Radar do IPMet/Bauru

O radar meteorológico de Bauru, instalado nas dependências do IPMet-UNESP (22,3576° S; 49,0279° W), opera na banda S de ondas eletromagnéticas. A banda S é a porção de microondas do espectro eletromagnético, com frequência entre 2 e 4 GHz. Particularmente, o radar do IPMet-UNESP opera na frequência de 2,8 GHz e comprimento de onda 10,7 cm. Ele tem também uma antena com diâmetro de 4 metros (m) e feixe de abertura angular de 2o, mais detalhes das características do radar meteorológico de Bauru podem ser observados na Tabela 2.

Tabela 2- Características do radar meteorológico do IPMet-UNESP, instalado em Bauru/SP.

Características do radar meteorológico do IPMet-UNESP Comprimento de onda [cm] 10,7

Abertura do feixe [graus] 2,0 Comprimento do Pulso

[µseg]

[m] 0,8 250

Mínimo sinal detectado até 240 km [dBZ] 10

Resolução dos dados gravados 1º x 1º x 250 m

Com essas características, remotamente, coleta ondas eletromagnéticas espalhadas pelas gotas de chuva de forma volumétrica em um círculo com raio de 240 km, centrado no radar meteorológico. Essas informações coletadas, registradas em coordenadas de azimute (medida de abertura angular) e elevação, são referidas como refletividade do radar. O radar meteorológico do IPMet-UNESP funciona ininterruptamente executando tarefas programadas de coleta de dados meteorológicos e parando a coleta de dados somente para a manutenção do equipamento. Em situações sem chuva é executada, a cada hora, uma tarefa de coleta de dados meteorológicos com apenas uma elevação, em um raio de 450 km do radar, denominada PPI (Plan Position Indicator). Os dados do PPI não permitem estimativa volumétrica da chuva, porém, permitem localizar onde estão ocorrendo chuvas dentro do raio de alcance de 450 km.

Os dados volumétricos de chuva, necessários para a composição dos dados de chuva acumulada em espaço e tempo, são registrados somente quando ocorre chuva em um círculo com raio de 240 km do radar. Nesses casos, o operador do radar ativa manualmente uma tarefa do software de gerenciamento do radar meteorológico (SIGMET/IRIS), que é executada a cada 7,5 minutos automaticamente após sua ativação, gerando, 8 arquivos por hora.

A informação de chuva a uma altitude constante é dada por outro produto do radar chamado CAPPI (Constant Altitude Plan Position Indicador) que consiste na projeção de partes dos dados de refletividade coletados para várias alturas (PPIs) interpolados para um plano horizontal em uma altitude constante, conforme mostrado na Figura 4.

Figura 4 – Ilustração de PPIs utilizados para produzir um CAPPI.

O presente trabalho usou CAPPI correspondente à altura de 3,5km. Nessa escolha levou-se em consideração a área de cobertura e ecos de terreno. Os dados desse CAPPI pareceram menos contaminados pelos ecos de terreno do que CAPPI(s) de alturas mais baixas e cobre uma área maior com um raio de 240 km, conforme pode ser notado na Figura 5, que mostra CAPPI para 2.0 km, 2.75 km e 3.5 km de altura.

Na tentativa acertada de remover ecos espúrios do radar, como o eco de terreno mostrado na Figura 6, foi utilizado o limiar de 1 mm para indicar chuva no produto CAPPI, com altitude de 3,5 km. Essa técnica também pode remover ecos de chuva do radar. A Figura 6a mostra o percentual de registros de ocorrência de chuva diária, para um período de 3 anos (2010 – 2012), sem a utilização de limiar , juntamente com ecos de terreno, em um raio de 240 km do radar meteorológico de Bauru. Na área central da Figura 6a, próximo a cidade de Bauru, pode ser observada a percentagem correspondente à ocorrência de ecos de chuva na faixa de 70 a 85% (podendo ser eco de terreno e ou chuva). A Figura 6b mostra o resultado da aplicação do limiar de 0,1 mm, esse efeito na área central próximo a cidade de Bauru não é observado. A percentagem de registros de ocorrência de ecos de chuva do radar ficou na faixa de 40 a 45%.

A Figura 6c mostra o resultado da aplicação do limiar de 1 mm para indicar chuva no produto CAPPI com altitude de 3,5km. A percentagem de registros de ocorrência de ecos de chuva ficou na faixa de 30 a 35%, na maior parte da Figura, o que corrobora com o resultado percentual de chuva com limiar de 1 mm registrado nos pluviômetros das estações meteorológicas de Jaú, Piracicaba e Bebedouro, apresentado nas próximas sessões do presente trabalho.

Figura 5 – Imagens de CAPPI de: (a) altitude constante de 2.0 km, (b) altitude constante de 2.75 km e (c) altitude constante de 3.5 km. Na área central da figura 4(a), 4(b) e 4(c), no entorno da cidade de Bauru, podem ser observados os ecos de terreno ocasionados pelo lóbulo secundário do radar.

(a) _(b)

Figura 6- Utilização do limiar de 1 mm, na remoção de ecos espúrios do radar.

Para melhor ilustrar a composição do produto CAPPI, a Figura 7 mostra a altura do feixe eletromagnético do radar meteorológico de Bauru em relação à superfície da terra em um raio de 240 km da antena do radar. Para calcular a altura do feixe em função da distância utilizou-se a equação 3.9.

sen _2r . ,

H = Altura em km,

(a) _(b)

R = Distância em km,

= Ângulo de elevação da antena,

r = Raio da Terra (aproximadamente 6371 km).

Figura 7 – Altura do feixe eletromagnético do radar meteorológico de Bauru em função da distância e ângulo da antena do radar.

Nesse estudo, considera-se produto como sendo um conjunto de informações processadas e visualizadas em forma de texto, gráfico ou figura. Nesse contexto o produto CAPPI pode ser utilizado para gerar o produto de chuva acumulada, como por exemplo, em 24hs. O produto RAINN (N-Hour Rain Acumulation) gerado através do software SIGMET/IRIS (Significant Meteorological Information/Interactive Radar Information System) que gerencia o radar meteorológico do IPMet-UNESP, representa a chuva acumulada em milímetros (mm) em período de 24hs, utilizando CAPPI(s) em sua composição, como pode ser observado na Figura 6, que mostra a representação gráfica do produto RAINN do radar meteorológico do IPMet-UNESP, a uma altitude constante de 3,5 km.

Os dados do radar são armazenados seguindo o horário LT (Local Time, horário de Brasília/DF) e não acompanham o horário de verão. A estimativa de acúmulo de chuva da Figura 8 se inicia às 00 h do dia 02 de janeiro de 2011 e finaliza às 00 h do dia 03 de janeiro de 2011. Os dados foram coletados a cada 7,5 minutos. A área

colorida da imagem representa a estimativa de chuva acumulada em 24hs a uma altitude constante de 3,5 km durante o período citado, conforme a escala de cores e valores localizada no lado direito da Figura, que mostra a amplitude de cada faixa de valor de chuva acumulada representado pelas cores.

Na Figura 8 observa-se que o maior valor de estimativa de chuva acumulada está localizado entre os municípios de Garça e Bauru, entre 11 e 39 mm. Ocorrem áreas com valores de estimativas de chuva acumulada entre 19 a 34 mm, nas proximidades das cidades de: Jaú, Arealva, Botucatu, Itápolis e Rio Claro. A maior parte das estimativas de chuva acumulada estão entre os valores 1 e 11 mm, nesta Figura.

Figura 8 – Chuva acumulada (mm) do produto RAINN, utilizando o software

SIGMET/IRIS, para um período de 24 horas. A barra de cores do lado direito da Figura, mostra a faixa de valor correspondente a cor apresentada na Figura, para as estimativas de chuva acumulada.