COMPARAÇÃO ENTRE MEDIDAS DE VELOCIDADE DO VENTO EM RIO GRANDE, RS, DE 2001 A 2006 Joel Rubert 1, Margareth Badejo dos Santos 2, Nisia Krusche 3 RESUMO: Diferenças entre as medidas de vento, realizadas por catavento e por sensor automático, e a interferência nas medidas de velocidade do vento devido a obstáculos próximos a estação meteorológica do Rio Grande, foram identificadas em trabalhos anteriores. Pretende-se então comparar as medidas do catavento da estação convencional e do sensor automático da estação do Rio Grande e avaliar a interferência, sobre as medidas de vento, dos obstáculos próximos da estação meteorológica para o período de 2001 a 2006. Contatou-se que, para estação convencional, ocorre maior incidência de vento nordeste, enquanto, para a estação automática, observa-se em geral que predomina o vento leste. Para a componente zonal e meridional, verifica-se que a estação convencional não registra velocidades do vento elevadas. Na comparação entre as médias mensais, observa-se que a intensidade é menor na estação convencional e que a direção da velocidade do vento é semelhante. Depois da retirada dos obstáculos que se encontravam nas proximidades da estação meteorológica, houve aumento nos valores medidos para a intensidade do vento e nota-se melhor distribuição nas direções do vento. Portanto é importante que o instrumento não sofra interferência de obstáculos e que as medidas sejam realizadas com equipamento de registro automático. ABSTRACT: Differences between wind measurements yielded by weather vane and automatic sensor, as well as the interference in wind velocity due to obstacles that surrounded the meteorological station of Rio Grande have been identified in previous works. Since a new automatic sensor was installed at the station and some of the obstacles were removed, an evaluation of the interference of the obstacles and a comparison between the measurements of the conventional station s weather vane and the automatic station wind sensor is in order, for the period from 2001 to 2006. For conventional station, the northeast wind was more frequent, while for the automatic station the predominant wind is from east. It is verified that the conventional station only registers low wind speeds. Monthly means also indicated that the wind speed intensity is smaller for the conventional station, but wind directions are similar. After the removal of the obstacles around the meteorological station, an increase in the wind intensity measurements was observed, as well as a larger frequency of wind direction of the southern quadrant. Therefore, it is important that the instrument that measures wind does not experience interference from obstacles and that the measures are performed by automatic sensors. Palavras-Chave: Catavento, estação meteorológica. INTRODUÇÃO A cidade do Rio Grande localiza-se no estuário da Laguna dos Patos. Devido aos sistemas atmosféricos atuantes na região, é sujeita a um regime de ventos que varia sazonalmente em intensidade e direção. A direção predominante do vento é nordeste, seguido de sudoeste conforme 1 Curso de Física, Fundação Universidade Federal do Rio Grande, Caixa Postal 474, 96201-900, Rio Grande-RS, fisjoel@furg.br 2 Departamento de Geociência, mbadejo@vetorial.net 3 Departamento de Geociência, nkrusche@furg.br
estudo feito por Braga e Krusche (2000), Lopes (2000) e Campello (2003). Reboita et al. (2002) calcularam as normais provisórias de 1991 a 2000 para Rio Grande e encontraram a direção média do vento como sendo de leste nos meses de agosto até abril, girando até oeste em junho. O local da estação meteorológica, até março de 2003, era cercado por árvores de altura superior a dez metros. Em um trabalho sobre a interferência destas árvores, que circundavam a estação convencional do Rio Grande, nos resultados de ventos, Khan et al. (1995) concluíram que as mesmas só não interferiam nos ventos de direção sul. Quanto às outras direções, poderiam ser alteradas de 11 a 43 no sentido horário, com redução de 1,2 m/s a 5,2 m/s na intensidade. Lopes (2000) também verificou esta interferência dos obstáculos nas medidas da intensidade e direção dos ventos, e usou dois métodos de correção para os valores da velocidade do vento na estação meteorológica do Rio Grande, encontrando fatores entre 1,26 a 1,50. Os valores variaram nesta faixa em função da direção. Por outro lado, identificaram Braga e Krusche, (2000b) diferença entre dados medidos com catavento e sensor automático que da-se principalmente na direções norte e oeste pra o horário das 9:00, sempre com um total de ocorrências muito maior para os dados do anemógrafo. Pretende-se comparar medidas de vento obtidas na estação meteorológica convencional e automática do Rio Grande e identificar o efeito dos obstáculos, para o período de 2001 a 2006. METODOLOGIA A estação meteorológica convencional nº 83995, do Rio Grande, localiza-se a 32 04 43 S e 52 10 03 W a 2 metros de altitude e é operada pelo Departamento de Geociências da Fundação Universidade Federal do Rio Grande (FURG) em convênio com o Oitavo Distrito de Meteorologia do Instituto Nacional de Meteorologia (INMet). A intensidade e direção da velocidade do vento são medidas nos horários padrões (12, 18, 00 UTC) por um catavento Wild, desde março de 1989 até a presente data. A estação meteorológica automática do Rio Grande número A802, está localizada ao lado da estação convencional e realiza medidas desde 17 de novembro de 2001 utilizando anemômetro de concha Vaisala WAA151 para medir a velocidade do vento e catavento Vaisala WAV151 para medir a direção do vento. As medidas da estação automática para os períodos de 17 de novembro de 2001 a 9 de junho de 2002 (período 1), 27 de novembro de 2003 a 7 de maio de 2004 (período 2) e 24 de maio de 2005 a 14 de abril de 2006 (período 3) serão analisadas, bem como as medidas da estação convencional para os mesmos períodos. Para os cálculos das médias mensais foi necessário alterar os períodos a fim de respeitar as regras para o cálculo das mesmas, sendo os períodos 01 de dezembro de 2001 a 31 de marco de 2002 (período 1.1), 01 de janeiro de 2004 a 31 de marco de
2004 (período 2.1) e 02 de setembro de 2005 a 30 de abril de 2006 (período 3.1). Está seleção foi necessária por que havia falhas nos dados da estação automática. As distribuições de freqüência são construídas por direção do vento e em intervalos de acordo com a escala de Beaufort. RESULTADOS Observa-se, quando se verifica a distribuição de freqüência para as medidas de vento da estação convencional que, no período de 1991 a 2005, predomina vento de direção nordeste, seguido de sudoeste e sudeste (figura 1a). Esse padrão já foi citado por Braga e Krusche (2000). A maior incidência de nordeste explica-se pela forma como as direções da estação convencional são avaliadas. Se o ângulo for 0º, direção é norte; se o ângulo for 90 0, a direção e leste; mas qualquer valor entre 0º e 90º é considerado nordeste. Figura 1. Distribuição de freqüência percentual da direção da velocidade do vento: Estação convencional para o período de 1991 a 2005 (a), período 1 (b), período 2 (c) e período 3 (d), e estação automática para o período 1 (e), período 2 (f) e período 3 (g). (Fonte: Estação Automática e Convencional do Rio Grande - INMet).
Pode-se observar que a direção de leste seguido de nordeste predominou em todos os períodos estudados da estação automática, exceto para o período 1 (figura 1e), onde predominou ventos de direção nordeste seguido de leste e sudoeste. Nos períodos estudados observa-se, que a distribuição de freqüência para os dados da estação convencional são centrados nos menores valores, ou seja, não há observação para valores elevados. Na componente zonal (figura 2a) apresenta predominância de vento oeste para os três períodos, com maior freqüência na classe que contém o intervalo de velocidade de 1:3. Na componente meridional (figura 2b), observa-se para os três períodos predominância de vento sul, com maior freqüência na classe que contém o intervalo de velocidade de 1:3. Na distribuição de freqüência para a estação automática observa-se para a componente zonal maior incidência de vento leste para os três períodos (figura 2c), com maior freqüência na classe que contém o intervalo de velocidade de -3:-1. Na componente meridional, observa-se predominância de vento norte no primeiro período, que e menor no segundo período e o terceiro período apresenta distribuição simétrica, com maior freqüência na classe que contém o intervalo de velocidade de -1:1. Figura 2. Distribuição de freqüência percentual: Estação convencional, componente zonal (a), componente meridional (b) e estação automática, componente zonal (c), componente meridional (d). Para os horários 12, 18, 00 UTC e período 1.1 ( ), período 2.1, ( ) e período 3.1( ). (Fonte: Estação Automática do Rio Grande - INMet).
A representação polar da velocidade do vento na estação automática do Rio Grande para os três períodos é apresentada na figura 3. Entre o período 1 (figura 3a) e período 2 (figura 3b) houve corte de árvores que se encontravam nas proximidades da estação entre as direções leste e norte. A retirada destes obstáculos modificou a distribuição dos ventos como mostra a figura, pois a intensidade dos ventos entre as direções nordeste e sudoeste aumentaram assim como também aumentou a freqüência. a) b) c) Figura 3. Velocidade do vento da estação automática, em representação polar, para os períodos de: (a) período 1, (b) período 2 e (c) período 3. (Fonte: Estação Automática do Rio Grande - INMet). Na comparação entre os valores médios mensais para os três períodos, a velocidade do vento é maior para a estação automática em todos eles, mas a variação da velocidade do vento é similar. CONCLUSÃO Constatou-se diferença entre os dados da estação convencional medidos com catavento e os dados da estação automática medidos com sensor automático. Esses resultados sugerem que há existência de defasagem nos dados da estação convencional devido ao equipamento utilizado, evidenciando a importância dos dados serem coletados por sensor automático. Entretanto a direção é similar para todos os períodos, dessa forma pode-se, num estudo climatológico, usar os dados da estação convencional com confiança. A estação automática nem sempre terá continuidade adequada na coleta de dados para um estudo climatológico. Depois do corte das árvores que se encontravam nas proximidades da estação meteorológica do Rio Grande, houve aumento nos valores medidos para a intensidade da velocidade do vento, e nota-se melhor distribuição nas direções da velocidade do vento. Portanto é importante o instrumento não sofra interferência de obstáculos.
Figura 4. Intensidade média mensal da velocidade do vento: Período 1.1 (a), período 2.1 (b) e período 3.1 (c) e direção média mensal da velocidade do vento para o período 1.1 (a), período 2.1 (b) e período 3.1 (c). Sendo em azul para a estação Convencional e em verde para a estação Automática. (Fonte: Estações Convencional e Automática do Rio Grande INMet). REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Braga, M. F. S.; Krusche, N.. Padrão de Ventos em Rio Grande, RS, no período de 1992 a 1995. Revista Atlântica, Rio Grande, v. 22, p. 27-40, 2000a. Braga, M. F. S.; Krusche, N.. Estudo comparativo entre dois métodos de medição de direção e velocidade do vento na região de Rio Grande RS. In: Anais do XI Congresso Brasileiro de Meteorologia, Rio de Janeiro,. CD-ROM código MI0044, 2000b. Campello, F. D., Saraiva, J. M. B. e Krusche, N., Periodicity of Atmospheric Phenomena occurring in the Extreme South of Brazil. Atmos. Sci. Letters, 2003. Krusche, N., Saraiva, J. M. B. e Reboita, M. S., Normais Climatológicas Provisórias de 1991 a 2000 para Rio Grande, RS,. Ed. Universitária/UFSM. 2003. 84 p. Britto, F.; Krusche, N.. Freqüência e Intensidade das Frentes Frias. In: Anais do IX Congresso Brasileiro de Meteorologia, 1996, Campos do Jordão, SP,. p. 185-188. Khan, V., Krusche, N., Zavialov, P., A note on the influence of local vegetation upon representativity of routine wind measurements. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 10, n. 1-2, p. 48-53, 1995. Lopes, T. M., Fatores de correção para a velocidade do vento, parâmetros de weibull e potencial eólico na cidade do Rio Grande Dissertação submetida a Fundação Federal do Rio Grande Curso de Engenharia Oceânica. Maio 2000.