Hidrologia I: Precipitação e Tipos

HIDROLOGIA I ENG1216 PRECIPITAÇÃO PROFA MONIQUE DE FARIA MARINS MONIQUEMARINSPUCRIOBR Precipitação Conceito e Tipos Características Monitoramento 3 Precipitação Conceito e Tipos Características Monitoramento 4 Fontehttpblogdobanublogspotcom201312previ saodotempotemerradochuvashtml Fonte httpaulanoarxyzagua CHUVA CHUVISCO GRANIZO Fonte httpswwwtempoagoracombrnoticiasinicioanocom cabecadaguaemmgegranizoemsalvador ORVALHO Fonte httpspixniocomptpaisagenschuvachuvaumidadeverao alvorecerorvalhogramadocampogramaverdenatureza GEADA Fonte httpscompassmineralscombrtudoindicaque teremosgeadas NEVE Fonte httpswwwsitedecuriosidadescomcuriosida decomoeformadoumnevoeirohtml Fonte httpsexamecomciencianeveemsp oqueeofenomenoquederrubaraas temperaturasnobrasil NEVOEIRO Precipitação 5 PRECIPITAÇÃO qualquer massa de água que advinda da atmosfera atinge a camada superficial da terra PRECIPITAÇÃO qualquer massa de água que advinda da atmosfera atinge a camada superficial da terra Orvalho Geada Chuva Neve Granizo Causa primária das cheias fluviais Praticamente não influencia nos escoamentos No Brasil praticamente também não influencia nos escoamentos Precipitação 6 Chuva principal elemento da maioria dos projetos hidrológicos Problemas de engenharia chuvas de grande intensidade eou volume X ausência de chuva em longos períodos de estiagem A ocorrência da precipitação é processo aleatório que não permite uma previsão com grande antecedência Precipitação 7 Processo de formação das precipitações Evaporação estado líquido estado vapor Ascensão das massas de ar Condensação do vapor dágua presente no ar atmosférico saturação e núcleos de condensação Formação das nuvens microgotículas Aglutinação um milhão de microgotículas Processo de Bergeron Colisãocoalescência Peso Atrito correntes de ar ascendentes Precipitação Tipos Orográfica Convectiva Frontal Precipitação 8 Chuva Convectivas 9 Precipitação Precipitações resultantes da ascensão rápida de massas de ar na atmosfera As elevação das massas de ar ocorre por causa da convecção térmica Pode formar nuvens de grande desenvolvimento vertical Distribuição localizada com grande variabilidade espacial Intensidade moderada a forte dependendo do desenvolvimento vertical da nuvem Predominância no período da tardeinício da noite Duração curta a média minutos a horas Características das chuvas convectivas Precipitação 10 Chuva Convectivas Chuva Frontais 11 Precipitação Frente Quente Frente Fria Originada do encontro de massas de ar com diferentes características de temperatura e umidade Dependendo do tipo de massa que avança sobre a outra as frentes podem ser denominadas basicamente de frias e quentes Nesse processo ocorre a convecção forçada com a massa de ar quente e úmida se sobrepondo à massa fria e seca Com a massa de ar quente e úmida se elevando ocorre o processo de resfriamento adiabático com condensação e posterior precipitação Precipitação 12 Chuva Frontais Características das chuvas frontais Distribuição generalizada na região Intensidade fraca a moderada dependendo do tipo de frente Predominância sem horário predominante Duração média a longa horas a dias dependendo da velocidade de deslocamento da frente Precipitação 13 Chuva Frontais Chuva Orográficas 14 Precipitação Ocorrem em regiões onde barreiras orográficas forçam a elevação do ar úmido provocando convecção forçada resultando em resfriamento adiabático e em chuva na face a barlavento Na face a sotavento ocorre a sombra de chuva ou seja ausência de chuvas devido ao efeito orográfico do grego oros montanha Fonte httpsptslidesharenetviniciussantos921677chuvasorogrficasouderelevohidrogeogrfia Precipitação 15 Chuva Orográficas Precipitação Conceito e Tipos Características Monitoramento 16 Características principais Volume Total Duração Distribuição Temporal Espacial Precipitação 17 Altura pluviométrica P espessura média da lâmina de água precipitada que recobriria a região atingida admitindose que a água não infiltrasse não evaporasse Expressa em milímetros Duração t intervalo de tempo durante o qual se considera a ocorrência de chuva Expressa em minutos ou horas Intensidade i relação entre a altura pluviométrica e a duração da precipitação Expressa em mmh ou mmmin Frequência nº de eventos iguais ou superiores a um evento considerado Tempo de Recorrência ou Tempo de retorno inverso da probabilidade de um evento 1 TR P 1 TR f Características principais 18 Precipitação FREQUÊNCIA n de eventos iguais ou superiores a um evento considerado Cálculo da Frequência de uma Precipitação Método Califórnia Método Kimbal m f n 1 m f n m posição do valor na amostra em ordem decrescente n tamanho da amostra Ano Precipitação Maxima ORDEM Pmáx F TR 1983 220 1 270 011 900 1984 140 2 220 022 450 1985 170 3 170 033 300 1986 70 4 160 044 225 1987 120 5 140 056 180 1988 270 6 130 067 150 1989 160 7 120 078 129 1990 130 8 90 089 113 1991 90 9 70 100 100 Ano Precipitação Maxima ORDEM Pmáx F TR 1983 220 1 270 010 1000 1984 140 2 220 022 450 1985 170 3 170 030 333 1986 70 4 160 040 250 1987 120 5 140 050 200 1988 270 6 130 060 167 1989 160 7 120 070 143 1990 130 8 90 080 125 1991 90 9 70 090 111 19 Precipitação Precipitação Conceito e Tipos Características Monitoramento 20 Monitoramento Pluviométrico Pluviômetro Medida pontual Permite a leitura da chuva acumulada Pluviógrafos Medida pontual Permite a leitura contínua da chuva Radares e Satélites Medida espacial Permite a leitura contínua da chuva Precipitação 21 Pluviômetros Medida pontual Permite a leitura da chuva acumulada As leituras são realizadas em horários fixos ANA 0700 hs INMET 0900 1500 e 2100 hs PLUVIÔMETRO Precipitação 22 Monitoramento Pluviométrico Ville de Paris Área superior de captação da chuva 400 cm² Capacidade de acumulação 5 litros Capacidade de acumulação em termos de altura de chuva 125 mm Precipitação 23 Monitoramento Pluviométrico Pluviômetro h é a altura diária de chuva em mm VOLcap é o volume de água recolhido no pluviômetro em cm³ Acap é a área da superfície de captação cm² cap cap A h VOL h A VOL cap cap Altura de Chuva Precipitação 26 Pluviômetro Se k 10 Acap é dez vezes aprov 1 cm na proveta equivale a 1 mm de chuva prov cap VOL VOL prov prov cap cap h a H A K H h a A cap prov prov cap Precipitação 27 Altura de Chuva Utilizando a proveta Pluviômetro exposição ao vento altura do instrumento altura dos objetos vizinhos ao aparelho O efeito do vento altera as trajetórias do ar no espaço circundante ao pluviômetro e causa turbulência nas bordas do instrumento produzindo erros na observação da chuva Condições que Afetam a Quantidade de Água que Entra no Pluviômetro Precipitação 28 Pluviômetro 150 m Precipitação 29 Análise de consistência de dados pluviométricos difícil e subjetiva Recomendações para Instalação de Pluviômetros Pluviômetro Recomendações para Instalação de Pluviômetros Pluviômetro Deve permitir acesso em qualquer época do ano Deve ser cercado em volta do aparelho para protegêlo contra animais e crianças cuidando para que sua maior altura seja 150 m A borda do aro receptor deve estar rigorosamente nivelada a 150 m do solo Deve ser fixado por braçadeiras próprias a uma estaca suporte rigidamente enterrada e pintada Devem ser determinadas as coordenadas do posto e a sua altitude Deve ser realizado treinamento cuidadoso do observador na operação do pluviômetro e sua manutenção realizada pela demonstração prática do conteúdo da folha de instruções Precipitação 30 Recomendações para Instalação de Pluviômetros Pluviômetro Deve ser feita em local que permita a livre recepção de toda e qualquer precipitação independente de sua direção ou obliquidade Obstáculos devem ficar afastados pelo menos a uma distancia igual ao dobro de suas próprias alturas Evitar localizálos em terreno fortemente inclinados sobretudo em encostas voltadas para direção predominante de ventos Para minimizar os efeitos locais do vento devem ser preferidas posições em que a velocidade dos ventos ao nível do receptor seja tão pequena quanto possível sem interposição todavia de obstáculos à livre recepção Se no local da instalação as correntes aéreas causam grandes perturbações recomendase utilizar uma barreira protetora que poderá ser de vegetação a 075 m do aparelho até altura de 150 m capaz de movimentar o ar paralelamente ao plano da superfície receptora Precipitação 31 Caderneta de Campo Precipitação 32 Pluviômetro Layout da Estação Fonte Marcelo ParentesCPRM Precipitação 33 Pluviômetro Precipitação 34 Layout da Estação Pluviômetro Fonte Marcelo ParentesCPRM Mesmo princípio do pluviômetro mas com registro gráfico das variação da precipitação ao longo do dia Precipitação 35 Fonte Prof Marta Monitoramento Pluviométrico Pluviógrafos Registro do Pluviógrafo Precipitação 36 Pluviógrafos Recomendações para Instalação de Pluviógrafos Pluviógrafo Além de serem obedecidas as mesmas condições referidas para os pluviômetros recomendase as seguintes Para sua proteção é colocado no centro de cercado de forma quadrada com 5 m de lado altura 250 de tábuas unidas Deve ser sempre instalado no mesmo cercado um aparelho para leitura direta da altura de precipitação pluviômetro Evitar a sua instalação próxima a estações ferroviárias ou outros locais sujeitos a vibrações fortes A abertura do pluviógrafo deve estar voltada para o quadrante onde menor seja a incidência de chuva e ventos Precipitação 37 Pluviômetros de báscula Os pluviômetros de báscula são sensores eletrônicos para a medida da chuva usados nas estações meteorológicas automáticas Eles possuem duas básculas dispostas em sistema de gangorra com capacidade para armazenar de 01 a 02mm de chuva Conforme a chuva vai ocorrendo o sistema é acionado e um contador disposto no sistema de aquisição de dados registra a altura pluviométrica acumulada Esse equipamento registra o total de chuva o horário de ocorrência e a intensidade Básculas dispostas em um sistema de gangorra Precipitação 38 Estações Automáticas Precipitação 39 Pluviômetros Automáticos Estações Automáticas Radares Meteorológicos Satélites Estimativa de chuva em áreas de maior extensão e em locais de difícil acesso Precipitação 40 Esta medição está baseada na emissão de pulsos de radiação eletromagnética que são refletidos pelas partículas de chuva na atmosfera e na medição da intensidade do sinal refletido A relação entre a intensidade do sinal enviado e recebido chamado refletividade é correlacionada à intensidade de chuva em cada instante e dentro de um raio de até 200 km Exige calibração por meio de pluviômetros e pluviógrafos convencionais Radares Meteorológicos Pulsos de rad eletromagnética Precipitação 41 INEA INSTITUTO ESTADUAL DO AMBIENTE RJ Precipitação 42 Radares Meteorológicos A temperatura do topo das nuvens que pode ser estimada a partir de satélites tem uma boa correlação com a precipitação quanto mais quente a nuvem mais água ela contém Existem experimentos de radares a bordo de satélites que permitem melhorar a estimativa baseada em dados de temperatura de topo de nuvem Estimativa de Chuva por Satélites T T T Precipitação Monitoramento Pluviométrico Pluviômetro Medida pontual Permite a leitura da chuva acumulada Pluviógrafos Medida pontual Permite a leitura contínua da chuva Radares e Satélites Medida espacial Permite a leitura contínua da chuva Precipitação 44 Estação Pluviométrica ANA INMET RESPONSÁVEIS PELAS ESTAÇÕES 2700 ESTAÇOES Serviço Geológico do Brasil CPRM OPERAÇÃO ESTAÇÕES PLUVIOMÉTRICAS OPERAÇÃO CPRM ESTAÇÕES AUTOMÁTICAS ESTAÇÕES CONVENCIONAIS INMET Precipitação 45 HISTÓRICO DO MONITORAMENTO PLUVIOMÉTRICO Estação do Morro VelhoMG com registro desde 1855Estação pluviométrica mais antiga no pais 1920 coleta de dados hidrometeorológicos pela Comissão de Estudos de Forças Hidráulicas Estações voltadas para estudos no setor hidroenergético 1968 início do cadastro de estações hidrométricas no país DNAEE Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica 1996 ANEEL assume temporariamente as atribuições da extinto DNAEE 2000 criação da ANA recebendo a atribuição de promover e coordenar as atividades desenvolvidas no âmbito da Rede Hidrometeorológica Nacional Precipitação 46 Precipitação 47 httpsyoutubeFy01u64qt8 A Rede Hidrometeorológica Nacional Precipitação 49 EstacaoCodigo NivelConsistencia Data TipoMedicaoChuvas Maxima Total DiaMaximaNumDiasDeChuva MaximaStatus TotalStatusNumDiasDeChuvaStatus TotalAnualTotalAnualStatus Chuva01 Chuva02 Chuva03 Chuva04 Chuva05 Chuva06 Chuva07 Chuva08 Chuva09 Chuva10 Chuva11 Chuva12 Chuva13 Chuva14 Chuva15 Chuva16 Chuva17 Chuva18 Chuva19 Chuva20 Chuva21 Chuva22 Chuva23 Chuva24 Chuva25 Chuva26 Chuva27 Chuva28 Chuva29 Chuva30 Chuva31 2243009 1 01122007 1 569 3376 20 19 1 1 1 0 00 08 05 00 00 03 309 158 222 101 197 100 296 496 283 195 00 00 08 569 115 00 98 110 00 00 103 00 00 00 00 2243009 1 01092007 1 107 230 29 3 1 1 1 0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 28 00 00 00 00 00 00 00 95 00 00 107 00 2243009 1 01082005 1 0 0 0 0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 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828 1977 932 1976 754 1975 732 1974 708 1973 1256 1972 636 Tempo de Recorrência ou Tempo de retorno inverso da probabilidade de um evento Determine a Frequência e o Tempo de Retorno para a chuva máxima ocorrida em 2004 m f n 1 m f n Método Califórnia Método Kimbal 1 TR f FREQUÊNCIA n de eventos iguais ou superiores a um evento considerado