GERÊNCIA EDUCACIONAL DE FORMAÇÃO GERAL E SERVIÇOS CURSO TÉCNICO DE METEOROLOGIA ESTUDO ESTATISTICO DA BRISA ILHA DE SANTA CATARINA

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1 CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLOGICA DE SANTA CATARINA GERÊNCIA EDUCACIONAL DE FORMAÇÃO GERAL E SERVIÇOS CURSO TÉCNICO DE METEOROLOGIA ESTUDO ESTATISTICO DA BRISA NA ILHA DE SANTA CATARINA Projeto Integrador Módulo II Florianópolis Setembro de 2005

2 Mariana Liberato Ramos Thiago Mibach Renata Alice Fernandes da Conceição ESTUDO ESTATISTICO DA BRISA NA ILHA DE SANTA CATARINA Trabalho apresentado ao projeto Integrador Módulo II do Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina, Curso Técnico de Meteorologia, sob a orientação do professor Carlos Eduardo Salles de Araújo. Florianópolis Setembro,

3 SUMÁRIO INTRODUÇÃO BRISAS BRISA MARITIMA BRISA TERRESTRE METODOLOGIA RESULTADOS ANÁLISE ESTAÇÃO LACROSSE ANALISE ESTAÇÃO SQUITTER CONSIDERAÇÕES CONCLUSÃO AGRADECIMENTOS REFERÊNCIAS

4 INTRODUÇÃO O aquecimento diferenciado entre continente e oceano promove fluxos de energia diferentes para a atmosfera, causando gradientes de pressão em determinados níveis acima da superfície, os quais impulsionam o movimento do ar. Este movimento gera divergência e convergência em diferentes pontos, o que faz com que se estabeleça uma célula de circulação. A Brisa Marítima ocorre quando a circulação se dá do oceano para o continente. Estudos mostram que ela é mais intensa no período da tarde e no verão. Na Brisa Terrestre a circulação ocorre do continente para o oceano, e é mais intensa no período da noite e no inverno. Este estudo tem por objetivo principal estudar e entender o comportamento das brisas marítimas e terrestres, suas causas e efeitos na Ilha de Santa Catarina, particularmente em sua região oceânica. Queremos, também, identificar os horários de maior intensidade bem como os horários em que os ventos mudam de direção. Além disso, pretende-se analisar a influencia desta circulação secundária (ou local) no padrão sinótico da circulação. Esse projeto contará com uma parte de pesquisa bibliográfica que mostra o processo de formação das brisas, assim como os principais estudos que caracterizam este sistema no litoral brasileiro. Além disso, também serão efetuados estudos de campo para pontos pré-determinados na Ilha de Florianópolis, onde será realizado um tratamento estatisticamente dos dados colhidos pelas estações no período estudado. 4

5 1 - BRISAS É uma circulação termicamente forçada, causada fundamentalmente pela diferença do aquecimento entre as superfícies da terra e do mar. As brisas ocorrem mais freqüentemente nos trópicos do que em médias ou altas latitudes. Em geral, a brisa marítima sopra entre 12:00 e 20:00 horas local e a brisa terrestre entre 23:00 e 07:00 horas. Em geral, a brisa marítima é mais intensa e mais persistente do que a brisa terrestre Brisa marítima Uma brisa marítima desenvolve-se, num dia de Sol, quando a temperatura do solo é mais elevada que a da superfície do mar. À medida que o solo aquece, o ar na sua vizinhança expande-se, torna-se menos denso e começa a subir. Para substituir este ar em movimento ascendente surge o ar, inicialmente sobre a superfície do mar, a temperatura mais baixa. Onde o ar mais frio e mais quente se encontra, existe ascensão do ar quente devido a diferença em densidade. Ao longo dessa linha de contato, freqüentemente denominada frente de brisa, nuvens convectivas e tempestades podem se desenvolver. Isto ocorre freqüentemente durante o dia nas regiões tropicais costeiras. A brisa marítima é mais intensa nos períodos do ano em que a incidência da radiação solar é mais elevada. Evidências da frente de brisa podem ser detectadas em imagens de satélite. Céu claro que aparece sobre a linha da costa e águas adjacentes mais distantes, e uma área sobre a terra com nuvens cumulus são indicadores de uma brisa marítima Brisa terrestre À noite, as superfícies sobre a terra se esfriam mais rapidamente que as superfícies das águas circunvizinhas. Quando isso ocorre, ar mais frio sobre a terra irá fluir da terra para o corpo de água, iniciando a brisa terrestre. Uma linha de cumulus poderá freqüentemente se formar ao longo da frente de brisa, imediatamente fora da linha da costa. Ventos de superfície localizados serão geralmente perpendiculares à linha de nuvens. No outono/inverno isso acontece mais intensamente nas noites ou madrugadas de inverno intenso. Pode-se observar 5

6 esse fenômeno em muitas regiões durante as primeiras horas da manhã (por exemplo, na costa da Flórida e em várias regiões costeiras do Nordeste do Brasil). Algumas vezes, tempestades podem estar associadas com essas nuvens. No caso do nordeste brasileiro, esse tipo de circulação pode causar chuva durante as primeiras horas da manha nessa região, até que a brisa terrestre (que intensifica os alíseos) ganhe força. Figura 1 a) brisa marítima, b)brisa terrestre 6

7 2 - METODOLOGIA Inicialmente foi realizado um levantamento bibliográfico com o propósito de descobrir o que já foi pesquisado a respeito das brisas e sobre seu processo de formação, identificando suas causas. A pesquisa inclui também algumas consultas a estudos já elaborados sobre esse fenômeno meteorológico tão comum em regiões litorâneas. Foram efetuadas duas saídas a campo, levando as estações automáticas portáteis pertencentes ao Curso Técnico de Meteorologia do CEFET/SC para locais pré-determinados. Os dados foram coletados durante dois finais de semana, onde a estação Squitter foi para o sul da ilha, na Base Aérea, nos dias 11 e 12/06 e uma estação La Crosse foi instalada no norte da ilha, nos Ingleses, nos dias 04 e 05/06. O tratamento dos dados foram feitos com os programas Matlab e Excel, com a finalidade de construir gráficos de onde se podem extrair mais facilmente os dados de direção e velocidade do vento, de forma que nos permitisse identificar os sinais das brisas, e seus respectivos horários, analisando sua maior intensidade. O programa Matlab foi utilizado com o objetivo de construir um gráfico de direção do vento em forma de vetores. O programa Excel foi escolhido para a construção dos demais gráficos por ser um programa mais amigável que o Matlab e pelo fato de que os membros deste grupo tem maior familiarização seus comandos. 7

8 3 - RESULTADOS A partir dos dados coletados através das estações automáticas foi possível à criação de gráficos que originaram estes resultados. As figuras abaixo mostram a localização das estações na ilha de Santa Catarina. Figura 2 - Ilha de Santa Catarina -Florianópolis Figura 3 - Localização aproximada das estações sul da ilha, Squitter. Figura 4 - Localização aproximada das estações norte da ilha, Lacrosse. 8

9 3.1- Análise da estação Lacrosse situada nos Ingleses dias 04/06/05 e 05/06/ /6/05 11:30 4/6/05 12:20 4/6/05 13:10 Velocidade e Direção do Vento 4/6/05 14:00 4/6/05 14 :50 4/6/05 15:40 4/6/05 16 :30 4/6/05 17:27 4/6/05 18:27 4/6/05 19 :27 4/6/05 20:27 4/6/05 21:27 4/6/05 22:27 4/6/05 23:27 5/6/05 0:27 5/6/05 1:27 5/6/05 2:27 Gráfico 1 Velocidade e direção do vento estação Lacrosse. 5/6/05 3:27 5/6/05 4:27 5/6/05 5:27 5/6/05 6:27 5/6/05 7:27 5/6/05 8:27 O vento predominante no período analisado no gráfico era NE, com uma velocidade media de 6 m/s, após um giro na direção do vento par o quadrante N, a velocidade do vento fica em torno dos 3 m/s, em média. Pode-se notar então a ocorrência da brisa terrestre durante o m/s D ( ) período das 02:21h às 08:30h (+-). Essa indicação sobre a ocorrência do fenômeno pode ser explicada através da regra do paralelogramo. A regra do paralelogramo nos diz que podemos achar uma direção média aproximada com relação a dois vetores, sendo um a direção do vento predominante e o outro vetor sendo a direção da brisa terrestre. 9

10 Regra do paralelogramo aplicado no calculo da estimativa da direção da brisa. Direção média do vento l Direção aproximada da Brisa Vento Predomina nte (NE, 45 ) Figura 5 regra do paralelogramo. Os seguintes gráficos foram divididos em uma seqüência de três em três horas, sendo que, a respeito do gráfico a Lacrosse foi separado em oito partes em que informam pela velocidade e direção do vento, tendo em predominância a direção NE, durante a ocorrência da brisa terrestre tivemos uma redução na intensidade do vento registrada e também ocorreu um giro na direção do vento indo de NE para um direção próximo a N. Gráfico 2 Vento estação Lacrosse. 10

11 A tabela a seguir específica os horários, direção e velocidade dos ventos, associados ao gráfico acima: Datas/Hora Velocidade do Vento (m/s) Direção do vento ( ) 04/06 12h /06 15h /06 18h /06 21h /06 00h /06 03h /06 06h /06 09h Tabela 1 Dados referente à gráfico 2. 11

12 3.2 - Análise da estação Squitter situada no aeroporto dias 10/06/05 a 12/06/05 O vento de direção nordeste da estação que ficou instalada no aeroporto não se registram no gráfico, pela sua localização perto de montanhas. Os dados foram separados de três em três horas. O vento de direção SE mudou para ONO devido à atuação da brisa. O vento que mais se intensificou foi o de noroeste com velocidade aproximada 1,7 m/s entre as 22:00 do dia 11 e 01:00 dia 12 caracterizando a brisa terrestre. Gráfico 3 Vento estação Squitter. 12

13 A tabela a seguir específica os horários, direção e velocidade dos ventos, associados ao gráfico acima: Datas/Hora Velocidade do Vento (m/s) Direção do vento ( ) 10/06 16h /06 19h /06 22h /06 01h /06 04h /06 07h /06 10h /06 13h /06 16h /06 19h /06 22h /06 01h /06 04h /06 07h /06 10h /06 13h /06 16h /06 19h Tabela 2 Dados referentes à gráfico 3. 13

14 4 - CONSIDERAÇÕES Durante a realização deste projeto tivemos que levar em consideração alguns aspectos das estações automáticas utilizadas nas saídas de campo e seus respectivos dados, assim como alguns contra-tempos que tivemos em algumas medidas. Fizemos uso das estações La Crosse e Squitter - Isis. Existem algumas peculiaridades da estação La Crosse como o fato de não registrar a direção dos ventos em graus e sim em octantes (N, S, W, E, SE, SW...). Para contornar esse ponto, resolvemos converter as medidas registros dela em graus adotando, para isso, como valores para o intervalo de medidas o ângulo de 22,5, correspondente à diferença entre os pontos (ex: NNE = 22,5, NE = 45...). A estação Squitter ficou em uma posição um pouco prejudicial, pois sofria a influencia do relevo próximo a sua localização, atrapalhando, portanto, os registros sobre o vento predominante. Outro ponto que tivemos que contornar foi o fato de ambas as estações registrarem suas datas em dias do calendário Juliano, e com isso gerou uma pequena confusão uma vez que o programa Matlab considerava as datas a partir do ano 0 enquanto o programa Excel já começava sua contagem de datas a partir do ano 1900, nos proporcionando um excelente quebra cabeças para que conseguíssemos fazer o Matlab reconhecer a informação gerada no Excel de forma correta. Neste ponto, a ajuda do Professor Carlos Araújo, nosso orientador, foi muito valiosa já que não possuíamos conhecimento nenhum a respeito do programa Matlab. Outros problemas encontrados foram à perda de alguns dados da estação La Crosse instalada no norte da ilha por problemas com as baterias da estação, algumas dificuldades em conseguir salvar as informações coletadas por ambas as estações que quase acabaram na perda de mais dados. 14

15 5 - CONCLUSÕES Concluímos que os estudos levantados durante a produção deste projeto, as brisas ocorrem realmente de acordo com a teoria pesquisada, sendo a marítima entre 12:00 e 20:00 horas e a brisa terrestre entre 23:00 e 07:00 horas. Os estudos das brisas na ilha de Florianópolis deverão ser aprimorados, pois, os experimentos não tiveram sucesso pelo fato em ter ocorrido perdas de dados que implicou na falta de informações para o trabalho. Outros problemas também ocorreram na localização devido à topografia que dificultou na precisão de resultados exatos. Apesar das perdas podemos analisar que neste período de tempo estudado, conseguiu-se identificar a presença das brisas, tanto no norte quanto no sul da ilha, sendo que sua maior atuação se dá no verão, ainda assim conseguimos identificá-las e elaborar este estudo. 15

16 6 AGRADECIMENTOS Agradecemos especialmente ao nosso orientador, o professor Carlos Eduardo Salles de Araújo por nos acompanhar nos experimentos e auxiliar na elaboração deste. E também agradecemos a professora Márcia Fuentes por ajudar opinando sobre orientações teóricas. 16

17 7 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Disponível em : Sistemas_de_circula o/- _Circula o_local_3v5.html. Acessado no dia 15/06/2005 ás 9:20hs. Disponível em: Acessado no dia 15/06/2005 ás 11:30hs. Disponível em: Acessado no dia 08/07/2005 ás 00:20hs. 17