Usos e Aplicações de Radares Meteorológicos

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Módulo: EThICS 907.F03.00_Usos e Aplicações de Radares_sl
Tema: METEOROLOGIA RADAR
Assunto: Usos e Aplicações de Radares
Escopo:

Uso de Radares em Meteorologia: Vantagens
Uso de Radares em Meteorologia: Desvantagens e Restrições
Principais Finalidades do Sistema Radar Doppler

Algumas Aplicações de Radares Meteorológicos
 Pesquisa e previsão meteorológicas.
 Pesquisa climática.
 Pesquisa e previsão hidrológicas.
 Apoio às operações agrícolas.
 Apoio à defesa civil.
 Transportes terrestre, marítimo e aéreo.
 Produção e distribuição de energia.
 Logística de eventos esportivos, cívicos, artísticos, etc.
 Logística da construção civil.
 Logística da manutenção de infra-estruturas.
 Modificação de precipitações.

Aplicações Científicas
Pesquisa da atmosfera
Pesquisa de tecnologias de radares
Pesquisa de propagação de rádio-freqüências

Aplicações Operacionais em Meteorologia
Previsão do Tempo
Defesa Civil
Planejamento Agrícola
Combate ao Granizo
Monitoração da Poluição do Ar
Segurança do Tráfego Aéreo

Aplicações Operacionais em Hidrologia
Defesa Civil
Controle de Recursos Hídricos
Semeadura Dinâmica de Nuvens
Previsão Hidrológica

Esforços Atuais em Pesquisa e Desenvolvimento

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Usos e Aplicações de Radares Meteorológicos

  1. 1. Engenharia EThICS Tecnologia, Inteligência ENGINEERING Consultoria & Sistemas EThICS 907.F03.00 METEOROLOGIA RADAR - Usos e Aplicações de Radares - Antonio Sallum Librelato Diretor – EThICS Engineering Maio - 200827/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 1
  2. 2. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Uso de Radares em Meteorologia: Vantagens As vantagens que levam ao uso de radares meteorológicos estão associadas principalmente aos seguintes fatores: O radar meteorológico permite executar observações de fenômenos atmosféricos de forma volumétrica, dentro de ampla área no entorno do radar, sem que seja necessário o deslocamento do instrumento. O volume a ser sondado pode ser selecionado com grande precisão, agilidade e de forma objetiva. As observações podem ser feitas com resolução e continuidade espaço- temporais satisfatórias para as numerosas aplicações, sem perturbação do meio no qual são feitas. Os dados sobre cada elemento do volume abrangido ficam disponíveis imediatamente (em tempo “quase-real”), simultaneamente e concentrados num único ponto, de forma síncrona com as medições. Tais dados podem ficar disponíveis remotamente ao sensor, sendo armazenáveis e processáveis a qualquer tempo. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 2
  3. 3. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Uso de Radares em Meteorologia: Vantagens Continuação: É possível a observação e o cálculo da distribuição espaço-temporal dos campos tridimensionais de refletividade radar, velocidade e índice de refração dos alvos. As observações podem ser feitas tanto de dia quanto de noite, com quaisquer níveis de visibilidade ou de cobertura de nuvens. O período de renovação dos dados e das imagens é menor que o ciclo de vida da maioria dos fenômenos de interesse. É possível, graças à digitalização dos dados, difundi-los através de meios de comunicação velozes, bem como sua memorização em meios magnéticos e eletrônicos e o seu processamento e reprodução através de computadores. O uso de técnicas avançadas de processamento de dados e de imagens permite a apresentação visual das informações segundo vários formatos, contendo diferentes aspectos de interesse do usuário, na forma de “produtos meteorológicos”. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 3
  4. 4. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Uso de Radares em Meteorologia: Vantagens Continuação: Através de uma rede integrada de radares, é possível a análise e o acompanhamento da distribuição e da movimentação de grandes sistemas meteorológicos, permitindo melhor predição de suas intensidades com maior antecipação. Permite detectar precipitações que se formam em níveis elevados mas que se evaporam nas camadas inferiores de ar seco. Permite detectar e analisar ampla gama de estruturas meteorológicas, tais como: turbulências, tornados, mesociclones, tempestades, células convectivas e supercélulas, precipitações estratiformes, ondas de gravidade, linhas de instabilidade, frentes e furacões. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 4
  5. 5. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Uso de Radares em Meteorologia: Desvantagens e Restrições O uso de radares como instrumento de apoio à meteorologia tem algumas desvantagens e restrições, sendo as principais: Erros inerentes ao sistema. Ambigüidade de algumas medidas. Limites de resolução. Custo dos equipamentos. Influência da curvatura terrestre. Contaminação do sinal por ecos indesejáveis (“clutter”). Limitações do conhecimento ora disponível para a interpretação dos dados e correlação dos mesmos com os fenômenos e estruturas que os originaram. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 5
  6. 6. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Principais Finalidades do Sistema Radar Doppler Teledetecção radar ativa de alvos meteorológicos. Exploração de ocorrência de precipitações e ventos. Mapeamento da distribuição espaço-temporal e dinâmica dos ecos detectados, caracterizados quanto a: taxa de refletividade radar [Z] velocidade (Doppler) radial média [V] largura espectral de velocidade [W] taxa de refletividade diferencial [ZDR] taxa de despolarização linear [LDR] fase diferencial de propagação [φDP] rotação de fase diferencial específica [KDP] coeficiente de correlação coerente co-polar [ρHV] 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 6
  7. 7. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Principais Finalidades do Sistema Radar Doppler Exame de estruturas de tempestades. Estimativas de taxas de precipitação de chuvas e nevascas. Geração de produtos de radar meteorológico, em função dos parâmetros de caracterização dos alvos e dos ecos. Telecontrole e teleoperação do sistema, a partir de centros de operação remota. Distribuição de imagens radar aos usuários, através de rede de comunicações e computacional. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 7
  8. 8. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Algumas Aplicações de Radares Meteorológicos Pesquisa e previsão meteorológicas. Pesquisa climática. Pesquisa e previsão hidrológicas. Apoio às operações agrícolas. Apoio à defesa civil. Transportes terrestre, marítimo e aéreo. Produção e distribuição de energia. Logística de eventos esportivos, cívicos, artísticos, etc. Logística da construção civil. Logística da manutenção de infra-estruturas. Modificação de precipitações. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 8
  9. 9. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Aplicações Científicas No âmbito das pesquisas científicas, o radar meteorológico destina-se principalmente à aquisição de novos conhecimentos sobre os fenômenos e as estruturas atmosféricas. Auxilia na concepção de modelos funcionais dessas estruturas, permitindo a construção e o controle de modelos numéricos (algoritmos) que levam à simulação de seus comportamentos em sistemas computacionais, mediante a aplicação dos conhecimentos da hidrodinâmica e da microfísica da atmosfera. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 9
  10. 10. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Aplicações Científicas Pesquisa da atmosfera: Estudos sobre os campos de ventos e de flutuações de índice de refração. Pesquisas sobre a microfísica da atmosfera. Pesquisas sobre gênese e evolução de estruturas atmosféricas e de suas relações com a meteorologia radar. Acompanhamento das séries temporais dos fenômenos, com vistas à pesquisa climatológica. Pesquisas aplicadas ao controle da poluição ambiental em função das condições meteorológicas. Pesquisa de tecnologias de radares: Estudos sobre novas tecnologias de radares meteorológicos para ampliação da capacidade de medir e discernir os elementos hidrometeorológicos. Pesquisa de propagação de rádio-freqüências: Pesquisa sobre os fenômenos associados à propagação de ondas eletromagnéticas na atmosfera. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 10
  11. 11. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Aplicações Operacionais em Meteorologia No âmbito da meteorologia aplicada, os radares meteorológicos são utilizados principalmente para a melhoria da habilidade previsional, nos campos espacial, temporal e fenomenológico, dentro das manifestações climáticas de mesoescala. O sistema radar permite o exercício da vigilância meteorológica, destinada principalmente ao alerta avançado sobre fenômenos meteorológicos de interesse, e a medição quantitativa das precipitações, destinada às avaliações pluviométricas. Os principais fenômenos de interesse são: as precipitações atmosféricas, tais como chuvas, granizo e neve, em especial aquelas associadas ao tempo severo; os ventos; as turbulências de ar claro. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 11
  12. 12. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Aplicações Operacionais em Meteorologia Através do uso das imagens geradas pelo sistema radar, é possível o acompanhamento dos fenômenos por ele detectados e a elaboração de previsões de muito curto prazo (“nowcasting”). Os dados gerados podem ser armazenados e tratados para uso na elaboração de previsões de curto e médio prazos (“forecasting”). O sistema radar meteorológico pode integrar um sistema mais amplo de previsões meteorológicas, complementando as informações advindas de redes de estações de superfície, estações de altitude e de imagens de satélites meteorológicos. Dessa forma, permite a geração de cartas sinóticas e cartas de previsão meteorológicas com melhor índice de qualidade previsional. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 12
  13. 13. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Aplicações Operacionais em Meteorologia Além disso, o uso de uma rede de radares meteorológicos, de forma integrada e coordenada, permite a construção de mosaicos de dados abrangendo áreas de grandes dimensões e previsões com alguns dias de antecipação. As informações geradas pelo sistema radar são úteis para diversos campos de atividades humanas, para a proteção de vidas e de propriedades, tais como as dos exemplos a seguir. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 13
  14. 14. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Aplicações Operacionais em Meteorologia Previsão do Tempo: Auxílio à elaboração de cartas sinóticas e cartas previsionais, à previsão do tempo de curtíssimo prazo (“nowcasting”) e à divulgação pública pelos meios de comunicação, inclusive para o tempo presente. Defesa Civil: Auxílio aos serviços de prevenção e assistência nas situações decorrentes de alagamentos e inundações, permitindo alertas para equipes de salvamento e auxílio, controle de tráfego urbano, no acompanhamento de tempo severo e na previsão de curtíssimo prazo. Planejamento Agrícola: Auxílio, através da previsão do tempo a curtíssimo prazo, às ações de preparação e tratamento do solo, semeadura e plantio, irrigação, colheita, transporte de pessoal e de produtos e outras atividades afins que dependem das condições climáticas para a sua execução segura e econômica. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 14
  15. 15. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Aplicações Operacionais em Meteorologia Combate ao Granizo: Detecção antecipada das formações geradoras de granizos e, associado a um sistema de aspersão de sais, a precipitação forçada em forma de chuva ou granizo de menor tamanho, protegendo assim uma área determinada dos danos provocados pelo granizo. Monitoração da Poluição do Ar: Melhoria da confiabilidade das predições sobre a dispersão de poluentes do ar e a avaliação do transporte dos poluentes na atmosfera. Segurança do Tráfego Aéreo: Orientação aos operadores de aeronaves e controladores de tráfego aéreo quanto ao tempo presente e quanto às previsões de muito curto prazo, para navegação em rota, aproximação, pouso e decolagem de aeronaves. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 15
  16. 16. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Aplicações Operacionais em Hidrologia O radar meteorológico é um instrumento eficaz e econômico para as medições de quantidades associadas aos hidrometeoros e destinadas às ações de controle. Com base nos valores de taxas de precipitação instantâneas e elementares obtidos através do radar, é possível o cálculo de precipitações acumuladas em áreas determinadas, tais como em bacias hidrográficas, servindo tais dados como entradas para modelos de vazão, destinados, entre outras, às aplicações a seguir. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 16
  17. 17. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Aplicações Operacionais em Hidrologia Defesa Civil: Auxílio às previsões de enchentes, alagamentos, inundações e deslizamentos. Controle de Recursos Hídricos: Auxílio ao controle de níveis e de vazão de barragens e de reservatórios, prevenção de inundações, erosão e poluição das águas e economia de recursos para irrigação. Semeadura Dinâmica de Nuvens: Suporte nas avaliações hidro-meteorológicas nos programas de semeadura dinâmica das nuvens, objetivando a precipitação forçada de chuvas e de granizo ou o aumento da probabilidade de chuvas. Previsão Hidrológica: Auxílo à elaboração de sistemas de previsão de níveis de rios para uso na captação de água, navegação fluvial, pesca e outros. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 17
  18. 18. EThICS ENGINEERING METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS USOS E APLICAÇÕES DE RADARES EThICS 907.F03.00 Esforços Atuais em Pesquisa e Desenvolvimento Projeto de hardware de novos radares. Estudos de propagação e espalhamento de ondas eletromagnéticas. Processamento de sinais radar. Desenvolvimento de algoritmos de análise de dados. Pesquisa meteorológica. Desenvolvimento de novas aplicações. 27/5/2008 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 18

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