sexta-feira, 19 de junho de 2009

ESTAÇÃO METEOROLÓGICA

Estações Meteorológicas

1 – Introdução

Estações meteorológica são um conjunto de instrumentos que servem para observação dos fenômenos meteorológicos que ocorrem na troposfera ao nível da superfície terrestre. Pode ser feita por instrumentos com leitura direta ou através de instrumentos registradores. As leituras devem ser sistemáticas, ou seja, padronizadas no tempo; uniformes ou seja, com pessoas treinadas e devem ser ininterruptas, ou seja, não falhar.
No Brasil, na rede oficial as leituras são feitas às 9, 15 e 21 horas de Brasília que correspondem as 12,18 e 24 horas GMT.

2 – Conceito

Estação meteorológica é o local onde é instalado convenientemente um conjunto de instrumentos que descrevem de maneira sucinta as condições meteorológicas ocorrentes no momento da observação.

3 – Classificação das Estações Meteorológicas

As estações meteorológicas de superfície podem ser classificados de acordo com a finalidade, pelo sistema de coleta de dados e quanto ao número de elementos observados.

3.1 - Quanto a Finalidade das Observações

a) Estação Sinótica

Objetiva a previsão do tempo. As medições realizadas são direção e velocidade do vento, temperatura do ar, umidade relativa do ar, chuva, pressão atmosférica, nuvens, geadas. As leituras são realizadas às 9, 15 e 21 horas.

b) Estação Climatológica

Tem por finalidade obter dados para determinar o clima de uma região, após um histórico de no mínimo 30 anos de observação. As medições realizadas são direção e velocidade do vento, temperatura do ar, umidade relativa do ar, chuva, pressão atmosférica, nuvens, geadas, temperatura do solo, evapotranspiração, orvalho, evaporação e radiação solar. As leituras são realizadas ás 9, 15 e 21 horas.

c) Estação Agroclimatológica

Tem por finalidade fornecer informações para estudar a influencia do tempo (elementos meteorológicos) sobre as culturas, além de realizar observações que determinam o crescimento e desenvolvimento das culturas.
3.2 – Quanto ao Número de Elementos Observados

a) Primeira Classe

São aquelas que possuem instrumentos para medida de todos os elementos meteorológicos, possibilitando caracterização detalhada das condições meteorológicas do local.

b) Segunda Classe

São aquelas que não medem a pressão atmosférica, a velocidade e a direção dos ventos e a irradiação solar global, porem possuem os principais elemento para fins agro meteorológicos.

c) Terceira Classe

São também conhecidas como estações termo pluviométricas, por medir apenas a temperatura (máxima e mínima) e a chuva. Caracterizam estações utilizadas em propriedades agrícolas.
3.3 - Quanto ao Sistema de Coleta de Dados

Quanto ao sistema de coleta de dados as estações meteorológicas podem ser classificadas como:

a) Estações Meteorológicas Convencionais (EMC)

É o tipo de estação que exige a presença diária do observador meteorológico para a coleta dos dados. Os equipamentos que constam em uma EMC são normalmemte de leitura ou com sistema mecânico de registro.

b) Estação Meteorológica Automática (EMA)

São estações que possuem a coleta de dados totalmente automatizada. Nelas os sensores operam com princípios que permitem a emissão de sinais elétricos que são captados por um sistyema de aquisição de (datalogger) possibilitando o armazenamento e o processamento informatizado do dados.

4 – Instalação de uma Estação Meteorológica

Todos os requisitos listados servem tanto para EMC como para EMA.

4.1 - Escolha do Local

Deve ser representativo da região. Tem abrangência de aproximadamente um raio de 150 km2 ao redor da estação.
Requisitos da área:
a) exposição aos ventos gerais da região, devendo-se para não instalar em fundo de vale;
b) deve apresentar horizontes amplos, ou seja, não podem ter barreiras que impeçam a incidência da radiação solar ou que modifiquem o vento;
c) distante de cursos d’água pois modificam o balanço de energia;
d) o solo deve ser representativo da região, plano, que não acumulem água e deve ser gramada a fim de minimizar o efeito das diferentes texturas.

4.2 – Localização Geográfica

Deve possuir as coordenadas geográfica ou seja, latitude,longitude e altitude.

4.3 – Orientação

O acesso da estação deve ser voltado para o sul.

4.4 – Montagem

A área que os aparelhos devem ocupar deve ser tal que evite o sombreamento ou interferência de um equipamento sobre outro. A estação deve ser cercada a fim de evitar animais na área. A tela deve ser de arame galvanizado com malha de 5cm e 1,5m de altura (OMM). O terreno deve ser plano, gramado e bem drenado. Junto a estação deve existir uma casa de alvenaria que tem por finalidade conter os instrumentos de medida de pressão, além do rádio amador.

4.5 – Localização dos instrumentos

A finalidade é que um instrumento não interfira na medição do outro. Na porção norte devem ficar os instrumentos que não podem ser sombreados como o heliógrafo, actinógrafo, geotermômetros, tanques de evaporação, pluviômetros e evapotranspirômetros. Na porção central deve ser instalado o abrigo meteorológico, o qual deve ter a porta voltada para o sul. Na porção sul devem ser instalados os aparelhos mais altos como, por exemplo, o anemômetro.
4.6 – Cuidados gerais

A grama deve ser cortada periodicamente a fim de se manter a 10cm evitando-se o sombreamento de equipamentos. Os equipamentos devem ser calibrados periodicamente. Cercas e mourões devem ser pintados de branco e as portas da estação e do abrigo devem ser mantidas fechadas.
5 – Estação Meteorológica Convencional (EMC)

A EMC de primeira classe é composta pelos seguintes intrumentos:
5.1 – Heliógrafo

Instrumento que mede o número de horas durante o dia que os raios solares atingem diretamente a superfície da terra num determinado local.

Descrição – compõem-se de uma perfeita esfera de cristal suspensa em suporte semicircular, tendo por baixo uma armação metálica em forma de concha, na qual existem seis ranhuras onde são colocadas as tiras de papelão. A tira curva comprida é utilizada da metade de outubro até o fim de fevereiro. A tira reta é utilizada do princípio de março até o meado de abril e do princípio de setembro até a metade de outubro. A tira curva curta é utilizada da metade de abril até o fim de agosto.

Instalação – pilar em alvenaria de 1,0 x 0,3 x 0,3m, rebocado e esboçado, devendo ser bem nivelado na sua base, as faces laterais devem ficar orientadas para o N,S,L,W. Os ajustes devem existir a fim da boa carbonização da fita, devendo estar em nível, ou seja, concentricidade, meridiano e latitude.

Manejo – a tira curta é colocada na ranhura mais curta do aparelho; a tira reta na ranhura do centro e a tira comprida mais próxima ao pólo inferior do aparelho. A tira deve ser substituída na leitura das 21 horas.

5.2 – Actinógrafo

Determina a quantidade de energia que atinge a superfície na terra (cal cm2 dia-1). É denominada de radiação solar global.

Descrição: o elemento sensível a radiação é protegido por uma cúpula de vidro que aciona um sistema de alavancas que registra a energia sobre um papel colocado sobre um tambor acionado por meio de relojoaria. A radiação é recebida por três placas bimetálicas uma enegrecida e duas brancas, que através de suas dilatações geram energia.

Instalação: mesmo do heliógrafo.

Utilização - uma caloria = energia necessária para elevar 1 grau centígrado a temperatura de um grama de água em qualquer instante do dia. A troca de fase de um grama de água a 20oC, requer 585 Kcal, conhecida como calor latente de evaporação.

5.3 – Abrigo Meteorológico

Tem por finalidade manter os instrumentos secos, livres da precipitação e insolação.


Descrição – caixa de teto duplo, parede de venezianas com porta também de venezianas que deve estar na direção sul. Deve ser de madeira e pindado de branco.
Instrumentos – termômetro de máxima, mínima, evaporímetro de piche, psicrômetro, termohigrômetro.
Instalação: terreno plano, coberto de grama rasteira. A base deve ficara altura de 1,20m do solo. Deve ser nivelado sobre um cavalete ou pilar de alvenaria.

a)Termômetro de máxima

Mede a temperatura máxima do dia à sombra.

Descrição – o elemento sensível é um bulbo cheio de mercúrio ligado um tubo capilar que tem uma constrição nas proximidades da união com o bulbo. Aquecendo-se o mercúrio o capilar dilata-se. Resfriando-se tende a voltar mas fica restrito no capilar. A leitura é dada pela dilatação que registra a temperatura.
Instalação – no abrigo meteorológico em posição horizontal, levemente inclinado, junto com o de mínima.
Utilização – temperaturas extremas interferem no crescimento e desenvolvimento de plantas. A leitura é realizada às 21 horas.

b)Termômetro de Mínima

Mede a temperatura mínima do ar à sombra.

Utilização – elemento sensível é o álcool. Dentro do álcool há uma pequena peça de material em forma de halter que se movimenta quando a coluna retrocede em direção ao bulbo. O halter deve estar junto ao menisco que se forma com o álcool. Por isso deve ser movimentado nas horas mais quentes do dia. Leitura – 9 horas.

c) Termohigrógrafo

Registra continuamente a temperatura do ar e umidade relativa do ar à sombra.

Descrição – faixas de temperatura = -15 a +/- 40oC, com resolução de 0,5 oC. Umidade relativa do ar: 0 – 100% com resolução de 3%, entre 20 e 80% nos extremos.
Instalação – Abrigo meteorológico
Manejo – calibração dos sensores, sendo cabelo humano para a umidade relativa e a temperatura do ar é medida por sistema bimetálico.

d) Psicrômetro

Aparelho constituído de dois termômetros. Um fluxo de ar pode ser forçado a passar nos bulbos dos termômetros – ventilação forçada. Um termômetro fornece a temperatura do ar (t). O segundo é coberto com uma gaze ou cadarço de algodão que é umedecido com água destilada (tw). O ar passa e retira a umidade.
Instalação - dentro do abrigo meteorológico em suporte próprio.
Utilização – Depressão psicrométrica = diferença entre (t – tw). Importante no cálculo de tensão de vapor do ar e umidade relativa do ar.

Y = ΔHgt/(t-tw)
Y = 0,485 mmHg/ 0C (em média)
Y = Constante psicrométrica

e) Evaporímetro de Piche

Mede a evaporação potencial do ar a sombra.
Descrição: tubo cilíndrico em vidro de 35cm de comprimento e 1,5cm de diâmetro externo. Graduado em 30cm3 com divisões a cada 0,1cm3. Apresenta uma extremidade fechada denominada olhal que tem por finalidade pendurar o instrumento. A outra extremidade, a inferior é aberta e dispõe de uma presilha para fechá-la por meio de um disco circular de papel absorvente com espessura de 30mm e 0,5mm de diâmetro, fixado por capilaridade e mantido pela presilha.

Instalação – no abrigo meteorológico.

Os dados coletados, ou seja, a evaporação medida não leva em consideração os valores de radiação solar. A evaporação é sensível a velocidade do vento e mantém relação inversa com a umidade relativa do ar e não apresenta nenhuma relação com a evapotranspiração.

f) Termômetro de Relva

Termômetro de relva, também chamado termômetro de mínima na relva, é idêntico ao termômetro de mínima (termômetro de álcool) e deve instalar-se num canteiro de relva, horizontalmente, sobre duas forquilhas de madeira a uma pequena altura do solo. Tocando ao de leve na relva destina-se a obter informação sobre a geada.

Convém referir ainda, que quando exposto ao sol, podem aparecer neste termômetro bolhas na coluna de álcool . Neste caso não se recomenda não deixá-lo exposto durante o dia. Recomenda-se principalmente no Verão, após fazer a leitura da manhã, guardá-lo no abrigo e torná-lo a colocar no suporte ao fim do dia.

5.4 – Tanque Classe A

Serve para determinar a capacidade evaporante da atmosfera a fim de medir a evaporação de uma superfície livre de água.
Descrição – diâmetro de 1,219m por 25,4cm de altura – chapa galvanizada número 22. Assentado sobre caibros (estrado) nivelados com vãos cheios de terra. É constituído ainda por:
Poço tranqüilizador: nivelado, onde se faz a leitura com aparelho chamado micrômetro de gancho assentado em cima do poço tranqüilizador. Em casos especiais deve-se colocar tela de arame hexagonal para evitar entrada de galhos, folhas e pássaros. Nesse caso deve-se fazer a correção da leitura. Outro tanque deve estar junto a fim de servir de depósito de água.
No tanque principal deve-se ter um termômetro de máxima e mínima flutuando sobre a água do mesmo. Tornasse necessário um anemômetro para medir a velocidade do vento.

Manejo e operação – enche-se o tanque até 5cm da borda superior . O nível de medida permitida é 7,5cm a partir da borda superior, ou seja, a cada 25mm de evaporação deve se recolocar água no mesmo.
O micrômetro tem precisão de 0,01 a 0,02mm.
Horário da leitura – 9 horas.
Utilização:
ECA(n) dia = leitura (n-1) + precipitação (n)
n = dia
Fator de correção – 0,6 a 0,8

5.5 – Pluviômetro

Tem por finalidade determinar a precipitação pluvial (mm). A altura de chuva é dada pela razão entre o volume inicial e a superfície em questão.


Descrição – O mais comum é “Ville de Paris”. O recipiente é tronco cônico com área de captação e torneira na parte afunilada inferior.
Instalação – em suporte a 1,5m em nível.
Manejo – após a chuva coletar e medir em proveta.

5.6 – Pluviôgrafo

Tem por finalidade registrar a cada instante de tempo a precipitação pluvial, informando sobre o total de chuva e a intensidade (mm/h).

Descrição – boca de captação de 200cm2 que vai descarregar a água em um depósito que possui uma bóia. A medida que o depósito se enche de água, a bóia se eleva acionando uma pena que registra a precipitação num gráfico acoplado em um tambor. O tamanho do depósito é limitado em 10mm. Na extremidade inferior possui um sifão para escoar a precipitação captada.
Manejo - dar corda no sistema, trocar o gráfico, esgotamento do reservatório, trocar a pena e observar a tinta da pena.

5.7 – Catavento

Tem finalidade dar a direção e sentido do vento. Alguns podem dar a velocidade expedita do momento (m/s).
Descrição – vão metálico o qual tem em uma extremidade terminal em forma de cone que indica o sentido de onde vem o vento e na outra extremidade duas alertas separadas por um ângulo de 22o. O conjunto é móvel juntamente com um ponteiro que indica sobre uma parte fixa a direção do vento. Na parte fixa estão os pontos cardeais e os números representativos da direção do vento.

Instalação – canto sul a 8 – 10m.

Tipos:
1 – Biruta = dá o sentido, a direção do vento e ainda uma idéia de velocidade.


2 – Catavento tipo Wild = superfície metálica que sempre está perpendicular à direção do vento. A velocidade é dada pela deflexão da superfície.

5.8 – Anemômetro de concha ou caneca

Constituído por três a quatro conchas, instaladas sobre um eixo vertical fixado a uma engrenagem que movimenta um mostrador. Os dados são acumulados e divididos pelo período.

5.9 – Anemôgrafo Universal

Registra continuamente a intensidade do vento bem como a direção e o sentido.

Sensor dines = determina a velocidade instantânea do vento – rajadas.
Robinson = integrador da trajetória.

5.10 – Geotermômetro

Determina a temperatura do solo.


Descrição – haste de vidro que apresenta uma saliência que é o ponto de referência que deve ficar na superfície da terra. É fixado em suporte específico. Apresenta um bulbo que deve ser enterrada no solo a profundidade desejada. As profundidades mais comuns são: 2,5; 10 e 20cm na disposição leste/oeste. A menor profundidade deve ser colocada no lado oeste. A extremidade superior da haste deve apontar para o norte. A variação da medição é de -13 a 60oC, com subdivisões de 0,2 oC, podendo-se estimar até 0,10C.

5.11 – Lisímetros e Evapotranspirômetros

Lisímetro é um tanque inserido no solo, cheio do mesmo solo do local e com vegetação. É utilizado para se medir a evapotranspiração de referência (ETo) ou da cultura (ETc). Também é chamado de evapotranspirômetro dependendo de que forma o processo de medição é feito. A mensuração da evapotranspiração é determinada pelo balanço hídrico dos dispositivos. Comumente existe uma balança no fundo do lisímetro onde se pode determinar, dessa forma, quanto de água que evapotranspirou naquele sistema. Outro tipo de lisímetro usa, ao invés da balança, um sistema de drenagem de água onde quando colocada a água até a capacidade de campo daquele solo, a quantidade de água drenada é exatamente a quantidade de água evapotranspirada


6 – Estação Meteorológica Automática (EMA)

A estação meteorológica automática, é uma estação que possibilita a recolha dos dados meteorológicos de uma forma automatizada, segundo um passo de tempo estabelecido. Este sistema é composto por um conjunto de sensores, os quais medem, instante a instante, os vários elementos climáticos.
Esta informação é enviada para um "Data Logger", a memória do sistema, o qual, com base nos valores instantâneos determina, as médias horárias dos elementos climáticos medidos. Estes dados ficam armazenados no "Data Logger", até serem exportados por via telefônica ou através de um computador portátil.
A estação meteorológica automática contém os seguintes sensores: Termômetro, higrômetro, anemômetro, cata-vento, pluviômetro e piranómetro. Desta forma são medidos os seguintes elementos: temperatura do ar, umidade relativa, velocidade e direção do vento, precipitação e radiação solar global.

GROSSKLAUS, Fernando
RIO DO SUL,JUNHO 2009