OBSERVAÇÕES METEOROLÓGICAS DE SUPERFÍCIE E REGIÃO DE ESTUDO Para este estudo foram empregados dados atmosféricos horários registrados pela

rede operacional de estações meteorológicas automáticas (EMAs) de superfície do INMET, no período de 01 de janeiro de 2005 a 31 de dezembro de 2015, perfazendo, portanto, onze anos. As EMAs selecionadas cobrem os três estados da região Sul do Brasil e mais o extremo sul dos estados de São Paulo e Mato Grosso do Sul, conforme a Figura 3.1. Esta região foi selecionada por ser um setor de ocorrência mais frequente de tempestades severas no Brasil (NASCIMENTO, 2005).

Figura 3.1 – Localização geográfica das estações automáticas de superfície do INMET uti- lizadas neste trabalho. O raio de cada círculo de localização e a escala de cinza informam a razão percentual de observações de rajadas horárias disponíveis em cada estação e o total de horas do período estudado (96408 horas = 11 anos). Menores percentuais indicam estações inauguradas muito após o início do período estudado e/ou com grande número de falhas nas séries de dados.

As EMA-INMET são do modelo MAWS-301 da marca Vaisala (INMET, 2011) e forne- cem registros horários - seguindo o padrão da Organização Meteorológica Mundial (WMO, 2006) - de diversas variáveis atmosféricas, das quais as de interesse particular deste es- tudo são: velocidade do vento a 10 metros de altura (VEL; m s−1); velocidade da rajada

de vento a 10 metros de altura (RAJ; m s−1); temperatura do ar (TMP;◦C), temperatura do ponto de orvalho (ORV;◦C), e pressão atmosférica (PRS; hPa) na altura do abrigo mete- orológico (aproximadamente a 2 metros de altura); e total pluviométrico acumulado (PLU; mm). Para as variáveis TMP, ORV e PRS, são fornecidos os valores instantâneos válidos na “hora cheia” (00UTC, 01UTC, 02UTC, etc...), e os valores extremos (i.e., mínimo e má- ximo) observados nos 60 minutos imediatamente precedentes. Os valores instantâneos e extremos destas variáveis são médias de 1 minuto de amostragens feitas a cada 5 segun- dos (INMET, 2011). Os valores de PRS não são reduzidos ao nível médio do mar. Para a variável RAJ só é reportada a magnitude máxima de rajada de vento registrada nos 60 minutos precedentes à “hora cheia”, sendo que as rajadas consistem de médias móveis de 3 segundos de amostragens de velocidade de vento feitas a cada 0,25 segundos (IN- MET, 2011). Para a variável VEL é fornecido apenas o valor instantâneo da “hora cheia”, que advém de uma média dos valores de todas as rajadas registradas nos 10 minutos que antecedem aquele horário. Finalmente, a variável PLU é reportada como o valor total acumulado da chuva durante os 60 minutos precedentes à “hora cheia” com amostragem a cada 10 segundos (INMET, 2011).

Não são fornecidos os momentos exatos das ocorrências dos valores extremos ho- rários de TMP, ORV e PRS e nem das ocorrências de RAJ. Esta lacuna de informação tem algumas implicações para este trabalho, a serem discutidas mais adiante. A Tabela 3.1 resume algumas especificações técnicas instrumentais e de amostragem de dados das EMA-INMET.

Tabela 3.1 – Especificações técnicas instrumentais e de amostragem de dados das EMA- INMET. Os valores com * referem-se ao tempo de resposta.

Variável Sensor Constante de Intervalo de Intervalo da tempo/distância amostragem média reportada

TMP QMT 103 20 s 5 s 1 min

ORV QMH101/102 20 s 5 s 1 min

PRS PMT16A 20 s 5 s 1 min

VEL WAA151/WindSonic M 0.25 s*/2-5 m 0.25 s 10 min RAJ WAA151/WindSonic M 0.25 s*/2-5 m 0.25 s 3 s

PLU QMR102 < 30 s 10 s 1 hora

Como evidenciado pela Tabela 3.1, durante o período deste estudo houve uma mu- dança nos anemômetros adotados pelo INMET em suas EMAs, substituindo-se gradual- mente os anemômetros de concha pelos modelos sônicos. Naturalmente, esta troca de instrumentos pode motivar questionamentos quanto ao seu impacto sobre as medições de VEL e RAJ. Não foi possível obter o histórico de mudanças dos anemômetros para todas as EMAs analisadas, porém para a EMA localizada na cidade de Santa Maria, Rio Grande do Sul (RS), a mudança de modelo de anemômetro deu-se no dia 19 de julho de 2012.

49 Para avaliar uma possível influência desta mudança sobre as estatísticas das me- dições de velocidade do vento na EMA de Santa Maria, apresentamos a Figura 3.2; ela compara a distribuição percentílica dos valores horários de RAJ e VEL para os períodos entre 08 de março 2009 e 18 de julho 2012 (i.e., 1226 dias antes da troca do instrumento) e entre 20 de julho de 2012 e 31 de dezembro de 2015 (i.e., 1226 dias entre a troca do instrumento e o final do período investigado neste trabalho). Por meio de gráficos de cai- xas, ou boxplots, são mostrados os respectivos percentis 5%, 25%, 50% (mediana), 75% e 95% das medições destas duas variáveis.

Não houve nenhuma mudança sensível nas medianas, nem nos intervalos inter- quartílicos, e nem nos percentis extremos para RAJ (Figura 3.2a) com a mudança do ins- trumento, o que é um resultado particularmente relevante para fins deste estudo. Para VEL (Figura 3.2b) houve um ligeiro estreitamento na variabilidade das medições.

Figura 3.2 – Diagramas de caixas (boxplots) comparando a distribuição percentílica entre as medições de RAJ (a), e entre as medições de VEL (b) realizadas na EMA-INMET de Santa Maria/RS antes e depois da substituição do anemômetro de concha pelo anemô- metro sônico. Os percentis extremos inferior e superior mostrados são os de 5% e 95%, respectivamente. O período “antes” [“depois”] refere-se a 08/03/2009 - 18/07/2012 [20/07/2012 - 31/12/2015]. Atente para as escalas de velocidade diferentes usadas nos painéis.

(a) (b)

Uma análise comparativa semelhante não foi feita para as demais EMAs estudadas, porém, com base no resultado obtido para Santa Maria/RS, assumiremos que as medições de RAJ, especialmente em seus valores mais altos, não foram afetadas pela mudança de instrumento a ponto de alterar de maneira estatisticamente significativa a “climatologia” gerada neste estudo. (Eventuais mudanças nas condições de exposição dos instrumentos durante o período de estudo não foram abordadas neste estudo).