A CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA LOCAL NA REGIÃO DA USINA HIDRELÉTRICA ITÁ Aline Fernanda Czarnobai 1 Ruy de Sá Prudêncio 2 Maria Laura Guimarães Rodrigues 3 RESUMO Este trabalho analisa o comportamento do ciclo diurno da velocidade e direção do vento e a ocorrência de brisas lacustres para a região da Usina Hidrelétrica Itá, localizada no rio Uruguai, entre os Estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul. O reservatório possui área total de 141 km², com predominância de ventos NE, seguidos por E. Em geral, as velocidades do vento variam de a 2,5m/s. A região possui brisa lacustre definida para os meses de verão, com a entrada ocorrendo em torno das 13:00 hora local (HL) e intensidade máxima aproximadamente às 18:00 HL. ABSTRACT This study analyzes the daily wind cycle of speed and direction and the occurrence of lake breeze in the region of Itá s hydreletrical power plant, located on the river Uruguay, between the states of Santa Catarina and Rio Grande do Sul. The reservoir has a total area of 141 km², with the predominance of NorthEast winds followed by East winds. Generally, the wind speed varies from to 2,5 m/s. The region has a lake breeze defined for the summer months, starting near 13:00 local time and reaching its higher intensity near 18:00 local time. Palavras-chave: Brisa Lacustre, Regime de Ventos, Itá - SC. INTRODUÇÃO Estudos sobre circulação atmosférica local em regiões próximas a lagos já foram realizados por STIVARI e OLIVEIRA (1996), para a usina de Itaipu PR, e por MOURA et al. (2004), para o Lago de Balbina AM. Ambos evidenciam a presença de uma circulação de brisa lacustre, bem definida e melhor caracterizada no período de máximo aquecimento diurno. A brisa lacustre possui formação similar à brisa marítima verificada em regiões costeiras. Em geral, ocorre após a primavera e começo de verão, quando um sistema de ventos locais alonga-se sobre a costa de lagos. A circulação de brisas resulta do aquecimento ou resfriamento diferencial entre terra e água. Durante o dia, a parte terrestre se aquece mais do que o corpo líquido, formando uma célula de circulação chamada brisa marítima ou lacustre e, no período noturno, o processo é 1 LECO/UDESC Laboratório de Estudos Climáticos e Oceânicos Rua Visconde de Ouro Preto, 457 Centro, CEP: 88020-040 - Florianópolis/SC. E-mail: aczarnobai@yahoo.com.br 2 LECO/UDESC Laboratório de Estudos Climáticos e Oceânicos Rua Visconde de Ouro Preto, 457 Centro, CEP: 88020-040 - Florianópolis/SC. E-mail: f2rsp@udesc.br 3 EPAGRI/CIRAM Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina SA Avenida Admar Gonzaga, 1347, Itacorubi, CEP: 88034-901 -Florianópolis, SC. E-mail: laura@epagri.rct-sc.br
oposto, o corpo terrestre resfria-se mais rapidamente do que a parte líquida, caracterizando a brisa terrestre. O início da brisa é identificado por um incremento de velocidade do vento, queda de temperatura e aumento da umidade do ar. A frente de brisa é a zona limite entre as duas massas de ar, a massa de ar mais frio do lago e a massa de ar mais aquecido da terra. Este estudo tem por objetivo investigar o sinal de brisa lacustre na região do reservatório Itá, analisando dados de vento em superfície da estação meteorológica local. A Usina Hidrelétrica Itá localiza-se no Rio Uruguai, entre os estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. A área total do reservatório é de 141km², cujo enchimento foi efetuado durante o ano 2000. O lago da UHE Itá é formado pelas águas dos Rios Canoas e Pelotas, os quais convergem próximo ao município de Marcelino Ramos (RS), dando origem ao Rio Uruguai. DADOS E MÉTODOS Nesse estudo foram utilizados dados horários de direção e velocidade do vento, medidos pela estação meteorológica automática localizada no município de Itá SC (Fig. 1), a uma distância aproximada de 2 km da borda do lago. A estação é de propriedade da Tractebel Energia e gerenciada pela EPAGRI - Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina SA. Os dados horários são resultado da média vetorial da direção e velocidade do vento registrados de 10 em 10 minutos. Para esse estudo foram utilizados dados do período de 01 de janeiro a 31 de dezembro de 2004. Fig. 1- Mapa da localização da estação meteorológica Para a análise da oscilação diurna do vento, foram determinadas as médias horárias de direção e velocidade de vento, para cada estação do ano (verão: J,F,M; outono: A,M,J; inverno: J,A,S; primavera:o,n,d). A distribuição de freqüência anual e mensal da direção e velocidade do vento foi determinada pelo histograma polar. Para o estudo de detecção do sinal de brisa, seguiu-se a metodologia proposta por CAMARGO et al.(1996) e PRUDÊNCIO (2002), de decomposição do vento em componentes EW
e NS e retirada das componentes médias mensais (retirada do vento sinótico ou circulação de grande escala) para a elaboração dos hodógrafos. RESULTADOS Ciclos diurnos A oscilação diurna da direção e velocidade do vento, para cada estação do ano, é representada na figura 2. 4,0 Ciclo Diurno - Outono (2004) 360 3,5 315 3,0 270 2,5 225 velocidade (m/s) 2,0 180 135 direção (graus) 90 45 a) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 horas 0 b) 4,0 Ciclo Diurno - Inverno (2004) 360 4,0 Ciclo Diurno - Primavera (2004) 360 3,5 315 3,5 315 3,0 270 3,0 270 2,5 225 2,5 225 velocidade (m/s) 2,0 180 135 direção (graus) velocidade (m/s) 2,0 180 135 direção (graus) 90 90 45 45 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 horas 0 c) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Fig. 2 Ciclo diurno da direção (quadrados) e velocidade (círculos) do vento 2004 horas 0 d) velocidade direção No período do verão (Fig.2-a) e outono (Fig.2-b), a direção do vento permanece de E desde a madrugada até às 10:00 HL. Depois, verifica-se o giro do vento para SE, atingindo o quadrante S no período da tarde. A velocidade varia de a 2,3 m/s, no verão, e de a 2,0 m/s no outono, em ambos os casos com um ligeiro acréscimo a partir das 18:00 HL. No inverno (Fig.2-c), a direção do vento é de SE no período de 10:00-20:00 HL e, após esse horário, permanece de E/SE. Na primavera (Fig.2-d), a direção do vento é predominante de E/SE e,
no período das 12:00-18:00 HL, encontra-se no quadrante S/SE. Em ambas as estações a velocidade média varia de a 2,5 m/s. Em geral, a direção média horária do vento apresenta predomínio de E (noite e manhã) e de SE (período da tarde). A velocidade média do vento varia de a 2,0 m/s, sendo que os menores valores são observados no período da manhã. Histograma Polar A distribuição da freqüência anual da direção e velocidade do vento pode ser verificada nas figuras 3 e 4. Fig.3 - Histograma polar anual 2004 Fig.4 - Distribuição de freqüência anual da velocidade do vento - 2004 Observou-se maior freqüência de ventos de NE, seguido por E, com intensidade de a 4,0 m/s. Ambas as direções representam em torno de 60% da freqüência dos ventos. A porcentagem de calmaria (ventos inferiores a m/s) é de apenas 0,14% (Fig.3). Na distribuição de freqüência mensal (gráficos não mostrados) observaram-se ventos de 6,0 a 8,0 m/s na direção de SW para março, maio e dezembro, S para o mês de novembro e N para o mês de junho. Na distribuição de freqüência anual da velocidade do vento (Fig.4), observou-se 96% dos ventos com velocidade de a 4,0 m/s, seguidos por 3,7% de ventos na classe de 4,0 a 6,0 m/s. Hodógrafos Para analisar a evolução diária da direção da brisa, na área próxima ao lago da usina hidrelétrica Itá, foram elaborados hodógrafos para cada mês do ano de 2004.
Os meses de janeiro, fevereiro e março (Fig.5) apresentaram o sinal de brisa de lago bem definido: a entrada geralmente ocorre em torno das 13:00 HL e possui intensidade máxima aproximadamente às 18:00 HL. Janeiro - 2004 Fevereiro - 2004 21 19 20 18 16 17 15 21 20 19 18 17 16 14 15 S_N - 22 0 23 3 2 1 6 4 5 7 10 8 9 11 1314 12 S_N - 23 22 0 1 2 3 4 56 7 8 9 10 11 12 13 - - - - - - W_E - - - - W_E Março - 2004 15 16 S_N - 22 23 01 2 3 4 21 20 5 6 7 8 10 11 9 13 19 18 12 17 14 - - - - - W_E Fig.5 Hodógrafos J,F,M 2004 A direção da rotação da brisa é no sentindo anti-horário e apresenta direção média de NE. No final da tarde, com a diminuição da temperatura, a terra começa a resfriar-se, formando uma brisa da terra em direção ao lago. O sinal da brisa terrestre é observado após 01:00 HL, com intensidade máxima às 05:00 HL, e prolonga-se até às 9:00 HL. Nos meses de outono, inverno e primavera (gráficos não apresentados) não foi possível identificar o sinal de brisa. CONSIDERAÇÕES FINAIS Os ciclos diurnos indicaram ventos em superfície, em geral, entre 100 e 120, no período noturno e parte da manhã, aproximando-se de 180 no começo da tarde. A velocidade variou de a 2,0 m/s e os histogramas polares mostraram maior freqüência para ventos de NE seguidos por E. Não foi expressiva a porcentagem de calmaria e de ventos acima de 6,0 m/s.
Os hodógrafos indicaram a presença de uma circulação lacustre para os meses de verão. Os meses de janeiro e fevereiro apresentaram o sinal de brisa de lago definido com entrada aproximadamente às 13:00 HL. A rotação da brisa é no sentido anti-horário e direção média de NE. AGRADECIMENTOS Agradecimentos a Tractebel Energia pelo conjunto de dados e a EPAGRI/CIRAM pelo suporte técnico. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAMARGO, R., MARONE, E. E DIAS, P.L. Detecção do sinal de brisa no registro de vento de Pontal do Sul (PR). In: IX congresso brasileiro de meteorologia, 1996, Campos de Jordão. Anais do IX Congresso Brasileiro de Meteorologia. 1996. v. 2, p. 1036-1040. MOURA, M. L.; MEIXNER, F. X.; TREBS, I..; LYRA, R. F. F. ; ANDREAE, M. O.; FILHO, M. F. N. Evidência observacional das brisas do lago de Balbina (Amazonas) e seus efeitos sobre a concentração do ozônio.acta Amazônica, 2004, v.34, no. 4, p.605-611. PRUDÊNCIO, R.S. Estudo do sistema de circulação de brisa no litoral centro-norte de Santa Catarina. 2002. 46f. Dissertação (Especialização em Meteorologia) Faculdade de Meteorologia, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2002. SIMPSON, J.E. Sea breeze and local winds. Cambridge: Cambridge University Press,1994. STIVARI, S.M.S.; OLIVEIRA, A.P. Avaliação do impacto do reservatório de Itaipu sobre a circulação atmosférica local. In: IX congresso brasileiro de meteorologia, 1996, Campos de Jordão. Anais do IX Congresso Brasileiro de Meteorologia. 1996. v. 2, p. 1259-1262.