,

5 Perfil da atmosfera (densidade e pressão dos ar) Eletricamente neutra Eletricamente carregada (íon) Densidade = massa de moléculas volume ocupado Pressão Atmosférica = Força Área 1013,25 mb = 1013,25 hpa = 760 mm Hg = 14,7 lb/in 2 d = 1,2 kg m 3

6 Temperatura x Altitude - Grande aumento da T o C em razão do recebimento de radiação e devido ao ar ser rarefeito - Sujeita à atividade solar Acima de 60 km (Ionosfera): camada intensamente eletrificada, importante para transmissão de ondas de rádio Camada de O 3 absorve radiação ultravioleta e causa aquecimento na camada acima 6,5 o C para cada 1000 m

7 Os movimentos atmosféricos ocorrem em resposta à diferença de pressão entre duas regiões Circulação Geral da Atmosfera As diferenças de pressão são devidas à incidência e absorção da radiação solar de maneira distinta entre duas regiões ZCET ZCIT Isso faz com que a atmosfera seja mais expandida no equador e mais contraída nos pólos Na macro-escala, devido à posição relativa Terra-Sol, os raios solares são mais intensos e mais absorvidos na região Equatorial do que nos Pólos

8 ZCET Convergência dos ventos de W e de E forma as frentes frias, que posteriormente se deslocam em direção ao equador provocando chuvas. Latitudes de Cavalos Subsidência de ar, formando as altas pressões (H) que inibem os movimentos convectivos e consequentemente, desfavorecem a formação de nuvens e chuvas. L ZCIT Ventos alíseos de SE (HS) e de NE (HN) se encontram formando áreas de baixa pressão (L). Favorece a formação de nuvens e chuvas.

9 Célula de Hadley: direção norte-sul. CÉLULA DE HADLEY A Zona de Convergência Intertropical ZCIT está localizada no ramo ascendente da célula de Hadley. Um dos sistemas meteorológicos mais importantes que atuam nos trópicos. Parte integrante da circulação de grande escala da atmosfera.

10 ZCIT O Clima no Brasil Essa circulação atua no sentido de transferir calor e umidade (dos oceanos) dos níveis inferiores da atmosfera das regiões tropicais para os níveis superiores da troposfera e para médias e altas latitudes (manutenção do balanço térmico global). Principal fonte de precipitação nos trópicos. Banda de nuvens convectivas alinhadas na direção leste-oeste identificadas em imagens de satélite.

11 Tempo x Clima - Tempo: representa a condição atmosférica (temperatura, pressão, umidade, vento, etc.) num determinado tempo e lugar - Clima: representa a condições médias do tempo em intervalo diário ou sazonal, num longo período. Também inclui a análise da frequência de eventos extremos. Diferença de pressão horizontal cria uma força que movimenta o ar de áreas de alta pressão (H) na direção de áreas de baixa pressão (L). A rotação da Terra faz com que o ar seja direcionado no sentido horário no HN (força de Coriolis). Área verde: Precipitação. Movimento horizontal vento. 1 nó = 1,9 km/h

12 Correntes de Jato

13 Correntes de Jato

14 As figuras a seguir mostram a posição média da ZCIT nos meses de Janeiro e Julho. É possível notar que durante o verão no HS a ZCIT desloca-se para o sul, o que contribui para o aumento das chuvas nas regiões N, CO e SE do Brasil. ZCIT ZCIT

15 No mês de julho (inverno no HS), por outro lado, a ZCIT desloca-se para o norte, o que contribui para a diminuição das chuvas nas regiões SE, CO e inclusive em parte da região N do Brasil. ZCIT ZCIT

16 ZCIT POSICIONAMENTO A ZCIT apresenta uma variabilidade sazonal com relação à sua posição geográfica. O conjunto de características que forma a ZCIT possui um deslocamento latitudinal no decorrer do ano e varia de acordo com o movimento aparente do Sol (equador térmico). A ZCIT tem uma dependência direta com o aquecimento da superfície, estando sempre mais próxima do hemisfério de verão. Alcança a posição média mais ao sul (~1ºS) nos meses de março e abril e mais ao norte (~8ºN) nos meses de agosto e setembro (Uvo, 1989) Em média, a ZCIT ao longo do globo fica para o norte do equador durante o verão no HN e para o sul durante o verão do HS. Além da oscilação sazonal, a ZCIT apresenta oscilações com maiores freqüências com períodos variando de semanas a dias. Essa variação na posição da ZCIT pode resultar em períodos de estiagem ou de chuvas intensas sobre o sertão nordestino durante a estação chuvosa (FMAM) (Kousky, 1985).

17 ZCIT POSICIONAMENTO: INFLUÊNCIA DAS ÁREAS CONTINENTAIS A distribuição global dos continentes influencia os sistemas de ventos de grande escala nos trópicos. Na região dos Oceanos Atlântico e Pacífico, os continentes têm menor influência, predominando os ventos alísios de leste (variação leste-oeste na termoclina/profundidade das águas). A grande quantidade de terra que envolve o Oceano Índico faz com as monções que cruzam o equador terrestre sejam mais proeminentes do que os alísios.

18 ZCIT POSICIONAMENTO: INFLUÊNCIA DAS ÁREAS CONTINENTAIS Pequena oscilação latitudinal entre as longitudes de 160ºW e 10ºE (Pacífico leste e Atlântico) Grande migração da ZCIT nas longitudes a leste da África, Austrália e Ásia.

19 ZCIT INFLUÊNCIAS NO TEMPO E NO CLIMA Influencia a precipitação nas áreas tropicais dos continentes africano, americano e asiático (Hastenrath e Heller, 1977; Lamb, 1978). Um dos principais sistemas geradores de precipitação na região Norte e Nordeste do Brasil. Máximo de precipitação sobre o norte e nordeste do Brasil ocorre em março e abril, época que a ZCIT atinge suas posições mais ao sul. Nas regiões equatoriais, define-se estação seca e chuvosa ao invés de estação de verão, outono, inverno e primavera. Um aspecto importante para prever a qualidade da estação chuvosa é prever quando a ZCIT iniciará o seu retorno para o norte após atingir sua posição mais ao sul (Nobre e Uvo, 1989). A permanência da ZCIT em torno de suas posições mais ao sul é o fator mais importante na determinação da qualidade da estação chuvosa no NNE do Brasil, pois define a duração da estação chuvosa (Nobre e Uvo, 1989).

20 Transferência de calor na atmosfera Convecção: processo de condução de calor numa massa de ar Advecção: transferência de vapor de superfície de água líquida para a atmosfera causado pelo vento Radiação

21 Umidade atmosférica e pressão de vapor Umidade Absoluta: influenciada pela mudança de volume Umidade específica: permanece constante até que outra parcela de ar seja adicionado ou removida do volume de controle Se a pressão total dentro da parcela é 1000 mb e a composição é 78% de N 2, 21% de O 2 e 1% de vapor H 2 O, a pressão parcial de: - N 2 é 780 mb - O 2 é 210 mb - Vapor H 2 O (pressão atual) é 10 mb Pressão de saturação de vapor: descreve quanto vapor é necessário para saturar o ar para uma dada temperatura

22 Pressão de vapor e temperatura Umidade Relativa = UR = conteúdo de vapor d água capacidade de vapor d água pressão atual de vapor pressão de saturação de vapor 100 T = 10 o C; e s = 12 mb; UR = 100% 100% = e a 12 x100 e a = 12 mb T = 30 o C; e s = 42 mb UR = 12 x100 = 29% 42 Temperatura para o qual o ar deveria ser resfriado, para uma mesma pressão de vapor, para que seja saturado (10 o C) Temperatura de ponto de orvalho (Td). Indicador do conteúdo atual de vapor. Td elevado indica elevado conteúdo de vapor e vice-versa.

23 Formação das nuvens Convecção Topografia Convergência Ascensão por Frentes

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25 Processos de precipitação Colisão-coalescência Tamanho relativo da gota de chuva, gota de nuvem e núcleo de condensação. Cristal de gelo 1 m = 1 micrômetro = 10-6 m

26 Tipos de Precipitação Chuva Neve Granizo

27 Precipitação Fenômeno alimentador da fase terrestre do ciclo hidrológico Fator importante para os processos de escoamento superficial direto, infiltração, evaporação, transpiração, recarga de aqüíferos, vazão básica dos rios e outros Dado importante para planejamento de longo prazo, pois sofre menos influências diretas de alterações antrópicas provocadas no meio

28 Vazão (m 3 /s) Hietograma Bacia Saída da Bacia Hidrograma Tempo (h)

29 Formação das gotas de chuva nas nuvens Processos de Crescimento das Gotas de Chuva nas Nuvens Coalescência Atração Iônica Agrupamentos por choques entre partículas Gotas de chuva na nuvem, eletricamente carregadas Estima-se que 1, elétrons se desloquem das nuvens em direção ao solo em 0,8 s. Qual o valor da corrente elétrica de uma descarga elétrica durante uma tempestade? i = Q t Q = n e i - corrente elétrica (Ampère); Q carga elétrica (Coulomb); t tempo (s) n número de elétrons; e constante de Coulomb (1, C) Q = 1, , = 2, C i = 2, ,8 = A = 30 ka

30 Elevação frontal: quando o ar quente é elevado sobre o ar mais frio Precipitação intensa de curta duração Precipitação suave de longa duração

31 Chuvas Convectivas (ou de Verão) Grandes intensidades Curtas durações Pequena abrangência espacial Grande impacto em drenagem urbana

32 Chuvas Orográficas Influência da topografia Intensidades variáveis Impactos em pequenas bacias em serras

33 Estação pluviográfica

34 Papel para Pluviograma

35 Pluviograma

36 Pluviograma (intensidade de chuva) h (mm) Intensidade = i h t tg a =i Tempo (minuto)

37 Radar meteorológico Emite um pulso de micro ondas de alta energia para alcançar grandes distâncias Quando o pulso alcança uma gota na nuvem é refletido e captado por um receptor Sabendo-se quanto tempo depois de emitido, o sinal retornou, determina-se a distância do alvo ao radar A intensidade do sinal de retorno está ligada ao tamanho e a distribuição das gotas no volume iluminado pelo radar

38 Radar meteorológico A refletividade possui uma relação física com o espectro de gotas observado Pode-se determinar a partir deste espectro uma relação entre a refletividade do radar (R) e a taxa de precipitação (Z) correspondente Z = A R b

39 Radar meteorológico Gotas menores requerem detecção por comprimentos de onda mais curtos A intensidade do pulso está diretamente relacionado com a quantidade (intensidade) de chuva caindo na nuvem Radar Doppler tem a capacidade de medir a velocidade com que a chuva que cai e move-se horizontalmente na direção ou para longe da antena do radar

40 Radar meteorológico Interferências na medida da chuva Interferência no sinal (construções, árvores, etc.) Deriva das partículas Tipo de tempestade Distância da nuvem Uso do radar com dados de estações pluviométricas auxiliam na estimativa da distribuição espacial da chuva em áreas não cobertas por estações e na calibração do radar.

41 Medida da precipitação com satélite Satélite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) O radar de precipitação é capaz de detectar taxas de precipitação abaixo de 0,7 mm/h Perfis verticais de intensidade de chuva e neve da superfície até 20 km O scan traduz a energia visível e infravermelha emitida da Terra, atmosfera e nuvem em taxa de precipitação Imagem de radar do furacão Humberto obtido pelo TRMM satellite em 13 setembro de 2007.

42 Imagem de satélite 01/10/2001

43 Radar 01/10/2001 mm/h

44 Cuhva acumulada 01/10/2001 mm

45 Chuva acumulada em alguns postos da rede telemétrica Alto Tietê 01 out :00h Posto PLU (mm) Estaleiro 47 Belenzinho 42,3 Limão 45,4 Rudge Ramos 66,3 Prosperidade 47,8 Bom Retiro 55,3

46 Precip (mm) Hietograma Hietograma Tempo (min)

47 Precip (mm) Hietograma Tempo (min) Hietograma

48 Precip (mm) Hietograma acumulado Tempo (min) Hietograma Acumulado

49 Precip (%Total) Hietograma acumulado adimensional Hietograma Acumulado Adimensional Tempo (%Duração)

50 Intensidade (mm/min) Gráfico de Intensidade x Tempo Intensidades x Tempo Tempo (min)

51 Consistência dos dados (Diagrama Duplo- Acumulativo)

52 Diagrama Duplo-Acumulativo

53 Sazonalidade das Precipitações Ano hidrológico Semestre Seco: Meses do ano em que as precipitações médias da série histórica referentes a esses meses são inferiores à precipitação média dos 12 meses

54 P m é d i a m e n s a l ( m m ) Precipitações Médias Mensais do Guarapiranga ( ) (mm) Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

55 Hietogramas de projeto Vazão (m 3 /s) Dado importante para planejamento de longo prazo, pois sofre menos influências diretas de alterações antrópicas provocadas no meio Hietograma Bacia Saída da Bacia Hidrograma Tempo (h)

56 Precipitação Máxima Pontual Pfafstetter (1957) (para 98 postos pluviográficos do Brasil) P R a b log 1 c t R T a T P é a precipitação total máxima (mm); R é um fator associado a um período de retorno; [ a t + b log(1+c t )] é a precipitação máxima associada a um período de retorno de um ano (série parcial); a, b e c são parâmetros do local a, parâmetros que dependem da duração da precipitação t duração da precipitação T período de recorrência (anos) pouco influencia no ajuste da curva ( = 0,25 para todos os postos) t

57 Precipitação Máxima Pontual Valores de a Duração a Duração a Duração a 5 min. 0, min. 0, min. 0,138 1 h. 0,156 2 h. 0,166 4 h. 0,174 8 h. 0, h. 0, h. 0, h. 0,166 3 dias 0,160 4 dias 0,156 6 dias 0,152 Fonte: (Pfafstetter, 1957)

58 Precipitação máxima pontual Valores de, a, b e c para algumas cidades brasileiras Fonte: (Pfafstetter, 1957)

59 Exemplo Determinar a precipitação máxima total em Aracaju para um evento de período de retorno de 50 anos e uma duração de 2 horas. R 0,02 a 0,166 T 50 T 0, ,9715 a log 1 0,6 24 log 1 20 t b ct 32,33 P R 1, ,33 63, 74 mm

60 Precipitação (mm) Curvas IDF Otto Pfafstetter Tempo de Recorrência (anos)

61 Curvas IDF Expressões obtidas de ajustes de distribuição de freqüência i K T t t m R n 0 i é a intensidade média da chuva (mm/min) t é a duração da chuva (minutos) T R é o período de recorrência (anos) m,n, t 0 e K são parâmetros relativos ao ajuste da equação

62 Curvas IDF Parâmetros de equações Intensidade-Duração- Freqüência Local K m t0 n São Paulo 57,71 0, ,025 Curitiba 20,65 0, ,740 R.de Janeiro 99,154 0, ,150 Belo Horizonte 24,131 0, ,840

63 Intensidade Média ( mm/min) Curvas IDF 10 1 Intensidade x Duração x Freqüência 200 anos 100 anos 50 anos 25 anos 10 anos 5 anos 2 anos Duração (min)

64 Chuvas mais Intensas observadas no mundo Duração Altura- mm Local Data 1 min 38 Barot Guadeloupe 26/11/ min 126 Fussen, Bavaria 25/5/ min 198 Plumb Point, Jamaica 12/5/ min 206 Curtea de Arges, Romania 7/7/ min 305 Holt, Mo 22/6/ h 10 min 483 Rockport, W.V. 18/7/ h 45 min 559 D'Hanis, Tex(17 mi NNW) 31/5/ h 30 min 782 Smethport, Pa. 18/7/ h 1087 Belouve, La Réunion 18/2/ h 1340 Belouve, La Réunion 28-29/2/ h 30 min 1689 Belouve, La Réunion 28-29/2/ h 1825 Foc Foc, La Réunion 15-16/3/ dias 2259 Hsin-Liao, Taiwan 17-18/10/ dias 2759 Cherrapunji, India 12-14/9/ dias 3721 Cherrapunji, India 12-15/9/ dias 3847 Bellenden Ker, Queensland 1-8/1/ dias 4798 Cherrapunji, India 24/6-8/7/ dias 9300 Cherrapunji, India 7/ meses Cherrapunji, India 6-7/ meses Cherrapunji, India 5-7/ meses Cherrapunji, India 4-7/ meses Cherrapunji, India 4-8/ meses Cherrapunji, India 4-9/ meses Cherrapunji, India 1-11/ ano Cherrapunji, India 8/1860-7/ anos Cherrapunji, India

65 Variação temporal da precipitação Para eventos de curta duração ( 1h): expressar pelo valor médio (lâmina/duração) Para eventos mais longos: valor instantâneo expressa melhor a intensidade (pico de cheia)

66 Distribuição Temporal

67 Método do SCS U.S. Department of Agriculture Soil Conservation Service Foram desenvolvidos hietogramas de tormentas sintéticos para uso nos Estados Unidos para tormentas de 6 e 24 horas de duração Hietogramas foram obtidos de informações apresentadas por Hershfield (1960) que utilizou 49 mapas de isoietas para períodos de retorno de 1, 2, 5, 10, 25, 50 e 100 anos (baseados em séries parciais de dados) Foram desenvolvidas quatro distribuições para tormentas de 24 horas de duração, chamadas Tipo I, IA, II e III, obtidas para bacias 250 km 2

68 Método do SCS Chuva de 24h e 6h Tipo I Clima marítimo do Pacífico (inverno úmido e verão seco) Tipo IA Precipitação de baixa intensidade associada com chuvas frontais Tipo II Chuvas de grande intensidade que ocorre a leste da cadeia de montanhas Tipo III tempestades tropicais do costa do Atlântico e Golfo do México

69 Chuva Tipo II com duração de 12h Como não existe um padrão de distribuição para durações diferente de 24 e 6h Obtém-se a distribuição de 12h por meio da interpolação do avanço das chuvas de 24 e 6h

70 Distribuição temporal da chuva de 12 horas interpolada e de cinco localidades do Brasil LS / 12h / Tipo II Manaus (AM) Salvador (BA) São Paulo (SP) Porto Alegre (RS) Goiânia (GO)

71 Distribuição Temporal A distribuição temporal dos volumes precipitados condicionará o volume infiltrado e a forma do hidrograma de escoamento superficial direto originado pela chuva excedente A distribuição temporal da chuva e o tempo de resposta da bacia hidrográfica vão determinar os valores da vazão máxima do hidrograma e o instante de ocorrência Distribuição Temporal + Volume infiltrado Distribuição Temporal + Tempo resposta Forma do hidrograma Vazão máxima e instante de ocorrência

72 Distribuição Temporal Curvas de infiltração da bacia (dependem da condição de umidade inicial e do tipo e uso do solo) haverá variação do volume do escoamento superficial na bacia, e em função também da distribuição temporal da chuva Há grande dispersão nos padrões dos hietogramas para precipitações de mesma duração, devido à complexidade dos fenômenos físicos envolvidos. Algumas tendências são verificadas nesta análise: Para chuvas de curta duração (< meia hora) hietograma com grandes intensidades no início da precipitação Para chuvas de duração intermediária (> 10 horas) hietograma com intensidades maiores na primeira metade da duração Para chuvas de grande duração (> 10 horas) hietograma apresenta intensidades mais uniformes

73 Método do Hietograma Triangular t d = t a + t b P = t d h 2 h = 2 P t d

74 Coeficientes de avanço de tormentas Local r =t a /t d Referência Baltimore 0,399 McPherson (1958) Chicago 0,375 Keifer e Chu (1957) Chicago 0,294 McPherson (1958) Cincinnati 0,325 Preul e Papadakis (1973) Cleveland 0,375 Havens e Emerson (1968) Gauhati, Índia 0,416 Bandyopadhyay (1972) Ontário 0,480 Marsalik (1978) Philadelphia 0,414 McPherson (1958) Urbana, Illinois 0,32-0,43 Yen e Chow (1980) Boston 0,35-0,42 Yen e Chow (1980) Elizabeth City, N.C. 0,36-0,45 Yen e Chow (1980) Fonte: Chow,Maidment & Mays, 1988.

75 I (mm/h) Exemplo Determine o hietograma triangular para uma altura de precipitação total de 55 mm ocorrida em uma duração de 100 min, sabendo que o coeficiente de avanço é de 0,5. h 65,99 2 P 2 55 h 65,99 mm/h t 1,67 t d a r = ta 0, min td Tempo (min)

76 Método dos blocos alternados Seleciona-se a duração da tormenta (td) e o intervalo de discretização ( t) Através da relação intensidade-duração-frequência, obtém-se a intensidade de chuva para cada duração As intensidades são transformadas em alturas de chuva e acumuladas até o último intervalo de tempo Calculam-se os incrementos dos totais acumulados por intervalo Os incrementos ou blocos obtidos são rearranjados numa sequência tal, que no centro da duração da tormenta, se situe o bloco maior, e em seguida os demais blocos são dispostos em ordem decrescente, um à direita e o outro à esquerda do bloco maior, alternadamente

77 Método dos Blocos Alternados Exemplo: tormenta de projeto para a cidade de São Paulo, com duração de 100 minutos, com intervalo de tempo de 10 minutos e para um período de retorno de 5 anos. IDF para a cidade de São Paulo (relação intensidade-duraçãofrequência de P. S. Wilken ) i 0,172 0,172 57,7 T 57,7 5 1,025 1,025 t ,18 i = intensidade média da chuva (mm/min) T = período de retorno da chuva (anos) t = duração da chuva (min)

78 Método dos Blocos Alternados Duração (min) Intensidade da chuva (mm/min) Altura de chuva acumulada (mm) Incremento da altura (mm) Intervalo considerado (min) Hietograma de projeto (mm) 10 2,18 21,81 21, , ,65 33,00 11, , ,33 39,90 6, , ,11 44,40 4, , ,95 47,50 3, , ,83 49,80 2, , ,74 51,80 2, , ,67 53,60 1, , ,604 54,35 0, , ,55 55,00 0, ,65

79 Método dos Blocos Alternados

80 Distribuição Espacial Chuva não ocorre de forma uniforme na bacia A chuva se move na direção paralela à direção predominante do vento Isoieta: mapa representativo

81 Distribuição global da precipitação

82 /media/isoietas_totais_anuais_1 977_2006_2011.pdf

83

84 Bacia do Alto Tietê Distribuição de postos

85 Bacia do Alto Tietê Precipitação anual média de longo termo

86 Bacia Alto Tietê Precipitação anual média - Isoieta

87 Cálculo da chuva média na bacia Problema prático Qual é o volume precipitado sobre uma bacia situada em uma região que possui diversos postos que registram valores variados? Será que vai chover muito hoje?

88 Chuva média P(cm) A(km 2 ) 0,72 20,0 1,54 20,1 1,65 20,1 2,3 19,6 2,45 20,2 100 P = 1,732 cm P = Rede pluviométrica 0, ,54 20,1 + 1,65 20,1 + 2,3 19,6 + 2,45 20,2 100 Polígonos de Thiessen = 1,731 cm Isoietas P(cm) A(km 2 ) 2 57,5 1 42,5 100 P = 2 57, ,5 87,5 = 1,575 cm

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90 Exercício

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92 Precipitação média na bacia Método de Thiessen Variação espacial discreta da chuva Resultado é único (independe do autor) Não considera a distribuição espacial de um evento Seu cálculo é facilmente automatizado Isoietas Variação espacial contínua da chuva Resultado não é único (depende do autor) Considera a distribuição espacial de um evento Seu cálculo pode ser parcialmente automatizado (SIG) Escolha do Método depende do objetivo e da quantidade de postos

93 Projeto de rede de monitoramento Variabilidade depende da topografia, vento, direção da chuva, tipo de tempestade Dimensionamento depende do tipo de precipitação e do uso dos dados Em média 1 estação para 600 km 2 Áreas urbanas: 1 estação para 5 km 2 Erros de medição diminuem com a densidade de postos, duração da chuva e baixa intensidade Rede de densidade mínima WMO (1974) 1 estação por 600 a 900 km 2 em regiões planas de clima temperado 1 estação por 100 a 250 km 2 em regiões montanhosas de clima temperado, mediterrâneo ou tropical, pequenas ilhas montanhosas com precipitação irregular 1 estação por a km 2 em regiões áridas e polares

94 Número ótimo de estações Eagleson (1967) N = C v ε 2 C v = S P S = m i=1 P i P 2 m 1 N número ótimo de estações C v Coeficiente de variação do valor da chuva na estação - percentagem do erro atribuído para a estimativa da chuva média (em geral = 0,1) m número de estações (1,2,..., m) P valores de chuva em um dado intervalo de tempo P - chuva média S Desvio padrão

95 Distribuição espacial Valores de precipitações registrados em um posto pluviométrico são representativos para uma área limite que varia de 1 km 2 a 25 km 2 Equação empírica (Bell, 1976): P = P o e k Am P - precipitação média sobre a área da bacia A área da bacia P o precipitação registrada no centro da tormenta k e m parâmetros de ajuste

96 Variação da Chuva com a área (SCS, 1971) P A P C = 1 A Dm a + b A P A chuva média (mm) para a área A área (km 2 ) P C chuva no centro da área (mm) D duração da chuva no centro (h) a, b, m - parâmetros

97 Exercício Planilha

98 Bell, F.C. The areal reduction factor in rainfall frequency estimation, Report n. 35 Wallingford, England: Institute of Hydrology, Eagleson, P.S. Optimum density of rainfall networks. Water resources Research, v. 3, n. 4, p , SCS National Engineering Handbook. Hydrology. Washington, D.C. U.S. Department of Agriculture. Technical Release n. 55, WMO. World Meteorological Organization. Guide to hydrological practices. N ed. Geneva, Switzerland, 1974.