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ESTUDO PRELIMINAR DO CICLO DIÁRIO DAS CIRCULAÇÕES LOCAIS EM
PETROLINA, SUBMÉDIO SÃO FRANCISCO
Ewerton Cleudson de Sousa Melo 1 , Magaly de Fátima Correia2, Maria Regina da Silva Aragão 2
Resumo
Dados de vento à superfície coletados por uma estação automática foram utilizados com
intervalo de 3 horas para estudar a variabilidade do escoamento das escalas local e sinótica em
Petrolina. A análise dos dados sugere a existência de interação entre essas escalas, apresentando
sazonalidade de acordo com os sistemas atmosféricos atuantes na área. O escoamento médio horário
em Petrolina tem menor (maior) intensidade e maior (menor) variação na direção no período
chuvoso (seco), quando os alísios e ventos locais termicamente induzidos têm menor (maior)
intensidade. De modo geral, o escoamento médio horário apresenta valores mais baixos no final da
noite-início da manhã e valores mais elevados no meio da manhã, sugerindo a existência de
interação entre as circulações local e de grande escala.
Palavras Chave: Circulação Local, Interação de Escalas, Submédio São Francisco
Abstract
Surface wind data collected by an automatic platform were used at 3-hour intervals to
study the surface flow variability on the synoptic and local scales at Petrolina. The data analysis
suggests the existence of interaction between these scales, showing seasonality in accordance with
the atmospheric systems that influence the area. The hourly mean flow in Petrolina shows lower
(higher) intensity and higher (lower) variation in direction during the wet (dry) season, when the
trades and thermally induced local winds have lower (higher) intensity. In general, the hourly mean
flow has lower values in late night-early morning and higher values in mid-morning, a result that
indicates the existence of interaction between the local and large-scale circulation.
Palavras Chaves: Local Circulation, Scale Interaction, Submédio São Francisco
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Aluno do Doutorado em Meteorologia, email:[email protected]
Professora Doutora UACA/UFCG, email: [email protected], [email protected]
Endereço: Unidade Acadêmica de Ciências Atmosféricas, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade
Federal de Campina Grande, Avenida Aprígio Veloso 882, 58109-970 Campina Grande – Paraíba, Fone (0xx83 33101202).
2
2
INTRODUÇÃO
Compreender a variabilidade espacial e temporal do vento é de grande importância, porque ele é
responsável pelo transporte de umidade e calor necessários para a formação de nuvens. Por outro lado, o
vento à superfície influencia direta ou indiretamente quase todas as atividades humanas a exemplo das
operações de pouso e decolagem de aeronaves, a pesca marítima para as embarcações veleiras entre
outras.
A variabilidade diária do escoamento em um determinado local depende da região e da época
do ano porque está relacionada com a fisiografia e a ocorrência de fenômenos sazonais ou
anomalias atmosféricas de grande escala. No estudo desta variabilidade normalmente utilizam-se
modelos numéricos regionais cujos resultados precisam ser validados com base em dados coletados
com resolução adequada. A instalação de Plataformas de Coleta de Dados Automáticas – PCD’s
possibilita armazenar, com alta resolução temporal, um número determinado de variáveis
meteorológicas que contribuem significativamente para solucionar uma boa parte do problema de
validação. Atualmente esse sistema é bastante caro para ser implantado em todos municípios, sendo
instalado em locais selecionados a exemplo do município de Petrolina em Pernambuco.
A cidade de Petrolina, localizada no sudoeste do estado de Pernambuco, é uma das principais
cidades do Submédio São Francisco. Ela se destaca pelo potencial agrícola com o cultivo irrigado
de videiras que possui especial importância econômica e social, na medida em que envolve um
grande volume anual de negócios voltados para os mercados interno e externo, sendo a que
apresenta o maior coeficiente de geração de empregos diretos e indiretos no Submédio do Vale de
São Francisco.
Dessa forma, o objetivo deste trabalho é estudar a variação do vento local em Petrolina,
contribuindo com informações sobre esta variável meteorológica nesta área e utilizar os resultados
para validação de modelos numéricos.
ÁREA DE ESTUDO
A cidade de Petrolina-PE (9°24’S, 40°29’W, 370m) está localizada na margem esquerda do
Submédio do Rio São Francisco, aproximadamente 40km da represa do Sobradinho. Seu relevo é
basicamente plano, suavemente ondulado. A vegetação nativa predominante é do tipo caatinga
hiperxerófila (ATLAS ESCOLAR DE PERNAMBUCO, 2003). A estação chuvosa em Petrolina
começa em novembro/dezembro (atuação dos vórtices ciclônicos) e termina em marçoabril(migração para norte da Zona de Convergência Intertropical - ZCIT) (SILVA ARAGÃO et al.,
1997).
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FONTE DOS DADOS
Utilizaram-se dados diários do vento à superfície em intervalos de 3 horas, provenientes de
um sensor ultra-sônico instalado a 10 m de altura da Plataforma de Coleta de Dados – PCD (estação
automática constituída por um conjunto de sensores que registram automaticamente e de forma
eletrônica dados meteorológicos) do município de Petrolina-PE nas coordenadas (09°18'S,
40°42'W, 366m), fornecidos pelo Laboratório de Meteorologia/Instituto Tecnológico de
Pernambuco (LAMEPE/ITEP).
Utilizou-se apenas os meses com poucas falhas nos dados, de modo que foram selecionados
os seguintes períodos: maio a dezembro de 2001, janeiro a setembro de 2002 e julho a dezembro de
2004.
METODOLOGIA
Estatísticas Descritivas do Vento
r
Foi utilizada a velocidade do vento V disponível num intervalo de três horas, que pode ser
r
expressa como a soma de uma velocidade média diária V (vento sinótico) e uma flutuação da
r
r r
r
velocidade V ′ (escoamento local no horário da observação), de forma que V ′ = V − V .
As médias mensais horárias foram determinadas de acordo com o número de anos
∑ (V
n
r
existentes utilizando a expressão Vhj′ =
i =1
r
hji
n
r
− Vhji
)
, na qual o índice h indica o horário, j os
meses, i os anos e n o número de anos de meses com dados.
r
As componentes zonal (u) e meridional (v) são dadas por u hji = − Vhji senθ e
r
r
vhji = − Vhji cosθ , em que Vhji é o módulo da velocidade do vento, θ é a direção do vento em
graus. A velocidade e a direção do vento médio foram determinadas a partir das médias de suas
componentes.
HODÓGRAFO
O hodógrafo representa os vetores da média do vento horário da brisa. Idealmente, possui forma
elíptica com rotação no sentido horário no hemisfério norte devido à força de Coriolis
(HAURWITZ, 1947). Logo, é esperado que o giro no hemisfério sul seja no sentido anti-horário.
4
Na realidade os hodógrafos não seguem a forma teórica, por esta ser modificada pelas condições
fisiográficas (DEXTER, 1958). Os hodógrafos são, muitas vezes, usados para ilustrar a rotação
diária do vento. Sua utilização tem o propósito de auxiliar no estudo da dinâmica e interação das
circulações de brisa, ou seja, a direção da rotação do vetor vento constitui em uma ferramenta para
compreender as dinâmicas da camada limite atmosférica. Neste trabalho os hodógrafos são gerados
utilizando a média, calculada para horários múltiplos de três horas para as PCD’s.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
O escoamento médio horário em Petrolina (Figura 1a-d) apresenta baixa intensidade e maior
variação na direção no período chuvoso (primeiro trimestre). Ao longo do ano a intensidade do
escoamento médio aumenta, associada a uma grande variação diária ocasionada pela intensificação
da circulação local, enquanto há predominância da direção sudeste devido a maior atuação dos
alísios. Essa variação sazonal do escoamento médio concorda, em linhas gerais, com os resultados
de Correia (2000), para o período de 1977-1981. Com relação à variação diária (Figura 1a-d), de
modo geral, apresenta menores valores no final da noite/início da manhã, e maiores valores em
torno do meio-dia evidenciando a existência de interação entre as circulações locais e de grande
escala, coerente com o observado por Barreto (2001) para o período de 1977-1981. A menor e
maior intensidade são observadas respectivamente em fevereiro (Figura 1a) e agosto (Figura 1c).
180
12
165
150
8
Jan
Fev
Mar
6
4
Direção (°)
Velocidade (m/s)
10
Jan
Fev
Mar
120
105
90
2
75
0
60
0
3
6
9
12
15
18
0
21
3
6
9
12
Tempo (HL)
Tempo (HL)
(a)
(c)
15
18
21
180
12
165
10
150
8
Jul
Ago
Set
6
4
Direção (°)
Velocidade (m/s)
135
135
Jul
Ago
Set
120
105
90
2
75
0
60
0
3
6
9
12
Tempo (HL)
15
18
21
0
3
6
9
12
15
18
21
Tempo (HL)
(b)
(d)
Figura1 Variação sazonal do ciclo diário da velocidade (a, b) e da direção (c,d) do vento à
superfície em Petrolina para os trimestres: (a,e) Janeiro-Fevereiro-Março, (c,g) e Julho-AgostoSetembro. O eixo x apresenta a Hora Local (HL) e os eixos y apresentam a velocidade em ms-1 e a
direção em graus.
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Nos hodógrafos representados na Figura 2a,i os eixos dos gráficos estão orientados com o
norte na direção do topo da página. Os números de 0 a 21 são as horas locais com intervalo de três
horas. As escalas dos eixos são os totais que resultam da adição vetorial das componentes zonal e
meridional do vento em unidades de metros por segundo. Os hodógrafos representam a média do
vento local em todos os dias do mês.
No primeiro trimestre (JFM), representado pelo ano de 2002, percebe-se a existência de uma
circulação local relativamente fraca, dominada pela componente zonal (Figura 2a-c), associada à
influência de ventos de origem local. As mudanças no decorrer de 24 horas nem sempre estão no
sentido anti-horário e não ocorrem nos mesmos horários em JFM, concordando com Correia &
Silva Dias (2003), pois nesta faixa de latitude torna-se desprezível o efeito de Coriolis em relação à
influência do gradiente de pressão (forçante térmica).
A direção da velocidade do vento local (eixo maior) apresentada nos hodógrafos mensais
pode está associada ao regime do vento local na localização da PCD em Petrolina que é
preferencialmente devido a circulações induzidas termicamente como ventos anabáticos e
catabáticos com origem na serra situada a noroeste dali. Atinge as maiores intensidades acima de
3,0
3,0
2,0
2,0
2,0
1,0
1,0
9
21
3
0,0
15
06
18
12
9
12 15
0,0
21
3
6
-1,0
-1,0
-2,0
-2,0
-3,0
-3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0
-3,0
-3,0 -2,0 -1,0
0,0
1,0
2,0
3,0
3,0
6
15
0
3
18
-1,0
-2,0
-3,0
-3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0
u (m/s)
(g)
1,0
18
21
6
-1,0
(c)
3,0
2,0
9
12
21
0,0
615
0
3
18
-1,0
-2,0
-3,0
-3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0
v (m/s)
21
0,0
3
0
u (m/s)
2,0
12
15
-2,0
-3,0
-3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0
3,0
9
v (m/s)
1,0
12
9
0,0
(b)
(a)
2,0
1,0
u (m/s)
u (m/s)
v (m/s)
0
18
v (m/s)
3,0
v (m/s)
v (m/s)
2,5m/s em torno das 0900HL e 1800HL.
1,0
21
9
0,0
0
12 6
3
18
15
-1,0
-2,0
-3,0
-3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0
u (m/s)
(h)
u (m/s)
(i)
Figura 2 Hodógrafo de Petrolina para o mês de: (a)janeiro, (b)fevereiro, (c)março, (d)julho, (f)agosto,
(g)setembro. Os círculos e valores nos gráficos assinalam a hora local.
A forma do hodógrafo não elíptica sugere que este escoamento sofre influencia de outras
circulações locais. Quanto à forma de gancho observado (Figura 2g-i) Bossert et al. (1989)
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estudando os aspectos regionais do escoamento em terrenos montanhosos, associaram este
fenômeno à influência da topografia no escoamento noturno estratificado.
CONCLUSÕES
A análise de dados do vento à superfície coletados pela PCD de Petrolina –PE nos anos de
2001, 2002 e 2004 indica a existência de interação entre a circulação local e a grande escala em
Petrolina. O escoamento médio horário em Petrolina apresenta menor (maior) intensidade e maior
(menor) variação na direção no período chuvoso (seco). A respeito do escoamento médio horário,
este apresenta menores valores no final da noite (início da manhã), e maiores valores em torno do
meio-dia evidenciando a existência de interação entre as circulações locais e de grande escala.
O escoamento local apresentou características singulares ao longo do dia e do ano, com
menores (maiores) intensidades nos meses chuvosos (secos). A rotação do vento não se mostrou
bem definida, em geral é de sentido anti-horário, e em certos meses, apresenta sentido contrário em
um determinado período. A circulação local influencia tanto na intensidade como na direção do
escoamento médio horário e sua contribuição parece ser percentualmente maior no início do ano.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao Instituto Tecnológico de Pernambuco/Laboratório de
Meteorologia de Pernambuco (ITEP/LAMEPE) na pessoa de Francis Lacerda, Werônica Meira de
Sousa e Romilson Ferreira da Silva. Esta pesquisa foi parcialmente financiada pelo Programa de
Pós-Graduação em Meteorologia da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) com bolsa
de demanda social da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
ATLAS ESCOLAR DE PERNAMBUCO/Coordenador Manuel Correia de Oliveira Andrade. Ed.
GRAFSET, João Pessoa – PB, 2003.
BARRETO, A. B. Estudo do Ciclo diário do Vento à Superfície no Nordeste do Brasil. 2001.
56p. Dissertação (Mestrado em Meteorologia) – Universidade Federal da Paraíba, Campina Grande.
CORREIA, A. A. Padrões de Variabilidade do Vento à Superfície no Nordeste do Brasil. 2000.
66p. Dissertação (Mestrado em Meteorologia) – Universidade Federal da Paraíba, Campina Grande.
CORREIA, M.F.; SILVA DIAS, M.A.F. Variação do Nível do Reservatório de Sobradinho e seu
Impacto Sobre o Clima da Região. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v.8, 157-168, 2003.
DEXTER, R. V. The Sea-Breeze Hodograph at Halifax. Bulletin of the American Meteorological
Society, v.39, n. 5, 1958.
HAURTIZ, B. Comments on the sea-breeze circulation. J. Met., v. 4, p1-8, 1947.
SILVA ARAGÃO, M. R.; CORREIA, M. F; ROSA SOBRAL, Z. Vento à Superfície e Chuva em
Anos Contrastantes no Submédio São Francisco. Boletim Climatológico, n. 3, p. 213-217, 1997.