Luís Filipe A. C. Nunes
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1 Luís Filipe A. C. Nunes
2 INTRODUÇÃO A instalação e exploração de uma estação meteorológica, clássica ou automática-ema, é relativamente simples, mas pode complicarse nalgumas circunstâncias; Não existem regras mágicas para definir a melhor localização de uma EMA, e ainda menos para os procedimentos da sua utilização.recomendações: Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation; Não são totalmente abrangentes: por ex., a sua aplicação, às áreas urbanas, tem sido alvo de discussão internacional; Principais vectores de instalação de EMAs: i. o local e as infra-estruturas, ii. os equipamentos e os sensores, iii. o programa de observações - frequência de registo e os algoritmos de processamento.
3 OBJECTIVO DA ESTAÇÃO Principal factor para determinar as decisões sobre o local, os equipamentos e os dados: Objectivo fundamental da estação, ou seja, a utilização primordial a ser dada às observações aí registadas! Existem EMAs isoladas para diferentes fins agricultura, urbanismo, ensino, turismo, via rodoviária, etc As grandezas a medir (quantidade e tipo) estão ligadas ao objectivo e influenciam a selecção do local, em termos da exposição de sensores e infra-estruturas necessárias; Só depois é que deverão ser seleccionados os instrumentos a utilizar, os algoritmos a programar (intervalos de amostragem e registo, cálculos e parâmetros estatísticos - médias, máximos., instantâneos, totais, etc) e escolhido o local para instalação.
4 As Grandezas e os Registos Para registos da temperatura do ar é necessário instalar um termómetro dentro de um abrigo, a cerca de 1,5m acima do solo e afastá-lo de objectos que emitam radiação; Para medir várias grandezas no mesmo local (por ex., temperatura e humidade do ar, vento, precipitação e radiação solar), há muitos outros aspectos a considerar na instalação, em virtude das diferentes preocupações de exposição para diferentes instrumentos/sensores.! " # $ %&' ( )!"#!""!*+ +,$ %#&"!$"&'""!!"&"()*$+"$!,& &"()$-.#&" *, '/* -,
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6 .#& "//0!"1!##!" Energia Eléctrica: 54 EMAs ligadas à rede geral 220V 39 EMAs com painéis solares! " " (2& 1&$ Transmissão de dados para os concentradores: 28 EMAs (tipo I) ligadas à rede telefónica fixa 65 EMAs (tipo II) ligadas a redes móveis/gsm &/(2&
7 Representatividade espacial O objectivo de uma estação determina a representatividade espacial que se pretende dessa estação; Para uma estação integrar uma rede meteorológica, ela deve ser representativa de uma área com raio igual a metade da distância média entre estações (10 a 20 Km, numa situação ideal); Para se caracterizar o clima de um local com uma estação, a respectiva área de representatividade pode ser muito menor, por ex. <<1Km, para áreas urbanas; uma estação sinóptica deve ter uma representatividade >50Km. Características de uma rede de estações: - cobertura geográfica distribuição homogénea; - simultaneidade de observações (mesma hora); - centralização da recolha e processamento de dados - compatibilidade de resultados observacionais
8 #! " # $ % # & # ' ( # # ) * # &! $ % +, + -
9 Rede Nacional de Estações Meteorológicas Automáticas 93 EMAs em funcionamento operacional. Início da exploração: 1996
10 ( ) * - (1) (1) (3) (1) (1) (1) (1) (1) (5)(+2) (1) & ' ( ) * $ +, " ",
11 Alvalade Estefânia Cacém ( ) * A radiação e o vento são duas das grandezas que exigem maiores cuidados na selecção do locais e na instalação! Claro que não há locais perfeitos e por isso torna-se sempre necessário procurar soluções de compromisso entre o ideal e o possível, tendo em conta: o enquadramento da estação, o acesso de pessoas e eventualmente de veículos (para assistência e manutenção) e outras infra-estruturas necessárias, como a disponibilidade de energia eléctrica, de meios de telecomunicações para transmissão de dados, etc. Baixa Benfica Amadora
12 Motivação e importância da automatização de observações meteorológicas. Monitorização das condições meteorológicas em tempo quase real Monitorização contínua das condições meteorológicas (alta freq. amost) Evolução tecnológica, a par de sistemas remotos (satélite,radar,etc). Objectividade e coerência das observações (ex. à mesma hora) Disponibilidade automática de dados em formato digital para facilidade de processamento e difusão Transmissão remota e automática de dados para rapidez de processamento e difusão Diminuição do esforço humano nas estações meteorológicas, principalmente em períodos de descanso (noite e fim-de-semana) $ simular as observações visuais efectuadas pelas pessoas, por ex., as nuvens e os fenómenos especiais Note-se que um observador tem a capacidade de olhar em redor, uma EMA só faz medições pontuais, daquilo que afecta os sensores.
13 2+!'"(3&#"&4*!$3 1&, & % %& 4$ 1 ' & %%& $' 15$ $ $ 6%& 7$3.8-9*!%8, $. : /1& $ 939 #'/5,+!#!"6"$#!""+"*7/!8!/9 ""9'&&+&$&"* $$ $6/$, "$6'"!"()6&/$"(): ;1&$%< & 9= -.8> " $ "#< 9 $>9'
14 Objectivos gerais das Redes Automáticas dos serviços meteorológicos. 9: /*2 9$?, # 9$ 8 $. 9!$ >9 $ #. *9:$, &" " ) / $ # 8 $ 9:89 $ # 7$) 6 /@
15 Recolha de Dados das EMAs nos Concentradores
16 &!&+#&()"(3*1&#, 8 / *8, # Stations Areas (Km2) 0 ]0-100] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ]] ] Altitude (m) 0,. / 0 1 # 2 3 0, , 4 5
17 ( * * / 01 / 2 * * 3 4 * * * 1 ( ) * , 9 CONTINENTE AÇORES MADEIRA
18 A qualidade das observações depende de: - Aspectos intrínsecos à EMA (equipamentos, localização, infra-estruturas) - Aspectos externos à estação interferências ambientais ou artificiais (espúrias, temporárias, permanentes) - Assistência local diária: vigilância da integridade e limpeza de sensores, reposição de consumíveis, contactos com resposnáveis - Manutenção Técnica preventiva anual e correctiva ocasional (reparações) - Calibração de sensores anual em laboratório ou campanhas de intercalibrações; - Inspecções anuais às condições de instalação e de exploração
19 Controlo de qualidade dos dados das EMAs Procedimentos de Verificação e Manutenção no IM 0=%& 6*ABA6C", 1$ 9 6 9= $9 D6"* ", 1 $ 6) 9E9 # #6-9 $ 0)$ 1& $- 3' % 93=6 #$9 6 3 # 6 $3 2# $ $ 9 9* $ $, %$/ 9 %&92&2-. 9 / "9 '
20 Arquivo de metadata das EMAs do IM Recorrendo ao MS-Access Todas as características dos locais e dos equipamentos das EMAs (identificação, energia, endereço, coordenadas, contactos, etc); Todas as alterações ocorridas nas EMAs, incluindo substituição de sensores, alterações ao local, versões de software, etc.
21 * : % 0 ; $ ( * Transmissão de dados (afecta a disponibilidade em tempo real) Software e programas de configuração (bloqueamentos, bugs ) Grande volume de dados (12 sensores x n parâmetros x 10 x 24h) Recursos limitados para gerir e controlar uma rede de muitas estações (93 EMAs + 18 RUEMAs) Falhas de dados frequentes (várias causas, que afectam a disponibilidade de dados no arquivo final!) Desempenho insuficiente de alguns sensores; Exemplos: os udómetros utilizados não são os mais adequados para medição da precipitação sólida; os barómetros devem ter um nível de rigor superior Capacidade insuficiente do sistema de energia eléctrica (painéis solares) nalgumas EMAs tipo II Protecções ambientais não totalmente eficientes (descargas eléctricas, corrosão atmosférica, vento e precipitação intensos)
22 Validação e Arquivo de Dados Procedimentos desenvolvidos para controlo de qualidade: Controlo preliminar em tempo real na própria EMA: verificação dos limites físicos e dos limites instrumentais (excepto para a precipitação) Recolha e salvaguarda dos dados em bruto para sistema de backup; Rotinas mensais de verificação dos dados de cada estação, a fim de validar e preparar os registos de 10 min. para integrar a base de dados: - 5 levels de controlo de qualidade em diferido para verificação dos dados das EMAs relativamente à consistência: i) formal [data-hora-local], ii) climatológica, iii) temporal, iv) Interna (inter-parametros) e v) espacial. Níveis i) e ii) estão operacionais para todos as grandezas meteorológicas Os níveis iii), iv) e v) foram desenvolvido para o vento, precipitação e radiação, estando em fase de testes/implantação Está planeado um nível de Verificação Diária automática
23 Exemplo de identificação de dados suspeitos/errados pelo controlo mensal Humidade Relativa do ar a 1,5m Ocorrências suspeitas da humidade relativa em Dezembro de 2000, em Alvalade Humidade Relativa (%) Inst. Méd. Máx. EMA Beja outros dados a rejeitar limite clímatologíco Dias do Mês
24 10 11 Identificação de dados suspeitos/errados - Análise estatística (Contagem de calmas de vento mensais) Neves Corvo, Jun.98/Nov.00 - Monthly distribution of calm wind events Maintenance action Percentage of Calms (%) Month/Year
25 Qualidade e calibração Sensores da temperatura e humidade relativa do ar (THIES) Sensores da intensidade e do rumo do vento (YOUNG) Parâmetros metrológicos: rigor(±x), tempo de resposta(τ), gama de medição[-y, +z], deriva (w/ t) Os resultados dos procedimentos de validação traduzem-se num byte de qualidade que indica se o registo é errado (rejeita-se), suspeito (mantem-se), ou válido Estes resultados contribuem para o planeamento e gestão do programa de calibrações, que deverá ser de 1 a 2 vezes por ano para as estações prioritárias.
26 Câmara para barómetros Laboratórios de calibração de instrumentos meteorológicos Câmara para termómetros Câmara para higrómetros Túnel de vento
27 CERTIFICAÇÃO DE ESTAÇÕES Não há, ainda, uma "fórmula" reconhecida pela comunidade meteorológica internacional para fazer a certificação de uma estação de forma expedita. É um tema actual, estando em análise em vários Institutos Meteorológicos Europeus, os procedimentos a adoptar com vista a implementar eventuais sistemas de certificação. Não significa que não se possam avaliar, caso a caso, as condições de instalação e funcionamento de uma EMA, ou de um conjunto de EMAs, face aos respectivos objectivos específicos, ou em termos da sua eventual integração numa rede de observação, podendo recorrer-se a várias técnicas: avaliação das condições locais, comparações com diferentes instrumentos no mesmo local, análise estatística dos dados, etc. D01&F"
28 NOTAS FINAIS / ASPECTOS A RETER Relação entre diversos aspectos: Objectivo-grandezas-instrumentos-local-representatividade-qualidade Torna-se oportuno lançar um projecto para criação de um arquivo on-line que permita centralizar todos os dados das EMAs de unidades de ensino nacionais de acesso livre, incluindo toda a informação de metadata relativa a cada estação: localização, instrumentos, exposição, configuração, exploração, manutenção, contactos, etc. 3 /*,%& 6 6$> 6 9$ 9:$ $ =$ 9>6>9 # = ## 9 $9$ 9 /. ' #&:#/;:
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