Hidrologia: Conceitos e Tipos de Precipitação

HIDROLOGIA Precipitação Djair Felix 2 Precipitação 1 Alguns conceitos usados em meteorologia 2 Mecanismos de formação da chuva 3 Tipos de precipitação 4 Medidas da precipitação 5 Grandezas características 6 Tratamento de dados 1 Conceitos Precipitação Água proveniente do meio atmosférico que atinge a superfície da terra Meteorologia estudo detalhado da precipitação Hidrologia precipitação passa a ser de interesse no momento em que ela atinge a superfície do terreno Fenômeno alimentador input da fase terrestre do ciclo hidrológico desencadeador dos processos de escoamento superficial infiltração evaporação recarga de aqüíferos vazão de base etc Formas de precipitação Formas de precipitação Características Chuvisco ou garoa drizzle mizzle Precipitação uniforme consistindo de gotas de diâmetro inferior a 05mm de intensidade geralmente baixa inferior a 1mmh parte evapora antes de chegar ao chão Ocorre em oceanos e em regiões subtropicais cobrindo grandes áreas Chuva rain Precipitação na forma líquida cujas gotas apresentam diâmetro superior a 05mm Leve 25 mmh Moderada 25 76 mmh Intensa 76 mmh Granizo hail Fragmentos irregulares de gelo 5mm formados pelo congelamento instantâneo de gotículas produzido por forte ascensão atmosférica Ocorre durante as tempestades Orvalho dew Forma de precipitação na qual a água contida sob a forma de vapor na atmosfera sofre condensação e precipita nas diferentes superfícies Isso ocorre porque corpos sólidos perdem calor mais rápido para a atmosfera Neve snow Cristais de gelo formados a partir do vapor dágua quando a temperatura do ar é de 0o C ou menos nuvens muito frias Geada frost Formação semelhante à do orvalho Mas no caso da geada há um processo de sublimação e a água precipita diretamente na forma sólida gelo Mudanças de estado da água na atmosfera revisão Fonte wwwaeroclubeparanacom brmeteorologia condensação ocorrem devido a uma variação na temperatura ou na pressão atmosférica Mudanças de estado da água na atmosfera 2 Mecanismos de formação de chuva Três passos principais A Criação de condições saturadas na atmosfera vapor dágua evaporação e evapotranspiração B Resfriamento das massas de ar Condensação do vapor dágua em água líquida Formação de nuvens C Crescimento das gotículas por colisão e coalescência precipitação Medida do vapor dágua na atmosfera Umidade absoluta massa de vapor daguavolume de ar gm3 Volume varia com a temperatura e pressão Umidade específica massa de vapor dáguamassa de ar gkg1 Difícil determinação Umidade relativa pressão de vaporpressão de saturação de vapor 100 Facilmente determinável higrometros Onde e pressão de vapor es pressão de saturação de vapor httpwwweaulasuspbrportalvideoactionidItem463 Medida do vapor dágua Higrômetros Substâncias capazes de absorver umidade atmosférica Cabelo Sais de lítio wwweteccombr Psicrômetro Umidade relativa RH Não a concentração de vapor real da atmosfera mas diz quão perto está da saturação Indicador de ocorrência de chuva RH 100 Característica importante Pressão de saturação ou saturação de vapor varia com a temperatura Capacidade de armazenamento de água do ar decresce junto com a temperatura b Resfriamento das massas de ar A umidade está sempre presente na atmosfera Mecanismo de esfriamento das nuvens Ascensão de massas de ar quente A redução da temperatura promove a redução da pressão de vapor de saturação Nuvens Na atmosfera o processo de condensação é visível sob a forma de nuvens Nuvem aerossol constituído por uma mistura de ar vapor de água e gotículas em estado líquido ou sólido São uma espécie de incubadora da precipitação e fazem parte do componente atmosférico do ciclo hidrológico A sua aparência delineia em geral o volume de ar onde a condensação e a saturação estão ocorrendo c Crescimento das gotas de chuva nas nuvens Nucleação homogênea ambiente de ar limpo puro Colisão das moléculas de vapor dágua Condição de supersaturação Raramente ocorre Nucleação heterogênea presença de Núcleos de Condensação de Nuvens Cloud Condensation Nuclei CCN Requer valores de umidade de 1 a 3 acima do valor de saturação Tipos de precipitação A Precipitações ciclônicas ou frontais B Precipitações orográficas C Precipitações convectivas Foto Mitch Dobrowner Ciclônica ou frontal Ciclônica ou frontal compreende a maior parte do volume de água precipitado em uma bacia Pode ocorrer por vários dias apresentando pausas com chuviscos Longa duração e médiaforte intensidade podendo ser acompanhadas de ventos fortes Orográfica muito efetiva em causar precipitação numa mesma área ou região ano após ano ou mesmo continuamente durante longos períodos de tempo São comuns nas regiões montanhosas próximas ao mar Baixa intensidade e longa duração Convectivas podem variar de leve a pesadas dependendo das condições de umidade e do contraste atmosférico Tempestades com trovão que despejam grande volume de água em curto período de tempo e sobre uma área relativamente pequena Típico das regiões tropicais onde os ventos são fracos e a circulação de ar é essencialmente vertical Intensas e de curta duração chuvas de verão Perguntas Porquê no verão ocorrem as chuvas mais pesadas O que pode provocar em termos de chuva o excesso de NCNs proveniente das queimadas Medidas da precipitação Quantificase a chuva pela altura de água caída e acumulada sobre uma superfície plana A quantidade de chuva precipitada é coletada em recipientes denominados pluviômetros ou pluviógrafos pluviógrafo pluviômetro Pluviômetro Cilindro receptor de água com medidas padronizadas O funil protege a água coletada contra radiação solar diminuindo as perdas por evaporação Uma torneira colocada na base do funil permite a coleta do volume de água precipitado A coleta é feita diariamente sempre à mesma hora Onde P precipitação mm V volume recolhido cm3 A área de captação do anel cm2 1 mm chuva 1 lm2 Pluviômetro totalizador Recipiente de armazenamento permite o acúmulo de água por uma semana ou mais Enterrado e com certa quantidade de óleo para formar uma película superficial e evitar a evaporação Retirada da água por meio de um sifão Utilizado em áreas mais isoladas Pluviógrafo flutuador ou de bóia Possui uma área de captação de 200 cm2 composta de um coletor com funil e uma cisterna onde existe uma bóia acoplada ao sistema de pena registradora Quando a cisterna está cheia um sistema de sifão a esvazia e a pena inicia o gráfico no ponto zero Cada sifonada corresponde a 10mm de água na maioria desses pluviógrafos Durante o tempo de esvaziamento não há registro de chuva resultando em um erro instrumental Pluviógrafo de báscula tipping bucket Formado por um funil e um recipiente de perfil triangular dividido em dois compartimentos que coletam pequenas quantidades de água um de cada vez semelhante ao movimento de uma gangorra Quando um compartimento enche ele desce e a água é descartada enquanto o outro recebe a água Esse movimento alternado de enchimento é acoplado a um circuito elétrico que aciona o registrador seja a pena registradora ou o datalogger Cada báscula representa normalmente 01 ou 02mm de água Cuidados na instalação Local de instalação Posicionar em áreas abertas longe dos prédios e de vegetação alta Características do coletor Material alumínio anodizado aço inoxidável ferro galvanizado fibra de vidro bronze e plástico Diâmetro formato cilíndrico para minimizar a ação dos ventos Tamanho mais utilizado no Brasil é de 20 cm Profundidade baixa profundidade não permite o uso do funil que evita o retorno da gota e de alta profundidade são mais sensíveis à ação dos ventos Nivelamento Precisão das dimensões Perda por evaporação Redes hidrometeorológicas Normalmente se usam dados pluviométricos coletados por um órgão estatal ou regional Cada país dispõe de uma rede de pluviômetros e são estes dados que são utilizados para qualquer estudo raramente se instalam pontos de medida individuais para uma investigação concreta Rede de pluviômetros deve estar adequadamente desenhada dependendo do relevo da densidade populacional do interesse para obras hidráulicas previsão de cheias etc Como uma primeira aproximação em áreas planas devese instalar um pluviômetro a cada 250 km2 mas em áreas montanhosas a densidade deve ser maior wwwanagovbr Evolução das estações Pluviométricas httparquivosanagovbrinfohidrologicasEvolucaoBrasilpdf Grandezas características Altura pluviométrica h quantidade de chuva que cai em uma determinada região representada pela altura de água acumulada no aparelho Equivale à chuva que se formaria sobre o solo como resultado de dada chuva caso não houvesse escoamento infiltração ou evaporação Expressa normalmente em mm Duração t intervalo de tempo decorrido entre o instante no qual se iniciou a chuva e o seu término Expressa normalmente em minutos ou horas Intensidade i velocidade da chuva isto é i ht Expressa normalmente em mmh ou mmmin Freqüência F número de ocorrências de uma dada quantidade de precipitação em um dado intervalo de tempo fixo Tempo de retorno ou Período de Retorno ou Período de Recorrência Tr representa o tempo médio de anos no qual a precipitação analisada apresente o mesmo valor ou maior Elaboração de dados pluviométricos pontuais Depende do objetivo do trabalho Recursos hídricos dados de precipitações mensais e anuais Estudo de cheias começamos com precipitações máximas diárias para identificar o dia mais chuvoso e então aumentase o detalhe para identificar horas ou minutos mais chuvosos Em qualquer caso a partir das medidas realizadas em uma estação são computados P diária P mensal P anual P média mensal P média anual Necessidade de séries climáticas de longo prazo em geral com mais de 20 anos Hietograma Gráfico que expressa a precipitação em função do tempo Geralmente representado por um histograma gráfico de barras Nas ordenadas podem figurar a altura de precipitação em mm ou a intensidade de precipitação mmhora Como unidade de tempo podem ser selecionado minutos horas dias meses ou anos Hietograma acumulado Ruben de la Laina Porto 2010 Hietograma acumulado adimensional Ruben de la Laina Porto 2010 Intensidade x tempo Ruben de la Laina Porto 2010 Curva intensidadeduração Expressa a máxima intensidade de precipitação gerada em diversos intervalos de tempo Fundamental para o projeto de obras hidráulicas Precipitação média sobre uma bacia Problema prático Qual é o volume precipitado sobre uma bacia hidrográfica que possui mais de um pluviógrafopluviômetro Previsão para hoje chuvas acima da média Ruben de la Laina Porto 2010 Polígonos de Thiessen Traçado dos polígonos de Thiessen é absolutamente objetivo não requer subjetividade Não considera a influência do relevo httpwwwpiercecollegeweathercomflashThiessenswf Geoprocessamentomodelagem Outros métodos interpoladores pe inverso do quadrado da distância Ver pe Salgueiro 2005 Avaliação da rede pluviométrica e análise da variabilidade espacial da precipitação estudo de caso na bacia do rio Ipojuca em Pernambuco Dissertação de mestrado Produtos Meteorológicos Satélite e radar Combinação com dados in situ httpwwwcptecinpebr Evolução tecnológica Sites interessantes Explicando o tempo climatempo httpwwwyoutubecomwatchv3XBYp2gPFYfeaturerelated Cumulus ninbus HD httpwwwyoutubecomwatchv6LkInkH6aAofeaturefvwrel