Universidade de São Paulo. Instituto de Geociências. Licenciatura em Geociências e Educação Ambiental. Disciplina: Meteorologia para Licenciatura

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1 Universidade de São Paulo Instituto de Geociências Licenciatura em Geociências e Educação Ambiental Disciplina: Meteorologia para Licenciatura DESCRIÇÃO DE UMA ESTAÇAO METEOROLOGICA DE SUPERFICIE Discente: Mariana de Paula Docente: Adilson Gandu São Paulo, junho de 2008

2 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO A ESTAÇÃO METEOROLÓGICA DE SUPERFÍCIE DO IAG INSTRUMENTOS Aferição de Instrumentos Meteorológicos Convencionais EXEMPLO DE INFORMAÇÕES COLHIDAS NA SEM DO IAG CONCLUSÕES E COMENTÁRIOS FINAIS REFERÊNCIAS UTILIZADAS ILUSTRAÇÕES Ilustração 1: Abrigo Meteorológico...5 Ilustração 2: Barógrafo...5 Ilustração 3: Barômetro de Mercúrio...5 Ilustração 4: Anemógrafo...6 Ilustração 5: Anemômetro...6 Ilustração 6: Evaporímetro de Piche...6 Ilustração 7: Heliógrafo...7 Ilustração 8: Higrógrafo...7 Ilustração 9: Microbarógrafo...7 Ilustração 10: Piranógrafo...8 Ilustração 11: Piranômetro...8 Ilustração 12: Pluviógrafo...8 Ilustração 13: Pluviômetro...9 Ilustração 14: Psicrômetro...9 Ilustração 15: Tanque de evaporação...9 Ilustração 16: Termógrafo...10 Ilustração 17: Termohigrógrafo...10 Ilustração 18: Termômetros de máxima e mínima...10 Ilustração 19: Termômetros de solo...11 Ilustração 20: Gráfico da variação da temperatura em função das horas do dia...14 Ilustração 21: Gráfico da temperatura do solo em diferentes profundidades do perfil pedológico, em diferentes horas do dia Ilustração 22: Gráfico da pressão atmosférica verificada em diferentes horas do dia...15 Ilustração 23: Gráfico da umidade relativa ao longo do dia...15 Ilustração 24: Gráfico da umidade específica ao longo do dia

3 1 INTRODUÇÃO Estações meteorológicas de superfície são conjuntos de instrumentos utilizados para medição e registro das condições físico-químicas da atmosfera tais como temperatura do ar, umidade relativa do ar, pluviosidade, pressão atmosférica, temperatura do solo superficial, evaporação irradiação solar, duração do brilho solar, visibilidade horizontal, nebulosidade, vento horizontal, pressão atmosférica entre outros. As estações meteorológicas de superfície podem ser de dois tipos: automáticas ou convencionais. Uma estação meteorológica de superfície automática é composta de uma unidade de memória central ("data logger"), ligada a vários sensores dos parâmetros meteorológicos (pressão atmosférica, temperatura e umidade relativa do ar, precipitação, radiação solar, direção e velocidade do vento, etc), que integra os valores observados minuto a minuto e os automaticamente a cada hora. Uma estação meteorológica convencional é composta de vários sensores isolados que registram continuamente os parâmetros meteorológicos (pressão atmosférica, temperatura e umidade relativa do ar, precipitação, radiação solar, direção e velocidade do vento, etc), que são lidos e anotados por um observador a cada intervalo e este os envia a um centro coletor por um meio de comunicação qualquer. Este trabalho tem como objetivo principal descrever uma estação meteorológica de superfície (EMS) e apresentar algumas informações que se pode obter por meio dela. Para atingir este objetivo foi selecionada a estação meteorológica de superfície do IAG (Instituto de Astronomia e Geofísica) da Universidade de São Paulo como exemplo de uma EMS e com base nas medições e observações feitas em um dia muito especial, serão apresentados dados que se podem obter por meio de uma EMS. 3

4 2 A ESTAÇÃO METEOROLÓGICA DE SUPERFÍCIE DO IAG A Estação Meteorológica do Departamento de Ciências Atmosféricas do Instituto Astronômico e Geofísico da Universidade de São Paulo encontra-se situada no Parque Estadual das Fontes do Ipiranga (antigo Parque do Estado), bairro da Água Funda, capital, SP. Dentre as atividades desenvolvidas por esta estação estão a coleta, tratamento e disseminação das observações de superfície nela tomadas, além do recebimento de visitantes de todas as faixas escolares ao longo do ano. Esta estação foi inaugurada em 22 de novembro de 1932, no mesmo local onde estava sendo instalado o Observatório Astronômico de São Paulo, e onde permanece até hoje. Teve por finalidade substituir a Estação Meteorológica Central da rede de estações do Serviço Meteorológico do Estado de São Paulo, na época instalada no antigo Observatório de São Paulo situado na Avenida Paulista, sede do referido Serviço. 2.1 INSTRUMENTOS Instrumentos meteorológicos são equipamentos utilizados para adquirir dados meteorológicos (termômetro/temperatura do ar, pressão atmosférica/barômetro, higrômetro/umidade relativa do ar etc). Alguns instrumentos são alocados em abrigo meteorológico para proteção contra intempéries e tomada de medidas em condições específicas. 4

5 Ilustração 1: Abrigo Meteorológico Na estação meteorológica do IAG são adotadas as técnicas e instrumentos de medição descritos a seguir. Barógrafo - Registra continuamente a pressão atmosférica em milímetros de mercúrio (mm Hg) ou em milibares (mb). Ilustração 2: Barógrafo Barômetro de Mercúrio - Mede a pressão atmosférica em coluna de milímetros de mercúrio (mm Hg) e em hectopascal (hpa). Ilustração 3: Barômetro de Mercúrio 5

6 Anemógrafo - Registra continuamente a direção (em graus) e a velocidade instantânea do vento (em m/s), a distância total (em km) percorrida pelo vento com relação ao instrumento e as rajadas (em m/s). Ilustração 4: Anemógrafo Anemômetro - Mede a velocidade do vento (em m/s) e, em alguns tipos, também a direção (em graus). Ilustração 5: Anemômetro Evaporímetro de Piche - Mede a evaporação - em mililitro (ml) ou em milímetros de água evaporada - a partir de uma superfície porosa, mantida permanentemente umedecida por água. Ilustração 6: Evaporímetro de Piche 6

7 Heliógrafo - Registra a insolação ou a duração do brilho solar, em horas e décimos. Ilustração 7: Heliógrafo Higrógrafo - Registra a umidade do ar, em valores relativos, expressos em porcentagem (%). Ilustração 8: Higrógrafo Microbarógrafo - Registra continuamente a pressão atmosférica - em milímetros de mercúrio (mm Hg) ou em hectopascal (hpa), numa escala maior que a do Barógrafo, registrando as menores variações de pressão, o que lhe confere maior precisão. Ilustração 9: Microbarógrafo 7

8 Piranógrafo - Registra continuamente as variações da intensidade da radiação solar global, em cal.cm².mm¹. Ilustração 10: Piranógrafo Piranômetro - Mede a radiação solar global ou difusa, em cal.cm².mm¹. Ilustração 11: Piranômetro Pluviógrafo - Registra a quantidade de precipitação pluvial (chuva), em milímetros (mm). Ilustração 12: Pluviógrafo 8

9 Pluviômetro - Mede a quantidade de precipitação pluvial (chuva), em milímetros (mm). Ilustração 13: Pluviômetro Psicrômetro - Mede a umidade relativa do ar - de modo indireto - em porcentagem (%). Compõe-se de dois termômetros idênticos, um denominado termômetro de bulbo seco, e outro com o bulbo envolvido em gaze ou cadarço de algodão mantido constantemente molhado, denominado termômetro de bulbo úmido. Ilustração 14: Psicrômetro Tanque Evaporimétrico Classe A - Mede a evaporação - em milímetros (mm) - numa superfície livre de água. Ilustração 15: Tanque de evaporação 9

10 Termógrafo - Registra a temperatura do ar, em graus Celsius ( C). Ilustração 16: Termógrafo Termohigrógrafo - Registra, simultaneamente, a temperatura ( C) e a umidade relativa do ar (%). Ilustração 17: Termohigrógrafo Termômetros de Máxima e Mínima - Indicam as temperaturas máxima e mínima do ar ( C), ocorridas no dia. Ilustração 18: Termômetros de máxima e mínima 10

11 Termômetros de Solo - Indicam as temperaturas do solo, a diversas profundidades, em graus Celsius ( C). Ilustração 19: Termômetros de solo 2.2 Aferição de Instrumentos Meteorológicos Convencionais A aferição dos instrumentos meteorológicos convencionais segue uma rotina de medida regular, que varia de acordo com os parâmetros a serem registrados, conforme descrito a seguir. Para o monitoramento de parâmetros atmosféricos são realizadas observações diretas, entre 07h e 24h. Os parâmetros registrados nesse intervalo de tempo são a visibilidade horizontal, o tipo e quantidade de nuvens, direção e velocidade do vento, pressão atmosférica, temperatura e umidade do ar, temperatura do solo (cinco níveis), totais de evaporação e de precipitação, e registro de ocorrência de fenômenos ópticos (arco-íris, halos, coroas, etc) e elétricos (trovoadas, raios, etc). São também registrados valores médios horários ou totais horários, por registro contínuo da direção e velocidade predominantes do vento, pressão atmosférica, temperatura e umidade do ar, temperatura do solo (dois níveis), precipitação, duração do brilho solar. Sobre a máxima velocidade do vento (máxima rajada), máxima e mínima temperatura do ar são registrados valores extremos diários e sobre a radiação solar global, totais diários, obtidos a partir de registro contínuo. 11

12 3 EXEMPLO DE INFORMAÇÕES COLHIDAS NA SEM DO IAG Para exemplificar os dados obtidos por meio dos instrumentos citados no capítulo anterior, foi selecionado um dia específico para avaliação das medidas (29/12/1982). Nesta data a visibilidade máxima foi 6 e a mínima 5. Os tipos de nuvens (baixas, médias e altas) observadas foram as a seguir apresentadas: Nuvens Baixas Sc (Stratocumulus) Sc/Cu (Stratocumulus/Cumulus) Sc-Fc (Stratocumulus Fractus) St (Stratus). Nuvens Médias As (Altostratus) Ac (Altocumulus) As/Ac Altostratus/Altocumulus 12

13 Ac/As (Altocumullus/Altostratos) Nuvens Altas Ci/Cs (Cirrus/Cirrustratus) Ci (Cirrus) A temperatura média do ar foi de 20,5ºC, a máxima foi de 25ºC e a mínima 18,9ºC. A variação da temperatura ao longo do dia está representada no gráfico abaixo. 13

14 Temperatura do Ar 30,0 Temperatura do Ar (ºC) 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 Temp_ar 0, Horas do Dia Ilustração 20: Gráfico da variação da temperatura em função das horas do dia. As temperaturas máxima e mínima verificadas no perfil do solo ocorreram ambas na medida da superfície, sendo que a máxima ocorreu às 11hs (29,6ºC) e a mínima às 20hs (19,2). O gráfico abaixo representa o perfil vertical das temperaturas do solo medidas às 7hs, 15hs e 24 horas. Variação da Temperatura do Solo Superfícial ao Longo do Dia Temperatura (ºC) 29,00 27,00 25,00 23,00 21,00 19,00 17, Superície 5cm 10cm 20cm 30cm 40cm Horas do Dia Ilustração 21: Gráfico da temperatura do solo em diferentes profundidades do perfil pedológico, em diferentes horas do dia. 14

15 A pressão média verificada nesse dia foi de 924,8 hpa, a mínima foi de 923,5 hpa e a máxima de 926,2 hpa, sendo que a amplitude diária foi de 2,7hPa. O gráfico abaixo representa a variação da pressão ao longo do dia. PRESSÃO 926,5 926,0 925,5 925,0 Pressão (hpa) 924,5 924,0 923,5 Série1 923,0 922,5 922, Horas do Dia Ilustração 22: Gráfico da pressão atmosférica verificada em diferentes horas do dia. A umidade relativa média do dia foi de 90%, sendo que a máxima foi de 96% e a mínima de 69%. A amplitude da umidade relativa dói de 27%. Umidade Relativa Umidade Relativa % Horas do Dia Umidade Relativa Ilustração 23: Gráfico da umidade relativa ao longo do dia. 15

16 A umidade específica média foi de 14,2 g/kg, a mínima de 13,4 g/kg e a máxima 15 g/kg. A amplitude foi de 1,6 g/kg. UMIDADE ESPECÍFICA 15,5 15,0 Unidade Específica (g/kg) 14,5 14,0 13,5 Unidade Espcifica 13,0 12, Horas do Dia Ilustração 24: Gráfico da umidade específica ao longo do dia. 16

17 4 CONCLUSÕES E COMENTÁRIOS FINAIS Com base na análise dos dados obtidos no dia 29 de dezembro de 1982, observa-se que as temperaturas mais altas do ar e da superfície do solo ocorreram no mesmo intervalo de tempo (~9hs às 14hs), quando ocorrem também os menores valores de umidade relativa. Isso se deve ao fato desse período do dia representar o acúmulo do calor emitido pelo sol, desde o inicio do aquecimento, por volta das 6hs. A partir das 14hs iniciou-se o processo de resfriamento, um pouco antecipado em relação ao esperado (16hs), devido à presença de nuvens médias do tipo Altostratus/Altocumulus, que aumentaram a reflexão da radiação solar. Os maiores valores de pressão atmosférica ocorreram das 7hs às 11hs. As temperaturas máxima e mínima verificadas no perfil do solo ocorreram ambas na medida da superfície, sendo que a máxima ocorreu às 11hs (26,9ºC) e a mínima às 20hs (19,2). Essas temperaturas ocorrem na porção mais superficial do perfil pedológico devido ao fato de essa porção estar em contato contínuo com o ar atmosférico, sendo que a troca de calor entre a superfície pedológica e a atmosfera ocorrer de forma convectiva. À medida que se aprofundam as medições ao longo do perfil nota-se menor amplitude devido ao fato de o calor ser transportado a partir da superfície às outras camadas por condução, e haver maior conservação de calor no material. 5 REFERÊNCIAS UTILIZADAS Acesso contínuo em várias datas: _2008/material_extra/METEOROLOGIA_E_CLIMATOLOGIA_VD2_Mar_2006.pdf 17