Estudo da velocidade e direção predominante dos ventos em Sinop – MT
ADRIANA ESTER REICHERT PALÚ: Licenciatura em Física pela Universidade do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUI, Mestre em Física Ambiental pela Universidade Federal de Mato Grosso, Professora na Faculdade Centro Mato-grossense;
MATHEUS BORTOLANZA SOARES: Engenheiro Agrônomo pela Universidade Federal de Mato Grosso – UFMT, Mestrando em Agronomia – UFMT, Professor na Faculdade Centro Mato-grossense;
TAUAN RIMOLDI TAVANTI: Engenheiro Agrônomo pela Universidade Federal de Mato Grosso – UFMT, Mestrando em Agronomia – UFMT;
JACQUELINE ENÉQUIO DE SOUZA: Engenheira Agrônoma pela Universidade Estadual de Londrina – UEL, Mestre em Genética e Biologia Molecular – UEL, Professora e Coordenadora na Faculdade Centro Mato-grossense.
RESUMO
O objetivo deste trabalho foi determinar o comportamento dos ventos em uma região de floresta de transição entre cerrado e floresta tropical úmida, distante aproximadamente 50 km da cidade de Sinop, norte do estado de Mato Grosso. Os dados coletados foram avaliados por meio de análises estatísticas utilizando-se as direções e as velocidades diárias dos ventos, obtidos comuma frequência de 10 Hz (0,1 em 0,1 segundos), registrando-se e armazenando-se uma média a cada 30 minutos. Os resultados indicaram que a direção do vento, em praticamente todo ano, predomina leste, as maiores velocidades médias foram registradas nos meses de agosto e abril. Verificou-se que a diferença entre as velocidades médias, durante o período noturno e diurno, apresenta uma pequena variação.
Palavras-chave: climatologia, anemômetros, microclimatologia.
SUMMARY
The objective of this study was to determine the behavior of winds in a transition area between forest and savanna distant rainforest about 50 km from the city of Sinop, northern state of Mato Grosso. Data were evaluated by statistical analysis using the directions and daily wind speeds obtained with a frequency of 10 Hz ( 0.1 to 0.1 seconds) , by registering and storing up to an average every 30 minutes. The results indicated that the wind direction in almost every year dominated east, the highest average speeds were recorded in August and April. It was found that the difference between the average speeds during the night and daytime shows a slight variation.
INTRODUÇÃO
O estudo dos ventos é de grande importância para o desenvolvimento de várias atividades humanas, dentre elas podemos citar: instalação de quebra ventos, desenvolvimento das plantas, conforto térmico, instalação de indústrias e aproveitamento eólico. Além dessas, o conhecimento da predominância da direção e velocidade média dos ventos são fatores importantes para o entendimento da sua influência nos fatores micro climatológicos.
Pesquisadores em ciências atmosféricas utilizam estudos estatísticos do vento para descrever as condições de ambiente durante experimentos e no cálculo de parâmetros adicionais, como dados de entrada para análise de processos atmosféricos (ACKERMAN, 1983). Isso se justifica devido aos ventos serem os agentes transportadores da matéria. Podemos dizer que eles afetam nos fenômenos naturais, pois carregam consigo constituinte da atmosfera que terão influência em outros processos que ocorrem no local.
As condições climatológicas sofrem influências diretas da ação eólica, a dispersão de aerossóis, vapor de água, fluxo de calor, trocas gasosas (nas plantas), entre outras podem ser afetadas pelo vento. VELLOSO et al (2001), verificaram, através de experimentos controlados, aumento no processo transpiratórios das plantas sob influências dos ventos, assim como, uma elevação na taxa fotossintética e em função de suprimento de CO2, o qual é favorecido pela turbulência atmosférica. Ressalta-se a ação dispersiva dos ventos sobre os diásporos em variável número de plantas, a polinização de muitas espécies, a ocorrência de erosão eólica em solos desprotegidos de sua cobertura vegetal e a propagação de doenças favorecidas pelas correntes eólicas.
As correntes de vento podem afetar a evaporação por possibilitar a renovação da massa de ar em contato com a superfície evaporante. Porém verifica-se que a razão da evaporação não aumenta diretamente com a velocidade média dos ventos, percebe-se que seu aumento está relacionado à frequência com que ocorrem correntes de ventos, sendo que quanto maior forem as incidências das correntes, maior sua influência na evaporação das plantas.
Estudar as propriedades dos ventos por meio de análises estatísticas fornece elementos para determinação do aproveitamento eólico como fonte alternativa de energia; instalação de quebra ventos; podendo reduzir o suprimento hídrico das plantas em sistemas de irrigação; além de definir a direção de poluentes e focos de incêndios propagados pelos ventos, de maneira a contribuir para o planejamento de atividades que dependem desse parâmetro meteorológico.
Além disso, diversas atividades humanas têm o vento como um importante fator. Ele desempenha um importante papel no desenvolvimento das plantas, facilitando as trocas de calor, de dióxido de carbono e do vapor
d’água entre a atmosfera e a vegetação. No processo de polinização as flores e o pólen poderão ser suspensos com o auxílio do vento. Porém, os ventos em grandes intensidades são bastante temidos, podendo provocar catástrofes, gerando prejuízos tanto na agropecuária como nas cidades.
O referente estudo também pode facilitar um melhor entendimento dos sistemas dinâmicos, uma vez que contribui para o entendimento do transporte de matéria. MOREIRA E SCHARRER (1988) estudaram as condições do vento de Alagoinhas, estado da Bahia, para uma amostra de cinco anos, tratando os dados de forma semelhante aos propostos no presente trabalho. Realizaram análise de estatística descritiva dos dados de horários de direção, velocidade e rajadas máximas e simularam posicionamentos urbanos baseados nesta variável.
Assim, o objetivo do presente trabalho foi determinar a direção e a velocidade média predominante dos ventos em uma floresta de transição, localizada no município de Sinop, estado de Mato Grosso.
MATERIAL E MÉTODOS
Os dados foram coletados no município de Sinop, no estado de Mato Grosso, na fazenda Macaraí, localizada a 50 km do centro da cidade (longitude 55 19’50’’ W e latitude 11 24’75’’ S), região que se caracteriza como floresta de transição entre Floresta Tropical úmida e Cerrado. Na região onde os dados foram coletados, o clima, segundo a classificação Köppen, é do tipo Aw predominantemente do tipo tropical que apresenta uma sazonalidade característica, com duas estações bem definidas de chuva e seca. A média de temperatura anual é de 24 ºC. A estação de chuva ocorre de dezembro a fevereiro, enquanto a seca de maio a agosto, existindo dessa forma um percentual do ano que pode ser caracterizado como período de transição.
Os valores de velocidade média e direção dos ventos foram coletados utilizando-se de um anemômetro sônico comuma frequência de 10 Hz (0,1 em 0,1 segundos), registrando-se e armazenando-se uma média a cada 30 minutos através de um datalogger CR 5000 Campbell,instalados em uma torre metálica a 40 m da superfície.
O método constitui, inicialmente, de uma análise estatística descritiva de velocidade média diária, bem como a relação entre as velocidades médias e a direção predominante em cada mês do período de estudo. Para isso, construíram-se tabelas e gráficos com a finalidade de melhor demonstrar as situações.
As análises estatísticas dos dados foram feitas através do software Statistical Package for the Social Sciences (SPSS), aplicando-se alguns testes do programa, como: Tukey e Duncan, com a finalidade de diferenciar, ao longo do ano e do dia, a predominância de direção e velocidade dos ventos.
A tabela 1 indica as simbologias e os valores adotados quando se referem à direção dos ventos, fez-se uma convenção entre direções e ângulos para melhor apresentação dos dados.
Tabela 1. Simbologia para direção dos ventos
DIREÇÃO DO VENTO SIMBOLOGIA VALOR Norte N 0 Nordeste NE 45 Leste E 90 Sudeste SE 135 Sul S 180 Sudoeste SW 225 Oeste W 270 Noroeste NW 315
Nomenclaturas utilizadas quando se referem à direção dos ventos medidas pelo anemômetro universal, para a localidade de Sinop, MT.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Ao analisar a direção dos ventos, visualizamos, através da tabela 2 de distribuição de frequência, gerada pelo programa, que existe uma predominância dos ventos norte nos meses de janeiro e nos demais meses o vento leste se faz mais frequente, porém nota-se que a frequência da direção sudeste manteve-se significativa. A direção sudeste não é tão notada nos meses de janeiro e dezembro, período de maior índice pluviométrico na região pesquisada.
Tabela 2: Tabela de distribuição mensal dos ventos quanto à direção
Distribuição das direções dos ventos, não diferem entre si pelo teste Tukey (p<0,05); total de dados encontrados em cada direção.
Na figura, apresenta-se divisão de setores construída com os dados coletados, verifica-se a significância da direção leste durante todo o ano, sendo que somente no mês de janeiro a direção predominante não é a leste. O mês
760 159 132 180 38 25 94 84 73 125 60 140 201 321 363 427 172 164 144 387 273 263 158 340 202 523 927 704 767 1060 361 1576 612 449 226 362 144 301 275 274 346 270 128 666 407 252 146 145 96 159 136 117 172 43 38 224 184 143 96 86 153 172 159 294 108 23 28 410 211 174 159 114 514 348 225 188 112 44 39 339 277 205 124 260 254 230 195 70 51 28 22 86 128 130 76 259 Column Count ,00 Count 45,00 Count 90,00 Count 135,00 Count 180,00 Count 225,00 Count 270,00 Count 315,00 DP
jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez mes
de janeiro é o mês de maiores incidências de chuvas, nesse mês percebemos a predominância dos ventos norte.
Figura 1: Distribuição das direções mensais dos ventos.
Figuras de setores indicando a direção predominante dos ventos em cada mês do ano.
Na tabela 3, gerada pelo teste de Ducan, percebemos a distribuição das velocidades médias e direções predominantes dos ventos usando-se grau de significância gerada (p<0,05). Dessa forma, verificamos que ao relacionarmos velocidades médias e direções temos as seguintes correlações: o subgrupo 1 formado pelas direções sudoeste, oeste, noroeste e sul explica 13,4% dos eventos e possui uma média de velocidade aproximadamente igual a 1,19835 m.s-1; o subgrupo 2 formado pelas direções sul e leste explica 13,90% dos eventos e possui uma velocidade média de 1,2367 m.s-1; o subgrupo 3, representado pelas direções norte e nordeste, consegue explicar 37,90% dos eventos e possui uma velocidade média de 1,3260 m.s-1 e o subgrupo 4, composto apenas pela direção sudoeste, possui uma velocidade média de 1,5081 m.s-1,conseguindo explicar 100% do evento.
Tabela 3: distribuição de velocidades e direções dos ventos
Subgrupos
DP N 1 2 3 4
135 3349 1,1818
270 2119 1,1903
jan fev mar ab r
mai ju n ju l ag o set o ut n ov d ez 0,00 45,00 90,00 135,00 180,00 225,00 270,00 315,00 DP Pi es s how counts
315 1509 1,2016 180 1489 1,2197 1,2197 90 7298 1,2537 0 1594 1,3159 45 3180 1,3361 225 1,5081 Sig. 0,134 0,139 0,379 1,0000
Correlação entre direção e velocidades dos ventos através do teste de Duncan.
Dessa forma, podemos dizer que o teste de Duncan explica, com 100% de significância, a relação entre as velocidades e as direções dos ventos. E este relaciona as direções sudeste, oeste, noroeste, sul e leste, formando um grupo significativo quanto às velocidades médias, percebemos ainda a formação de outro grupo com as direções norte e nordeste e um terceiro grupo significativo com a direção sudoeste.
Tabela 4: Comportamento da velocidade mensal dos ventos
Subgrupos Mês N 1 2 3 4 5 6 7 Fev 2202 1,1024 Jan 1720 1,1419 1,1419 Mai 1765 1,1647 Mar 1994 1,1692 Out 1737 1,2251 Dez 1705 1,2377 Set 2123 1,2448 Jun 1657 1,2921 Nov 1031 1,3324 1,3324 Jul 854 1,3720 1,3720 Abr 2225 1,4006 Ago 3501 1,4603 Sig 0,133 0,330 0,484 0,204 0,131 0,276 1,000
Esta demonstração pelo teste de Ducan para velocidades, também explica que em 100% dos casos demonstra haver uma relação entre os meses de janeiro, fevereiro, março e maio; outra relação significativa entre os meses de setembro, outubro e dezembro; outra relação significativa entre abril, junho, julho e novembro e um terceiro grupo composto pelo mês de agosto.
Verificamos que durante o período de estudo, o mês com maiores velocidades médias é o mês de agosto, possuindo uma média de velocidades muito próxima ao mês de abril, meses que coincidem com a época de ocorrência de friagens, estas são de curta duração, mas com características muito marcantes uma vez que se constituem como fenômeno característico da região. Percebemos ainda que durante o mês de agosto quase 50% dos ventos têm direção leste como predominante. Assim como o mês de junho também tem aproximadamente 80% de sua direção determinada como leste.
Tabela 5: Análise da regularidade mensal dos ventos
Médias das velocidades durante o período a ser estudado, bem como o desvio padrão percebido no conjunto dos meses referentes a cada ano do período de estudo.
Na tabela 5, percebemos que a velocidade média se mantém praticamente constante durante o ano, sendo levemente superior no mês de agosto, mês este que se caracterizou com comportamento dos ventos atípicos, se tomarmos como referência os demais meses do ano.
Na figura 2, onde o sistema gerou uma estimativa das médias das velocidades em relação às direções predominantes, verificam-se picos na
Report velocidade 1,1843 2176 ,77228 1,1359 2486 ,72673 1,1748 2212 ,77274 1,3828 2443 ,86579 1,1506 1821 ,64534 1,2825 1687 ,71517 1,3640 889 ,76806 1,4472 3615 ,83552 1,2245 2285 ,80866 1,2476 1888 ,79645 1,3315 1142 ,88389 1,2735 1933 ,80128 1,2701 24577 ,79466 mes jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez Total Mean N Std. Deviation
direção sudoeste nos meses de abril e agosto, sendo que nesses meses ocorreu um significativo aumento da velocidade. A direção noroeste teve uma diminuição da velocidade nos meses de maio a agosto, meses em que ocorrem as friagens na região, a direção oeste teve um comportamento muito semelhante. Quanto à predominância da direção norte, teve várias oscilações durante o ano, tendo percebido o menor valor no mês de junho e a maior incidência no mês de novembro. Verificou-se que as direções norte e sudoeste são as direções de maior oscilação quando comparadas com as velocidades médias dos períodos. As demais direções permaneceram com poucas variações durante o ano.
Figura 2: estimativa das direções e velocidades em função do período do
ano a ser estudado.
Delineamento comparativo entre velocidades e direções dos ventos ao longo de um ano padrão.
Percebemos que apesar do mês de agosto ser o mês com velocidades médias superiores ao longo do ano, verificou-se que as velocidades médias não sofrem pequenas oscilações, sendo que os valores variam entre 1 m.s-1 e 2 m/s-1 e permanecem praticamente durante todo o período.
Na figura 4, temos uma relação entre as velocidades no período diurno, das 6 h às 18 h e o período noturno das 18 h às 6 h, horário local. Percebemos poucas diferenças entre as médias constatadas nos períodos diurno e noturno. Constatamos que no período denominado dia, as velocidades possuem uma média levemente superior e isso pode se dar devido aos vários fluxos como de
gás carbônico e calor latente, que são mais intensos no período de insolação, ou seja, diurno. OLIVEIRA et al. (2001), verificaram que devido ao aumento da intensidade do vento durante eventos de friagem, os fluxos noturnos de CO2 são superiores em relação às condições normais. Este fator demonstra que em alguns períodos do ano, os ciclos podem sofrer uma inversão, sendo mais intensos no período noturno.
Percebe-se ainda que no período noturno os valores das velocidades médias sofrem menores variações, verificando que os valores estão entre 0 e 2 m.s-1, sendo que poucos valores no período noturno são encontrado fora dessa faixa. Ainda verificamos que durante o dia temos representatividade de valores entre 0 m.s-1 e aproximadamente 3 m.s-1, evidenciando a maior oscilação nas velocidades dos ventos no período diurno.
Figura 4: Velocidades médias diurnas e noturnas
Histograma representativo das velocidades médias diurnas e noturnas .
CONCLUSÃO
A partir das análises estatísticas das séries observadas, pode-se concluir que o mês de agosto possui as maiores velocidades médias dos ventos, sendo bem próximas às verificadas no mês de abril. Durante o dia, a velocidade média é levemente superior ao período noturno. A direção predominante dos ventos leste permaneceu praticamente constante, com exceção ao mês de janeiro, quando a direção predominante foi a norte.
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