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
Características climáticas Temperatura do Ar Pressão atmosférica Evaporação Radiação solar Umidade relativa do ar Ventos Precipitação
Estação hidrometeorológica Fonte: Sabesp
Temperatura do ar Variação no tempo Estação do ano Hora do dia Variação no espaço Latitude e altitude Vegetação Presença de massas de água
Sazonalidade da temperatura no globo
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
Termômetro de máxima Constrição Líquido Bulbo Tubo Escala
Termômetro de mínima Temperatura Mínima (11º C) Temperatura Atual (16º C) 5 10 15 20 Tubo Marcador Menisco
Termômetro de máxima e de mínima
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
Abrigo de termômetros Fonte: CTH/DAEE
Fonte: Sabesp
Pressão atmosférica Atmosfera Monte Everest
Pressão atmosférica Variação com Altitude Umidade do ar Medida com Barômetros Barógrafos
Barômetro aneróide Sistema de ponteiro Célula Aneróide
Barômetro aneróide Fonte: CTH/DAEE
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
Barógrafo aneróide semanal Fonte: CTH/DAEE
Barômetro de mercúrio
Evaporação Variação com Presença de massas de água Vento Temperatura Temperatura Ventos Evaporação Umidade do ar
Instrumentos de medida da evaporação Tanque Classe A Tanque enterrado (GGI) Tanque de 20 m 2 Tanque flutuante Evaporígrafo de balança Atmômetros
Atmômetro Cilindro graduado Placa porosa Dispositivo de sucção constante Atmômetro de Piché
Tanque Classe A Fonte: Sabesp
Tanque Classe A Termômetro Flutuante e Micrômetro Fonte: Sabesp
Evaporígrafo Fonte: Sabesp
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
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.
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
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.
Heliógrafo Fonte: CTH/DAEE
Heliógrafo Fonte: Sabesp
Heliogramas
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
Actinógrafo Fonte: Sabesp
Umidade relativa do ar Definição Pressão de vapor local / Pressão de saturação Medida com Psicrômetro: termômetros de bulbo seco e úmido Higrógrafos
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
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
Psicrômetro
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
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, 61078 exp 3, 22 kpa 25,3 237,3 17,269 19,8 0, 61078 exp 2,31 kpa 19,8 237,3 e 2,31 0, 074 25,3 19,8 1,9 kpa a 1,9 UR 100 59,1% 3,22
Termo - Higrógrafo
Termo Higrógrafo digital Fonte: Sabesp
higrógrafo Feixes de Cabelos Humanos Alavancas Amplificadoras Alavancas Amplificadoras Papel de registro sobre o cilindro Traço a tinta Parafuso de ajuste
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
Anemógrafo Fonte: Sabesp
Registro do anemógrafo Fonte: CTH/DAEE
Anemograma Fonte: Sabesp
Anemograma Fonte: CTH/DAEE
Precipitação Pluviômetro Fonte: CTH/DAEE
Pluviômetro Fonte: CTH/DAEE
Pluviômetro Paulista Fonte: CTH/DAEE
Pluviômetro de Plástico Fonte: CTH/DAEE
Pluviógrafo Fonte: CTH/DAEE
Pluviógrafo de bóia (semanal) Fonte: CTH/DAEE
Pluviômetro automático Instalação Pluviômetro de Báscula Fonte: SAISP/FCTH
Estação pluviométrica com telemetria Abrigo de Instrumentos Painel de controle Fonte: SAISP/FCTH
Rede telemétrica (Esquema da Estação) Fonte: SAISP/FCTH
Pluviômetro
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. 1000 postos pluviométricos 130 postos pluviográficos 140 postos fluviométricos 50 postos fluviográficos 10 postos sedimentométricos 24 estações meteorológicas Postos pluviométricos do estado de São Paulo
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
Radar Meteorológico Instalado no ano de 1988, na Barragem de Ponte Nova (município de Biritiba-Mirim), cabeceira do Rio Tietê. Fonte: SAISP/FCTH
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
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
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
Imagem de satélite
Evento de chuva 01 / 10 / 2001 mm/h
Chuva Acumulada pelo Radar 01 / 10 / 2001 mm
Chuva acumulada em alguns postos da Rede Telemétrica Alto Tiete - 14 JAN 2002 19:00 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