OCORRÊNCIA DE BRISAS NA REGIÃO DE TABULEIROS COSTEIROS PRÓXIMO A MACEIÓ -AL
Carlos Henrique Eça D’Almeida Rocha UFAL/CCEN-Departamento de Meteorologia
Maceió-AL, 57072-970 e-mail: chac@ccen.ufal.br Roberto Fernando da Fonseca Lyra UFAL/CCEN-Departamento de Meteorologia
Maceió-AL, 57072-970 e-mail: rffl@ccen.ufal.br
ABSTRACT
A study of breezes was made using data collected with an automatic station near Maceió, State of Alagoas (9o36’12’’S;35o53’46’’W; 107m), during 1997. The results showed that the wind speed and direction were strongly influenced by land and sea breezes. The wind was stronger during the summer (2.6 m.s-1) than autumn/winter (1.9 m.s-1). In that summer, the wind direction was Northeast (89% persistence). In autumn/winter was East (72% persistence). During daytime, sea breeze, in phase with the trade winds, increase the wind speed. By night, the land breezes were stronger during the summer. The greatest frequency of breezes occurs in April.
INTRODUÇÃO
O vento é a denominação que se dá ao deslocamento horizontal do ar em relação à superfície da terra. Neste deslocamento ele leva consigo as condições meteorológicas de um ponto ao outro da superfície, o seu impacto, ou os efeitos causados por esse transporte, merece e deve ser amplamente estudado. Ele reflete a atuação conjunta de sistemas de escala sinótica ,meso e micro escala, logo, o estudo e compreensão de todos os sistemas, se faz necessário, para complementar o estudo do comportamento local e/ou regional do vento.
Para um estudo aprofundado do comportamento do vento em um determinado local á necessário que se disponha de registros contínuos, feitos em uma freqüência relativamente alta. Na região dos tabuleiros costeiros de Alagoas, os dados disponíveis são as das estações meteorológicas convencionais, em que se fazem apenas 4 medições por dia.
Em 1996, entrou em operação a estação automática do projeto MICROMA (Micrometeorologia da Mata Atlântica Alagoana).
Lyra (1998) realizou um estudo, com os dados do MICROMA, onde constatou que, para Alagoas, a direção predominante do vento é comandada pelo sistema de grande escala: ventos alísios. No verão a direção predominante é NE e no inverno de SE.
Rocha (1999) e Bernardo (1999) relatam a possível influência do fenômeno El Niño na direção e a velocidade do vento para Alagoas.
Neste trabalho é feito um estudo sobre a ocorrência da brisa na região costeira próxima a Maceió-AL.
MATERIAL E MÉTODOS
Foram utilizados dados de velocidade e direção de vento para os meses de janeiro à setembro de 1997, medidos na estação meteorológica automática (EMA) do projeto MICROMA, localizada na Fazenda Vila Nova município de Pilar ( 9º 36’ 12’’S, 35º 53’ 46’’W, 107m). A referida estação fica situada a 1,3Km a Leste do Km 26 da BR 316, numa região plana (tabuleiro) conhecida como Chã do Pilar, em meio a uma cultura de cana de açúcar.
As médias do vento (velocidade e direção) foram feitas através de um sensor R. M. YOUNG (modelo 03001-5), o sensor possui uma sensibilidade para velocidade de 0,50m.s-1 e direção de 5° a 10°. Os valores são coletados continuamente, a cada segundo, sendo registrada sua média a uma freqüência preestabelecida (tabela 1).
TABELA 1 – AQUISIÇÃO DE DADOS
Início Fim Freqüência
de aquisição
Registro das médias
Altura dos sensores Fase 1 01/01/1997 10/03/1997 1s 6 minutos 9,84 metros Fase 2 02/04/1997 21/09/1997 10s 10 minutos 8,29 metros
Antes de começar a realização dos cálculos, foi feita uma filtragem nos dados eliminamos os valores iguais ou menores que a sensibilidade do instrumento (0,50 ms-1).
A partir daí passou-se ao cálculo da velocidade e direção média do vento resultante feito através da decomposição vetorial das suas componentes zonal (CZ) e meridional (CM), utilizando o método proposto por Teixeira (1978), onde: (1) dd sen U -) 180º -dd ( sen U CZ= = (2) dd cos U -) 180º -dd ( cos U CM = =
dd - direção do vento (graus) U - velocidade do vento (m.s-1)
Após os cálculos das componentes zonal e meridional realizados, passou-se ao cálculo das médias horárias mensais das componentes. Com os valores médios das componentes, calculou-se a velocidade média, simplesmente recompondo o vetor vento (módulo) e a direção, utilizando a seguinte equação:
Considerando U ≠ 0, temos: (3) 0 CZ se ), U / CM -( arcos dd= < ≥ =360 -arcos(-CM/ U),seCZ 0 (4) dd o
Para o calculo da velocidade média do vento, também foi usada a fórmula a média aritmética simples.
(5) n Ui U n 1 i
∑
= =U - média horária da velocidade do vento (m.s-1) U - velocidade do vento (m.s-1)
n - número total de dados
Com os dados da Velocidade média calculados vetorialmente e aritmeticamente, passou-se a calcular a persistência da direção do vento (p), através da relação a seguir ASSIS (1996).
(6) a) (aritmétic Vento do média Vel. (vetorial) Vento do nte da Resulta Vel. P=
A persistência nada mais é do que a porcentagem que o vento flui naquela direção especificada. Se o vento fluir todo em uma direção, a velocidade resultante vai ser igual a velocidade média (p=1). Se, por outro lado, o vento fluir metade em uma direção e a outra metade em direção oposta (p=0).
RESULTADOS E DISCURSÃO
Na tabela 2 são apresentados os valores médios mensais para o período entre Janeiro e setembro de 1997. Eles apontam diferenças entre os meses de outono-inverno, período chuvoso para a região, e verão. Nos meses de outono-inverno, os ventos foram sopram de E-SE com uma persistência variando de 50%(Abril) e 76%(Setembro). No verão eles sopraram de E-NE com uma persistência que varia de 83%(Janeiro) e 72%(Março).
TABELA 2 - VALORES DOS PARÂMETROS MÉDIOS MENSAIS DO VENTO- 1997 1997 MESES CZ (m.s-1) CM (m.s-1) U (m.s-1) DIR (graus) DIR (cardeal) Persistência (%) Janeiro -2,43685 -1,34854 2,70 61 NE 83% Fevereiro -1,83676 -0,78332 1,91 67 NE 73% Março -2,05445 -0,77028 2,10 69 E 72% Abril -1,40398 0,83617 1,22 121 SE 50% Maio -1,35277 1,13520 1,52 130 SE 60% Junho -1,50221 0,03677 1,23 91 E 52% Julho -1,24701 1,18620 1,44 134 SE 59% Agosto -1,62529 1,42212 1,81 131 SE 67% Setembro -2,69906 -0,81911 2,54 73 E 76% Outubro x x x X x x Novembro x x x X x X Dezembro x x x X x X MÉDIA -1,7954 0,0995 1,8 93 E 66%
Como o local em estudo fica a cerca de 11km da costa, os ventos foram influenciados pelas brisas. O fato dos ventos predominantes durante o dia serem de Leste faz com que não seja possível detectar o sinal de brisas oceânicas. Por outro lado, casos de brisas terrestres foram freqüentes à noite.
Na persistência do vento (tabela 2), notou-se a existência de dois períodos distintos, outono-inverno e verão. Baseado no fato de que, o mês de janeiro apresentou a maior persistência (83%) e abril a menor (50%), decidiu-se escolher estes dois meses para efetuar as comparações.
Na figura 1 é apresentada a curva média horária mensal das componentes meridional e zonal para os meses de maior (janeiro) e menor (abril) valores de persistência do vento.
Em janeiro a componente zonal esteve sempre negativa, com exceção das 5h onde foi ligeiramente positivo (0.01792 m.s-1), diminuiu entre 6h e 15h, e voltou a crescer no decorrer do dia. A componente meridional permaneceu sempre negativa variando entre 0 e -2 m.s-1.
Em abril a componente Zonal foi positiva das 0 às 7h, às 8h passou a negativa, diminuindo até atingir o mínimo às 13h (-3.2468 m.s-1). Em seguida cresce até voltar a ser positiva por volta às 22h.
A componente Meridional se comporta de maneira praticamente oposta: negativa entre 0 e 7h passando a positiva a partir das 8h, alcançando o seu máximo às 13h (2.2789 m.s-1), diminui à tarde até voltar a ser negativa às 22h. Janeiro/1997 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 HORA DO DIA
Zonal Meridional Abril/1997
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 HORA DO DIA Zonal Meridional
Figura 1 – Evolução temporal das componentes zonal e meridional do vento
O litoral de Alagoas forma um ângulo de aproximadamente 45° com relação ao eixo Norte-Sul da terra. Isso faz com que a brisa de terra-mar (terral para os nativos), tenha a direção aproximada de NW para Alagoas.
A depender da combinação da componente Zonal e Meridional, ela vai resultar em um quadrante diferente para a direção do vento. Na Tabela 3, apresentam-se as combinações possíveis das componentes e o
TABELA 3 – COMBINAÇÕES POSSÍVEIS DAS COMPONENTES E SUA RESPECTIVA DIREÇÃO/ QUADRANTE.
CZ (sinal) CM (sinal) QUADRANTE QUADRANTE/ DIR. METEO + + 1° III (SW) - - 3° I (NE) - + 2° IV (SE) + - 4° II (NW)
Na tabela 4, é mostrada a persistência por quadrante para todos os meses de 1997. Nela podemos observar que em janeiro, o vento resultante foi de NE. A quase totalidade dos eventos ocorreu nesta direção (96%).
TABELA 4 – PERSISTÊNCIA DO VENTO PARA OS MESES DE 1997 MESES
(Persistência % )
DIREÇÃO JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET
I (NE) 96 83 96 4 0 29 0 0 88
II (NW) 4 17 4 38 0 38 0 0 4
III (SW) 0 0 0 4 21 0 33 21 0
IV (SE) 0 0 0 54 79 33 67 79 8
O mês de Abril apresentou valores positivos (zonal) e negativos (meridional) até as 7 h, ventos de 2° Quadrante (NW). A partir das 8 h, a situação se inverte, com ventos do 4° Quadrante (SE), voltando a configuração original a partir das 22 h.
O mês de Abril apresentou ventos que na sua média variaram do SE (54%) e NW (38%). Esta persistência elevada de NW é um indicativo que, neste mês, a brisa terra-mar (terral), que acontece de madrugada e no começo da manhã, em abril esteve bem ativa (figura 1), conseguindo se sobrepor aos ventos de sudeste, que são predominantes durante o dia nesta região, como pode ser visto na figura 2.
Figura 2 – Direção do Vento: Ciclos diários médios mensais
É importante ressaltar que nos meses de verão as brisas ocorreram, e com mais intensidade que no outono/inverno, já que neste período o sol está no nosso hemisfério, aumentando a quantidade de energia disponível para o aquecimento, intensificando, assim, a diferença no gradiente de pressão, entre o mar e a terra.
A maior quantidade de energia, resultou em um aumento da velocidade do aquecimento do solo pela manhã, em relação ao período de outono/inverno, e consequentemente, a brisa de mar começou a atuar mais rápida e intensa, pela manhã, que somada aos alísios, fez com que a velocidade fosse maior, neste período, que no período de outono/inverno, como podemos verificar na figura 3.
1997 0 45 90 135 180 225 270 315 360 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 HORA LOCAL DIREÇÃO (GRAUS) Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro
Figura 3 – Velocidade do Vento: Ciclos diários médios mensais
A velocidade média para este ano foi de 1,9m.s-1. As maiores velocidades foram observadas no mês do janeiro, com a máxima às 15h (5,5 m.s-1) e mínima de 0,8 m.s-1 às 6h.
O fenômeno da brisa não foi observado, na direção e persistência do vento no mês de janeiro ( ver fig. 2 e tabela 4), pois, foi mascarada pelo escoamento de grande escala (NE), que devido a maior velocidade, arrastou consigo, o escoamento provocado pelo terral. Na figura 4, por exemplo, é possível identificar a ocorrência de alguns eventos de brisa no verão (janeiro).
Figura 4 – Velocidade do Vento: Ciclos diários médios horários
CONCLUSÕES
Os resultados obtidos mostraram que a direção predominante e velocidade do vento, na região de tabuleiro costeiro, próximo a Maceió – AL, são regidas pela circulação de grande escala (ventos alísios), como já havia sido apontado por Lyra (1998), e fortemente influenciadas pelas brisas costeiras. Estas brisas são de suma importância para regiões costeiras, particularmente no balanço hídrico dos cultivos de cana de açúcar.
Os ventos mais intensos ocorreram nos meses de verão, com velocidade média em trono de 2,6 m.s-1 e os mais fracos no período de outono/inverno, com velocidade média em torno de 1,9 m.s-1. Como as velocidades médias foram calculadas vetorialmente, sua intensidade dependem da persistência da direção do vento. No período de verão, o vento foi de NE, com persistência de 89%, enquanto no outono/inverno a direção predominante foi de E, com persistência de 72%. A persistência explica, em parte, a intensidade menor, encontrada no outono/inverno. Dois fatores físicos podem ser responsáveis por esse comportamento. Um é a disponibilidade de energia, na forma de calor sensível, que é maior durante o verão, pois a radiação global é maior e a região se encontra na estação seca. Isso pode provocar um abaixamento de pressão atmosférica local, gerar brisas mais intensas e, consequentemente, acelerar o campo dos alísios. Por outro lado, é sabido que a pressão atmosférica, dita pela grande escala, é maior no período outono/inverno, sobre a costa, diminuindo o gradiente horizontal de pressão e
1997 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 HORA LOCAL VELOCIDADE (M/S) Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro
Durante o dia, a brisa do mar em fase com os alísios, fez com que a velocidade neste período fosse de 5 a 6 vezes superior ao período noturno. O aumento da velocidade do vento, no período de verão, no decorrer do dia, ocorre de forma mais brusca, ao amanhecer, do que no período de outono/inverno.
No período do verão, a velocidade do vento, à noite, apresentou uma média em torno de 1,5m.s-1 , aumentando rapidamente apartir das 6 h, até o seu limite máximo a tarde, por volta das 14h, com 5 m.s-1. Já no período de outono/inverno, a velocidade, pela manhã, apresentou umas média em torno de 0,5 m.s-1, e o crescimento da velocidade foi mais lenta e se deu mais tarde, por volta das 7h, até alcançar o seu máximo por volta das 13h. Esta diferença se deve ao aquecimento mais rápido da terra, na período do verão, como já foi comentado anteriormente, fazendo com que a resposta da brisa de mar, aconteça mais cedo e rapidamente no período do verão que no outono/inverno.
À noite, a direção do vento, no período do verão, esteve, em média, na direção Norte, passando a NE no decorrer do dia, enquanto no outono/inverno, a direção variou entre S/NW `noite, passando para E/SE ao dia. A diferença na direção o vento à noite para os períodos, é devido à maior atuação da brisa terral, no período de outono/inverno, que consegue vencer o vento produzido pelo sistema de grande escala, invertendo a direção do vento a noite. Já no período do verão, a velocidade do vento, originado do sistema de grande escala é mais forte, não deixando que a bisa consiga inverter a direção, mais apenas modificar a direção para Norte.
A metodologia para a determinação da bisa terrestre, a partir da mudança dos valores das componentes meridional e zonal, se mostrou bastante eficaz.
Como se trata de um período curto de estudo e, além disso, inserido num período de ocorrência de um evento El Niño, seria necessária uma série temporal mais longa para que se possa ter valores mais representativos.
BIBLIOGRAFIA
BERNARDO, S. O.; Clima e suas anomalias para a cidade de Maceió. (Dissertação de graduação em Meteorologia), UFAL, 115p, 1999.
LYRA, R. F.; Predominância do Vento na Região de Tabuleiros Costeiros Próximo a Maceió. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, X, 1998, Brasília, Anais do X CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, Brasília, 1996, CD-ROM.
ROCHA, C. H.; Análise do comportamento do vento na região do tabuleiro próximo a Maceió. (Dissertação de graduação em Meteorologia), UFAL, 52p, 1999.
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