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Precipitação

O que é precipitação?

Precipitação é definida como o resultado, sólido ou líquido de vapor condensado de água que cai das nuvens ou é depositado do ar para o solo. Incluindo: chuva, neve, granizo, orvalho, etc. A quantidade total e intensidade são medidas, que, são dadas nas seguintes unidades:

Quantidade total:

  • Mm (mm) coluna de água

Intensidade:

  • Milímetros por hora (mm/h)

Como é medida a precipitação?

A quantidade de precipitação é sempre medida em um tanque coletor, chamado Pluviómetro. Este pode ser: um aparelho automático que envia os valores medidos por meio de um sinal digital, ou, a medição pode ser feita manualmente e alguém tem que conferir a quantidade. Existem dois diferentes tipos principais de pluviómetro que medem o volume de água ou a altura.

Dependendo do tipo de aparelho, o intervalo de medida pode levar alguns segundos, ou até vários dias. Isto tem um grande impacto na precisão.

A intensidade da precipitação pode sair de instrumentos de medida automatizados. Geralmente é medida em intervalos de 10 segundos e média de mais de um minuto. Calibres modernos conseguem projetar a forte variabilidade da precipitação.

Como se deve instalar um pluviómetro?

Pluviómetros não seguem um padrão claro da OMM (Organização Meteorológica Mundial). Contudo, na maioria dos países os medidores são instalados entre 0.5 e 1.5m acima do solo. Os aparelhos também devem ser processados de uma maneira que a menor quantidade possível de água possa salpicar, aderir aos topos e salpicar do chão para o aparelho. Além disso, é recomendável evitar qualquer obstáculo no meio ambiente, visto que, eles intercetam a precipitação por um lado ,e por outro, causam turbulência no ar, podendo também afetar a precipitação. Isto também se aplica para as estações com múltiplos aparelhos medidores. Estes captam parte da precipitação e jogam uma "sombra" no pluviómetro. Portanto, é recomendável instalar os pluviómetros longe de outros aparelhos de medição. Para lugares expostos existem pluviómetros com escudos de vento para minimizar a turbulência causada pelo próprio aparelho.

Figure 1: Pluviometer with a tipping mechanism

Quais são os instrumentos de medição utilizados?

Serviços de nacionais de meteorologia como MeteoSwiss geralmente usam um dos dois diferentes aparelhos para medir a precipitação:

  • Um pluviómetro com sistema de inclinação e aquecimento para neve derretida como o aparelho Lambrecht 15188 (Figura 1).
  • Um pluviómetro baseado no princípio de pesagem, que também é aquecido dependendo das condições climáticas, como o Ott Pluvio2 (Figura 2).

Os aparelhos que determinam a precipitação por pesagem são mais precisos do que os dispositivos de inclinação, mas exigem um maior esforço de manutenção e, portanto, não são adequados para locais remotos.

Quais são outros métodos de medição disponíveis?

Figure 2: Pluviometer with a weighing sensor

A maneira mais fácil de medir a precipitação é colocar um tanque de medição com uma balança ao ar livre e ler manualmente a quantidade após o evento de precipitação. No entanto, tal método é muito propenso a erros e requer um alto nível de pessoal.

Na meteorologia, as variantes apresentadas acima são as mais usadas. Aparelhos de medição com sistemas de inclinação têm um recipiente coletor que inclina quando a água atinge um certo nível e se esvazia. Cada movimento de inclinação aciona um sinal que é detetado por um computador que calcula a intensidade e a quantidade total.

Outro método de medição é pesar a precipitação, permitindo um cálculo preciso da quantidade. Em adição, este método pode ser usado para criar uma série de tempo de alta resolução contínua, que representa a quantidade, e também a intensidade da precipitação. A única desvantagem destes sensores é que o recipiente coletor - pelo menos nos modelos antigos - deve ser esvaziado à mão.

Além disso, existem distrómetros ópticos laser, que utilizam laser para medir o tamanho e a velocidade de cada gota/floco de neve, calculando assim a intensidade da chuva e a visibilidade resultante. No entanto, esses dispositivos são em termos de precisão - especialmente em intensidade - como os modelos anteriores.

Dificuldades de medir a precipitação

Em contraste à temperatura, a variabilidade espacial de precipitação é significativamente maior. Enquanto a temperatura entre duas estações meteorológicas em terreno plano se comporta quase linearmente e pode, portanto, ser bem interpolada, isto é muito difícil para a precipitação, uma vez que eventos de precipitação, em particular trovoadas, podem ocorrer em escala muito pequena.

Adicionalmente, medidas de precipitação podem conter muitos erros. Uma grande parte dos erros é dependente da localização, pois até pequenos obstáculos como árvores e fios, podem influenciar no resultado da medida absorvendo parte da precipitação. Ventos fortes amplificam esta influência, pois até obstáculos distantes podem influenciar uma precipitação causada pela turbulência do ar.

Além disso, borrifos de outros objetos na proximidade de um pluviómetro podem entrar no recipiente coletor e, então, modificar a medição.

Outro problema é a contaminação do recipiente por outros objetos. Especialmente no Outono, quando muitas folhas são transportadas pelo ar e podem ficar presas na entrada do pluviómetro. Objetos como galhos, poeira e areia podem-se acumular e poluir o recipiente de medição.

Em lugares onde neva, os medidores devem ser aquecidos de forma que a neve não preencha ou cubra o recipiente, e sim derreta e possa ser medida como liquido de precipitação. É importante que o aquecimento seja constante, já que o volume da água depende da temperatura.

Outra fonte de erro é a evaporação da água por radiação solar. Portanto, o equipamento deve consistir num funil que leva a água para o tanque medidor abaixo. A abertura estreita do funil minimiza erros causados pela evaporação.

Quantas estações de medida existem?

A MeteoSwiss trabalha com 260 estações meteorológicas automáticas que medem a precipitação. Estas estações são alimentadas por uma rede de aproximadamente 300 estações privadas, já que a precipitação é um fenómeno muito local.

Figure 3: Global network of precipitation measurement

O Centro de Climatologia Global por Precipitação (GPCC), que é operado pelo DWD (Serviço Meteorológico Alemão) em nome da OMM, recebe dados controlados pela qualidade de por vezes mais de 50.000 estações de medição de precipitação em todo o mundo. As séries temporais dessas medições geralmente têm lacunas muito grandes e são propensas a erros, apesar do controle de qualidade, razão pela qual um uso automatizado desses dados não ser sugerido e uma inspeção de qualidade renovada é recomendada para validações.