Precipitações, sua classificação, distribuição

UNIVERSIDADE AGOSTINHO NETO
FACULDADE DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ARQUITECTURA
CONSTRUÇÃO E AMBIENTE 4 (CA4)
PRECIPITAÇÕES
DOCENTES: BENDO PEQUENO E VALDEMAR FONSECA
2º ANO

SUMÁRIO
1. Introdução
2. Processo de saturação em baixos níveis
3. Formação de precipitação
4. Classificação das precipitações
5. Medição das precipitações
6. Medidas de precipitação
7. Apresentação dos dados pluviométricos
8. Representação espacial – Carta pluviométrica
9. Cálculos de precipitação.

CONSTRUÇÃO E AMBIENTE 3
Bendo Pequeno
Valdemar Fonseca
1. INTRODUÇÃO
3
TEMA 5 – FACTORES BIOCLIMÁTICOS
A precipitação pode assumir diversas formas, incluindo: chuva, neve, granizo e
orvalho. Com relação à hidrologia, apenas chuva e neve são importantes. A chuva é
o principal elemento da maioria dos projetos hidrológicos. Os problemas de
engenharia relacionados com a hidrologia são em sua grande maioria consequência
de chuvas de grande intensidade ou volume e da ausência de chuva em longos
períodos de estiagem.
Chuvas de grande intensidade em áreas urbanas causam o alagamento das ruas,
porque o sistema de drenagem não é projetado para chuvas muito intensas.
Precipitações de grande intensidade podem, ainda, causar danos à agricultura e a
estrutura de barragens. A ausência de chuvas por longos períodos reduz a vazão dos
rios, causando a diminuição do nível dos reservatórios.
É evidente, então que os problemas surgem quando a precipitação ocorre em
situações extremas de intensidade, frequência, ou quando os intervalos entre
precipitações são excessivamente longos.

Bendo Pequeno
Valdemar Fonseca
1. INTRODUÇÃO
4
A disponibilidade de precipitação em uma bacia durante o ano é o fator determinante
para quantificar, entre outros, a necessidade de irrigação de culturas e o
abastecimento de água doméstico e industrial.
A determinação da intensidade da precipitação é importante para o controle de
inundação e a erosão do solo. Por sua capacidade para produzir escoamento, a chuva
é o tipo de precipitação mais importante para a hidrologia.
As características principais da precipitação são o seu total, duração e distribuições
temporal e espacial. O total precipitado não tem significado se não estiver ligado a
uma duração. Por exemplo, 100 mm pode ser pouco em um mês mas é muito em um
dia ou, ainda mais, numa hora. A ocorrência da precipitação é processo aleatório que
não permite uma previsão determinística com grande antecedência. O tratamento dos
dados de precipitação grande maioria dos problemas hidrológicos é estatístico.

Bendo Pequeno
Valdemar Fonseca
2. PROCESSO DE SATURAÇÃO EM BAIXOS NÍVEIS
5
1.1 ORVALHO E GEADA
* Dependem do resfriamento radiativo noturno
Temperatura do ponto de orvalho (acima de 0 oC)
Temperatura do ponto de geada (igual ou menor do que 0 oC)

Bendo Pequeno
Valdemar Fonseca 6
Nevoeiro é uma suspensão de minúsculas gotículas de água próximo a
superfície.
Visibilidade horizontal no solo é
inferior a 1 km
Visibilidade horizontal no solo é
superior a 1 km
Nevoeiro Neblina
1. NEVOEIRO

Bendo Pequeno
Valdemar Fonseca 7
As nuvens são manifestações visíveis da condensação e deposição de vapor de água
na atmosfera.
Por definição, são conjuntos visíveis de minúsculas gotículas de água ou cristais
de gelo, ou uma mistura de ambos.
2.1 FORMAÇÃO DE NUVENS
* O ar deve estar saturado
* Presença de núcleos de condensação.
2. NÚVENS

Bendo Pequeno
Valdemar Fonseca 8
Nuvens Baixas (abaixo de 2000 m)
Cumulus humilis Stratocumulus stratiformis
translucidus
CLASSIFICAÇÃO DE NUVENS

Nuvens médias (entre 2000 a 6000 m)
Altocumulus stratiformis
perlucidus undulatus
Altostratus undulatus
radiatus translucidus
www.inmet.gov.br

Nuvens Altas (acima de 6000 m)
Cirrus uncinus Cirrostratus fibratus
www.inmet.gov.br

*Nuvens de desenvolvimento vertical
Cumulonimbus Capillatus
praecipitatio arcus
Cumulonimbus calvus
www.inmet.gov.br

3. FORMAÇÃO DE PRECIPITAÇÃO
O vapor de água contido na atmosfera constituí um reservatório potencial de água
que, ao condensar-se, possibilita a ocorrência da precipitações. A origem das
precipitações está ligada ao crescimento das gotículas das nuvens, o que ocorre
quando forem reunidas certas condições. Efetivamente, muitas vezes existem nuvens
que não produzem chuvas, o que evidencia a necessidade de processos que
desencadeiem a precipitação.
O vapor de água contido na atmosfera constituí um reservatório potencial de água
que, ao condensar-se, possibilita a ocorrência da precipitações. A origem das
precipitações está ligada ao crescimento das gotículas das nuvens, o que ocorre
quando forem reunidas certas condições. Efetivamente, muitas vezes existem nuvens
que não produzem chuvas, o que evidencia a necessidade de processos que
desencadeiem a precipitação.
Embora todas as nuvens contenham água e gelo, por que algumas produzem
precipitação e outras não?
- Primeiro, porque as gotículas de nuvem são minúsculas, com diâmetro médio
menor que 20 m. Evaporariam antes de atingir a superfície.
- Segundo, as nuvens consistem de muitas destas gotículas, todas competindo pela
água disponível; assim, seu crescimento via condensação é pequeno.

A nuvem é um aerossol constituído por uma mistura de ar, vapor de água e de
gotículas em estado líquido ou sólido cujos diâmetros variam de 0,01 a 0,03 mm,
espaçadas, em média, um milímetro entre si.
O ar que envolve as gotículas das nuvens se acha num estado próximo ao da
saturação e, por vezes, supersaturado. Esse aerossol fica estável, em suspensão,
pelo efeito da turbulência no meio atmosférico e/ou devido à existência de correntes
de ar ascendentes que contrabalançam a força da gravidade.
As gotículas possuem massa de 0,5 a 1 grama de água por m³ de ar, enquanto o ar
saturado que envolve as gotículas tem umidade de 1 a 6 gramas por m³ ( -20ºC a
5ºC). A concentração das gotículas é de cerca de 1000/cm³. Dessa forma, a
quantidade total de água presente em uma nuvem, nos três estados pode varias de
1,5 a 7 g/m³.

As gotículas de chuva têm diâmetros de 0,5 a 2,0 mm ( densidade espacial de 0,1 a 1
gota por dm³), com um valor máximo de 5,0 a 5,5 mm.
Quando uma gota cresce até atingir um diâmetro de 7,0 mm, sua velocidade de
queda será de 9 m/s. A uma velocidade tão alta a gota se deforma e subdivide em
gotas menores devido à resistência do ar. As gotas de chuva têm dimensões muito
maiores do que as gotículas das nuvens.
A origem das precipitações está intimamente ligada ao crescimento das gotículas das
nuvens. O ar atmosférico, além dos gases que o compõem, contém partículas
minúsculas (diâmetro variando de 0,01 a 1 mícron) de várias origens: argilosas,
orgânicas (pólen), químicas e sais marinhos. Sobre essas partículas se realiza com
facilidade a condensação do vapor atmosférico.
Essas partículas funcionam como núcleos de condensação. Observa-se que quando
o ar húmido sobe e atinge o nível de saturação, as gotículas de água que se
formaram não têm tendência a se unirem ente si sem a presença dos núcleos de
condensação.

- Uma gotícula com 20 m de diâmetro teria uma velocidade terminal de 1,2 cm/s
levando, portanto, cerca de 50 horas para cair de uma altura de 2200m.
- Portanto, as gotículas de nuvem precisam crescer o suficiente para vencer as
correntes ascendentes nas nuvens e sobreviver como gotas ou flocos de neve a uma
descida até a superfície sem se evaporar. Para isso, seria necessário juntar em torno de
um milhão de gotículas de nuvem numa gota de chuva.

a) O processo de colisão-coalescência ocorre em algumas nuvens quentes,
isto é, nuvens com temperatura acima do ponto de congelamento da água (0
C).

b) O processo de Bergeron aplica-se a nuvens frias, que estão em temperaturas
abaixo de 0° C.

Conforme o mecanismo fundamental pelo qual se produz a ascensão do ar húmido, as
precipitações podem ser classificadas em:
a) Convectivas: quando em tempo calmo, o ar húmido for aquecido na vizinhança do
solo, podem-se criar camadas de ar que se mantêm em equilíbrio instável. Perturbado o
equilíbrio, forma-se uma brusca ascensão local do ar menos denso que atingirá seu
nível de condensação com formação de nuvens, e muitas vezes, precipitações. São as
chuvas convectivas, características das regiões equatoriais, onde os ventos são fracos
e os movimentos de ar são essencialmente verticais, podendo ocorrer nas regiões
temperadas por ocasião do verão (tempestades violentas). São, geralmente, chuvas de
grande intensidade e de pequena duração, restritas a áreas pequenas. São
precipitações que podem provocar importantes inundações em pequenas bacias.
De forma resumida:
- Ocorrem no verão no final da tarde e início da noite.
- Intensidades elevadas (volumes altos em curto intervalo de tempo).
- Popularmente denominada de chuva de manga.
-Grande problema em áreas urbanas.
4. CLASSIFICAÇÃO DAS PRECIPITAÇÕES

CHUVA CONVECTIVA OU DE CONVECÇÃO OU DE VERÃO

b) Orográficas: quando os ventos quentes e húmidos, soprando geralmente do oceano
para o continente, encontram uma barreira montanhosa, elevam-se e se resfriam
adiabaticamente havendo condensação do vapor, formação de nuvens e ocorrência de
chuvas. São chuvas de pequena intensidade e grande duração, que cobrem pequenas
áreas. Quando os ventos conseguem ultrapassar a barreira montanhosa, do lado
oposto projeta-se uma sombra pluviométrica, dando lugar a áreas secas ou semiáridas
causadas pelo ar seco, já que a humidade foi descarregada na encosta oposta;
De forma resumida:
-Resultado da elevação da parcela de ar quando, no seu trajeto, se apresenta uma
elevação;
-A elevação produz resfriamento e condensação;
-Comum na vertente oceânica da serra do mar;

CHUVA OROGRÁFICA OU DE RELEVO

c) Frontais ou ciclónicas: provêm da interação de massas de ar quentes e frias. Nas
regiões de convergência na atmosfera, o ar quente e húmido é violentamente
impulsionado para cima, resultando no seu resfriamento e na condensação do vapor de
água, de forma a produzir chuvas. São chuvas de grande duração, atingindo grandes
áreas com intensidade média. Essas precipitações podem vir acompanhadas por
ventos fortes com circulação ciclónica. Podem produzir cheias em grandes bacias.
De forma resumida:
-Resultado do encontro de duas massas de ar com características diferentes de
temperatura, umidade e pressão atmosférica.
-A massa de ar quente sobe, o ar se resfria, aproximando-se do ponto de saturação,
dando origem à formação de nuvens e consequente precipitação.
- Chuvas que predominam nas regiões temperadas e subtropicais, principalmente no
Inverno.

c) CHUVA FRONTAL OU CICLÔNICA

5. MEDIÇÃO DE PRECIPITAÇÃO
Qualquer superfície que retenha a água da chuva pode, na prática, servir para a
quantificar a quantidade de precipitação verificada num determinado local. Quanto se
divide o total precipitado pelo tempo de duração daquele evento, obtemos a intensidade
da respetiva chuvada.
A quantidade de precipitação, P, é expressa em milímetros (mm) e traduz a quantidade
de precipitação correspondente a um volume de um litro por um metro quadrado de
superfície (1 mm = 1 L/m² = 10 m²/ha = 1000 m³/Km²).
A intensidade média de precipitação, im, é normalmente expressa em milímetros por
hora (mm/h) tal que:
im =
𝜟𝑃
𝜟𝑇
com 𝜟P e 𝜟t representando respetivamente o total precipitado (mm) num determinado
intervalo de tempo (horas).
Numa situação limite, traduzida pela aproximação a zero da duração da chuvada,
podemos definir uma intensidade instantânea de precipitação, i:
i = 𝝏P / 𝝏t

a) PLUVIÔMETRO PADRÃO
- Fornece uma medida do total de chuva em mm (milímetros).
-Diâmetro 20 cm no topo que recolhe a água da chuva.
-1 mm de chuva é igual a 1 litro de água em um metro quadrado.
6. MEDIDAS DE PRECIPITAÇÃO

B) PLUVIÓGRAFO
- Fornece uma medida do total de chuva em mm (milímetros), assim como, o início e
término da chuva (duração e intensidade);
6. MEDIDAS DE PRECIPITAÇÃO

7. APRESENTAÇÃO DOS DADOS PLUVIOMÉTRICOS
Os dados pluviométricos são actualmente registrados, armazenados e apresentados
em forma de tabelas e/ou de bancos de dados. Para maior facilidade de comparação
desses dados, recorre-se a representações gráficas. Uma análise pluviométrica
decorre ao longo do tempo em determinada região. Portanto, tem se que utilizar duas
espécies de representações gráficas: uma temporal, relativa à evolução pluviométrica
em um mesmo ponto (posto); outra espacial, dando-nos a noção de como varia, de
ponto a ponto da região, ou seja, a pluviometria relativa a um dado intervalo de
tempo.
1. REPRESENTAÇÃO TEMPORAL
Recorre-se, mais frequentemente, a dois tipos de diagrama, que a seguir se
apresentam.
a) HIETOGRAMA: relaciona intensidade média de precipitação com o tempo.
Representando em abcissa os tempos, divididos em intervalos iguais ao período de
observação pluviométrica. Desenha-se rectângulos de área proporcional às alturas de
precipitação correspondentes a esses intervalos para obter, assim, um diagrama ao
qual se dá o nome de hietograma, que pode ser visto nas figuras nos slides
seguintes. Mas, se as divisões do tempo forem iguais a unidade, a intensidade média
de cada intervalo exprime-se pelo mesmo número que a altura de precipitação
relativa ao mesmo intervalo; por isso, nesses casos pode-se marcar nas ordenadas
simplesmente as alturas de precipitação.

Características das chuvas de Luanda nos meses de Maio, Junho, Julho e Agosto em mm/dia
Fonte: Edson Joaquim adaptado de INAMET

CARACTERÍSTICAS DAS CHUVAS DE LUANDA
Características das chuvas de Luanda nos meses de Janeiro, Fevereiro, Março e Abril médias em
mm/dia
Fonte: Edson Joaquim adaptado de INAMET

b) CURVA DE PRECIPITAÇÕES ACUMULADAS: corresponde á curva integral do
hietograma.
Sendo i = dh/dt = i(t) a função correspondente ao hietograma (designando por i a
intensidade e h a altura de precipitação), a curva de precipitação acumulada se definirá
por :
h = ∫i(t)dt
Portanto ela nos dá, para cada valor de tempo, a altura de precipitação caída desde a
origem dos tempos até esse momento. Veja o exemplo da figura abaixo.

CARACTERÍSTICAS DAS CHUVAS DE LUANDA
8. REPRESENTAÇÃO ESPACIAL – CARTA PLUVIOMÉTRICA
A variação em dada região, da pluviometria relativa a um determinado período de tempo
representa-se habitualmente por mapas dessa mesma região, ou cartas pluviométricas.
Elas nos dão portanto uma ideia de conjunto sobre a repartição das chuvas nesse
território durante o período em causa. Normalmente este período é de um ou mais
anos, sendo no segundo caso habitual trabalhar-se com os valores médios das
precipitações anuais.
REPRESENTAÇÃO PELAS ISOIETAS
As isoietas são linhas que representam a distribuição pluviométrica de uma região,
através de curvas de igual precipitação. Este meio de representação pluviométrica é
inteiramente análogo ao da representação topográfica. A figura 3.8 mostra as isoietas
para uma bacia hidrográfica teórica

Para traçar as isoietas, parte-se dos dados relativos aos postos pluviométricos da
região (pertencentes ao intervalo em que se fará as curvas). Interessa-nos em
primeiro lugar determinar os pontos de pluviosidade igual às das isoietas que
desejamos traçar. Para isso supomos que no seguimento de reta que une dois pontos
vizinhos é linear a variação da pluviosidade. Com base nesta hipótese, vejamos como
determinar entre os pontos A e B de alturas de chuva HA e HB , o ponto C corresponde a
altura de chuva HC.
Na construção dos mapas de isoietas, o analista pode também considerar os efeitos
orográficos e morfologia temporal , de modo que o mapa final represente um modelo de
precipitação mais real do que o que seria obtido de medidas isoladas
8. REPRESENTAÇÃO ESPACIAL – CARTA PLUVIOMÉTRICA

10h20min
19h40min
Total=26,4 mm, Duração= 9h20min=9,3h, I = 2,8 mm/h
GRÁFICO DO PLUVIOMÉTRICO
9. CÁLCULO DE PRECIPITAÇÃO

pluviômetro
Área da bacia = 10 km2
10km2 = 10.000.000 m2
rios
Divisor de águas
Total=26,4 mm, Duração= 9h20min
Total = 26,4 mm
1 mm = 1litro/m2
Qual o volume de água produzido na
bacia?
26,4 litro--------------------1 m2
X --------10.000.000 m2
Volume total = 264.000.000 litros
9. CÁLCULO DE PRECIPITAÇÃO

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