Conheça as tecnologias envolvidas na previsão do tempo

Nesse artigo, você vai conferir como meteorologistas se beneficiam de diferentes tecnologias para fazer previsões de tempo. O Baixaki conversou com meteorologistas para explicar tudo para você, confira!

Os primórdios

Registros históricos documentam que os chineses desenvolveram métodos pragmáticos para estudar e prever o clima. Eles pesavam um carvão seco e então o deixavam ao ar livre. Em uma segunda pesagem, se o carvão estivesse mais pesado, era porque ele absorveu umidade e, portanto, havia possibilidade de chuva.

Séculos antes de Cristo, os gregos registraram o uso dos primeiros pluviômetros, recipientes para medir a quantidade de chuva por um período de tempo.

Com o tempo, novos aparelhos foram inventados e desenvolvidos. O anemômetro, para medir a velocidade do vento, data do século XV. O barômetro, usado para medir a pressão atmosférica, é do século XVII. O século XVIII registra o invento do higrômetro, aparelho usado para medir a umidade do ar. O termômetro, por sua vez, é uma evolução de vários estudos durante esse período.

A modernidade

Os tempos mudaram e hoje a tecnologia é extensamente utilizada na previsão do tempo. Só para citar alguns exemplos, aparatos tecnológicos utilizados incluem sensores, radares, balões com instrumentos e satélites. Computadores e sistemas fazem a leitura dos dados e imagens, processam fenômenos atmosféricos, criam mapas, etc. Claro, sempre com a ajuda de especialistas. Apesar do avançado aparato tecnológico, a participação de pessoas com conhecimento é fundamental para a eficiência dos sistemas.

Radar meteorológico da NOAA. (Fonte da imagem: Wikimedia Commons)

Esse estudo é muito mais do que temperaturas mínimas, máximas, sol e chuva. Pessoas e instituições se beneficiam das informações. Aeronáutica, marinha e agricultura são áreas que dependem muito de previsões, só como exemplos.

No Brasil, diversos órgãos públicos e privados fazem a previsão do tempo. Nacionalmente, os principais são o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) — que tem o Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos, CPTEC —, e o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET).

O INMET tem sede em Brasília e administra mais de 400 estações pelo país. Dez distritos regionais recebem, processam e enviam dados para a Sede, que os reenviam por satélite para todo o mundo.

Além dos órgãos nacionais, há também os estaduais, como o Instituto Tecnológico SIMEPAR (Sistema Meteorológico do Paraná). O Baixaki conversou com o meteorologista Marcelo Brauer Zaicovski e ele nos explicou algumas tecnologias que são empregadas na previsão do tempo. Segundo Zaicovski, o SIMEPAR é o centro meteorológico estadual mais avançado do país.

Estações de superfície

A coleta de dados meteorológicos é automática, e começa com dezenas de estações espalhadas pelo estado. Dessas estações, 40 são completas, ou seja, têm equipamentos para obter informações sobre temperatura, direção e velocidade dos ventos, umidade relativa, chuva, pressão atmosférica e radiação solar. Outras 40 são utilizadas unicamente para medir o nível de rios durante chuvas.

Os sensores dos equipamentos das estações são conectados a um data logger programável para atualizar estatísticas a cada 15 minutos. Os dados são enviados para a sede do SIMEPAR, em Curitiba, e são automaticamente armazenados no banco de dados, bastando o meteorologista acessá-los por uma intranet.

Exemplo de estação de superfície em Curitiba, no Paraná. (Fonte da imagem: Baixaki)

Inicialmente, a transmissão das informações era feita via satélite. De três anos para cá, é feita por banda de celular. Portanto, o avanço da tecnologia celular contribuiu para o avanço da previsão meteorológica. Via satélite, os dados eram transmitidos de três em três horas (era o tempo para a abertura de um canal público); via celular, as atualizações são feitas de 15 em 15 minutos. As estações meteorológicas do SIMEPAR são alimentadas por painéis de energia solar.

Pelo mundo, estão espalhadas mais de 10 mil estações meteorológicas. Outras miniestações cobrem os lugares onde não há uma estação convencional ou automática (em aeroportos, por exemplo). Aviões também complementam a captação de dados pelo globo.

Além das redes automáticas, há também as redes convencionais, que dependem que uma pessoa faça a leitura dos dados. O INPE passou a automatizar as estações, mas ainda é, basicamente, convencional. No caso de estações convencionais, o ideal é que se faça a leitura de três em três horas, mas isso não acontece sempre.

Radares meteorológicos

Há dois tipos básicos de radar meteorológico: NEXRAD e Doppler. NEXRAD são utilizados para detectar tempestades e tornados. Dopplers são capazes de analisar nuvens e deslocamento delas, portanto ajudam aeroportos a definir melhores rotas.

O SIMEPAR possui um radar meteorológico automático, instalado no município de Teixeira Soares e operado remotamente a 160 km de distância, em Curitiba. Um segundo radar está previsto para ser instalado na cidade de Cascavel no segundo semestre de 2011.

O radar do SIMEPAR, na cidade de Teixeira Soares, no Paraná. (Fonte da imagem: Baixaki)

Esse radar é Doppler de banda S. Ele é capaz de apontar a quantidade de gotas de chuva dentro de uma nuvem que está potencialmente em movimentação, prevendo e monitorando chuvas em detalhes. As medições envolvem uma área de até 480 km de raio.

Os dados são obtidos a cada 7,5 minutos, praticamente em tempo real, e o radar é interligado ao sistema de estações em superfície.

Satélites

Como explica o também meteorologista do SIMEPAR Cezar Gonçalves Duquia, as imagens de satélite são produzidas através de sensores que absorvem a energia emitida pelos corpos. “As imagens podem ser mapeadas e as diferentes frequências captadas e retransmitidas pelo satélite são visualizadas com cores diferenciadas, às quais por sua vez são  correlacionadas com diversos tipos de situação: chuvas, nevoeiros e concentração de umidade”, ele explica.

Exemplo de imagem de satélite. (Fonte da imagem: The Weather Channel)

Há satélites geoestacionários e de órbita polar. Os geoestacionários estão a mais de 30 mil quilômetros de altura e orbitam na mesma velocidade da Terra. Os de órbita polar estão posicionados mais próximos da Terra, portanto obtêm imagens mais aproximadas.

Satélites são capazes de mostrar a movimentação de nuvens, além da temperatura, vapor d’água e umidade.

O SIMEPAR tem uma estação de recepção de imagens, com acesso aos satélites da NOAA (agência norte-americana) e da EUMETSAT (agência europeia). Ao adquirir uma estação de recepção, a atualização das imagens acontece a cada 30 minutos, diferentemente da informação pública que é atualizada a cada três horas.

Imagem de satélite. (Fonte da imagem: SIMEPAR)

Detecção de raios

O SIMEPAR também conta com um conjunto de antenas espalhadas pelo estado do Paraná que detectam raios. São seis estações remotas de recepção, sincronizadas por GPS.

Através da tecnologia LPATS (sigla para Lightning Positioning and Tracking System, ou seja, Sistema de Rastreamento e Posicionamento de Raios), os meteorologistas recebem, em questão de nanossegundos, onde um raio caiu (em latitude e longitude), a corrente da nuvem até o solo e a claridade. A margem de erro é de apenas 500 metros.

Balões meteorológicos e radiossondas

Estes instrumentos são extensamente utilizados pela indústria aeronáutica. Eles são cheios com gás e usados para  se estimar a direção e a velocidade dos ventos à medida que se eleva na atmosfera, como explica Duquia. “Podem ser adicionados a eles instrumentos sensíveis à variação da pressão (barômetro) e temperatura (termômetro), e um transmissor. Assim, esse balão passa a ser chamado de radiossonda.” Eles podem chegar a 30 mil metros de altura.

O SIMEPAR não trabalha com balões, pois não se faz necessário. Porém, eles são instrumentos cruciais para a aeronáutica, portanto aeroportos e órgãos relacionados os lançam com frequência em diversos lugares do mundo.

Preparação para lançamento de um balão. (Fonte da imagem: Ultimate Chase)

Boias meteorológicas

Cerca de mil boias estão espalhadas pela superfície dos oceanos. Em conjunto com navios, elas captam dados a respeito de chuvas e ventos. Segundo Zaicovski, elas são pouco utilizadas, e pouquíssimas estão no hemisfério Sul. O SIMEPAR não faz uso de boias, assim como os balões.

Computadores e supercomputadores

Computadores de alto desempenho são utilizados para reunir e interpretar dados e imagens que chegam tanto de estações quanto de satélites e outros aparelhos. Os computadores também processam e modelam a atmosfera a fim de fazer previsões e mapas tridimensionais. “A atmosfera é caótica e tentamos fazer as aproximações possíveis”, resume Zaicovski.

As previsões são feitas a partir de equações físico-matemáticas que tentam representar a física da atmosfera. No caso de modelos de escala global, a previsão é de até sete dias, separados em intervalos de seis em seis horas. A previsão é considerada boa para até três dias. Trata-se de um modelo, e aí entra o conhecimento do meteorologista que vai interpretar o modelo.

No caso do SIMEPAR, devido às finalidades específicas e localizadas do instituto, não são necessários supercomputadores. Os modelos são reduzidos, portanto os resultados são mais rápidos, de hora em hora.

Os computadores da sede do SIMEPAR. (Fonte da imagem: Baixaki)

Os computadores de alto desempenho do SIMEPAR são adequados à realidade de um centro regional. “São capazes de armazenar dados de descargas atmosféricas, estações meteorológicas, estações hidrológicas, radar e de processar simulações numéricas (previsões numéricas de previsão do tempo)”, afirma Duquia.

Já o INPE e outros órgãos maiores necessitam de supercomputadores, uma vez que reúnem informações de centenas de centrais e processam modelos de escala global. Além disso, vários órgãos elaboraram cenários para anos à frente, o que exige processamento assombroso.

A OMM

A Organização Mundial de Meteorologia tem o intuito de organizar as inúmeras pesquisas meteorológicas, interligando os dados obtidos por quase 200 membros. É o organismo das Nações Unidas voltado para o clima e assuntos relacionados.

O Brasil é membro da OMM e, assim como outros membros, disponibiliza seus dados na rede. Assim, os dados obtidos tornam-se visíveis aos países parceiros.

O futuro

Sensores, sistemas automatizados, radares, satélites e supercomputadores representam os últimos avanços em relação ao monitoramento do clima, local ou globalmente. A capacidade de processamento de computadores também é notável, e as ciências atmosféricas são as principais usuárias destes avanços, como constata Duquia.

Como consequência, as técnicas operacionais são ajustadas. Para os profissionais, dados são obtidos em velocidades inimagináveis há 10 anos. Para o público geral, representa instantaneidade.

O avanço das tecnologias de comunicação permitiu que qualquer pessoa tenha acesso à previsão de tempo em seu celular. Qualquer site, blog ou rede social pode facilmente postar informações constantemente atualizadas. Dispositivos portáteis também aproveitam os avanços.

A comunicação entre centros meteorológicos também é rápida, e investe-se em tecnologias que melhorem a troca de informações. A tendência é que as informações circulem cada vez mais rapidamente e de forma cada vez melhor compreensível, uma vez que facilidades como tablets e telas touchscreen estão cada vez mais consolidadas.

A estrutura de centros meteorológicos atuais já é pensada para que alertas sejam emitidos o mais rapidamente possível. Em São Paulo, por exemplo, há serviços para que as pessoas recebam alertas sobre inundações em rios, por exemplo.

Apesar do avanço, há que se considerar que a previsão do tempo é um esforço coletivo, um trabalho de alcance global. Cada parte desse todo conta (ou deveria contar) com a tecnologia necessária para um objetivo localizado, caso do SIMEPAR. Como afirma Zaicovski, “a tecnologia é importante e necessária, mas não há uma ligação direta em se ter tecnologia de ponta e resultados excelentes. No final, o ser humano é que faz a diferença no resultado de uma previsão de tempo ou alerta meteorológico.”.

Duquia complementa: “Os erros podem ser oriundos de diversas fontes: erro de leitura, de inicialização dos modelos ou das análises dos profissionais. Evidentemente que o preparo profissional contribuirá para a redução desses erros.”. Portanto, por mais que a tecnologia caminhe, o bom trabalho do meteorologista sempre será necessário.