Comparação de dados meteorológicos obtidos em estações convencional e automática no Distrito de Irrigação do Platô de Neópolis SOUSA, I.F. 1 ; NOGUEIRA, L.C. 2 ; BASTOS, D.B 3 ; MÉLO, D.L.F.M. 4 ; BARRETO, A.N. 2 ; COSTA, L.C. 5 ; MANTOVANI, E.C. 6 ABSTRACT In this paper, some meteorological data obtained from two weather stations, a conventional and an automatic one, were compared in order to describe the automatic station early functioning and to determine the necessity of adjustments and improvements. Both of station were installed at the same place in the Platô de Neópolis Irrigation District, in the north part of Sergipe state. The data regarding to the variables Air Temperature maximum (Tmax), Air Temperature minimum (Tmin), Air Relative Humidity (UR) and Rainfall (PP) were collected from September to December, in 1999. The automatic station underestimated slightly the Tmax data and overestimated the Tmin and UR data obtained in the conventional station. The rainfall data were almost coincidents in the whole analyzed period. Although there were some differences, the data behavior of all variables was very similar during all period, showing that the original calibration of automatic weather station sensors were satisfactory, but it must be submitted to a review and maintenance program for assuring much longer and reliable operation. Key-words: Climatic Data, Conventional Weather Station, Automatic Weather Station. INTRODUÇÃO O Distrito de Irrigação Platô de Neópolis está localizado no norte do Estado de Sergipe, à margem direita do Rio São Francisco, a aproximadamente 50 km da sua foz. O Distrito possui uma área irrigável de 7.230 ha, destinada à fruticultura, com grande potencial de aplicação de técnicas modernas de manejo cultural, na busca de patamares elevados de produção de frutas com qualidade para exportação. A concepção moderna do Distrito de Irrigação, com lotes empresariais de 20 a 500 ha, utilizando os sistemas de irrigação por microaspersão e gotejamento, de alta tecnologia, com possibilidade de fertirrigação e controle totalmente automático, projeta a sua potencialidade de se tornar um dos distritos mais eficientes da atualidade. Dessa forma, todo equipamento para medição, monitoramento e controle dos parâmetros envolvidos no complexo solo-água-planta-atmosfera interessa ao Distrito, pois podem dar suporte direto e importante ao manejo da irrigação, com diretas e importantes conseqüências para a autosustentabilidade do sistema produtivo. 1 Agrometeorologista, M.Sc., Professor do DEA/UFS, Aracaju - SE - inajafrancisco@bol.com.br 2 Engenheiro Agrônomo, M.Sc., Pesquisador da Embrapa Tabuleiros Costeiros - nogueira@cpatc.embrapa.br, aurelir@cpatc.embrapa.br 3 Engenheira Agrônoma, Técnica da ASCONDIR - ascondir@infonet.com.br 4 Aluna de graduação do curso de Engenharia Agronômica e bolsista PIBIC/CNPq/UFS - danlins@bol.com.br 5 Agrometeorologista, Ph.D., Professor do DEA/UFV - l.costa@mail.ufv.br 6 Engenheiro Agrônomo, Ph.D., Professor do DEA/UFV - everardo@mail.ufv.br 134
A irrigação é uma técnica essencial para o sucesso dos processos de produção, na medida em que diminui os riscos provenientes do estresse hídrico. Entretanto, para que um sistema de irrigação funcione adequadamente torna-se necessário um manejo de água eficiente. Dentre os vários métodos disponíveis para se promover o controle da irrigação, destacam-se os que utilizam informações climáticas. A obtenção de dados climáticos a partir de estações automáticas tem conquistado um espaço cada vez maior, apresentando diversas aplicações como determinação da evapotranspiração, ou simulação de produtividade e incidência de pestes através de modelos (FERNANDES, et al. 1995). O conhecimento dos dados meteorológicos é útil para o planejamento agrícola durante a estação de cultivo, desde o plantio até a colheita em diversos tipos de solos, como por exemplo, para a determinação da necessidade e da quantidade de irrigação, especialmente na região Nordeste, carente, de um modo geral, de recursos hídricos. A aquisição de dados referentes ao crescimento de uma determinada cultura existente, fornece informações relacionadas com o seu desenvolvimento, podendo ser úteis para dimensionar as necessidades de culturas futuras (MENDES, et al. 1995). Segundo SENTELHAS et al. (1997), em climatologia agrícola, uma questão importante surge quando da substituição de uma estação convencional, com uma longa série de dados, por uma automática. Essa questão se refere à homogeneização da série histórica com uma nova série, ou seja, como transferir a confiabilidade da convencional para a automática, de modo que as séries obtidas pelas duas possam ser consideradas como série única. O objetivo deste trabalho foi apresentar e comparar os dados obtidos nos primeiros quatro meses de operação simultânea das duas estações meteorológicas (convencional e automática) instaladas no Distrito de Irrigação do Platô de Neópolis, visando caracterizar o funcionamento inicial da estação automática, em comparação com a convencional, e determinar a necessidade de ajustes e melhorias. MATERIAL E MÉTODOS Os dados utilizados neste estudo foram obtidos em duas estações meteorológicas instaladas no Distrito de Irrigação do Platô de Neópolis, sendo uma estação convencional, pertencente à ASCONDIR - Associação dos Concessionários do Distrito de Irrigação do Platô de Neópolis (Lat. 10 17' S; Long. 36 35' W; Alt. 120m), instalada desde de 1987, e uma estação automática da marca METOS, pertencente à Embrapa Tabuleiros Costeiros (Figura 1). Os dados analisados foram obtidos no período de setembro a dezembro de 1999. A estação meteorológica automática foi instalada no mês de agosto de 1999, dentro da área do cercado da estação convencional da ASCONDIR, de forma a permitir a comparação dos dados obtidos nos instrumentos convencionais com aqueles obtidos nos sensores automáticos. Os parâmetros meteorológicos analisados foram Temperatura Máxima (Tmax); Temperatura Mínima (Tmin); Umidade Relativa (UR) e Precipitação Pluviométrica (PP). A estação automática gera continuamente dados oriundos dos seus sensores, através de varreduras dos seus sinais elétricos. Entretanto, a estação foi programada para registrar amostras dessas leituras a cada 12 minutos, de forma a se obter 5 leituras de cada sensor por hora, gerando 120 leituras diárias para cada sensor. Os dados são armazenados em um datalogger que está conectado, via cabo, a um microcomputador PC de escritório, sendo descarregados diariamente. Sua alimentação elétrica é feita através de uma bateria de 6V, recarregável por energia solar, captada através da placa solar que acompanha o equipamento. A conexão via cabo com o computador PC utiliza a interface serial RS232 e o software Metwin, que permite a comunicação integral on-line entre o PC e a estação. A especificação dos sensores está apresentada na Tabela 1. Os sensores instalados são: temperatura do ar, umidade relativa do ar, precipitação pluviométrica, radiação global e velocidade do vento. Entretanto, neste trabalho não foram abordados a radiação global e a velocidade do vento, tendo em vista a não existência de dados equivalentes da estação convencional que possam ser comparados. 135
Entretanto, para que haja possibilidade de comparação mais completa num futuro próximo, estão sendo providenciados os ajustes necessários e a instalação de um actinógrafo convencional. Os horários de leitura dos dados da estação convencional são aqueles padronizados pelo INMET (12, 18 e 24 TMG). Os cálculos seguem também aqueles padronizados pelo INMET. A composição dos valores diários para a estação automática é feita escolhendo-se os valores mínimos ou máximos da série lida diariamente, os valores obtidos nos horários coincidentes com aqueles da estação convencional e, ainda, os valores médios calculados. Na classificação de Köppen, o clima da região do Baixo São Francisco, onde está localizado o Distrito de Irrigação do Platô de Neópolis, é do tipo semi-úmido, caracterizado por um verão úmido e quente com chuvas concentradas no outono e inverno. A temperatura média é de 25,6 C, a umidade relativa do ar média anual é de 76,8% e a direção predominante do vento é de sudeste, com velocidade média anual de 3,5 m/s. Tabela 1. Especificação técnica dos sensores da estação meteorológica automática. Tipo do sensor Alcance Resolução Precisão Temperatura do ar -30 a +60 C 0,1 C ± 0,4 C Umidade relativa do ar 0 a 98% 1,0% ± 3% (até 85%) (*) Precipitação Pluviométrica 0 a 30 mm/h 0,2 mm ± 4% Radiação global 0 a 2000 W/m 2 1,0 W ±10% Velocidade do vento 0 a 25 m/s 0,1 m/s ± 2% (*) ± 2% (85 a 96%) RESULTADOS E DISCUSSÃO Observando o gráfico da temperatura do ar máxima (Figura 2a), percebe-se que há uma similaridade muito boa entre os dados gerados pelas duas estações ao longo dos quatro meses considerados. Para a estação convencional, o intervalo de valores foi de 24,6 a 34,2ºC (amplitude: 9,6 C), com média 29,4 C, enquanto que, para a automática, foi de 22,2 a 30,9ºC (amplitude: 8,7 C), com média de 27,8 C. A diferença entre os menores valores das duas estações foi de 2,4ºC e, dos maiores valores, foi de 3,3ºC. Na maior parte do tempo, a estação automática subestimou os valores de temperatura máxima. Para a temperatura do ar mínima (Figura 2b), ocorreu o inverso, ou seja, a estação automática superestimou os valores em todo o período considerado. Os dados variaram de 17,2 a 24,3ºC (amplitude: 6,4 C), com média 20,7 C, para a estação convencional e, de 19,2 a 27,0ºC (amplitude: 7,8 C), com média de 23,8ºC, para a automática. A diferença entre os menores valores foi de 2,0ºC e, entre os maiores, de 2,7ºC. Apesar disso, os dados gerados apresentaram comportamento similar, exceto para o mês de outubro, quando os valores superestimados foram de menor grandeza ou até coincidentes. 136
Figura 1 - Aspecto da estação meteorológica automática instalada dentro da área da estação convencional no Distrito de Irrigação do Platô de Neópolis-SE. A temperatura média (Figura 2c) reflete o comportamento intermediário ao ocorrido para os dados de Tmax e Tmin gerados pelas duas estações, já que é a média aritmética das duas variáveis medidas. Os dados variaram de 20,8 a 24,8 C (amplitude: 4,0ºC), com média 25,1ºC, para a estação convencional e, de 21,9 a 28,4 C (amplitude: 6,5ºC), com média 25,8ºC, para a estação automática. A diferença entre os limites inferiores foi de 1,1ºC e, entre os superiores, de 3,6ºC. Permaneceu, entretanto, a tendência de superestimar os valores, já que na variável Tmin este efeito foi mais pronunciado. Considerando o comportamento da umidade relativa do ar (Figura 3a), os dados variaram de 65 a 93% (amplitude: 28%), com média 78,0%, para a estação convencional e, de 72 a 99% (amplitude: 27%), com média de 79,4% para a estação automática. Observa-se boa similaridade das informações durante todo o período estudado, exceto no período de 10 a 30 de novembro, quando os dados da estação convencional estiveram mais elevados, enquanto que aqueles da automática não acompanharam essa elevação. A precipitação pluviométrica (Figura 3b) foi a variável que apresentou melhor similaridade ao longo dos 4 meses, significando que o pluviômetro de leitura automática está com ótima calibração e o mecanismo móvel de emissão de pulsos elétricos encontra-se em perfeito funcionamento. No período analisado, os dados de precipitação variaram de 0 a 42,2mm para a estação convencional e de 0 a 40,8mm para a estação automática. A diferença entre os limites superiores foi de 1,4 mm. Percebe-se, pelo comportamento das curvas apresentadas, que os dados estiveram bem ajustados, independente do valor da precipitação diária. De uma forma geral, os dados gerados pelas duas estações (convencional e automática) estiveram muito similares entre si, nesses primeiros quatro meses de operação conjunta, indicando que a calibração original dos sensores da estação automática foi satisfatória, em comparação com os sensores da estação convencional, com alguma limitação para o caso da temperatura mínima, devendo ser submetida a um programa de revisões e manutenções periódicas, de forma a assegurar operação confiável ao longo do tempo. Vale ressaltar que o período analisado coincide, normalmente, com a época de seca na região e que 1999 foi um ano atípico por ter apresentado valores de precipitação acima do normal. 137
(a) Tmax( C) 34,0 32,0 28,0 26,0 24,0 22,0 18,0 16,0 14,0 12,0 (b) Tmin( C) 34,0 32,0 28,0 26,0 24,0 22,0 18,0 16,0 14,0 12,0 (c) Tmed( C) 34,0 32,0 28,0 26,0 24,0 22,0 18,0 16,0 14,0 12,0 Figura 2 - Comportamento dos dados das variáveis climáticas Tmax (a), Tmin (b) e Tmed (c), obtidos nas estações meteorológicas convencional e automática, em operação no Platô de Neópolis-SE. 138
100 90 80 70 (a) UR (%) 60 50 40 30 20 10 0 45,0 40,0 35,0 25,0 15,0 5,0 0,0 (b) PP (mm) Figura 3 - Comportamento dos dados das variáveis climáticas umidade relativa (a) e precipitação pluviométrica (b) obtidos nas estações meteorológicas convencional e automática, em operação no Platô de Neópolis-SE. CONCLUSÕES - A estação automática gerou dados de temperatura do ar máxima ligeiramente subestimados em relação à estação convencional; - Os dados de temperatura do ar mínima e umidade relativa do ar foram superestimados pela estação automática; - Os dados de precipitação pluviométrica gerados pelas duas estações foram praticamente coincidentes em todo o período analisado; - O comportamento similar dos dados gerados pelas duas estações indica que a calibração original dos sensores da estação automática foi satisfatória, devendo, entretanto ser submetida a revisão e manutenção para operação confiável ao longo do tempo. 139
AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Universidade Federal de Viçosa (UFV), à Fundação Arthur Bernardes e à ASCONDIR (Associação dos Concessionários do Distrito de Irrigação do Platô de Neópolis) pelas ações que permitiram a obtenção e a instalação da Estação Meteorológica Automática. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FERNANDES, A. L.T., SILVA, F.C., FOLEGATTI, M.V. Uso de estações automáticas para o controle de irrigação no estado de São Paulo. In: CONGRESSO BRASILEIRO AGROMETEOROLOGIA, 9. Campina Grande. Anais. Campina Grande, Sociedade Brasileira de Agrometeorologia, p. 1-3, 1995. MENDES, E.L., FREIRE, R.C.S., DEEP, G.S., NETO, J.S.R, AZEVEDO, P.V. Sistema de Aquisição de dados agrometeorológicos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA, 9. Campina Grande. Anais. Campina Grande, Sociedade Brasileira de Agrometeorologia. p. 19-24, 1995. SENTELHAS, P. C., MORAES, S.O., PIEDADE, S.M.E. de., PEREIRA, A.R., ANGELOCCI, L.R., MARIN, F.R. Análise comparativa preliminar de dados meteorológicos obtidos por estações convencional e automática. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA, 10. Piracicaba. Anais. Piracicaba, Sociedade Brasileira de Agrometeorologia, p.243-245. 1997. 140