DIREÇÃO PREDOMINANTE E VELOCIDADE MÉDIA E MÁXIMA DO VENTO NO MUNICÍPIO DE CAMBARÁ-PR

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1 DIREÇÃO PREDOMINANTE E VELOCIDADE MÉDIA E MÁXIMA DO VENTO NO MUNICÍPIO DE CAMBARÁ-PR Eduardo Henrique Baltrusch de Gois 1 ; Marcio Massashiko Hasegawa² 1 Mestrando em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal Tecnológica do Paraná UTFPR, Campus Londrina. Link para o Currículo Lattes: baltrusch@hotmail.com. ² Prof. Doutor em Agronomia, Setor de Engenharia e Desenvolvimento Agrário, Universidade Estadual do Norte do Paraná - UENP, Campus Luiz Meneghel, Bandeirantes - PR, Link para o Currículo Lattes: hasegawa@uenp.edu.br. RESUMO O conhecimento da velocidade média, máxima e direção predominante dos ventos fornecem informações importantes para agricultura como: dimensionamento de quebra-ventos, orientação nos horários das pulverizações, na construção de granjas e estábulos entre outras aplicações. O objetivo deste trabalho foi determinar a velocidade média e máxima do vento na altitude de dois metros e da direção predominante no município de Cambará, Estado do Paraná. Foram utilizados dados obtidos no período de 1973 a 2010, em anemógrafo universal localizado a dez metros do solo, em uma estação agrometeorológica. Analisando os resultados obtidos por época do ano a dois metros de altura, observou-se que na primavera ocorreram as maiores velocidades médias do vento e no outono as menores velocidades médias do vento. A velocidade média anual do vento a dois metros de altitude foi de 2,02 m/s. A direção predominante do vento foi a sudeste (SE) com 35,5% das ocorrências anuais e frequência de ocorrência média mensal máxima no mês de abril 41,8% e mínima no mês de janeiro 26,5%. A segunda direção de maior ocorrência é leste (E) com 23,6% das ocorrências anuais, seguida pela direção nordeste (NE) com 8,6% das ocorrências anuais. PALAVRAS-CHAVE: estação agrometeorológica; anemógrafo; estações do ano. CHARACTERIZATION OF THE PREDOMINANT WIND DIRECTION AND AVERAGE AND MAXIMUM WIND SPEED IN THE TOWN OF CAMBARÁ-PR ABSTRACT Average and maximum wind speed and predominant wind direction knowledge give important information for agricultural purpose like: dimensioning windbreaks, orientation in spraying times, stables and fowl run construction among other applications. The objective of this work was to determine average, maximum wind speed and predominant wind direction at the two meter of altitude in the town of Cambará, Paraná. The daily wind speed data were Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN ª edição - setembro de página 1 de 12

2 collected from 1973 to 2010, through an universal anemograph installed at ten meters height, located in the Weather Station. The results for seasons of the year at two meter height, were the highest average wind speed for spring and the lowest average wind speed for autumn period. The annual average wind speed at meter height was 2,02 m/s. The predominant wind direction was southeast (SE) with 35,5% of annual frequency and the highest monthly average was in April with 41,8% following by January with the lowest monthly average 26,5%. East (E) was the second direction in annual frequency with 23,6%, following by northeast (NE) with 8,6%. KEYWORDS: weather station; anemograph; seasons of the year. 1. INTRODUÇÃO De acordo com Ayoade (1998), a radiação solar provoca um aquecimento diferencial de porções de ar, criando os gradientes de pressão, geradores dos ventos que ocorrem tanto em escala global (latitudes e ciclos dia-noite) quanto local (mar-terra, valemontanha). A velocidade média anual do vento pode variar em média 10% de um ano para o outro, mas em alguns locais as variações chegaram a 30% (PARK, 1979). A intensidade e a direção dos ventos são determinadas pela variação espacial e temporal do balanço de energia na superfície terrestre, que causa variações no campo de pressão atmosférica, gerando os ventos. A direção dos ventos é resultante da composição das forças atuantes (gradiente de pressão, atrito, força de Coriolis), mas o relevo predominante na região também interfere na direção, próximo à superfície (PEREIRA et al., 2002). É possível predizer com significativa precisão o comportamento dos ventos em determinada localidade para certo período, com uma serie de dados históricos coletados (LE CHAPELLIER, 1981). Segundo Martins (1993), o conhecimento da direção predominante e das velocidades médias dos ventos que ocorrem num local fornecem informações importantes para o posicionamento de quebra ventos, orientações na construção de estábulos, distribuição das diferentes culturas no campo e principalmente, no posicionamento e dimensionamento das torres para a utilização desta fonte de energia natural. Estudos sobre a direção predominante do vento contribuem também para atividades como, a instalação de quebra-ventos para proteção de objetos (culturas, casas de vegetação, residências, etc.), situados a barlavento dos efeitos danosos do vento; instalação Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN ª edição - setembro de página 2 de 12

3 de indústrias em áreas urbanas, que fornecem conhecimento da direção predominante do vento, justifica-se pela necessidade de dispersão de poluentes sem que estes atinjam áreas residenciais próximas e para conforto térmico onde estudos aplicados à arquitetura para projetos de construções ventiladas, com portas ou janelas voltadas ou não para a direção predominante do vento (GALVANI et al., 1999). Altas velocidades de vento ameaçam a integridade de estruturas como linhas aéreas de transmissão de energia, telhados de edificações, pontes, turbinas eólicas, antenas difusoras, entre outras (GONÇALVES, 2007). A velocidade do vento afeta indiretamente as culturas e dependendo da velocidade sua influência pode ser positiva ou negativa (SENTELHAS, 2009). Segundo Munhoz e Garcia (2008), o vento é uma das variáveis meteorológicas mais importantes, e uma das menos estudadas. Na agricultura é conhecida a sua influência na aplicação de agrotóxicos e em estudos voltados à propagação de doenças, polinização e práticas com quebra-vento. Este elemento meteorológico afeta o crescimento das plantas de várias maneiras, dentre as quais podemos citar, a transpiração, absorção de gás carbônico e efeito mecânico sobre folhas e ramos, sendo que o resultado desta interação depende da espécie. O vento em velocidades baixas a moderadas contribui para renovação de gás carbônico e manutenção da transpiração das plantas (PEREIRA et al., 2002). Já em velocidades extremas, o vento pode causar transpiração excessiva, levando ao fechamento dos estômatos, redução no número de folhas e da área foliar, causando assim uma queda repentina na fotossíntese, além de causar danos mecânicos, acamamento, queda de folhas, flores, frutos, galhos e troncos (SENTELHAS, 2009). Conforme o Censo Agropecuário de 2006, as culturas predominantes no município de Cambará são cana-de-açúcar, soja, milho, trigo, café e mandioca, respectivamente em valor da produção (IBGE, 2006). As plantas frutíferas têm baixa tolerância aos ventos, principalmente quando estão em crescimento; na ocorrência de ventos fortes, estes podem causar danos mecânicos e afetar seu desenvolvimento fisiológico e de acordo com Conceição (1996), culturas não irrigadas também são sensíveis aos ventos, principalmente os mais intensos, que geralmente ocorrem durante os períodos de baixos índices pluviométricos. Considerando a importância do conhecimento da direção e velocidade predominante do vento local na altura de dois metros, condizente com a situação das Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN ª edição - setembro de página 3 de 12

4 culturas agrícolas, o objetivo deste trabalho foi caracterizar as velocidades média e máxima e a direção predominante dos ventos no município de Cambará-PR. 2. MATERIAL E MÉTODOS Foram utilizados dados diários da direção dos ventos coletados no período de 1973 a 2010 na estação agrometeorológica de Cambará, localizada na estação experimental do Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR) Cambará-PR (latitude S, longitude W) e altitude 450 metros. Os dados foram obtidos em anemógrafo universal localizado a 10 metros do solo, com leituras diárias nos horários: 09h00min, 15h00min e 21h00min. As conversões das velocidades médias diárias para altura de 2 metros foram por meio da Equação 1, proposta por Pasquill (1949): (U 2 / U 1 ) = (Z 2 / Z 1 ) 0,143 (1) Em que U 2 e U 1 são as velocidades para as alturas Z 2 (2 m) e Z 1 (10 m), respectivamente, sendo, portanto possível simplificar a Equação 1, obtendo-se a Equação 2: U 2 =U 10 /1,26 (2) A direção predominante do vento foi caracterizada por análise da frequência das observações diárias de cada mês do ano, utilizando-se a Equação 3: F(x)=n/N*100 (3) Onde, F - frequência de ocorrência do vento em determinada direção; (x) - direção do vento; n - número de horas em uma determinada direção; e N - número total de horas. As horas com direção indefinida foram contadas como de direção variável (V). Quando a velocidade horária foi inferior a 0,2 metros por segundo, as horas correspondentes foram classificadas como de calmaria (C). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN ª edição - setembro de página 4 de 12

5 A Tabela 1 apresenta a velocidade média mensal do vento em metros por segundo a dez metros de altura do solo e convertidas a dois metros de altura do solo, durante o período de 1973 a Analisando os resultados obtidos na Tabela 1 e Figura 1, nota-se que a velocidade média a dez metros de altura do solo é em média vinte por cento maior que a velocidade média a dois metros. Analisando por estação do ano, no período da primavera ocorreu a maior velocidade média (2,52 m/s) e no outono a menor velocidade média (1,67 m/s), corroborando com dados obtidos por Silva et al. (1997) para localidade de Pelotas-RS e Munhoz e Garcia (2008) para região de Ituverava-SP, que observaram maiores velocidades na primavera e menores velocidades no outono. Na análise dos dados mensais, o mês de outubro obteve a maior velocidade média (2,68 m/s), seguido dos meses de novembro (2,67 m/s) e setembro (2,58 m/s). Já o mês de junho apresentou as menores velocidades médias (1,55 m/s), seguido dos meses de fevereiro (1,64 m/s) e maio (1,64 m/s). Estas observações estão em acordo com aquelas relatadas por Wagner et al. (1989), que utilizando dados do período de 1975 a 1986 a 10m de altura do solo, no município de Cambará-PR, obtiveram as maiores velocidades médias nos meses de outubro e novembro (3,5 m/s) e as menores velocidades médias nos meses de maio e junho (2,0 m/s). A velocidade média anual do vento a 2,0 m de altura do solo foi de 2,02 m/s. Estudos de Caramori et al. (1986) que conduziram experimentos com plantas de café, mostraram que velocidades de 2 a 3 m/s causaram decréscimos significativos no crescimento destas plantas. Considerando o mencionado a utilização adequada de quebraventos no município de Cambará-PR poderia diminuir a incidência de ventos prejudiciais a cultura do café. No período de janeiro a agosto os ventos sopram com velocidades médias inferiores à média anual. Já no período de setembro a dezembro os ventos sopram com velocidades médias superiores à média anual, sendo este comportamento semelhantes aos observados por Munhoz e Garcia (2008) para região de Ituverava-SP, Tubelis e Nascimento (1992) para a cidade de Ribeirão Preto-SP e Tarifa e Armani (2000) para o município de São Paulo-SP. Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN ª edição - setembro de página 5 de 12

6 Tabela 1 - Velocidade média mensal do vento em (m/s) a 10 m de altitude e convertidas a 2m de altitude, para o município de Cambará-PR, durante o período de 1973 a Altitude Mês Média Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez anual 2 m 1,84 1,64 1,77 1,84 1,64 1,55 1,79 1,98 2,58 2,68 2,67 2,20 2,02 10 m 2,32 2,07 2,23 2,31 2,06 1,95 2,26 2,49 3,25 3,38 3,36 2,77 2,54 Figura 1 - Comparação entre a velocidade média mensal e anual do vento em m/s a 10 e 2 m de altitude, para o município de Cambará-PR, durante o período de 1973 a Analisando a Tabela 2 a velocidade máxima mensal da serie foi registrada no mês de outubro (39,5 m/s), seguido de julho (37,5 m/s) e setembro (32,0 m/s). A velocidade média anual do vento a 2,0 m de altura do solo foi de 2,02 m/s. Estudos de Caramori et al. (1986) que conduziram experimentos com plantas de café, mostraram que velocidades de 2 a 3 m/s causaram decréscimos significativos no crescimento destas plantas, sendo o café uma planta de baixa tolerância aos ventos. Segundo Camargo e Pereira (1994) os danos a cultura do café podem ser diretos (mecânicos como fendilhamento das folhas e queda de folhas, gemas, frutos e flores) e indiretos (ecofisiológicos como aumento da demanda hídrica) ambos causam perdas na produtividade. Segundo Volpe e Schoffel (2001) a ação de ventos fortes (14,5 a 17,0 m/s) causam nas culturas de soja e milho redução de stand, acamamento, danos mecânicos (perda de área fotossintética) com consequentes perdas na produtividade, enquanto na cultura de Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN ª edição - setembro de página 6 de 12

7 cana-de-açúcar os ventos fortes causam tombamento que representa queda de produtividade de 10 a 20% principalmente em lavouras mecanizadas. Conforme a Tabela 2 em todos os meses da serie ocorreram velocidades superiores a 14,5 m/s, podendo assim causar queda de produtividade nas principais culturas do município de Cambará-PR. Considerando o estudo mencionado a utilização adequada de quebra-ventos no município de Cambará-PR, poderia diminuir a incidência de ventos prejudiciais às culturas de café e cana-de-açúcar, que são as mais prejudicadas pela ação dos ventos. Os sistemas de quebra-ventos variam em função da direção do vento predominante ou do vento problema (Velocidade máxima e sua direção), disponibilidade financeira, mãode-obra e terra (VOLPE E SCHOFFEL, 2001). Assim para que ocorra um dimensionamento adequado do quebra-vento é necessário saber o histórico de velocidades máximas e suas direções. Tabela 2 - Velocidade máxima mensal (VMM) em m/s a 10 m de altitude e sua direção, para o município de Cambará-PR, durante o período de 1973 a Mês Média Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 32,0 24,0 25,9 30,9 30,0 27,2 37,5 28,8 26,9 39,5 31,6 31,1 30,5 VMM DP¹ NE* NW SE NE NW NW SW W SW E W SW ¹ Direção do pico de VMM. * NE Nordeste, SE Sudeste, E Leste, W Oeste, SW Sudoeste e NW Noroeste. A Tabela 3 e Figura 2 apresentam a direção média mensal do vento em percentagem, durante o período de 1973 a Analisando os resultados obtidos, nota-se a predominância da direção sudeste (SE) em todos os meses no período analisado, corroborando com Galvani et al. (1999), que indicaram a predominância de ventos de direção nordeste (NE), em Maringá-PR, independente da sazonalidade. Entretanto, resultados obtidos por Silva et al. (1997), mostraram para Pelotas-RS, que a direção predominante do vento variou conforme a sazonalidade. Analisando os resultados obtidos na Tabela 3, nota-se que a direção sudeste (SE) foi à predominante, e obteve 35,5% das ocorrências anuais e frequência de ocorrência média mensal máxima no mês de abril de 41,8% e mínima no mês de janeiro de 26,5%. A segunda direção de maior ocorrência é leste (E) com 23,6% das ocorrências anuais e frequência de ocorrência média mensal máxima no mês de janeiro de 25,5% e mínima no mês de maio de 21,2%. A terceira direção de maior ocorrência é a nordeste (NE) com 8,6% Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN ª edição - setembro de página 7 de 12

8 das ocorrências anuais e frequência de ocorrência média mensal máxima no mês de fevereiro 11,2% e mínima no mês de outubro 7,0%. Discordando com resultados alcançados por Wagner et al. (1989) no que se refere à direção de maior ocorrência leste (E) e a de segunda maior ocorrência sudeste (SE) para ventos predominantes em Cambará-PR. Porém houve concordância na terceira direção de maior ocorrência nordeste (NE) no estudo realizado pelos autores anteriormente citados, no período 1975 a As três direções de maior ocorrência mantiveram suas constâncias em todos os meses do período analisado. As calmarias apresentaram 6,5% de ocorrências anuais e pico de ocorrência no mês de junho 10,6% e mínima ocorrência no mês de outubro 3,2%. Tabela 3 Direção média mensal do vento (%), para o município de Cambará-PR, no período de 1973 a Mês N NE E SE S SW W NW V C Janeiro 8,2 10,8 25,5 26,5 3,2 2,7 7,2 8,0 1,9 6,0 Fevereiro 7,5 11,2 22,4 28,4 3,7 3,2 6,6 7,0 2,0 8,1 Março 4,6 8,5 23,4 37,7 5,5 2,6 4,2 4,9 1,8 6,7 Abril 3,9 7,4 22,1 41,8 5,4 2,5 3,7 4,3 1,4 7,4 Maio 4,7 7,1 21,2 36,1 5,5 3,1 6,3 4,9 1,3 9,8 Junho 5,0 8,5 22,3 33,6 4,8 2,7 5,9 5,5 1,1 10,6 Julho 5,3 8,7 23,4 36,9 3,5 2,7 5,8 5,2 1,3 7,2 Agosto 4,5 8,2 24,2 39,6 5,6 2,5 4,2 3,9 1,3 5,9 Setembro 4,7 8,0 24,8 40,1 5,8 3,2 4,0 3,9 1,3 4,2 Outubro 4,6 7,0 25,4 39,4 6,9 3,4 3,9 4,5 1,7 3,2 Novembro 5,5 8,3 24,8 35,9 5,4 3,3 5,1 5,9 2,1 3,6 Dezembro 6,9 10,2 24,0 29,5 4,3 3,0 7,4 7,7 2,0 5,1 Média 5,5 8,6 23,6 35,5 5,0 2,9 5,4 5,5 1,6 6,5 Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN ª edição - setembro de página 8 de 12

9 Figura 2 Direção média mensal do vento (%), para o município de Cambará-PR, no período de 1973 a Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN ª edição - setembro de página 9 de 12

10 Segundo Wagner et al. (1989), nos locais onde a direção sudeste (SE) foi predominante, a direção leste (E) foi a segunda mais frequente, assim a direção predominante dos ventos no Estado do Paraná se concentra nas direções NE, E e SE. Assim como resultados obtidos por Machado (1950) e Reis e Berlato (1972) mostraram que, para todas as regiões climáticas do Estado do Rio Grande do Sul, a direção predominante dos ventos se concentra também nas direções NE, E e SE. A predominância das direções do quadrante leste, pode estar relacionada com os centros de alta pressão dos Oceanos Atlântico e Pacífico, que originam ventos NE, E e SE (TUBELIS e NASCIMENTO, 1992). A direção sudeste (SE) foi predominante, alcançando 40,5% das ocorrências anuais e frequência de ocorrência média mensal máxima no mês de outubro de 48,3% e mínima em fevereiro de 30,9%. A segunda direção de maior ocorrência é leste (E) com 23,9% das ocorrências anuais e frequência máxima no mês de junho de 27,2% e mínima em novembro de 20,9%. A terceira direção de maior ocorrência é a nordeste (NE) com 8,0% das ocorrências anuais e frequência máxima no mês de janeiro de 10,9% e mínima em outubro de 6,3%. As três direções de maior ocorrência mantiveram suas posições em todos os meses, com exceção do mês de dezembro em que a terceira direção predominante foi a noroeste (NW), com média mensal de 9,8%. Segundo Wagner et al. (1989), nos locais onde a direção sudeste (SE) foi predominante, a direção leste (E) foi a segunda mais frequente, assim a direção predominante dos ventos no Estado do Paraná se concentra nas direções NE, E e SE. A predominância destas direções, pode estar relacionada com os centros de alta pressão dos Oceanos Atlântico e Pacífico, que originam ventos NE, E e SE (TUBELIS e NASCIMENTO, 1992). 4. CONCLUSÕES Diante dos resultados obtidos conclui-se que de janeiro a agosto os ventos sopram com intensidade inferior a média anual, sendo o mês de junho aquele com menor velocidade média. De setembro a dezembro os ventos sopram com intensidade superior a média anual, sendo o mês de outubro que apresenta a maior velocidade média. A direção predominante Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN ª edição - setembro de página 10 de 12

11 dos ventos é sudeste (SE), seguida da direção leste (E) e nordeste (NE), apresentando estas constâncias no decorrer dos meses e estações do ano. AGRADECIMENTOS Ao Instituto Agronômico do Paraná - IAPAR pelo fornecimento dos dados meteorológicos utilizados no presente trabalho. REFERÊNCIAS AYOADE, J. O. Introdução a climatologia para os trópicos. Rio de Janeiro: BCD, CAMARGO, A. P.; PEREIRA, A. R. Agrometeorology of the coffee crop. Geneva, p. (WMO. TD, n. 615). CARAMORI, P. H. et al. Efeitos do vento sobre mudas de cafeeiro Mundo Novo e Catuaí Vermelho. Pesquisa Agropecuária Brasileira, n.21, p , CONCEIÇÃO, M. A. F. Critérios para instalação de Quebra-ventos. Comunicado Técnico- Embrapa, GONÇALVES, Rafael Cabral. Análise de Freqüência Regional de Ventos Extremos no Paraná f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Mestrado em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, GALVANI, E.; KLOSOWSKI, E.S.; CUNHA, A.R. Caracterização da direção predominante do vento em Maringá, PR. Revista Brasileira de Agrometeorologia. v.7, n.1, p.81-90, IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística). Censo agropecuário IBGE, LE CHAPELLIER, P. Le vent, les éoliennes et l habitat. Paris, Eyrolles, MARTINS, D. O. Comportamento dos ventos na região de Botucatu, SP. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, 22., 1993, Ilhéus. Anais... Ilhéus: Sociedade Brasileira de Engenharia Agrícola / CEPLAC, v.2, p MUNHOZ, F. C.; GARCIA, A. Caracterização da velocidade e direção predominante dos Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN ª edição - setembro de página 11 de 12

12 ventos para a localidade de Ituverava, SP. Revista Brasileira de Agrometeorologia, v.23, n.1, p.30-34, PARK, G. L. Planning manual for utility application of wecs. Michigan State Univ., East Lansing (USA). Div. of Engineering Research, PASQUILL, F. Eddy diffusion of water vapour and heat near the ground. Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, v. 198, n. 1052, p , PEREIRA, A. R.; ANGELOCCI, L. R.; SENTELHAS, P. C. Agrometeorologia: fundamentos e aplicações práticas. Porto Alegre: Livraria e Editora Agropecuária, SENTELHAS, P. C.; DE ALMEIDA MONTEIRO, J. E. B. Agrometeorologia dos Cultivos. Brasília, DF: INMET, SILVA, J. B.; ZANUSSO, J. F.; SILVEIRA, D. L. M. Estudo da velocidade e direção dos ventos em Pelotas, RS. Revista Brasileira de Agrometeorologia, v.5, n.2, p , TARIFA, J. R.; ARMANI, G. As unidades climáticas urbanas da cidade de São Paulo. In: TARIFA, J. R. (Org.). Atlas Ambiental do Município de São Paulo. São Paulo, TUBELIS, A.; NASCIMENTO, F. C. L. Meteorologia descritiva: fundamentos e aplicações brasileiras. São Paulo: Nobel, VOLPE, C.A.; SCHÖFFEL, E.R. Quebra-vento. In: RUGGIERO, C. Bananicultura, Jaboticabal: FUNEP, p WAGNER, C. S. et al. Velocidade e direção predominante dos ventos no Estado do Paraná. Londrina: Instituto Agronômico do Paraná, Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN ª edição - setembro de página 12 de 12