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ESTUDO DE CARACTERIZAÇÃO DA DIREÇÃO PREDOMINANTE DOS VENTOS DA CIDADE DE UBERLÂNDIA/MG

Bruno Fernandes Barcelos. Laboratório de Climatologia e Recursos Hídricos. Universidade

Federal de Uberlândia. Brasil. [email protected]

Hugo Guilherme Silva. Laboratório de climatologia e recursos hídricos. Universidade federal de Uberlândia. Brasil. [email protected]

Luiz Antônio de Oliveira. Laboratório de Climatologia e Recursos Hídricos. Universidade Federal de Uberlândia. Brasil. [email protected]

Eixo temático 10: Geografia Física

Resumo: O objetivo desse trabalho é caracterizar a direção predominante dos ventos da cidade de Uberlândia, Minas Gerais, utilizando dados da estação climatológica automática da Universidade Federal de Uberlândia, período de 2005 a 2010. O tratamento dos dados foi feito em planilha eletrônica do Microsoft Excel. Na respectiva planilha, à partir dos valores horários, foi determinada a média diária da direção do vento de todos os meses do ano. Foi realizada distribuição de frequência em matriz para os diferentes intervalos e ainda elaborada a roseta de direções. Os resultados demonstram que a direção predominante dos ventos no período analisado foi NE (47,3%) e E (14,). Ressalta-se a importância da aplicação dos resultados desse estudo no planejamento e locação de atividades poluidoras do ar.

Palavra chave: tratamento estatístico, direção do vento.

Abstract: The object of this work is characterize the predominant wind direction of Uberlândia city, Minas Gerais, using data of automatic meteorological station of University Federal Uberlândia, from 2005 to 2010. The data processing was done in Microsoft Excel spreadsheet. In their spreadsheet, as of hourly values was determined the daily average of wind direction for all the year. Was realize distribution of frequency in matrix for different intervals and elaborated rosette directions. The results show that the predominant wind direction in the analyzed period was NE (47.3%) and E (14). We stress the importance of applying the results of this study in planning and leasing of air polluting activities. Keyword: statistical analysis, wind direction. INTRODUÇÃO

O vento é uma das variáveis meteorológicas mais importantes, sendo, porém, a menos estudada na climatologia, podendo ser utilizada como fator condicionante de várias atividades humanas, levando em consideração sua intensidade e direção predominante. Esse fenômeno meteorológico se dá pela diferença de gradiente de pressão atmosférica gerando o deslocamento do ar das zonas de alta pressão para as de baixa. Porém, existem outros fatores que interferem no comportamento dos ventos, tais como o movimento de rotação da terra, da força centrifuga ao seu movimento, bem como da topografia e consequentemente atrito com a superfície terrestre.

Em função da situação geográfica do local sendo considerado: rugosidade da superfície, do relevo, da vegetação e da época do ano, a direção e velocidade do vento são bastante variáveis no tempo e no espaço. Os estudos da direção e da velocidade do vento em diferentes altitudes representam, além de segurança, economia e conforto ambiental, um conhecimento útil

para inumeráveis aplicações. A direção e a velocidade predominantes do vento sobre uma região desempenham um papel importante na estimativa de trajetórias de poluentes lançados á atmosfera, dimensionamento de construções civis, dispersão de gases, entendimento de massas de ar, entre outros fatores. Essas variações de intensidade e direção do vento são importantes devido ao mesmo desempenhar um papel decisivo na distribuição de calor e umidade na atmosfera (BARRETO et al, 2002).

O conhecimento da direção predominante dos ventos e sua velocidade média em um determinado local fornecem informações importantes para o posicionamento de obras culturais e de aproveitamento eólico, (BARRETO et al, 2002). A localização de proteções vegetais (quebra-vento), tão úteis nas atividades agropecuárias, depende principalmente do conhecimento das direções predominantes do vento. Na zona urbana, o conhecimento destas informações permite a correta instalação de indústrias, de modo que não prejudiquem as áreas residenciais.

Ocorrência de ventos com velocidade elevada, conhecidos por rajadas, podem causar danos relevantes como, por exemplo, acamamento de plantações, estimulo excessivo a evapotranspiração e a erosão intensa dos solos, mortes violentas, destelhamento de construções, quedas de redes de transmissões, etc. Por tal relevância, tomam-se imprescindíveis estudos minuciosos quanto as probabilidades de ocorrência de diferentes velocidades e em particular, das rajadas de vento. Um claro exemplo do potencial danoso de rajadas de vento na agricultura é citado por Manica (1997), que indicam queda de produção de até 20% em certas culturas de ciclo longo.

Aplicação de métodos estatísticos são essenciais na qualidade dos resultados de estudos de ventos. Segundo Sansigolo (2004), a maioria dos estudos relacionados à potência dos ventos se concentra no problema do ajuste de distribuições estatísticas aos dados de velocidade do vento Justus et al., (1976); Van der Auwera et al., 1980; Rehman et al., (1994); Garcia et al., (1998); Nfaqui et al., 1998; Silva et al., 2002, Archer e Jacobson, (2003). Os resultados destes estudos também indicam a distribuição de Weibull como a que melhor se ajusta a estes dados. As distribuições de Weibull e Log-Normal têm sido as mais utilizadas para ajuste de velocidades do vento, conforme constatado em diversos estudos prévios, como os de Justus et al. (1976), Luna e Church (1974), Van der Auwera et al., (1980) e Garcia et al., (1998), embora pouca atenção tenha sido dada ao uso de outras distribuições, como a Beta por exemplo, para fins de avaliação do potencial eólico.

Para estudar o comportamento das rajadas de vento, Bautista et al. (2004) verificaram que a distribuição de Gumbel demonstrou ser a mais adequada para modelar os dados de velocidade máxima de vento em todos os meses do ano, em Piracicaba – SP. Por último, foram obtidas as velocidades máximas para os períodos de retorno 5, 10, 50 e 100 anos, e construídos seus respectivos intervalos de 95% de confiança. Por sua vez, Camargo et al. (1994), utilizando a distribuição Normal, obtiveram os valores das probabilidades mensais de ocorrência de rajadas acima de 10, 20, 30, 40 e 50 km/h e testaram, também, o ajuste das distribuições Normal e Gama aos dados de rajadas máximas diárias de Campinas, estado de São Paulo, para todos os meses do ano.

Sobre a direção dos ventos, Barroso e Abreu (2004) analisaram eventos de chuvas em Belo Horizonte, MG, cujas ocorrências estivessem relacionadas à observação de ventos predominantes de Norte/Oeste, correlacionando-as com as variáveis atmosféricas, principalmente, linhas de instabilidades (ITs) e a zona de convergência do Atlântico Sul (ZACAS). Os autores mostraram que eventos de chuvas fortes a extremamente fortes tendem a apresentar um percentual maior associado com ventos do quadrante Norte/Oeste, o que sugere fenômenos de larga escala, como ZACAS, que têm esta direção preferencial e aumentam as precipitações. Já Silva et al., (2002) desenvolveram um estudo sobre as características do vento predominante, assim como o potencial eólico médio disponível para 77 localidades da região Nordeste do Brasil. Neste estudo foi averiguado que a direção predominante do vento é de Leste

e que a distribuição de Weibull representa adequadamente a distribuição de frequências da velocidade do vento.

De forma geral acontece que ventos de velocidades elevadas, normalmente de curta duração, os seus efeitos passam, geralmente, a ser danosos, provocando o estimulo excessivo a evapotranspiração, o acamamento das plantas, a queda de flores e frutos, a quebra de galhos e acamamento de plantas, causando a erosão dos solos, a deformação da paisagem e danos em construções e instalações. Segundo Fisher e Tippett (1928 apud Bautista et al, 2004, p.2) a previsão probabilística da ocorrência de eventos extremos é de vital importância para o planejamento das atividades sujeitas a seus efeitos adversos, e uma forma de modelar esses eventos, é utilizar a teorizar dos valores extremos.

Diante da importância do conhecimento do comportamento dos ventos e de seus condicionantes às atividades urbanas, este trabalho trata da caracterização, velocidade e direção dessa variável atmosférica na cidade de Uberlândia/MG, utilizando-se dados do período de 2005 a 2010.

CONTEXTO DA ÁREA DE ESTUDOS

Localização

Uberlândia localiza-se entre 18º50’00” Latitude Sul e 48º24’00” de Longitude Oeste, e 19°00’30” de Latitude Sul e 48º10’00” Oeste, figura 03.

Figura 03 – Mapa de localização de Uberlândia. Fonte: (SILVA, 2009).

Condições climáticas de Uberlândia

O clima de Uberlândia é controlado pelas massas de ar continentais (Equatorial e Tropical) e Atlânticas (Polar e Tropical). Os deslocamentos dessas massas de ar são responsáveis pela marcante alternância de estações úmidas e secas, e respondem direta e indiretamente, pelas condições climáticas em nossa região. Segundo a classificação de Köppen, adotada universalmente e adaptada ao Brasil, o clima de Uberlândia tem a classificação Aw, ou seja, o inverno é seco e o verão chuvoso com predominância dos sistemas intertropicais e polares. Utilizando-se de dados coletados na estação climatológica da Universidade Federal de Uberlândia - UFU, série de 13 anos, foi calculado balanço hídrico, figura 1 e climograma, figura 2.

Extrato do Balanço Hídrico

-100

-50

0

50

100

150

200

250

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

mm

DEF(-1) EXC

Figura 1 – Balanço hídrico de Uberlândia/MG, média de 13 anos, período 1997 a 2009.

Observando o gráfico da figura 2, constata-se que o período de déficit hídrico ocorre entre os meses de abril e novembro e o de excedente entre dezembro e março.

Figura 2 – Climograma (média de temperatura e precipitação de 1997 a 2009)

Análise do climograma constata-se que os meses de junho e julho, são os meses mais frios do ano, apresentando temperatura média inferior a 20oC, enquanto que a temperatura média referente aos meses mais quentes é superior a 23oC. O mês mais quente do ano é o de outubro onde a temperatura média ultrapassa 24° C. A temperatura média anual em Uberlândia é de 22,4° C.

Análise das precipitações indica à média pluviométrica anual é de 1.583 mm. Sendo que os meses de outubro a abril concentram 92% do total precipitado anualmente.

OBJETIVO Caracterizar a direção predominante dos ventos na cidade de Uberlândia/MG, utilizando-se dados do período de 2005 a 2010 da estação climatológica automática da Universidade Federal de Uberlândia. MÉTODOS Para caracterização da direção predominante dos ventos na cidade de Uberlândia/MG foram utilizados dados horários da estação automática da Universidade Federal de Uberlândia, período de 2005 a 2010. Os dados coletados foram organizados e tratados em planilha eletrônica do Microsoft Excel. Na referida planilha, à partir dos dados horários, foi determinada a média diária da direção do vento correspondente a todos os meses do ano. As frequências de ocorrência dos eventos foram determinadas utilizando-se fórmula de matriz. Para melhor visualização da direção dos ventos foi construída uma roseta de direção. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Abaixo seguem as tabelas, com os dados brutos, tabulados no período analisado. As

descrições das abreviaturas utilizadas referem-se à direção de origem do vento, sendo: N – Norte, NNE – Nor-nordeste, NE – Nordeste, ENE – Este-Nordeste, E – Leste, ESE – Este-Sudeste, SE – Sudeste, S – Sul, SSW - Sul-Sudoeste, SW – Sudoeste, WSW – Oeste-Sudoeste, W – Oeste, WNW – Oeste-Noroeste, NW – Noroeste, NNW – Nor-Noroeste, e “C” refere-se à situação de calmaria, onde não é possível determinar alguma característica da circulação de ventos.

DIA OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAIO JUN JUL AGO SET

1 NE NE NE NE C C NE C C E E SW 2 C N NE NE C C NE C NE C C W 3 C NE NW NE C E W SW NE C C NW 4 NE NE E N C C E W NE E C S 5 C N C SW E N C C C C C S 6 SE C W NE C C NE C C NE NE W 7 NE NE C NE W S NE NE C C NE NE 8 C C NE NE NE E C C SE C NE C 9 SW SE C C C W C C E SW NE C

10 E C C C W W NE N NE C C E 11 NE E E NE C C NW NW S E NE C 12 NE C NE E N E W C C NE C C 13 C NE NE C NE C C NE E E NE E 14 NE NE W E C C NE NW NE NE C NE 15 C NE C NE N N C NW C E C E 16 C NE N C E N C C C NE C E 17 NE NW N C NE C C C E E C NE 18 N NE NE NE NE C C C NE NE NE S 19 NE SW S NE NE C NE C NE C SE S 20 NE NE NE E E N N NW C C C NW 21 S E NE NE NE NW C NE C NE S NW 22 W C SE E N C NW C S C C N 23 C NE NE C W NE C C NE C C W 24 N C E E NW NE C N E E E E 25 NE N SE NE NW NE E C C NE NE S 26 NE NE NE C C W NE C E NE NE E 27 SE C E SE N C C N NE N NW NE 28 NE E E S C E C NE N N NE NE 29 E NE E C N NE NE E W C NE 30 C E NE NE C NE C C C C E 31 NE NE NE E NE NE

Tabela 1 – Direção dos Ventos, período 2005/2006. Análise do tratamento estatístico indica que a direção predominante dos ventos no

período analisado é de direção Nordeste - NE, correspondendo a 46,1% dos eventos, ver tabela 2.

Direção do Vento Freqüência absoluta Freqüência relativa Freqüência acumulada N 24 10.0 10.0 NE 111 46.1 56.0 E 49 20.3 76.3 SE 8 3.3 79.7 S 12 5.0 84.6 SW 6 2.5 87.1 W 16 6.6 93.8 NW 15 6.2 100.0

Tabela 2 – Tratamento estatístico dos dados 2005/2006

DIA

DIA

OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAIO JUN JUL AGO SET

1 C N SE C NE E C N NE NW NE NE

2 C C E N E NE C C NW C SE E

3 NE NW E NE C NE C SE W E E NE

4 E NE C N C NE C SE SE NE NE NE

5 C NE C N N NE NE NE NW NE SE NE

6 NE NE N NW N NE NE NW E NE NE NE

7 NE S NW C C NE C NE C NE E NE

8 C SE N C NE NE C NE NE NE NE NE

9 NE W C N E C NW SW NE NE NE NE

10 NE SE NW S C NE NE E NE N NW NE

11 N NE C W W E C N NE NE E NE

12 W C NE S C NE NE NE NE NE E E

13 C NE NE NW NE N E NE NE E NE E

14 C N N W W NE NE NW C N E NE

15 N NE N NW NE C E C E NE NE SE

16 NE NE N N N NE E NE E NE NE E

17 NE E NW N C NW C NE NE NW E E

18 NE N N C NE C NE NE E SE NE NE

19 C NE NW C C C E NE NE W E N

20 W NE NW C C C E NE NE NW S N

21 S W C NE E NE C NE NE NE NE NE

22 NE SW W C NE NE N E E N E E

23 C S NE C C NE C NW E NW N NW

24 E E N NW C C C S NE N NE S

25 NE NE W NE C E C NE NE NE NW S

26 C N C N NE N N NE NE SW NW NE

27 C W N NW C NE NE S C E W NE

28 E NW E N NE NE NE S C NE NE NE

29 S W SE NE E C SW E NE E C

30 NW NE E NW C C E C NE E NE

31 NE NE E C NE NE NE

Tabela 3 – Direção dos Ventos, período 2006/2007

Análise do tratamento estatístico indica que a direção predominante dos ventos no período

analisado é de direção Nordeste - NE, correspondendo a 45,4% dos eventos, ver tabela 4.

Direção ventos Frequência absoluta Frequência relativa Freqüência acumulada N 40 13.6 13.6 NE 134 45.4 59.0 E 50 16.9 75.9 SE 11 3.7 79.7 S 12 4.1 83.7 SW 4 1.4 85.1 W 15 5.1 90.2 NW 29 9.8 100.0


MÊS/

DIA


1 NE NE SE E NW NE C NE C NE C N

2 E NE SE SE NE NE NE C W C N C

3 NE SW S S NE E NE NE S C NE E

4 NW N W NE C NE E C N C C NE

5 S C NE NW C C C C NE NE NE SE

6 S NW C NE NE C NW C S NE NE NE

7 S S NE NW W C NW NE E NE N NE

8 E W E C C NE SW N NE C NE N

9 E E C NW NW NE SW NE E NE NE E

10 E N E N C NE SW C N NE C E

11 E NE N E E E C SE N SE NE

12 NE E C NE C NE C W E NE NE

13 NE N NW N NE C NE C NW C C NE

14 E N NE N N NE W NE C NE E NE

15 C W NE NW NE W NE SW C E E C

16 C S NW NE NE C C C NE NE E S

17 NW NE W N E E NE C C NE NE C

18 SW NE NE N E C C SE C C NE C

19 W C NE NE E NE C NE NW S NE N

20 N S N NW E C C E NE C W

21 C NE C NW C C C NE NE NE SW C

22 NE NE NE E C N N NE NE NW C N

23 C E N S C NE C NE C N NE N

24 C N NE C N C C NE C S NE W

25 NE NE C NE C C C C C N C C

26 C E C NW C C W NE 0 NE E E

27 SW NE NE NE NE NE NE NE N C NE NE

28 SE NE NW N C C E C NE C E NE

29 N N N NE NW N E C NW E S

30 E NE E NE NW E E C NE E S

31 E NW NE C SE N C


Análise do tratamento estatístico indica que a direção predominante dos ventos no período analisado é de direção Nordeste - NE, correspondendo a 47,3% dos eventos, ver tabela 6.

Direção vento Freqüência absoluta Freqüência relativa Freqüência acumulada N 44 12.5 12.5

NE 167 47.3 59.8 E 52 14.7 74.5

SE 11 3.1 77.6 S 8 2.3 79.9

SW 12 3.4 83.3 W 16 4.5 87.8

NW 43 12.2 100.0 Tabela 6 – Tratamento estatístico dos dados 2007/2008

DIA

DIA

SET OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAIO JUN JUL AGO

1 N NE C C NE 1 C NE SE N E E

2 C C C C NE NE NE NE NE C E E

3 E NE NE NE NE C N O NE NE C NE

4 NE C NE N E NE NE NW NE N SW E

5 SE NE N/NE N C NE W N N NW N SW

6 NE NW N N NE NE NE S NE C NE S/ SE

7 NE NO NE NE C NE NE S NE NE N E

8 N C N NW NE NE NE SW N C NE S

9 E NE C N NE NE NW C W C E C

10 E S N NE C NE NW C SE E E

11 NE C NW NE S E C E SW S C C

12 NE N NE W C E NW E NW C NE NE

13 NE NW W SE SE E C E C E NW N

14 NE NE C NE NE E E C NW NE N N

15 C N NE NE E NE C NE N C NE S

16 S NE N NE NE NE NW NE S C C N

17 C SU NW W E C NE N NE E E E

18 C S NE C E SE E SW NE NE NE E

19 N NE NE NE NE N NE C W NE NE NE

20 N NE NE C NE E NW C W C C C

21 C N NE E E N NW NE W C N E

22 N W N NW NE NE C C E S C N

23 N SW NE E C NW C NE C NE C NE

24 W E N S SW N NE NE C E NE NE

25 C W N NE C E N N NE C C E

26 E C NE C NE C NE N S E C N

27 NE W C N NE NE NE NW E NE E E

28 NE W E NW N NE N SE NE N NE N

29 S SE W C NE N SE N E NE NE

30 S C C S E NE NE NW C C C

31 NE NE NE C SW E NE



Direção vento Freqüência absoluta Freqüência relativa Freqüência acumulada

N 42 15.5 15.5

NE 112 41.3 56.8

E 47 17.3 74.2

SE 9 3.3 77.5

S 16 5.9 83.4

SW 8 3.0 86.3

W 13 4.8 91.1

NW 24 8.9 100.0


Para o período 2009/2010, além do tratamento estatístico dos dados, foi elaborada ainda o diagrama de roseta de direções de ventos.

DIA

DIA


1 NE NW SE NE NE N NE E NE E NE N

2 NE NE NE E NE NW NE NE E NE NW NE

3 N N NE NW N SW NE E NE N NW E

4 SE NW NE NE NW NW E S NE E N E

5 E NE N N NW NW NE W NE NE NE

6 NE NE NW SW C SW NE SW E NE NE NW

7 NE NE C W N NE NE W NE E NE S

8 NE SE W NW NE NW NE NE NE E NE NE

9 E NE NE E NE NW NE N NE E N N

10 E NW N NE NE N NE NE NE NE W E

11 NE S NE N SE W SE C NE E NE NE

12 NW E NW NE NE C NE NE E E NE SW

13 SW NE W E N NW NW N E E NE NE

14 NW NE N NE NE N E E N NE NE SW

15 NE E S NE E NW NE NE NE E NE E

16 NE E W E NE N NE NE SE E NE E

17 C NE E NW NE C N E NE NE NE SW

18 NE NE N NE NE E NW C NE N NE SW

19 NE NE W NE NE NE NW NE NE NE NE NE

20 N NE SE W N E NE E NE W E SE

21 NE E W NE N N NE NE NE NE NE NW

22 E SE NE NW NE NE NE E NE NE NE SE

23 NE N NE C SW NE W NE NE N NE E

24 C NW NE N E S NW NW NE C NE S

25 NE W NE NE NE NE NW N NE NW NE NE

26 C NE NE NW NW N NW NE NE E E NW

27 C NE NE N SE NE S NE E NE N NW

28 NE SW N N NE NW N NE NE E NW W

29 NE NW E NW NE NE N NE C NE W S

30 NE NE NE NW NE E SW NE N NE N

31 N NE NW NE NE NE NE



Direção

Vento

Freqüência absoluta Freqüência relativa Freqüência acumulada

N 47 16.7 16.7

NE 118 42.0 58.7

E 50 17.8 76.5

SE 8 2.8 79.4

S 16 5.7 85.1

SW 8 2.8 87.9

W 13 4.6 92.5

NW 21 7.5 100

Tabela 10 – Tratamento estatístico dos dados de direção dos Ventos, período 2009/2010

Figura 1 – Diagrama de Roseta com direção predominante do vento, período 2009/2010.

O diagrama acima exibe reflete os resultados estatísticos indicando a direção principal dos ventos que é de NE/ SW, ou seja, os ventos predominantes circulam de Nordeste para Sudoeste.

Sintetizando, tem-se que a predominância dos ventos no período analisado, registrados na Estação Climatológica da Universidade Federal de Uberlândia, Campus Santa Mônica circulam de Nordeste para Sudoeste.

Sendo assim, os resultados apresentam que, em função da direção predominante dos ventos, não poderão ser instaladas atividades potencialmente poluidoras do ar nas regiões nordeste e leste da cidade de Uberlândia, visto que os poluentes lançados na atmosfera serão conduzidos para a cidade.

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