ESTATÍSTICA ATRAVÉS DE ROSAS DOS VENTOS PARA O … · previsão do TAF, segundo o PCOAMET: a direção e intensidade do vento. Tal estudo foi realizado através do desenvolvimento

INSTITUTO DE CONTROLE DO ESPAÇO AÉREO

DIVISÃO DE ENSINO

ARTIGO CIENTÍFICO

ESTATÍSTICA ATRAVÉS DE ROSAS DOS VENTOS

PARA O AÉRODROMO DO GALEÃO COMO AUXÍLIO

À ELABORAÇÃO DO CÓDIGO TAF

Jessica Motta Guimarães

NOME DO ALUNO

CLIMATOLOGIA E ESTATÍSTICA

LINHA DE PESQUISA

MET001/12

Curso e Ano

ARTIGO CIENTÍFICO

ESTATÍSTICA ATRAVÉS DE ROSAS DOS VENTOS PARA O AÉRODROMO DO GALEÃO COMO AUXÍLIO À ELABORAÇÃO DO CÓDIGO

TAF

TÍTULO

CLIMATOLOGIA E ESTATÍSTICA

LINHA DE PESQUISA

25/JUNHO/2012

..............................

DATA

MET001/2012

................................................

CURSO

Este documento é o resultado dos trabalhos do aluno do Curso de

Especialização em Meteorologia Aeronáutica do ICEA. Seu conteúdo reflete a

opinião do autor, quando não for citada a fonte da matéria, não representando,

necessariamente, a política ou prática do ICEA e do Comando da Aeronáutica.

RESUMO

Este trabalho tem como objetivo estudar as variáveis de maior erro na previsão do TAF, segundo o PCOAMET: a direção e intensidade do vento. Tal estudo foi realizado através do desenvolvimento de rosas dos ventos estatísticas típicas para o aeródromo do Galeão a partir de dados de METAR, separando as situações em que houve passagem de sistemas frontais na região e avaliando o desempenho das mesmas como auxílio à elaboração de TAFs. Foi feita a investigação se a implementação de rosas dos ventos estatísticas como ferramenta de auxílio à previsão pode representar melhora no índice de acerto de um centro meteorológico, além de também ajudar o previsor durante o trabalho de vigilância, por mostrar o padrão do regime de ventos esperado para cada região de interesse. Os resultados deste trabalho referem-se ao período de 2003 a 2011 e apontaram diversos comportamentos de direção e velocidade do vento para as estações do ano. Após análise dos resultados gerados, pôde-se concluir que o emprego de tal recurso pode ser uma boa ferramenta auxiliar ao previsor, pois, os valores estabelecidos pelas rosas dos ventos mantiveram-se coerentes, na maior parte das situações analisadas, com os quadrantes previstos, e, para determinadas situações, se aproximando com precisão dos valores previstos nos TAFs analisados.

Palavras-chave: estatística, rosa dos ventos, TAF

ABSTRACT

This work aims to study the variables of major error in forecasting the TAF, according to PCOAMET, the intensity and direction of the wind, through the development of typical statistics wind roses for the Galeão aerodrome from the METAR data, separating the situations where there was passage of frontal systems in the region and evaluate the performance of the same as aid the development of TAFs. The investigation was whether the implementation of the wind rose statistics as a tool to aid in the prediction may represent an improvement in the accuracy level of a meteorological center, and also help the forecaster during the surveillance work, to show the pattern of the wind expected for each region of interest. These results refer to the period from 2003 to 2011 and identified various behaviors of direction and wind speed to the different seasons. After analysis of the results, it can be concluded that the use of this feature can be a good tool to assist forecasters, because the values established by the roses of the winds remained consistent, in most cases analyzed, with quadrants set and, for certain situations, approaching to the accuracy of predicted values in TAFs analyzed.

Key words: statistics, Wind roses, TAF

4

INTRODUÇÃO

A previsão das variáveis direção e intensidade do vento é considerada de

relevante dificuldade pelos previsores de forma geral. Essa dificuldade na previsão

do vento à superfície (medido por anemômetros posicionados à 10m de altura)

ocorre devido aos efeitos da superfície se tornarem mais evidentes na camada mais

baixa da atmosfera, que se estende desde a superfície até um limite médio entre

dois a três quilômetros, região conhecida como Camada Limite Planetária (CLP). De

acordo com Holton (1979), a Camada Limite Planetária (CLP) é aquela porção da

atmosfera na qual o campo de fluxo de vento é fortemente influenciado pela

interação direta com a superfície do planeta, portanto o comportamento do vento

dentro da CLP poderá apresentar comportamento aleatório em virtude dos efeitos de

atrito, difusão molecular e viscosidade, além de sofrer influência da atuação de

fenômenos diversos e diferenciados, uma enorme variedade de sistemas

meteorológicos organizados e desorganizados; com diferentes dimensões espaços-

temporais tais como brisas, sistemas convectivos, frentes frias, ondas frontais,

ciclones, anticiclones, fenômenos intra-sazonais e etc.

A utilização de modelos meteorológicos pode ser uma excelente ferramenta

para o meteorologista avaliar o ambiente sinótico esperado. Porém, o nível de

detalhamento requerido para as previsões aeronáuticas como o TAF (Terminal

Aerodrome Forecast), por exemplo, requer um grau de especificidade que,

infelizmente, ainda não se pode obter com precisão através do uso de tais

ferramentas. Uma constatação da dificuldade de elaboração desta previsão está no

resultado geral obtido através do método de avaliação PCOAMET – Programa de

Controle e Aviação da Previsão de Aeródromo, que tem como objetivo avaliar,

segundo os critérios estabelecidos pela ICAO, o índice de acerto dos TAFs

elaborados pelos previsores. De acordo com consulta feita para o período entre

janeiro e maio de 2012 para o CMA1-Galeão, os índices de acerto mantiveram-se

abaixo do valor de 70% de acerto para a variável direção do vento, que foi estudada

neste trabalho.

4

O Aeroporto Internacional Antônio Carlos Jobim (Galeão), para o qual se

destina o presente estudo, localiza-se no Município do Rio de Janeiro, próximo da

Baía de Guanabara, estando sob influência de fenômenos meteorológicos das mais

diversas escalas, desde a passagem de sistemas frontais até a atuação local do

efeito de brisa, que determinam as principais variações no regime de ventos da

região. A experiência adquirida após anos de trabalho em um determinado local

acaba se tornando determinante para o previsor compreender o padrão típico de

comportamento de cada região, porém o estudo climatológico das variáveis

meteorológicas funciona tanto como fundamentação deste conhecimento adquirido

com o tempo quanto como auxílio aos novos profissionais que exercem a função de

previsores.

Desta forma, as estatísticas com implementação de rosas dos ventos como

ferramenta de auxílio à previsão podem representar um aumento no índice de acerto

de um centro meteorológico, além de ajudar o previsor durante o trabalho de

vigilância, por mostrar o padrão do regime de ventos esperado para cada região de

interesse, sendo útil também para evidenciar mudanças sazonais nos padrões

associados a cada estação do ano.

Portanto, o objetivo do presente estudo foi elaborar rosas dos ventos típicas

para o aeródromo do Galeão a partir de dados de METAR, separando as situações

em que houve passagem de sistemas frontais na região, e avaliar o desempenho

das mesmas como auxílio à elaboração de TAFs.

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REFERÊNCIAS TEÓRICAS E REVISÃO DA LITERATURA

A caracterização do campo de vento é importante para o planejamento de

diversas atividades humanas. O padrão de vento predominante influencia, por

exemplo, no conforto térmico relacionado com a construção de casas e edifícios, e

ainda nas atividades poluidoras do ar.

A diferença de gradiente de pressão atmosférica gera o deslocamento do ar,

ou seja, origina os ventos. Estes, partindo de zonas de maior para as de menor

pressão, sofrem influências também do movimento de rotação da Terra, da força

centrífuga ao seu movimento, bem como da topografia e consequente atrito com a

superfície terrestre (TUBELIS & NASCIMENTO, 1984). A direção do vento é

bastante variável no tempo e no espaço, em função da situação geográfica do local,

da rugosidade da superfície, do relevo, da vegetação e da época do ano

(VENDRAMINI, 1986).

Para a Meteorologia Aeronáutica, o estudo desta variável é de elevada

importância para diversos tipos de operação, como as de pouso e decolagem. Por

atuar diretamente na sustentação aerodinâmica da aeronave, seu efeito pode ser

perigoso em certas condições de tempo. Vários acidentes e inúmeros incidentes à

tripulação e passageiros foram provocados por este invisível, porém, sempre atuante

parâmetro meteorológico. Avaliações preliminares apontam o vento como a principal

causa do acidente ocorrido no Aeroporto de Narita, Japão, as 21:50 UTC do dia 22

de março de 2009. (REDEMET).

A cidade do Rio de Janeiro sofre influência da atuação de distúrbios

meteorológicos de diversas escalas fenomenológicas como, por exemplo,

anticiclones subtropicais do atlântico sul (ASAS), frentes frias e frentes subtropicais,

ciclones extratropicais, anticiclones migratórios, Zonas de Convergência do Atlântico

Sul (ZCAS), sistemas convectivos, brisas marítimas e terrestres, brisas de vale e

montanha, circulações locais e etc.

Segundo Justi da Silva e Silva Dias (2002), a passagem de sistemas frontais

altera os padrões de vento localmente. Em seu trabalho foi feita uma climatologia

dos sistemas frontais para cada ponto de grade, a partir de dados da reanálise do

NCEP do período de 1981-1999, usando como critério de identificação apenas a

6

mudança do sinal da componente meridional do vento. Nas regiões Sul e Sudeste

do Brasil , o vento em baixos níveis tem direção de NE, devido à influência da alta

subtropical do Atlântico Sul, e então, numa situação pré-frontal, o vento é

tipicamente de noroeste, depois gira de sudoeste e de sudeste, à medida que as

frente se desloca. (Tempo e Clima no Brasil, Iracema F. A. Cavalcanti ET. AL

organizadores, 2009)

Devido à influência do Oceano Atlântico, das Baías da Guanabara e

Sepetiba, da topografia e da própria estrutura urbana as circulações de brisa

desempenham um importante papel no regime de ventos desta região. O esquema

conceitual da formação das brisas mostra que durante o dia a superfície continental

se aquece mais rapidamente do que a oceânica. O intenso aquecimento do ar

próximo à superfície continental resulta em uma região com pressões atmosféricas

relativamente mais baixas. A porção da atmosfera sobre a superfície do mar, por se

manter menos aquecida do que aquela sobre o continente, configura uma região

com pressões relativamente mais altas. Consequentemente, há a formação de um

gradiente horizontal de pressão entre o continente e o oceano e, em resposta a esse

gradiente, o ar mais frio e denso que se encontra sobre o oceano se desloca em

direção a terra. O efeito geral desta distribuição desigual das pressões é a circulação

da brisa marítima, exemplificado na Figura 1.

Fig.1: Esquema conceitual da brisa marítima (Fonte: Ahrens 1988)

Para o período da noite, ocorre justamente a situação inversa, o continente se

resfria mais rapidamente do que o oceano, já que o resfriamento radiativo é maior

7

sobre a terra do que sobre a água. Desta forma, a porção da atmosfera sobre a terra

se torna mais fria e mais densa do que aquela sobre o mar, com pressão

atmosférica relativamente mais elevada. O processo resultante é o inverso do que

ocorre durante o dia, sendo denominado de brisa terrestre, de acordo com o

mostrado na Figura 2. A mudança na direção do vento é causada pela inversão do

gradiente horizontal de temperatura.

Fig.2: Esquema conceitual da brisa terrestre (Fonte: Ahrens 1988)

O Atlas Eólico do Estado do Rio de Janeiro (2002) apresenta diversas rosas

dos ventos que representam todo o estado e caracterizam o regime de vento

predominante. Estas rosas foram feitas a partir dos resultados obtidos por

modelagem atmosférica de mesoescala resultante do sistema MesoMAP (TrueWind

Solutions, LLC). Foram utilizados dados de reanálises (NCAR) para um período de

15 anos visando a representatividade climatológica dos resultados. As rosas

relativas à zona oeste da RMRJ indicam a predominância das direções sudeste e

norte ao longo do ano (Atlas Eólico, pg25).

A rosa dos ventos é um tipo de gráfico que ilustra de forma simultânea a

distribuição de frequências para a magnitude e a direção do vento. Os registros do

METAR podem ser utilizados para elaborar tal gráfico, visando a identificação das

frequências das direções e velocidades predominantes do vento. A análise de rosas

dos ventos pode demonstrar o comportamento do regime dos ventos de uma área

específica, quando analisada a partir de dados obtidos por um período de 5 a 10

anos. (Jourdan, P., 2007) analisou o período de 2000 a 2006 para várias estações

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meteorológicas da região metropolitana do Rio de Janeiro, visando estabelecer o

comportamento geral dos ventos em cada localidade. Esse estudo apontou que as

rosas dos ventos para o aeroporto do Galeão, localizado na Ilha do Governador,

mostram um padrão de vento distribuído em diversas direções, sendo as direções

sudeste e leste as predominantes. Os períodos da madrugada e da manhã

apresentam ventos nas mais variadas direções, onde se podem destacar as

direções norte e leste como as mais frequentes, aproximadamente 12% do total de

observações). Na parte da tarde e da noite as direções sudeste e leste são as mais

observadas, sendo que o período da tarde apresenta um padrão predominante de

sudeste bem evidente e com ventos mais intensos, até 8,5m.s-1. Mesmo não sendo

característico desta estação o registro de muitas ocorrências de calmarias, estas são

mais frequentes durante a madrugada.

A atual forma de validar e atribuir grau de acerto às previsões TAFs

elaboradas, é o sistema PCOAMET, que se baseia na comparação desta previsão

com as observações meteorológicas à superfície (METAR e SPECI). Esta avaliação

é aplicada como indicativo da qualidade do serviço prestado pelos previsores, de

acordo com as regras vigentes na INFRAERO. Para a pontuação das variáveis

direção e velocidade do vento, a metodologia a seguir é empregada. É atribuído um

ponto para cada acerto na previsão da direção do vento, sendo admitida uma

tolerância de até 20 graus, para mais ou para menos. Para cada erro, será atribuído

zero ponto. No caso de vento calmo, será considerada certa a previsão para cada

vento calmo observado. Para os casos de vento variável, será considerada certa a

previsão para cada vento variável observado.

Será atribuído um ponto para cada acerto na previsão da velocidade do vento,

sendo admitida uma tolerância de até 5 nós para mais ou para menos. Para cada

erro, será atribuído zero ponto. No caso de vento calmo, será considerada certa a

previsão para cada vento calmo observado. (REDEMET – ICA 105-8)

A área específica de estudo é a do Aeroporto Internacional do Rio de

Janeiro/Galeão - Antônio Carlos Jobim, localizada na Ilha do Governador, município

do Rio de Janeiro - RJ, nas coordenadas 22°48’36” S e 043°15’02” W. A Figura 3

mostra uma imagem da área de estudo. O Galeão representa uma das principais

portas de entrada do Brasil e possui papel determinante nos negócios e turismo a

nível nacional e internacional, trabalhando a serviço da economia do país e

9

influenciando diretamente o seu desenvolvimento. O complexo aeroportuário conta

com a maior pista de pouso e decolagem do Brasil, com 4.000 m x 45 m, assim

como um dos maiores, mais modernos e bem equipados Terminais de Logística de

Cargas do Continente. O Galeão está ligado a mais de 32 localidades nacionais e

19 destinos internacionais. Possui dois sistemas de pistas com operações

simultâneas de pousos e decolagens, atendendo um movimento diário de 30 mil

passageiros. (Infraero, 2009).

Fig.3: Área do aeródromo do Galeão

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MATERIAIS E MÉTODOS

Para realização do presente estudo foram coletadas mensagens METAR para

a estação SBGL do site da REDEMET (http://www.redemet.aer.mil.br/) para o

período de 2003 a 2011. Os dados foram organizados e os dias em que houve

atuação de sistema frontal na região do Rio de Janeiro no decorrer desse período,

separados em outra série de dados. Para os anos de 2003 e 2004, os meses de

novembro e dezembro encontravam-se ausentes na REDEMET e não foram

inseridos na série de dados.

As informações sobre passagem das frentes foram adquiridas a partir do

Boletim Climanálise do CPTEC, que apresenta, mensalmente, um gráfico com a

quantidade de sistemas frontais atuantes no decorrer do período, bem como os dias

em que as mesmas atingiram cada região de referência. Um exemplo deste gráfico é

mostrado a seguir, na Figura 4.

Figura 4. Sistemas Frontais que atuaram no litoral do Brasil em janeiro/2005. Fonte:

Climanálise – CPTEC – INPE

Os dados referentes ao período sem atuação de frentes frias foram então

separados por períodos do dia, para melhor representar as variações esperadas do

regime de ventos da região, em madrugada (00 às 05Z), manhã (06 às 11Z), tarde

(12 às 17Z) e noite (18 às 24Z). Os dados referentes aos dias com sistemas frontais

também foram utilizados para verificar como o vento se comporta durante esse

http://www.redemet.aer.mil.br/

11

período, porém, como a entrada das frentes frias não obedece aos padrões de

horário, os gráficos não foram separados por períodos do dia e comparados com

TAFs.

Essas informações foram então trabalhadas no software WRPLOT View -

Freeware Wind Rose Plots for Meteorological Data, disponibilizado gratuitamente

para download no site http://www.weblakes.com, e desenvolvido pelo Lakes

Environmental. Foram elaboradas, desta forma, as rosas dos ventos típicas para

cada mês do ano, para situações sem frentes frias, tidas como apresentando o

“vento sinótico” esperado para a região, dividido em madrugada, manhã, tarde e

noite e uma rosa dos ventos típica para as situações de atuação de sistemas

frontais, também para cada mês do ano.

Esses resultados foram comparados com mensagens TAF elaboradas para a

região, selecionadas aleatoriamente a partir de um ano base (2005), a fim de

verificar se as rosas dos ventos foram coerentes com as previsões elaboradas, e

desta forma, avaliar a aplicabilidade dessa informação como ferramenta auxiliar à

operação.

12

ANÁLISE DOS RESULTADOS

Os resultados serão apresentados de forma a demonstrar o regime típico de

ventos para cada estação do ano, assim sendo foram escolhidos os meses de

Janeiro, Abril, Julho e Outubro para representar o Verão, Outono, Inverno e

Primavera, respectivamente.

Figura 5 – Rosas dos ventos para o mês de Janeiro, (a) madrugada, (b) manhã, (c) tarde e (d) noite.

(a) (b)

(c) (d)

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O TAF selecionado para análise do mês de Janeiro, sem atuação de sistema

frontal, foi o seguinte:

05/01/2005 SBGL

0500/0524 12005KT 8000 FEW025 BECMG 0911 36005KT BECMG 1315 10010KT

BECMG 1618 14015KT TEMPO 1921 TS SCT020 FEW025CB TN25/08Z TX32/17Z

=

A partir do TAF analisado, vemos que das 00 até 09Z era esperado que o

vento estivesse com direção de 120º e 05 KT de velocidade. A rosa dos ventos para

o horário da madrugada, Figura 5 (a), válida entre os horários de 00 e 05Z,

apresentou vetor resultante da série analisada dos ventos observados com direção

de 72° e velocidade média de 4,41KT. A diferença de mais de 20º na direção entre

os dois vetores já seria considerada significativa para um erro no TAF segundo a

correção do PCOAMET. Tanto a rosa dos ventos quanto o TAF convergiram com

relação ao valor da velocidade do vento, com diferença de 0,39KT, considerada

insignificante para critérios de correção e operação aeronáutica. Já para o período

entre 05Z e 09Z e para o grupo de mudança previsto para o período entre 09 e 11Z

a rosa dos ventos para o período da manhã, Figura 5 (b), poderia ser usada como

referência. O previsor estabeleceu para o grupo de mudança um vento com 360º e

05KT, sendo que a rosa dos ventos para este horário determina um vento médio

com 26º e 3,25KT. A diferença entre os vetores continua é de 26º, ligeiramente

superior ao estipulado como máximo de 20º, configurando erro pelo sistema de

correção, porém é um valor que, operacionalmente, não determina um impacto tão

significativo. A diferença entre os valores de velocidade do vento é de apenas

1,75KT, ainda dentro da faixa de valor máximo de 5KT de diferença entre

observação e previsão para estabelecer acerto na variável, segundo o PCOAMET.

Para os horários entre 13 e 15Z e 16 e 18Z o previsor inseriu dois grupos de

mudança com ventos de 10010KT e 14015KT, respectivamente. Ao comparar-se

esses valores com os estabelecidos pela rosa dos ventos do período da tarde,

Figura 5 (c), que determina um vento médio de 72º com 12,68K, podemos dizer que

a mesma acompanhou bem o aumento de velocidade do vento prevista pelos os

dois grupos de mudança, porém apenas se aproximou da direção do primeiro grupo,

com uma diferença de 28º entre os vetores do vento. No TAF em questão há

14

previsão de outro grupo de mudança entre 19 e 21Z, com ocorrência temporária de

trovoada no aeródromo e vizinhanças, porém sem mudança no grupo de vento,

desta forma, assume-se que o válido para este horário ainda seria o do grupo de

mudança anterior, que estabelece um vento com 140º e 15KT. A rosa dos ventos

usada para comparação neste horário seria a da noite, Figura 5 (d), com vento

médio de 136º com velocidade de 9KT. A diferença de direção entre os vetores da

previsão e da rosa dos ventos é de apenas 4º, o que determinaria um acerto, e a

diferença da velocidade permaneceu dentro da tolerância máxima de 5KT exigido

pelo sistema de correção de TAFs (PCOAMET)

Ao analisarmos este TAF podemos concluir que a rosa dos ventos, apesar de

não determinar exatamente os valores estipulados pelo previsor, manteve-se

coerente com os quadrantes previstos, podendo ser considerada uma boa

ferramenta para auxiliar no estabelecimento de um quadro geral esperado, ainda

mais para um profissional recém-chegado e inexperiente com o trabalho de um CMA

para uma determinada região.

15

Figura 5 – Rosas dos ventos para o mês de Abril, (a) madrugada, (b) manhã, (c) tarde e (d) noite.

(a)

(c)

(d) (c)

(c)

(a) (b)

16

O TAF selecionado para análise do mês de Abril, sem atuação de sistema


22/04/2005 SBGL

2200/2224 10005KT 8000 BKN016 BECMG 0204 35005KT BECMG 0810 4000

DZBR BKN010 BECMG 1214 07005KT 6000 NSW BKN012 BECMG 1517 19015KT

8000 BKN016 PROB30 1824 6000 BKN012 TN22/08Z TX27/16Z=





de 66° e velocidade média de 4,15KT. A diferença de mais de 20º na direção entre

os dois vetores já seria considerada significativa para um erro no TAF segundo a

correção do PCOAMET. Tanto a rosa dos ventos quanto o TAF convergiram com


insignificante para critérios de correção e operação aeronáutica. O TAF analisado

inclui outro grupo de mudança para o período da madrugada, com vento de 350º

com 05KT, que, ao ser comparado com o vento extraído da rosa dos ventos

anteriormente citada, de 66° com 4,15KT, indica uma diferença na direção superior a

20º. Para o período da manhã, o TAF em questão apresentava um grupo de

mudança das 08 às 10Z, porém sem alterar o parâmetro direção e intensidade do

vento, portanto o mesmo deveria se manter, para o período da manhã, com os

mesmos valores referentes ao grupo de mudança anterior, de 350º com 05KT. A

rosa dos ventos para a manhã, Figura 5 (b), válida entre os horários de 06 e 11Z,


de 6° e velocidade média de 5,76KT. A diferença entre o previsto neste horário e a

informação extraída da rosa dos ventos correspondente aponta um valor de 16º,

considerado insignificante para as operações aeronáuticas e, desta forma, um valor

corretamente previsto. Tanto a rosa dos ventos quanto o TAF convergiram com


17

insignificante para critérios de correção e operação aeronáutica. Já para o período

entre 12Z e 14Z é esperado um vento com direção de 70º e 05KT, que pode ser

comparado com o sugerido pela rosa dos ventos para o período da tarde, que indica

um vento médio de 53º de direção e 5,95KT de velocidade. A diferença entre o

previsto neste horário e a informação extraída da rosa dos ventos correspondente,

período da tarde, Figura 5 (c), aponta um valor de 17º, considerado insignificante

para as operações aeronáuticas e, desta forma, um valor corretamente previsto.

Para o período entre 15 e 17Z, foi previsto um grupo de mudança indicando

um vento de 19015KT, que, comparado com o vento médio de 53º de direção e

5,95KT de velocidade esperado para o período da tarde, Figura 5 (c), aponta para

uma diferença superior à tolerância de 20º estabelecida para efeitos de avaliação e o

vento médio também não atingiu os valores necessários para configurar acerto, que

seria uma diferença máxima de 2KT. Como não há mais nenhum grupo de mudança

incluindo novos valores de vento, deve-se assumir que até o final do período do TAF

o mesmo será de 19015KT. A rosa dos ventos para o período da noite, Figura 5 (d),

indica um valor de vento médio de 141º com 7,90KT, que, ao compararmos com o

valor previsto supera a diferença máxima tolerada pelo sistema de avaliação, porém,

pode-se perceber que a mudança de quadrante e o aumento na velocidade média,

ou seja, uma tendência de comportamento, foi bem reproduzida em ambos.

Também nessa análise, podemos concluir que a rosa dos ventos, apesar de






18

Figura 5 – Rosas dos ventos para o mês de Julho, (a) madrugada, (b) manhã, (c) tarde e (d) noite.

(a)

(b)

(c)

(d)

(a)

(c) (c)

19

O TAF selecionado para análise do mês de Julho, sem atuação de sistema


10/07/2005 SBGL

1000/1024 33003KT 8000 BKN015 BECMG 0810 01005KT 4000 DZ BR BECMG

1113 8000 NSW SCT020 BECMG 1416 13010KT BECMG 2224 30003KT TN15/09Z

TX23/16Z =




apresentou um vento médio com direção de 48° e velocidade média de 3,79KT. A

diferença de mais de 20º na direção entre os dois vetores já seria considerada

significativa para um erro no TAF segundo a correção do PCOAMET. Tanto a rosa

dos ventos quanto o TAF convergiram com relação ao valor da velocidade do vento,

com diferença de 0,79KT, considerada insignificante para critérios de correção e

operação aeronáutica. No horário entre 06 e 08Z, o vento previsto deve ser

comparado com a rosa dos ventos do período da manhã, Figura 5 (b), que indica um

vento médio com 01º e 2,65KT que se encontra próximo do valor previsto, com uma

diferença de apenas 31º na direção e 0,35KT na velocidade média.

Das 08 às 10Z, o TAF apresenta um grupo de mudança com vento de

01005KT que, ao ser comparado com o estipulado pela rosa dos ventos do período

da manhã, Figura 5 (b), com valor de 01º com 2,65KT, apresenta uma diferença

entre as direções previstas e observadas de apenas 09º, valor considerado

insignificante tanto para efeitos de avaliação quanto para a operação aeronáutica.

Das 14 às 16Z outro grupo de mudança indica um vento previsto de 13010KT,

enquanto que a rosa dos ventos da tarde, Figura 5 (c), indica um valor médio de 34º

com 5,13KT, valores que, tanto para a direção do vento, quanto para a velocidade,

resultam em uma diferença superior à máxima tolerada pelo sistema de avaliação

PCOAMET. Das 22Z às 24Z a previsão indicou uma mudança do vento para os

valores de 30003KT, que devem ser comparados com a rosa dos ventos elaborada

20

para o período da noite, Figura 5 (d), que indicou valores médios de 128º com

6,48KT. Tanto para direção do vento, quanto para a velocidade, os valores previstos

e observados (rosa dos ventos) apresentam diferença superior à tolerância máxima

aceita pelo sistema de avaliação das previsões.



coerente com os quadrantes previstos, principalmente para os períodos da

madrugada e manhã, podendo ser considerada uma boa ferramenta para auxiliar no

estabelecimento de um quadro geral esperado, ainda mais para um profissional

recém-chegado e inexperiente com o trabalho de um CMA para uma determinada

região.

21

Figura 6 – Rosas dos ventos para o mês de Outubro, (a) madrugada, (b) manhã, (c) tarde e (d) noite.

(a) (b)

(c) (d)

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O TAF selecionado para análise do mês de Outubro, sem atuação de sistema


05/10/2005 SBGL

0500/0524 10008KT 8000 NSC BECMG 0507 04005KT BECMG 1416 17010KT

SCT023 TN20/08Z TX30/17Z =



o horário da madrugada, Figura 5 (a), válida também entre os horários de 00 e 05Z,


de 106° e velocidade média de 5,33KT. A diferença de apenas 06º de direção entre

os dois vetores pode ser considerada insignificante tanto para efeitos de avaliação,

quanto para as operações aeronáuticas. Já para a velocidade média, vemos uma

diferença entre os valores de 2,67KT, que também é pouco significativa para

operações aeronáuticas.

Das 05 às 07Z o TAF apresenta um grupo de mudança de vento, passando

para 04005KT, a rosa dos ventos, por sua vez, apresenta para o período da manhã,

Figura 5 (b), um vento médio de 40º com 3,99KT. Os valores de direção do vento

previsto e estipulado pela rosa dos ventos são iguais, mostrando como essa

ferramenta poderia ser de grande valia para o previsor elaborar o TAF em questão.

A velocidade média do vento também difere de apenas 1,1KT entre a previsão e a

observação média. Esse vento perduraria por toda manhã, quando, entre 14 e 16Z,

foi inserido um grupo de mudança com passando o mesmo para 17010KT. A rosa

dos ventos para o período da tarde, Figura 5 (c), indica a ocorrência de um vento

médio de 105º com 7,6KT. Para este horário, há uma diferença de 65º de direção

entre a previsão e a observação média (rosa dos ventos), um valor

consideravelmente acima dos 20º de tolerância máxima aceita pelos critérios de

avaliação de TAF. Para a velocidade média dos ventos, a diferença de 2,4KT é

considerada insignificante tanto para as operações aeronáuticas quanto para efeito

de avaliação. Esse vento de 17010KT é previsto para até o final do período do TAF,

23

e, desta forma, para o horário entre 18 e 24Z deve ser comparada com o valor

informado pela rosa dos ventos da noite, Figura 5 (d), que indica um valor de 159º

com 9,35KT. A diferença de apenas 11º de direção entre os dois vetores pode ser

considerada insignificante tanto para efeitos de avaliação, quanto para as operações

aeronáuticas. Já para a velocidade média, vemos uma diferença entre os valores de

0,65KT, que também não é significativa.







Os resultados analisados no presente estudo corroboram com os obtidos por

(Jourdan, P., 2007) que mostram que nos períodos da madrugada e da manhã as

rosas dos ventos apresentam padrões de vento nas mais variadas direções, onde se

podem destacar as direções N e E como as mais frequentes. Na parte da tarde e da

noite as direções SE e E foram as mais observadas no trabalho de Jourdan, porém

no presente estudo, além dessas direções, também foram observados ventos de

quadrante NE para esses períodos. Os resultados encontrados por Jourdan também

evidenciam que o período da tarde apresenta um padrão predominante de SE bem

evidente e com ventos mais intensos, até 8,5m.s-1. Esse resultado não foi

encontrado no presente estudo, onde a direção predominante para o período da

tarde foi de NE. As diferenças encontradas entre os resultados podem estar

associadas às metodologias empregadas em cada um. Os resultados apresentados

por Jourdan mostram rosas dos ventos anuais elaboradas sem a exclusão dos dias

com atuação de sistemas frontais, e as geradas no presente trabalho foram feitas

para cada mês, levando em conta a influência das frentes frias na alteração do

padrão do vento, e, desta forma, separando essas datas para uma análise

diferenciada.

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Figura 7 – Rosas dos ventos para situações com atuação de sistemas frontais, para o mês de Janeiro

(a), Abril (b), Julho (c) e Outubro (d).

(a) (b)

(d)

(d)

(c)

25

Para as situações com atuação de sistemas frontais, a análise dos TAFs se

torna inadequada, pois os gráficos gerados, representando a média diária, sem

separação por horários, não são os ideais para a comparação com uma previsão

horária, tal como o TAF. Os gráficos das rosas dos ventos ajudam, entretanto, a

analisar o comportamento variável do vento durante a atuação e passagem de

sistemas frontais. Para o mês de janeiro, observou-se que o vento médio

representativo dos dias em que houve atuação de frentes frias ficou com 20º e

5,68KT; aparentemente esse não é um valor característico de passagem de um

sistema frontal e isso pode ter ocorrido por fazer uma média agregando todos os

horários, inclusive aqueles em que o a frente ainda não se encontrava atuante,

mascarando, de certa forma, a análise. Para o mês de abril, o vento médio foi de

302º com 5,73KT. O vento de quadrante NW pode ser associado com situações pré-

frontais, que devem ter ficado mais evidentes nos dias selecionados para elaboração

da rosa dos ventos. Para o mês de julho, representativo da estação de inverno, tem-

se um vento médio de 300º com 11,04KT, apresentando novamente o quadrante

NW como predominante, evidenciando um reflexo do comportamento pré-frontal.

Para o mês de outubro o vento médio foi de 233º com velocidade de 7,37KT,

indicando uma situação de vento com quadrante SW, típico de passagem de

sistemas frontais.

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CONCLUSÕES

No presente trabalho foi analisado o comportamento médio das variáveis

direção e intensidade do vento, através da elaboração de rosas dos ventos típicas

para períodos do dia (madrugada, manhã, tarde e noite) separando os dias em que

houve atuação de sistemas frontais. De forma geral, pode-se concluir que o

emprego das rosas dos ventos pode ser uma boa ferramenta auxiliar ao previsor,

pois, os valores estabelecidos pelas mesmas mantiveram-se coerentes, na maior

parte das situações analisadas, com os quadrantes previstos, e, para determinadas

situações, se aproximando com considerável precisão dos valores previstos nos

TAFs analisados. O emprego dessa ferramenta no ambiente operacional é

interessante, principalmente, para um profissional recém-chegado e inexperiente

com o trabalho de um CMA de uma determinada região, além de fundamentar com

um trabalho científico e estatístico a ideia geral de comportamento da variável vento

adquirida após anos de rotina operacional, para os previsores mais experientes na

localidade em questão.

Para os períodos de atuação de sistemas frontais, os gráficos das rosas dos

ventos ajudam a analisar o comportamento variável do vento durante a atuação de

tal fenômeno, mostrando os comportamentos típicos tanto de sua aproximação,

situação pré-frontal, com ventos de quadrante NW, bem como a atuação do sistema

propriamente dito, com ventos predominantes de SW.

Desta forma, a principal questão norteadora do presente trabalho, de estudar

uma forma de melhorar o desempenho dos previsores do CMA1-GL em acompanhar

o comportamento das variáveis direção e intensidade do vento, conhecidamente as

de maior erro segundo a avaliação dos TAFs pelo PCOAMET foi respondida através

da elaboração de uma ferramenta que pode ser implementada na rotina operacional

de centros meteorológicos, como auxílio ao previsor.

Como sugestões para trabalhos futuros tem-se a extensão deste estudo para

outros aeródromos para os quais o Galeão faz Vigilância, bem como investigar se a

divisão da rosa dos ventos em mais horários pode implicar em melhores resultados

para a rotina operacional. Uma ideia que pode ser aplicada futuramente é a

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elaboração de um método de identificação de atuação de frentes frias a partir dos

dados de METAR, sem depender de uma informação indireta elaborada pelo

CPTEC (boletim Climanálise).

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Ahrens, C. Donald, Meteorology Today: an introduction to weather, climate and environment. 1988.

Atlas Eólico do Estado do Rio de Janeiro. Secretaria de Estado de Energia, da Indústria Naval e do Petróleo. Elaborado por Camargo Schubert Engenharia Eólica. 2002.

BRASIL, Comando da Aeronáutica, Departamento de Controle do Espaço Aéreo, ICA -105-8 Métodos de Avaliação de Previsões Meteorológicas, Rio de Janeiro, 2008. Climanálise, 2003 a 2011: Boletim de Monitoramento e Análise Climática. Centro de previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC/INPE), Cachoeira Paulista-SP. HOLTON, James R.; An Introduction to Dynamic Meteorology. Academic Press Inc. New York. [1979] INFRAERO: Empresa Brasileira de Infraestrutura Aeroportuária. Disponível em: <http:// www.infraero.gov.br/ >. Acessado em: 10-05-2012. Jourdan, P., Caracterização do Regime de Ventos Próximo à Superfície na Região Metropolitana do Rio de Janeiro, 2007.

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REDEMET: Rede de Meteorologia do Comando da Aeronáutica. Disponível em: <http://www.redemet.aer.mil.br/>. Acessado em: 11-05-2012. Tempo e Clima no Brasil, Iracema F. A. Cavalcanti ET. AL organizadores, 2009. TUBELIS, A.; NASCIMENTO, F. C. L. do. Meteorologia descritiva. Fundamentos e aplicações brasileiras. São Paulo, Nobel, 1984. 374p VENDRAMINI, E.Z. Distribuições probabilísticas de velocidades do vento para avaliação do potencial energético eólico. Botucatu: UNESP, 1986. 110 p. Tese (Doutorado em Agronomia). Curso de Pós-Graduação em Agronomia, Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, 1986.

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ESTATÍSTICA ATRAVÉS DE ROSAS DOS VENTOS PARA O … · previsão do TAF, segundo o PCOAMET: a direção e intensidade do vento. Tal estudo foi realizado através do desenvolvimento