CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLOGICA DE SANTA CATARINA GERÊNCIA EDUCACIONAL DE FORMAÇÃO GERAL E SERVIÇOS CURSO TÉCNICO DE METEOROLOGIA RELATÓRIO DO PROJETO INTEGRADOR CARACTERISTICAS OBSERVACIONAIS DA ILHA DE SANTA CATARINA Igor Giovelli Johnny Leite Marcos Villela Maykon G. Aguiar Florianópolis, setembro de 2005.
1 Dedicamos este projeto a todos os professores do curso técnico de meteorologia do CEFET/SC que nos transmitiram seus conhecimentos e incentivos.
2 "A teoria é assassinada mais cedo ou mais tarde pela experiência." Albert Einsten.
3 SUMÁRIO Abstract...4 Introdução...5 Caracterização do clima subtropical...6 Materiais e métodos...8 Resultados e discussão...10 Conclusão...12 Referências bibliográficas...13
4 ABSTRACT This project had as one of its objectives to show the climatological caracteristics of some define points in Florianópolis (Santa Catarina Island) through measurements done in multiple places and conditions. The second objective was to understand the meteorological behavior of this island to confirm or not the already known climate elements. The study searched to desmistify climate aspect related to north and south regions of the island.
5 INTRODUÇÃO Este projeto procura avaliar as características principais de regiões específicas da ilha de Florianópolis. Com o auxílio de estações meteorológicas portáteis, observam-se as condições do tempo da ilha em dias pré-estabelecidos, e, através dos dados colhidos, elaboram-se análises a respeito dos mesmos, procurando chegar a conclusões sobre igualdades e desigualdades climáticas entre diferentes regiões da ilha. A ilha de Santa Catarina, devido a sua extensão territorial possui diferenças significativas nas diferentes regiões que a compõe, mais especificamente entre o setor norte e o sul. Em função disso, este tema foi escolhido para tentar responder essa afirmação, além de esclarecer dúvidas sobre os mitos regionais que indicam estas diferenças na condição meteorológica entre os extremos geográficos da ilha. O objetivo principal do projeto consiste no estudo comparativo do micro clima entre regiões da ilha de Santa Catarina avaliadas através de medições feitas por estações meteorológicas portáteis. Estas medições foram realizadas simultaneamente em diferentes pontos da ilha com estações meteorológicas portáteis automáticas (EMP), sendo: uma estação semiprofissional da marca Squitter, duas estações amadoras da marca La Crosse e também uma estação profissional da marca Campbell. Alguns objetivos específicos são: o acompanhamento das condições meteorológicas no período de estudo; a aprendizagem no manuseio das diversas EMPs utilizadas nas saídas de campo; a coleta das informações meteorológicas, assim como o tratamento dos dados; o uso de técnicas estatísticas simples para avaliação dos resultados obtidos. Como resultado dos experimentos, ressalta-se o número reduzido de saídas de campo para as coletas de dados, salientando as principais dificuldades encontradas pelo grupo em relação a falta de lugares adequados para a instalação das estações meteorológicas, diferença entre os sensores e, respectivamente, seus resultados, obstáculos naturais e artificiais que podem ter
6 atrapalhado as medições dos dados, custos relativos ao transporte de equipamentos e pessoal, condições de tempo inadequadas durante o período das leituras e falta de interação do grupo. Nesse sentido, conclui-se que este estudo não pode ser considerado conclusivo em relação a uma caracterização da ilha de Florianópolis e, sim, estudo de casos de observações meteorológicas em distintas localidades da ilha, apresentando padrões típicos de cada região estudada. CARACTERIZAÇÃO DO CLIMA SUBTROPICAL A caracterização de um clima pressupõe a compreensão da circulação geral e de seus mecanismos de formação. A circulação geral está dividida em três células por hemisfério: a circulação tropical, a temperada e a polar. E é desencadeada pela desigual distribuição de energia sobre a superfície terrestre, iniciando-se pela movimentação da energia acumulada nos trópicos em direção aos pólos. Estudiosos estimam que dessa energia 80% é transportada pela atmosfera e cerca de 20% pelos oceanos (MOLION, 1990). No hemisfério sul, a desproporção entre terras (30%) e águas (70%), forma, nas latitudes subtropicais, células de alta pressão semifixas, que no verão se afastam e no inverno se aproximam do continente, dando origem às massas de ar equatoriais e tropicais marítimas. As massas de ar tropicais formam pela oposição às polares a circulação das denominadas zonas temperadas. A zona temperada, compreendida entre os círculos tropicais (23 27 ) e polares (66 33 ), recebe, em relação à tropical, menor quantidade de insolação, (aproximadamente 87%) daquela recebida pela zona intertropical (NIMER, 1989), mas apresenta maior variação de temperaturas sazonais. Ao contrário da tropical, na região temperada as estações são determinadas mais pela temperatura do que pelo volume de precipitação. Nesta, o tempo atmosférico é mais variável, devido à influência de várias massas de ar que possuem características contrastantes de temperatura e umidade, formando depressões frontais e seus ciclones associados, que dominam o tempo e o clima (VIERS, 1975). A região de Florianópolis por estar em uma posição subtropical (27 S), não apresenta característica típica de uma região temperada, pois climas temperados são caracterizados
7 diretamente pelas massas polares, com verão quente e curto e inverno polar. Nossa região, ao contrário, apresenta características climáticas controladas pela atuação das massas Polar Marítima e Tropical Marítima do Atlântico, determinando verões quentes e invernos frescos, típicos de climas Subtropicais. Assim, do ponto de vista genérico, o clima regional de Florianópolis, é o subtropical úmido proposto por STRAHLER. Este é equivalente ao Cfa de KÖPPEN, descrito como temperado chuvoso, com verão quente, sem estação seca e temperatura média do mês mais quente superior aos 22 C (STRAHLER, 1975). A passagem de frentes frias polares ocasiona bruscas mudanças de tempo atmosférico em qualquer estação do ano. No inverno a frente é sucedida por ondas de frio das massas polares, com ocorrência de geadas nas áreas menos urbanizadas. No verão, a passagem da massa polar, é sentida pela mudança de direção dos ventos, que passam a soprar do sul, e por uma agradável redução das temperaturas depois de dias de calor intenso. Sob atuação da Polar Marítima, o tempo pode apresentar grande amplitude térmica diária e umidade inferior a 50%, porém por influência da maritimidade a umidade relativa média é alta, em torno de 80%. Os ventos predominantes sopram do quadrante norte e os mais intensos e freqüentes do sul, associados à Tropical Marítima e Polar Marítima do Atlântico, respectivamente. Os ventos do Sul antecedem a entrada de frentes frias e da Polar Marítima com rajadas de até 80 km/h (MONTEIRO, 1992). O ritmo das precipitações é também regulado pela frente polar, pois as chuvas são geralmente frontais. Entretanto, são menos abundantes no inverno, leves e contínuas e mais rápidas e torrenciais no verão, principalmente em fevereiro. Nessa estação ocorrem chuvas convectivas, associadas ao aquecimento do continente, que junto ao litoral, apresenta temperaturas médias máximas, nesse mês, devido ao atraso do aquecimento das águas em relação ao solstício de verão. As precipitações caracterizam o clima subtropical úmido proposto por STRAHLER (STRAHLER, 1975). Entender o clima de uma região a partir dos tipos de tempo aprimora a sua compreensão, principalmente na Região Sul, onde a alternância de sistemas polares e tropicais pode levar ao registro de variações meteorológicas típicas de diferentes estações em um mesmo dia do ano.
8 MATERIAIS E MÉTODOS O estudo de caracterização meteorológica da ilha de Florianópolis baseou-se em duas saídas de campo, nos finais de semana dos dias 4, 5, 12 e 13 de junho de 2005, com situações meteorológicas distintas. Os equipamentos utilizados para as medições meteorológicas foram três estações meteorológicas portáteis automáticas (EMP). Uma estação semiprofissional da marca Squitter, duas estações amadoras da marca La Crosse e também uma estação profissional da marca Campbell. A estação fixa (Campbell) foi utilizada como referência, e ficou localizada na Unidade de Florianópolis do CEFET, região central da cidade. As duas estações portáteis da marca La Crosse foram colocadas na praia dos Ingleses, norte da ilha, e no bairro Caieira da Barra do Sul, no sul da ilha, respectivamente. Além disso, a estação portátil Squitter foi colocada na Base Aérea de Florianópolis. A figura 1 ilustra os locais escolhidos para as medições meteorológicas. Ingleses Base Aérea Caieira Figura 1 Locais selecionados para a fixação das estações meteorológicas no período de estudo.
9 Ressalta-se que as estações portáteis foram configuradas no CEFET, na véspera das saídas de campo, utilizando a pressão de referência, com dados da estação profissional CAMPBELL. Para orientação das mesmas no local das medições foram utilizadas bússolas. Para posterior análise de dados foram utilizadas ferramentas computacionais do tipo Excel para geração de gráficos e também pesquisas de dados de outras estações disponíveis em sites conceituados de meteorologia on-line. A freqüência escolhida para o registro das informações meteorológicas foi de 20 minutos nas medições dos dias 11 e 12 de junho de 2005, iniciando às 11h30min do dia 11 e encerrando às 16h30min do dia 12/06/2005. A estação instalada na praia dos Ingleses ficou no hotel Porto dos Ingleses, outra no bairro Carianos ficou na Base Aérea de Florianópolis e a estação instalada na Caieira da Barra do Sul ficou na Fazenda de produção de ostras do Sr. Paulet, onde foi montado o acampamento da equipe. Foi necessário este acompanhamento permanente pela equipe porque no fim de semana não ficava ninguém no local. No domingo dia 13, as estações foram desativadas e levadas de volta ao CEFET.
10 RESULTADOS E DISCUSSÃO O caso dos dias 11 e 12/06/2005: Inicialmente são apresentados os resultados da saída de campo efetuada nos dias 11 e 12 de junho de 2005. A figura 2 mostra as imagens do satélite meteorológico GOES-12, no canal infravermelho, entre 00UTC de 11/06/05 e 00UTC de 13/06/05. (a) 11/06/2005 0000UTC (b) 11/06/2005 0600UTC (c) 11/06/2005 1200UTC (d) 11/06/2005 1800UTC (e) 12/06/2005 0000UTC (f) 12/06/2005 0600UTC (f) 12/06/2005 1200UTC (f) 12/06/2005 1800UTC (f) 13/06/2005 0000UTC Figura 2 Imagens do satélite GOES-12 no canal infravermelho (CH4) entre 00UTC de 11/06/05 (a) e 00UTC de 13/06/05 (f)
11 A seqüência de imagens indica a aproximação de uma frente fria sobre o Estado de Santa Catarina (SC). No restante do país verificam-se condições de céu com poucas nuvens, excetuando o extremo noroeste da América do Sul. Em condições sinóticas típicas, espera-se em uma condição pré-frontal o predomínio de ventos do quadrante norte, associado à temperaturas elevadas em Santa Catarina. A figura 3 apresenta os gráficos de temperatura (a) e umidade relativa do ar (b) comparados entre as três localidades. A estação Campbell na região central, Squitter no aeroporto e a La Crosse no sul da ilha. Salientam-se os problemas ocorridos na transmissão dos dados da segunda estação La Crosse, instalada no norte da ilha. Comparação Temperatura (C) Comparação Umidade Relativa Temperatura (C) 30 28 26 24 22 20 11:30 14:10 16:50 19:30 22:10 00:50 03:30 Hora 06:10 08:50 11:30 14:10 16:50 Temp, CAMPBELL Temp, LACROSSE Temp, Squitter (a) (b) Figura 3 Gráficos de temperatura do ar ( C) (a) e umidade relativa do ar (%) (b) entre os dias 11 e 12/06/2005. UR (%) 95 90 85 80 75 70 65 60 55 11:30 14:10 16:50 19:30 22:10 00:50 03:30 06:10 08:50 11:30 14:10 16:50 Hora UR Campbell UR LaCrosse UR (%) Squitter Em uma análise geral, verifica-se que as temperaturas nas três estações apresentaram-se bastante elevadas, associadas à umidade relativa baixa, na tarde do dia 11 de junho. Esse registro é coerente com a condição pré-frontal, observada neste dia. A figura 4 apresenta os gráficos de velocidade e direção do vento para o mesmo período. Observa-se o predomínio dos ventos de com direção norte na tarde do dia 11 de junho, e o conseqüente giro do vento para o quadrante sul com a passagem do sistema frontal. Outro fato importante a ser verificado é a mudança simultânea da variação do vento para o quadrante sul, desde a estação localizada mais ao sul da ilha (La Crosse) até a localizada na região central (Campbell), no final da manhã do dia 12/06/2005 (aproximadamente às 10h50min). Com relação a velocidade e direção do ventou, verificou-se uma discrepância entre a estação Squitter, localizada na base aérea, e a estação Campbell (referência) principalmente na tarde do dia 11.
12 Este fato pode estar associado à localização da estação Squitter que, pela presença de um morro a nordeste de seu ponto de instalação, impediu o registro correto dos ventos do quadrante norte. Fato este que não foi verificado no dia seguinte, quando os ventos mudaram para o quadrante sul. Velociodade (m/s) 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 Comparação Velocidade Vento 11:30 14:10 16:50 19:30 22:10 00:50 03:30 06:10 08:50 11:30 14:10 16:50 Horas Vel_Vento Campbell Vel_Vento Lacrosse Vel_Vento Squitter Direção (graus) Comparação Direção Vento (a) (b) Figura 4 Gráficos de temperatura do ar ( C) (a) e umidade relativa do ar (%) (b) entre os dias 11 e 12/06/2005. 360 315 270 225 180 135 90 45 0 11:30 13:50 16:10 18:30 20:50 23:10 01:30 03:50 06:10 08:30 10:50 13:10 15:30 Horas Dir_Vento Campbell Dir_Vento Lacrosse Dir_Vento Squitter Ressalta-se a diferença entre os máximos registrados nas estações Campbell e Squitter, inferiores a estação La Crosse, localizada no sul da ilha. Este fato está associado à diferença de aproximadamente 2 C e 10% na medição do sensor da estação La Crosse (Oliveira et al., 2004).
13 CONCLUSÃO Muitos fatores influenciaram no resultado final do estudo. Destacamos as diferenças entre as estações utilizadas, por serem de marcas diferentes, e possuírem algumas peculiaridades que produzem diferenças nos dados obtidos entre cada uma delas. Além disso, essas estações são de categorias diferentes, ou seja, uma é profissional, outra é semiprofissional e duas são amadoras, o que também interfere nos resultados obtidos. Tivemos dificuldade em encontrar locais adequados para a instalação destas estações devido a confiabilidade do local (segurança dos equipamentos) e representatividade das condições de tempo ideais para a leitura dos dados (locais que tenham o clima específico de cada região analisada). Outros fatores como falta de padrões geográficos semelhantes, tais como altitude do terreno, proximidade do mar e obstáculos naturais e artificiais também foram observados pelo grupo. O grupo chega à conclusão de que por se tratar de um projeto novo para os integrantes, é preciso criar métodos mais eficazes para que em um próximo trabalho os fatores acima relatados não venham a interferir na qualidade final do mesmo.
14 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS OLIVEIRA, J.H.B.; Isoppo, G.C.; Martins, T.S. Comparação de dados entre as estações meteorológicas automáticas do CEFET/SC e INMET. Projeto Integrador do Módulo II do Curso Técnico de Meteorologia. Florianópolis. Setembro de 2004. STRAHLER, Arthur N. Classificación de los climas y regímenes climáticos. Geografía Física. Barcelona: Omega. 1975, p. 235-253. VIERS, George. Climatologia. Oikos tau, s.a. ediciones, Barcelona, 309p. NIMER, Edmon. Climatologia do Brasil. Rio de Janeiro, IBGE, 1989. MOLION, L. C. A Amazônia e o Clima da Terra. In: BRITO, Sérgio de S. (ed.) - Desafio Amazônico: O Futuro da Civilização dos Trópicos. Brasília, Ed. da UNB/CNPq, 1990. MONTEIRO, Maurici Amantino. - Avaliação das condições atmosféricas de Florianópolis para controle da Qualidade do ar. 1992, 69p. Monografia (Graduação em Geografia) - Departamento de Geociências da UFSC, Florianópolis.