Instrumentos de medição hidrometeorológicos
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- Maria Eduarda Garrido Caminha
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1 PHD 3307 Hidrologia Aplicada Universidade de São Paulo Escola Politécnica Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Instrumentos de medição hidrometeorológicos Aula 4 Prof. Dr. Arisvaldo Méllo Prof. Dr. Joaqui I. Bonnecarrere
2 Características climáticas Temperatura do Ar Pressão atmosférica Evaporação Radiação solar Umidade relativa do ar Ventos Precipitação
3 Estação hidrometeorológica Fonte: Sabesp
4 Temperatura do ar Variação no tempo Estação do ano Hora do dia Variação no espaço Latitude e altitude Vegetação Presença de massas de água
5 Sazonalidade da temperatura no globo
6 Aparelhos de medição da temperatura do ar Termômetro de máxima coluna de mercúrio dilata quando temperatura aumenta. Na redução de temperatura a coluna é rompida por uma constrição do bulbo. Escala +10 C a +50 C Termômetro de mínima coluna de álcool se retrai quando temperatura diminui. Na subida o halteres se fixa na posição. Escala -20 C a +40 C
7 Termômetro de máxima Constrição Líquido Bulbo Tubo Escala
8 Termômetro de mínima Temperatura Mínima (11º C) Temperatura Atual (16º C) Tubo Marcador Menisco
9 Termômetro de máxima e de mínima
10 Aparelhos de medição da temperatura do ar Termógrafo um par solidário bi-metálico com coeficientes de dilatação térmica diferentes se deforma com a variação da temperatura. A deformação é conduzida a um registrador gráfico Frequência de leituras: 7, 9, 15, 21 horas Local de instalação: abrigo ventilado
11 Abrigo de termômetros Fonte: CTH/DAEE
12 Fonte: Sabesp
13 Pressão atmosférica Atmosfera Monte Everest
14 Pressão atmosférica Variação com Altitude Umidade do ar Medida com Barômetros Barógrafos
15 Barômetro aneróide Sistema de ponteiro Célula Aneróide
16 Barômetro aneróide Fonte: CTH/DAEE
17 Barógrafo aneróide Caixa de de proteção Alavancas amplificadoras Célula Célula Aneróide Papel de de registro registro sobre sobre o cilindro o cilindro Traço a a tinta tinta
18 Barógrafo aneróide semanal Fonte: CTH/DAEE
19 Barômetro de mercúrio
20 Evaporação Variação com Presença de massas de água Vento Temperatura Temperatura Ventos Evaporação Umidade do ar
21 Instrumentos de medida da evaporação Tanque Classe A Tanque enterrado (GGI) Tanque de 20 m 2 Tanque flutuante Evaporígrafo de balança Atmômetros
22 Atmômetro Cilindro graduado Placa porosa Dispositivo de sucção constante Atmômetro de Piché
23 Tanque Classe A Fonte: Sabesp
24 Tanque Classe A Termômetro Flutuante e Micrômetro Fonte: Sabesp
25 Evaporígrafo Fonte: Sabesp
26 Radiação solar Um dos fatores determinantes do tempo e do clima Afeta processos físicos (aquecimento e evaporação), biofísicos (transpiração) e biológicos (fotossíntese) Instrumentos de medição Heliógrafo: Esfera de Cristal que mede a duração da insolação local Actinógrafo: Mede o nível de energia incidente no solo
27 Distância Terra-Sol (D) 1,47*10 8 km Grego peri = próximo helio = sol Distância Terra-Sol (D) 1,52*10 8 km Grego af = distante Como a distância Terra-Sol varia continuamente ao longo do ano, a irradiância solar extraterrestre também variará.
28 Unidades de radiação Valores instantâneos W/m 2 = J/m 2.s SI cal/cm 2.min ST Valores diários MJ/m 2.dia SI cal/cm 2.dia ST 1 cal = 4,18 J 1 cal/cm 2.min = 696,67 W/m 2 1 Langley = 1 cal/cm 2 1 MJ/m 2.dia = 23,923 cal/cm 2.dia
29 Heliógrafo Registram o número de horas de insolação (horas em que o sol realmente brilhou) Constituído de uma esfera de vidro transparente, suspensa nas extremidades de um arco metálico Os raios solares são convergidos pela esfera sobre o heliograma (tira de cartolina especial fixada na concha metálica), queimando-o.
30 Heliógrafo Fonte: CTH/DAEE
31 Heliógrafo Fonte: Sabesp
32 Heliogramas
33 Actinógrafo Actinógrafo (ou salarímetro): Registram a quantidade de energia solar incidente na superfície da terra (radiação global) Constituídos de placas bimetálicas (negras e brancas) que absorvem radiação, dilatando-se diferentemente A dilatação é amplificada e transmitida por um sistema de alavancas que aciona uma pena que registra o movimento no diagrama (actinograma) fixo em um mecanismo de relojoaria Sistema de registro mecânico Placas bimetálicas, cobertas por uma cúpula de vidro ou quartzo, que impede que as ondas longas atinjam as placas
34 Actinógrafo Fonte: Sabesp
35 Umidade relativa do ar Definição Pressão de vapor local / Pressão de saturação Medida com Psicrômetro: termômetros de bulbo seco e úmido Higrógrafos
36 Umidade relativa do ar Umidade relativa de um volume de ar é a relação entre a quantidade de vapor de água que ele contém e o que conteria se estivesse saturado. P saturação P vapor água UR P vapor P sat
37 Pressão parcial de saturação do vapor de água em função da temperatura e s 17, 269 T 0,61078 exp T 237,3 Déficit de saturação (e s e a ) Temperatura do ponto de orvalho
38 Psicrômetro
39 Umidade do ar UR Obtida com o psicrômetro e e Termômetro de bulbo seco (t) Termômetro de bulbo úmido (tu) 100 A água da gase evapora subtraindo energia do bulbo úmido (tu < t) a s e e t t a su u e a pressão parcial atual do vapor de água do ar, kpa e su pressão parcial de saturação à temperatura do termômetro úmido (tu), kpa t temperatura do ar (termômetro seco), o C tu temperatura do bulbo úmido, oc - constante psicrométrica: 0,062 kpa/ o C para psicrômetros ventilados e 0,074 kpa/ o C para psicrômetros não ventilados
40 Aplicação As temperaturas de um psicrômetro não ventilado, em determinado local foram t = 25,3 o C e tu = 19,8 o C. Qual a UR? e s 17, 269 T 0,61078 exp T 237,3 e e t t a su u UR e e a s 100 e s e su 17,269 25,3 0, exp 3, 22 kpa 25,3 237,3 17,269 19,8 0, exp 2,31 kpa 19,8 237,3 e 2,31 0, ,3 19,8 1,9 kpa a 1,9 UR ,1% 3,22
41 Termo - Higrógrafo
42 Termo Higrógrafo digital Fonte: Sabesp
43 higrógrafo Feixes de Cabelos Humanos Alavancas Amplificadoras Alavancas Amplificadoras Papel de registro sobre o cilindro Traço a tinta Parafuso de ajuste
44 Ventos Importante para Aproveitamento energético Esforços em grande estruturas Ondas em reservatórios Medição com Anemômetros: mede só velocidade Anemógrafos: mede velocidade e direção dos ventos
45 Anemógrafo Fonte: Sabesp
46 Registro do anemógrafo Fonte: CTH/DAEE
47 Anemograma Fonte: Sabesp
48 Anemograma Fonte: CTH/DAEE
49 Precipitação Pluviômetro Fonte: CTH/DAEE
50 Pluviômetro Fonte: CTH/DAEE
51 Pluviômetro Paulista Fonte: CTH/DAEE
52 Pluviômetro de Plástico Fonte: CTH/DAEE
53 Pluviógrafo Fonte: CTH/DAEE
54 Pluviógrafo de bóia (semanal) Fonte: CTH/DAEE
55 Pluviômetro automático Instalação Pluviômetro de Báscula Fonte: SAISP/FCTH
56 Estação pluviométrica com telemetria Abrigo de Instrumentos Painel de controle Fonte: SAISP/FCTH
57 Rede telemétrica (Esquema da Estação) Fonte: SAISP/FCTH
58 Pluviômetro
59 Rede Hidrológica básica do Estado de São Paulo Desde 1951 o DAEE/CTH opera a Rede Hidrológica Básica do Estado de São Paulo, sendo ela constituída por estações fluviométricas e pluviométricas abrangendo o território estadual postos pluviométricos 130 postos pluviográficos 140 postos fluviométricos 50 postos fluviográficos 10 postos sedimentométricos 24 estações meteorológicas Postos pluviométricos do estado de São Paulo
60 Rede telemétrica em São Paulo Foi implementado no ano de 1977, com o objetivo de monitoramento automático de chuvas e níveis dos principais rios da bacia do Alto Tietê Redes operadas pelo Sistema de Alerta a Inundações do Estado de São Paulo SAISP (FCTH) Principais redes Rede Telemétrica do Alto Tietê: 42 postos Rede Telemétrica Cubatão: 7 postos Rede Telemétrica SABESP: 31postos Rede Telemétrica Piracicaba (Bacia PCJ): 15 postos Estações Meteorológicas: 21 postos Piscinões SIURB: 4 postos Piscinões DAEE: 42 postos
61 Radar Meteorológico Instalado no ano de 1988, na Barragem de Ponte Nova (município de Biritiba-Mirim), cabeceira do Rio Tietê. Fonte: SAISP/FCTH
62 Radar Meteorológico São empregadas ondas eletromagnéticas de alta energia para se alcançar grandes distâncias As ondas eletromagnéticas ao passarem por uma nuvem, causam em cada gota uma ressonância na frequência da onda incidente, de modo que cada gota produz ondas eletromagnéticas, irradiando em todas as direções
63 Radar Meteorológico MARSHALL e PALMER (1948) deduziram uma relação entre refletividade (R) e taxa de precipitação (Z) a partir do espectro de gotas observado em sistemas de precipitação estratiforme Z A. R b A e b são parãmetros a serem calculados (A = 200 e b = 1,6) CAPPI - é um produto que disponibiliza ao usuário o campo de precipitação em um plano de altitude constante (DAEE 3 km, com resolução de 2 km 2 ) Esse campo mostra a localização e a intensidade da chuva e normalmente é disponibilizado em tempo real de 5 em 5 minutos
64 Radar Meteorológico Raio de cobertura do radar é de 240 km, com resolução de 2x2 km ou com raio de 120 Km com resolução de 1x1Km Fonte: SAISP/FCTH
65 Imagem de satélite
66 Evento de chuva 01 / 10 / 2001 mm/h
67 Chuva Acumulada pelo Radar 01 / 10 / 2001 mm
68 Chuva acumulada em alguns postos da Rede Telemétrica Alto Tiete - 14 JAN :00 Posto Pluviometria (mm) Ponte Nova 15.0 Estaleiro 10.5 Belenzinho 12.7 Limão 23.1 Pirajussara 3.6 Taiaçupeba 3.2 Barragem Jundiaí 4.0 Riacho Grande 8.7 Rudge Ramos 23.8 Ribeirão dos Meninos 21.3 Vila Prosperidade 14.4 Vila Mariana 13.1 Bom Retiro 19.8 Cabuçu de Cima 5.6 RADAR 4.5
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