tese doutorado ruibran
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RUIBRAN JANUÁRIO DOS REIS
Mapeando a climatologia das descargas
atmosféricas em Minas Gerais, utilizando
dados de 1989 a 2002
- uma análise exploratória -
Tese apresentada ao Programa de Pós-graduação em
Geografia – Tratamento da Informação Espacial, como
requisito parcial à obtenção do Título de Doutor
Área de concentração : Análise Espacial
Orientador : Dr.João Alberto de Pratini de Morais
Co-Orientador : Dr. João Francisco de Abreu
Doutorando : Ruibran Januário dos Reis
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Belo Horizonte 2005
FICHA CATALOGRÁFICA Elaborada pela Biblioteca da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Reis, Ruibran Januário dos R375m Mapeando a climatologia das descargas atmosféricas em Minas Gerais,
utilizando dados de 1989 a 2002: uma análise exploratória / Ruibran Januário dos Reis. Belo Horizonte, 2007.
131f. : il.
Orientador: João Alberto de Pratini de Morais Tese (/Doutorado) – Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais,
Programa de Pós-Graduação em Tratamento da informação espacial. 1. Análise espacial (Estatística). 2. Climatologia – Minas Gerais. 3. Raio.
I. Morais, João Alberto de Pratini de. II. Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. Programa de Pós- Graduação em Tratamento da informação espacial. III. Título.
CDU: 551.58(815.1)
Título: “Mapeando a climatologia das descargas atmosféricas em Minas Gerais, utilizando dados de 1989 a 2002 – Uma
análise exploratória”
Autor: Ruibran Januário dos Reis
Data da Defesa: 06/ setembro/ 2005
Prof. Dr. João Alberto Pratini de Moraes
(PUC Minas/ Orientador)
Prof. Dr. João Francisco de Abreu
(PUC Minas : Co-Orientador)
Prof. Dr. Aurélio Muzzarelli
(PUC Minas : Universidade de Bolonha – Itália)
Prof. Dr. Wolney Lobato
(PUC Minas)
Prof. Dr. Osmar Pinto Junior
(INPE)
Prof. Dr. Daniel Pereira Guimarães
(EMBRAPA)
Aos meus pais, Aldebrandes e Ana (in memoriam), à minha
esposa, Maria Inês, e aos meus filhos Douglas, Luciano e Cristiano.
AGRADECIMENTOS
À minha família, que participou de todos os momentos preocupantes e
felizes durante a realização da tese.
Aos professores doutores João Alberto de Pratini Morais e João Francisco
de Abreu, respectivamente orientador e co-orientador, que, com suas sugestões e
apoio, possibilitaram a realização e apresentação da pesquisa. Também ao
coordenador do programa de pós-graduação em Geografia com ênfase em
Tratamento da Informação Espacial, professor doutor Oswaldo Bueno Amorim
Filho e ao coordenador adjunto, professor Leônidas Conceição Barroso.
À Companhia Energética de Minas Gerais – CEMIG, na pessoa do Diretor
de Geração e Transmissão, Engenheiro Elmar Santana, ao Superintendente de
Planejamento da Operação de Sistemas da Geração e Transmissão, Engenheiro
Hélder Godinho e ao Chefe do Departamento de Planejamento Hidroenergético,
Engenheiro Aelton Marques de Faria, o meu agradecimento pelo apoio em toda a
fase de desenvolvimento da pesquisa.
Aos colegas do Departamento de Planejamento Hidroenergético, em
especial aos técnicos Carlos Wagner e Geraldo Manoel, que sempre me
auxiliaram no desenvolvimento e nos momentos de discussão.
Aos colegas professores da PUC Minas, que muitas vezes me auxiliaram
nas discussões a respeito das “teorias da Geografia” e, principalmente, a ter o
“espírito geográfico”.
Agradecimento especial a todos os estagiários do Centro de Climatologia –
MGtempo, que não mediram esforços para auxiliar na concretização do trabalho.
A todos que, direta ou indiretamente, contribuíram para o desenvolvimento
da pesquisa.
RESUMO
As descargas atmosféricas são um fenômeno meteorológico surgido
praticamente no início da formação do planeta Terra. Provocou medo,
superstições, mas não diminuiu seu poder de destruição, atualmente estimado em
cerca de quinhentos milhões de dólares no Brasil.
A Companhia Energética de Minas Gerais – Cemig estuda o fenômeno da
descarga atmosférica e sua influência nas linhas de transmissão desde 1971.
Inicialmente, os dados eram coletados através de anotações em cartelas, depois
com contadores e finalmente por uma rede de coleta de dados de descargas
atmosféricas em tempo real.
Este trabalho apresenta inicialmente uma revisão epistemológica dos
resultados das pesquisas sobre descargas atmosféricas no Estado de Minas
Gerais. Em seguida, são apresentados os principais fatores meteorológicos que
podem influenciar na formação, distribuição e alteração, temporal e espacial, das
descargas atmosféricas.
A utilização do Sistema de informações Geográficas – SIG para
visualização dos resultados na forma de mapas foi fundamental para a análise dos
resultados. Foram utilizados os softwares VIS, MapInfo e Surfer.
Os dados coletados para o estudo compreenderam o período de 1989 a
2002, no total de 15.330.571 descargas atmosféricas. O banco de dados foi criado
a partir das informações sobre a latitude, longitude e polaridade de cada descarga
atmosférica.
Em Minas Gerais, os meses que apresentaram o maior número médio de
descargas atmosféricas foram novembro, dezembro, janeiro e fevereiro, sendo
que fevereiro apresentou o maior valor médio mensal, 162.000.
O “cinturão”, região com maior densidade de descargas atmosféricas
posicionada no sentido leste-oeste, já havia sido encontrado por outros
pesquisadores, mas o trabalho mostrou a exata localização dos núcleos de
maiores densidades.
A topografia não representa o principal fator na organização e distribuição
das descargas atmosféricas em Minas Gerais, mas é um dos fatores significativos
no aumento da densidade em alguns municípios.
Os fenômenos El Niño, La Niña e aquecimento global não chegam a atuar
diretamente na quantidade anual de descargas atmosféricas em Minas Gerais;
entretanto, há indícios de mudança na distribuição espacial.
Apesar dos trabalhos já realizados em Minas Gerais, a pesquisa mostrou a
necessidade de se estudar detalhadamente à influência do microclima de cada
município do Estado, para melhor compreensão do fenômeno.
Palavras-chaves : Análise espacial; Climatologia; Descargas atmosféricas.
ABSTRACT
Atmospheric discharges are a meteorological phenomenon that appeared
practically in the beginning of the formation of planet Earth. They provoked fear,
superstitions, but did not diminish their power of destructions, nowadays estimated
in about five hundred million dollars in Brazil.
Companhia Energética de Minas Gerais – CEMIG studies the atmospheric
discharge phenomenon and its influence in the transmission lines since 1971.
Initially, the data were gathered through records in notebooks, after that it was
done with counters and finally by a gathering network of atmospheric discharges
data in real time.
This works presents initially an epistemological review of the researches
data about atmospheric discharges in Minas Gerais state. After that, the main
meteorological factors that can influence in the formation, distribution and
alteration, both temporal and spatial, of the atmospheric discharges are presented.
The use of Sistema de Informações Geográficas – SIG (Geographic
Information System – GIS) to visualize the data as maps was fundamental to
analyze the results. Softwares VIS, MapInfo and Surfer were used.
Collected data to this study comprehended the period from 1989 to 2002,
with a total of 15.330.571 atmospheric discharges. The database was generated
from information about latitude, longitude and polarity of each atmospheric
discharge.
In Minas Gerais, the months that presented the highest average number of
atmospheric discharges were November, December, January and February, and
February presented and the highest monthly average value, 162.000.
The “cinturão” (belt), region with highest atmospheric discharges density
located in a direction east-west, had already been found by other researchers, but
this work showed the exact position of the nuclei with higher densities.
Topography does not represent the main factor on the atmospheric
discharges organization and distribution in Minas Gerais, but it is one of the most
significant factors related to the density increase in some municipal areas.
The phenomena El Niño, La Niña and global warming do not act directly on
the yearly quantity of atmospheric discharges in Minas Gerais; however, there are
some signs of changing in the spatial distribution.
In spite of the works already done in Minas Gerais, this research showed the
need of studying in detail the influence of the microclimate of each municipal area
of Minas Gerais state, for a better understanding of the phenomenon.
Key words: Spatial analysis; Climatology; Atmospheric Discharges
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS................................... ................................................. I
LISTA DE TABELAS ................................................................................... VII
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO............................ ....................................... 1
CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA................. .............................. 6
2.1 – Nível ceráunico.............................................................................. 6
2.2 – Contadores de descargas atmosféricas........................................ 10
2.3 – Sistema de localização de tempestades – SLT.......................... 12
2.4 – Fenômenos El Niño e La Niña...................................................... 24
2.5 – Aquecimento global....................................................................... 30
CAPÍTULO 3 - BASES TEÓRICAS........................ ..................................... 37
3.1 – Características do relevo de Minas Gerais. .................................. 38
3.2 – Climatologia de Minas Gerais........................................................ 40
3.2.1 - Classificação climática de Minas Gerais............................. 40
3.2.2 – Distribuição espacial dos principais elementos climáticos
em Minas Gerais..................................................................
44
3.3 – Formação das descargas atmosféricas........................................ 51
3.3.1 – Ciclo hidrológico................................................................. 51
3.3.2 – Processos físicos de formação de nuvens...................... 54
3.3.3 – Ciclo de vida de uma nuvem de tempestade..................... 59
3.4.4 – Formação das descargas atmosféricas............................. 61
3.4.5 – Relâmpagos nuvem-solo.................................................... 67
CAPÍTULO 4 - METODOLOGIA........................... ...................................... 71
4.1 – Sistemas de informações geográficas – SIG............................. 71
4.2 – Princípio do sistema de localização de tempestades................. 75
4.3 – Dados do sistema de localização de tempestades..................... 79
CAPÍTULO 5 - ANÁLISE DOS RESULTADOS................ .......................... 85
5.1 - Descargas atmosféricas................................................................ 85
5.2 - Densidade de descargas atmosféricas.......................................... 87
5.3 - Análise da polaridade..................................................................... 96
5.4 - Dias de trovoadas......................................................................... 106
5.5 – Influência da topografia na organização das descargas
atmosféricas...................................................................................
118
5.6 – Influência dos fenômenos El Niño e La Niña nas descargas
atmosféricas em Minas Gerais.......................................................
120
5.7 – Influência do aquecimento global nas descargas atmosféricas
em Minas Gerais...........................................................................
128
CAPÍTULO 6 - CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES............ ................. 131
REFERÊNCIAS .......................................................................................... 138
ANEXO A............................................ ......................................................... 146
ANEXO B............................................ ......................................................... 163
ANEXO C..................................................................................................... 178
ANEXO D..................................................................................................... 185
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 – Número médio anual de dias de trovoadas por ano................ 7
Figura 2.2 – Dias de trovoadas por ano....................................................... 8
Figura 2.3 – Número de dias de trovoadas por ano..................................... 9
Figura 2.4 – Rede de contadores de descargas atmosféricas da Cemig... 10
Figura 2.5 – Densidade de descargas atmosféricas – período
1985/1995.................................................................................
11
Figura 2.6 – Trajetórias das tempestades na região metropolitana de Belo
Horizonte...................................................................................
13
Figura 2.7 – Região considerada no estudo de Pinto Jr et al., 1999.......... 15
Figura 2.8 – Densidade de descargas atmosféricas medidas no Sudeste
do Brasil em 1993.....................................................................
16
Figura 2.9 – Distribuição mensal das descargas atmosféricas ocorridas
em Minas Gerais/1993........................................................
17
Figura 2.10 – Variação sazonal das descargas atmosféricas ocorridas em
Minas Gerais/ 1993..............................................................
18
Figura 2.11 – Área de estudo utilizada por Mendes Jr. et al 1998............... 19
Figura 2.12 – Descargas nuvem-solo na estação do verão em Minas
Gerais: período de 1988/95......................................................
20
Figura 2.13 – Área de estudo utilizada no estudo de Naccarato, 2001....... 21
Figura 2.14 – Percentual de relâmpagos positivos encontrados por
Naccarato (2001).......................................................................
22
Figura 2.15 – Valores médios da corrente de pico (kA) para relâmpagos
negativos e positivos ................................................................
23
Figura 2.16 – Condição atmosférica de normal .......................................... 25
Figura 2.17 – Condição atmosférica de El Niño.......................................... 26
Figura 2.18 – Condição atmosférica de La Niña.......................................... 26
Figura 2.19 - Evolução da anomalia da TSM em anos de El Niño.............. 28
Figura 2.20 - Evolução da anomalia da TSM em anos de La Niña.............. 28
I
Figura 2.21 - Índice de oscilação sul – 1989 a 2002.................................. 29
Figura 2.22 - Mauna Loa, Hawaii, U.S.A..................................................... 34
Figura 2.23 – Concentração de dióxido de carbono em Mauna Loa, Havaí 35
Figura 2.24 – Anomalia global da temperatura do ar................................... 36
Figura 3.1 – Mapa altimétrico de Minas Gerais........................................... 38
Figura 3.2 – Classificação climática de Minas Gerais segundo Köppen..... 43
Figura 3.3 – Precipitação média anual em Minas Gerais no período de
1961 a 1990..............................................................................
45
Figura 3.4 – Número médio anual de dias de chuvas em Minas Gerais..... 46
Figura 3.5 – Temperatura média anual em Minas Gerais........................... 48
Figura 3.6 – Direção predominante média anual dos ventos em Minas
Gerais........................................................................................
49
Figura 3.7 – Velocidade média anual dos ventos em Minas Gerais............ 50
Figura 3.8 – Distribuição proporcional da água........................................... 51
Figura 3.9 – Ciclo hidrológico...................................................................... 52
Figura 3.10 – Estimativa da transferência de água no ciclo hidrológico..... 53
Figura 3.11 – Ilustração dos vários tipos de nuvem..................................... 55
Figura 3.12 – Formação frontal................................................................... 56
Figura 3.13 – Formação convectiva............................................................ 57
Figura 3.14 – Formação orográfica............................................................. 58
Figura 3.15 a, b, c – Seção transversal idealizada de uma célula de
tempestade.............................................................................
60
Figura 3.16 - Processo de eletrificação das nuvens................................... 62
Figura 3.17 – Processo termoelétrico de separação de cargas dentro das
nuvens de tempestade...........................................................
63
Figura 3.18 – Distribuição das descargas atmosféricas dentro de uma
nuvem.....................................................................................
64
Figura 3.19 a – Relâmpago intra-nuvem .................................................... 65
Figura 3.19 b – Relâmpago da nuvem para cima........................................ 65
Figura 3.19 c – Relâmpago para o ar ......................................................... 65
II14
Figura 3.19 d – Relâmpago nuvem-solo...................................................... 66
Figura 3.19 e – Relâmpago solo-nuvem..................................................... 66
Figura 3.19 f – Relâmpago entre-nuvem..................................................... 66
Figura 3.20 – Seqüência temporal de eventos durante um relâmpago
nuvem-solo negativo com uma descarga de retorno.............
68
Figura 4.1 - Eficiência na localização – 4 sensores – jan/89 a mai/95........ 77
Figura 4.2 - Eficiência na localização – 6 sensores – jun/95 a out/96......... 77
Figura 4.3 - Eficiência na localização – 7 sensores – nov/96 a set/98........ 78
Figura 4.4 - Eficiência na localização – 16 sensores - out/98 a jul/91........ 78
Figura 4.5 - Eficiência na localização – 22 sensores ................................. 79
Figura 4.6 - Exemplo de atributos criado através do software MapInfo...... 81
Figura 4.7 – Grid 20 X 20 km....................................................................... 82
Figura 4.8 – Pontos de centróides............................................................... 83
Figura 5.1 – Descargas atmosféricas médias mensais em Minas Gerais... 86
Figura 5.2 – Total de descargas atmosféricas anuais................................. 87
Figura 5.3 – Mapa de densidade de descargas atmosféricas em Minas
Gerais.......................................................................................
90
Figura 5.4 – Comparação entre a densidade de descargas atmosféricas
observadas pelos contadores e pelo SLT.................................
92
Figura 5.5 – Densidade de descargas médias no verão.............................. 93
Figura 5.6 – Densidade de descargas médias no outono............................ 94
Figura 5.7 – Densidade de descargas médias no inverno........................... 95
Figura 5.8 – Densidade de descargas médias na primavera....................... 96
Figura 5.9 – Relação entre descargas atmosféricas de polaridade positiva
e negativa..................................................................................
97
Figura 5.10 - Comparação entre as polaridades positivas e negativas em
cada região................................................................................
98
Figura 5.11 - Campo das Vertentes............................................................. 99
Figura 5.12 - Central mineira....................................................................... 100
Figura 5.13 – Jequitinhonha......................................................................... 100
III15
Figura 5.14 – Metropolitana......................................................................... 101
Figura 5.15 – Noroeste................................................................................ 101
Figura 5.16 – Norte..................................................................................... 102
Figura 5.17 – Oeste..................................................................................... 102
Figura 5.18 - Sul-Sudoeste.......................................................................... 103
Figura 5.19 – Triângulo................................................................................ 103
Figura 5.20 - Vale do Mucuri........................................................................ 104
Figura 5.21 - Vale do Rio Doce.................................................................... 104
Figura 5.22 - Zona da Mata.......................................................................... 105
Figura 5.23 – Número médio de dias de trovoadas em Minas Gerais......... 107
Figura 5.24 – Comparação entre mapas de dias de trovoadas gerados a
partir de observadores locais e com dados do
SLT.........................................................................................
108
Figura 5.25 – Número de dias de trovoadas no ano de 1989 em Minas
Gerais.....................................................................................
110
Figura 5.26 – Número de dias de trovoadas no ano de 1990 em Minas
Gerais.....................................................................................
110
Figura 5.27 – Número de dias de trovoadas no ano de 1991 em Minas
Gerais...................................................................................
111
Figura 5.28 – Número de dias de trovoadas no ano de 1992 em Minas
Gerais.....................................................................................
111
Figura 5.29 – Número de dias de trovoadas no ano de 1993 em Minas
Gerais....................................................................................
112
Figura 5.30 – Número de dias de trovoadas no ano de 1994 em Minas
Gerais.....................................................................................
112
Figura 5.31 – Número de dias de trovoadas no ano de 1995 em Minas
Gerais.....................................................................................
113
Figura 5.32 – Número de dias de trovoadas no ano de 1996 em Minas
Gerais....................................................................................
113
Figura 5.33 – Número de dias de trovoadas no ano de 1997 em Minas
IV
Gerais.................................................................................... 114
Figura 5.34 – Número de dias de trovoadas no ano de 1998 em Minas
Gerais....................................................................................
114
Figura 5.35 – Número de dias de trovoadas no ano de 1999 em Minas
Gerais....................................................................................
115
Figura 5.36 – Número de dias de trovoadas no ano de 2000 em Minas
Gerais.....................................................................................
115
Figura 5.37 – Número de dias de trovoadas no ano de 2001 em Minas
Gerais.....................................................................................
116
Figura 5.38 – Número de dias de trovoadas no ano de 2002 em Minas
Gerais.....................................................................................
116
Figura 5.39 – Comparação entre a orografia e a média anual de
descargas atmosféricas em Minas Gerais.............................
118
Figura 5.40 – Anomalia de descargas atmosféricas no verão de
1991/1992 em Minas Gerais..................................................
121
Figura 5.41 – Anomalia de descargas atmosféricas no verão de
1993/1994 em Minas Gerais..................................................
122
Figura 5.42 – Anomalia de descargas atmosféricas no verão de
1994/1995 em Minas Gerais..................................................
123
Figura 5.43 – Anomalia de descargas atmosféricas no verão de
1995/1996 em Minas Gerais..................................................
124
Figura 5.44 – Anomalia de descargas atmosféricas no verão de
1997/1998 em Minas Gerais.................................................
125
Figura 5.45 – Anomalia de descargas atmosféricas no verão de
1998/1999 em Minas Gerais..................................................
126
Figura 5.46 – Descargas atmosféricas ocorridas nos meses de verão em
Minas Gerais..........................................................................
127
Figura 5.47 – Comparação entre a quantidade de descargas
atmosféricas anual em Minas Gerais e a anomalia de
temperatura do ar global........................................................
129
V17
Figura 5.48. Distribuição mensal das descargas atmosféricas ocorridas
entre 1989 e 2002..................................................................
130
VI18
LISTA DE TABELAS Tabela 2.1 - Níveis ceraúnicos de diversos países..................................... 8
Tabela 2.2 – Densidade de descargas atmosféricas para a Terra.............. 12
Tabela 2.3 – Anos de ocorrência de El Niño................................................ 27
Tabela 3.1 – Classificação climática de Köppen......................................... 42
Tabela 3.2 – Classificação das nuvens segundo a altura da base............. 55
Tabela 4.1 – Comparação entre representações de mapas temáticos....... 74
Tabela 5.1 – Municípios de Minas Gerais com maiores densidades de
desc./km2/ano.........................................................................
89
19VII
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
No intervalo compreendido entre a superfície da Terra e uma altitude de 15 a
20 km, isto é, dentro do estrato geográfico terrestre, definido por Grigoriev, em 1968,
é que ocorrem os fenômenos meteorológicos mais severos, dentre eles as descargas
atmosféricas.
Desde a sua formação, há 4,5 bilhões de anos, o clima da Terra sofreu várias
modificações, com períodos alternados entre aquecimento e resfriamento. A
composição da atmosfera variou nesse período, tendo no início uma alta
concentração de dióxido de carbono, onde ocorreram grandes quantidades de
descargas atmosféricas e, segundo a teoria de Berkner e Marshall, desenvolvida na
década de 1960, a evolução da concentração atual de oxigênio (aproximadamente
21%) demorou bilhões de anos para acontecer.
O experimento de Benjamin Franklin, em 1750, abriu as portas para o estudo
das descargas atmosféricas. Fenômeno até então puramente explicativo, começou a
tomar uma forma quantitativa, pois Franklin mostrou a existência de cargas elétricas
nos relâmpagos.
1
Segundo Krider (1999), por mais de 170 anos o estudo das descargas
atmosféricas permaneceu em sua forma qualitativa. Conhecimentos sobre as
propriedades físicas das descargas e sistemas de proteção começaram a surgir a
partir da década de 1920.
Trabalhos sobre descargas atmosféricas podem ser encontrados em várias
partes do mundo, Krider (1999) resume os principais trabalhos. Boys em 1926,
mostra ser possível o conhecimento físico do fenômeno das descargas atmosféricas
através de uma câmera construída por ele. O autor também cita que os trabalhos
publicados por B. F. J. Schonland e D. J. Malan, no período de 1933 a 1938, foram
de grande importância para o entendimento do fenômeno.
Em Minas Gerais, pode-se dizer que a Cemig foi pioneira no estudo de
descargas atmosféricas, quando em 1971 iniciou o processo de coleta de dados em
cartelas, pelo qual os observadores anotavam diariamente se haviam ocorrido ou
não trovoadas na região (CARVALHO et al 1992).
A instalação, em 1985, pela Cemig, de uma rede de contadores de descargas
atmosféricas, com coleta de informações em 43 pontos do Estado, instalados em
locais previamente estudados, foi também um outro grande marco no estudo das
descargas atmosféricas no Brasil.
Em 1986, a Cemig instalou na Serra do Cachimbo, região próxima de Belo
Horizonte, uma estação composta de um mastro de 60 metros de altura, juntamente
2
com um sistema computacional que possibilitou estudar as características das
descargas atmosféricas em Minas Gerais. Após a incidência de mais de 41
descargas atmosféricas, a pesquisa mostrou que a intensidade média das descargas
atmosféricas em Minas Gerais é superior em cerca de 30% da observada no mundo
(TRIGINELLI et al 1994).
A instalação em Minas Gerais do primeiro Sistema de Localização de
Descargas Atmosféricas – SLT da América Latina, no final de 1988 pela Cemig,
possibilitou o início da criação de um banco de dados com informações das
descargas atmosféricas que ocorrem no Estado. O sistema determina, para cada
descarga atmosférica ocorrida, as informações de latitude, longitude, hora,
polaridade e intensidade, além de manter um banco de dados.
Conforme Rodrigues (2004), o volume de informações dessa pesquisa tornou-
se facilmente “manipulável e compreensível” através da utilização do GIS
(Geographic Information System) – Sistema de Informações Geográficas.
O objetivo principal deste trabalho é mapear a climatologia das descargas
atmosféricas em Minas Gerais, através da análise de dados temporais e espaciais;
além do total médio anual de descargas ocorridas em Minas Gerais, também será
feita uma análise regional da polaridade das descargas atmosféricas.
O estudo terá como base as descargas atmosféricas coletadas no período
compreendido entre 1989 e 2002. Serão confeccionados mapas de densidades, dias
de trovoadas médias do período e também por estação do ano, mensal e anual.
Além da introdução (cap. 1), no capítulo 2 é feita uma revisão bibliográfica,
com análise dos principais trabalhos publicados em livros e congressos, sobre a
utilização de informações que permitiram a evolução do sistema de localização de
tempestades em Minas Gerais.
No capítulo 3 são apresentados os contextos geográficos de Minas Gerais,
mapas altimétricos, de temperatura do ar, precipitação, dias de chuva e velocidade
do vento. Também são apresentados os conceitos dos fenômenos El Niño, La Niña e
aquecimento global, bem como a explicação dos processos físicos de formação de
uma nuvem até a formação de uma descarga atmosférica.
No capítulo 4 é feita uma explanação dos processos de coleta, elaboração de
banco de dados e análise.
No capítulo 5 são analisadas as descargas atmosféricas ocorridas em Minas
Gerais no período de 1989 a 2002, através de gráficos e mapas. Também é feita
uma comparação dos dados com os fenômenos El Niño, La Niña e aquecimento
global.
4
No capítulo 6 são apresentadas as conclusões obtidas da análise dos dados e
recomendações para pesquisas futuras. No capítulo 7 são apresentadas as
referências bibliográficas utilizadas. O trabalho possui anexos A, B, C e D.
CAPÍTULO 2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
O estudo das descargas elétricas no Brasil começou a ser feito pelas
companhias de eletricidade. Pode-se dizer que a pesquisa foi iniciada pela Cemig,
em 1971, obtendo informações de níveis ceráunicos muito importantes para o
estágio atual das pesquisas. O objetivo deste capítulo é fazer uma revisão
bibliográfica dos trabalhos de pesquisa em descargas atmosféricas.
2.1 – Nível ceráunico
Carvalho et al.(1992), Triginelli et al.(1994) e Diniz et al. (1996) apresentaram
os resultados das pesquisas que estavam desenvolvendo na Cemig desde 1971,
sobre dias de trovoadas e de densidade de descargas atmosféricas (figura 2.1). O
nível ceráunico em Minas Gerais começou a ser obtido nesse ano, em
aproximadamente 565 postos; com base nas informações coletadas, pode-se
verificar sua variação média anual.
De acordo com a figura 2.1, os valores máximos anuais do nível ceráunico
ocorreram em 1972, 1983 e 1991 e o seu menor nível ocorreu em 1988. A média
anual, em Minas Gerais, foi de 67 dias de trovoadas.
6
Figura 2.1 – Número médio anual de dias de trovoadas por ano
A figura 2.2 mostra um cartograma com a distribuição anual dos dias de
trovoadas nos Estados de Minas Gerais, Espírito Santo, Rio de Janeiro, São Paulo e
Goiás. Os dados coletados em Minas Gerais se referem ao período de 1971 a 1995.
Os dados dos demais Estados começaram a ser incorporados, na estatística da
Cemig a partir de 1978.
As regiões de Minas Gerais que apresentam maior número de dias com
trovoadas por ano são o Triângulo, Alto São Francisco, Noroeste e Sudoeste. Os
valores mais altos foram observados na região do município de Uberaba, que
registrou acima de 120 dias/trovoadas/ano. Os menores valores foram observados
em algumas localidades situadas nas regiões Norte, Nordeste e Leste de Minas
Gerais, abaixo de 40 dias/trovoadas/ano.
7
0
20
40
60
80
100
120
140
71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95
ANO
NÚ
ME
RO
MÉ
DIO
AN
UA
L D
E
DIA
S D
E T
RO
VO
AD
AS
O
UV
IDA
S
Figura 2.2 – Dias de trovoadas por ano (cartograma)
Fonte: Carvalho et al. 1992, e Diniz et al. 1996
A tabela 2.1 mostra a comparação dos níveis ceráunicos em diversos países.
Verifica-se que os índices ceráunicos em outros países ficam abaixo dos observados
em Minas Gerais, variando entre 5 e 107 dias de trovoadas/ano.
Tabela 2.1 – Níveis ceráunicos de diversos países
Local Nível ceraunico Local Nível ceraunico
África do Sul 5 a 100 Austrália 5 a 107
Itália 11 a 60 Finlândia 17
França 20 a 30 Alemanha 15 a 35
Fonte: Carvalho et al. 1992.
A NBR 5419, da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, de junho
de 1993, apresentou um mapa com número de dias de trovoadas no Brasil;
entretanto, não há informação de como os dados foram coletados. Pode-se observar
no cartograma, figura 2.3, que os dados referentes a Minas Gerais, principalmente
nas regiões Norte e Nordeste, estão muito abaixo dos observados pela Cemig.
Figura 2.3 – Número de dias de trovoadas por ano (cartograma)
Fonte: NBR 5419
2.2 – Contadores de descargas atmosféricas
Carvalho et al. (1992) e Diniz et al. (1996) também apresentaram os
resultados obtidos pela rede de contadores de descargas atmosféricas. A Cemig
instalou 43 contadores de descargas atmosféricas, conforme a figura 2.4, onde o raio
de ação de cada contador era de 20 km.
Figura 2.4 – Rede de contadores de descargas atmosféricas da Cemig
O resultado da pesquisa mostrou, conforme o cartograma, figura 2.5, que as
densidades das descargas atmosféricas em Minas Gerais variam entre 1 e 9
descargas/km²/ano, com valores crescentes da região Norte para a Sul. Os maiores
valores, acima de 9 descargas/km²/ano, foram observados na região dos municípios
de São João Del Rey e Jaguara (próximo aos municípios de Uberaba e Araxá). As
regiões Norte e Nordeste apresentaram densidades abaixo de 2 descargas/km²/ano.
Os municípios localizados nas regiões Noroeste, Triângulo, Alto São Francisco, Alto
Paranaíba, Central, Zona da Mata e Sul apresentaram 5 descargas/km²/ano.
Figura 2.5 – Densidade de descargas atmosféricas – período 1985/1995
(cartograma)
Fonte: Carvalho et al. 1992, e Diniz et al. 1996
A tabela 2.2 mostra a comparação entre a densidade de descargas
observadas em Minas Gerais e as observadas em outros países.
Tabela 2.2 – Densidade de descargas atmosféricas para a Terra
Local Densidade
(dens./km²/ano
Local Densidade
(dens./km²/ano
Brasil 1 a 9 África do Sul 1 a 12
Austrália 0,2 a 4 Alemanha 1 a 5,5
Itália 1 a 4 México 1 a 10
Fonte: Carvalho, et al. 1992.
2.3 – Sistema de localização de tempestades – SLT
Reis (1994) apresentou a utilização do SLT para a previsão de tempo de curto
prazo; seu estudo foi baseado em uma série de eventos severos ocorridos na região
metropolitana de Belo Horizonte. A partir dos dados obtidos pelo SLT, foi possível
determinar a trajetória das principais tempestades que ocorrem na região e identificar
os principais fenômenos que as organizam.
O cartograma, figura 2.6, mostra as trajetórias das principais tempestades.
Figura 2.6 – Trajetórias das tempestades na região metropolitana de Belo Horizonte
(cartograma)
Trajetória 1- as nuvens cúmulos-nimbos se formam na região do município de
Sete Lagoas, no período da tarde ou noite, e estão associadas a linhas de
instabilidade. Normalmente causam chuvas em toda a região metropolitana.
Trajetória 2 – as nuvens se formam na região do município de Pará de Minas
e estão associadas a linhas de instabilidade e a sistemas frontais. Elas causam
chuvas em toda a região metropolitana, principalmente no período da noite.
Trajetória 3 – as tempestades que se deslocam ao longo desse percurso são
as mais fortes e estão associadas a sistemas frontais. Têm origem nas regiões dos
municípios de Divinópolis e Pedra do Indaiá e ocorrem no período da tarde e noite.
Causam chuvas em toda a região metropolitana; entretanto, as chuvas são mais
intensas nos municípios de Betim, Contagem e Belo Horizonte.
Trajetória 4 – as tempestades que na trajetória 3 são convectivas, formam-se
à tarde na região do município de Ibirité e causam chuvas somente em alguns
bairros de Belo Horizonte.
Trajetória 5 – as tempestades se formam na região do município de Rio
Acima, no período da tarde, e se caracterizam por causar chuvas fortes, de curta
duração, acompanhadas de granizos.
Trajetória 6 – as tempestades que se formam e caminham nessa trajetória
chegam com forte intensidade em Belo Horizonte, normalmente uma vez a cada três
anos, e estão associadas ao sistema frontal que se encontra na região Leste do
Estado de Minas Gerais.
Gin et al.(1999) analisaram os dados de descargas atmosféricas ocorridas no
Estado de São Paulo durante os dias 22 a 25 de fevereiro de 1998. Utilizaram para
esse estudo os dados do sistema LPATS, do Sistema Meteorológico do Paraná –
Simepar. Apesar de o estudo apresentar as características das descargas de apenas
um evento, os autores concluíram que a alta correlação entre o deslocamento das
variáveis elétricas e meteorológicas mostrou que as variáveis elétricas podem ser
utilizadas no monitoramento meteorológico em sistemas de alerta e vice-versa.
Pinto Jr et al.(1999) utilizaram os dados do ano de 1993, obtidos no sistema
de localização de tempestades (SLT) da Cemig. A região considerada pelo estudo
compreendeu uma área de aproximadamente 55 x 55 km, conforme mostra o
cartograma, figura 2.7.
Figura 2.7 – Região considerada no estudo de Pinto Jr et al., 1999
(cartograma)
O cartograma, figura 2.8, mostra o resultado da análise das descargas
atmosféricas ocorridas no ano de 1993, num total de 1.118.000 descargas.
Figura 2.8 – Densidade de descargas atmosféricas medidas no Sudeste do Brasil em
1993 (cartograma)
Fonte: Pinto Jr et al., 1999.
A densidade máxima de descargas foi de 15,5 descargas/km²/ano. Portanto, o
valor foi superior ao encontrado com a utilização da rede de contadores de
descargas atmosféricas da Cemig e ao encontrado por Orville (1997, EUA), que
variou entre 9 e 11 descargas/km²/ano. A porcentagem de descargas negativas foi
de 65% e a de positivas foi de 35%.
Pinto et al. (1999a) concluíram que, na distribuição geográfica das descargas
atmosféricas, não existia correlação entre descargas negativas e a latitude. Pinto Jr
et al. (1999b) mostraram que, em 1993, os meses de março e novembro foram os
que apresentaram o maior número de descargas atmosféricas em Minas Gerais. E
os meses que apresentaram os menores valores foram maio, junho, julho e agosto o
que isto era de se esperar, pois são os meses mais secos do ano. A figura 2.9
mostra a distribuição mensal das descargas atmosféricas ocorridas no ano de 1993.
Figura 2.9 – Distribuição mensal das descargas atmosféricas ocorridas em Minas
Gerais/1993
Fonte: Pinto Jr et al. 1999b.
É importante observar, na figura 2.9, que o mês de janeiro, considerado o
segundo mais chuvoso em quase todas as localidades de Minas Gerais, é o sexto na
seqüência dos meses com descargas atmosféricas.
Os autores também verificaram que o número de descargas atmosféricas na
primavera é maior do que nas outras estações do ano.
A figura 2.10 mostra que o verão é a segunda estação com maior número de
descargas atmosféricas.
Figura 2.10 – Variação sazonal das descargas atmosféricas ocorridas em Minas
Gerais/ 1993
Fonte: Pinto, Jr et al., 1999b.
Mendes Jr. et al, (1998) utilizaram os dados do sistema de localização de
tempestades (SLT) da Cemig de 1988 a 1995 para elaborar uma análise
climatológica das descargas atmosféricas na região Sudeste do Brasil. Os dados
considerados foram: data, hora, sensor utilizado para detectar a descarga, latitude,
longitude e estimativa da amplitude do pico de corrente. Foi delimitada a área de
estudo entre as latitudes 14º S e 23º S e longitude 39º W e 52 º W, considerando
uma estimativa de eficiência do SLT superior a 70% na localização das descargas. A
figura 2.11 mostra a área de estudo:
No estudo foram utilizados somente dados de descargas atmosféricas com
amplitude de corrente acima de 15 kA, a fim de evitar a contaminação da existência
de descargas nuvem-nuvem (ZAIMA et al. 1997).
Figura 2.11 – Área de estudo utilizada por Mendes Jr et al. 1998
Analisando-se os dados das estações chuvosas de 1988-1989 e 1994-1995,
pode-se observar as seguintes razões na quantidade de diferentes polaridades:
Negativos: 71,6 %
Positivos: 27,4%
Bipolares: 1,0 %
A figura 2.12 mostra alguns dos resultados encontrados por Mendes Jr. et al.
(1998). O total foi de 4.487.295 descargas atmosféricas nuvem-solo analisadas no
período de 1988/95.
Figura 2.12 – Descargas nuvem-solo na estação do verão em Minas Gerais: período
de 1988/95
Fonte: Mendes Jr. et al. (1998)
É mais comum encontrar relâmpagos múltiplos em descargas com polaridades
negativas. Todavia, o percentual de descargas com polaridades positivas verificado é
muito mais alto que o encontrado em outros países e mesmo nessa região, indicando
que os resultados na figura 2.12 ainda poderão estar contaminados por relâmpagos
dentro de nuvens.
Naccarato (2001) utilizou a base de dados do SLT da Cemig para obter os
principais aspectos dos relâmpagos em função das condições geográficas e
sazonais, tomando dados do verão e do inverno de 1999 e 2000. O trabalho de
Naccarato será retomado principalmente na discussão dos resultados, no capítulo 5.
A figura 2.13 mostra a área de estudo considerada por Naccarato.
Figura 2.13 – Área de estudo considerada no estudo de Naccarato, 2001.
O autor encontrou um percentual de relâmpagos positivos na região Sudeste
do Brasil significativamente maior no inverno (média de 23%), em comparação com o
verão (média de 5,7%). A figura 2.14 mostra a comparação percentual de
relâmpagos positivos por estação do ano.
Figura 2.14 – Percentual de relâmpagos positivos encontrado por Naccarato (2001)
Os resultados de Naccarato (2001) mostraram que os relâmpagos apresentam
uma intensidade de corrente 18,9 % maior no verão (média de 36,9kA) que no
inverno (média de 29,9kA). Para relâmpagos positivos, o autor encontrou médias de
50,5kA no inverno e 46,0 kA no verão. A figura 2.15 mostra os valores da corrente de
pico encontrados por Naccarrato.
0
2,5
5
7,5
10
12,5
15
17,5
20
22,5
25
27,5
30
Verão 2000 Verão 1999 Inverno 2000 Inverno 1999
(%)
Figura 2.15 – Valores médios da corrente de pico (kA) para relâmpagos negativos e
positivos
Fonte: Naccarato (2001)
O autor procurou verificar a influência da “ilha de calor” no aumento de
relâmpagos em regiões urbanas; o estudo foi realizado para a grande São Paulo e
grande Campinas. Os resultados indicam forte indício da atividade antrópica na
distribuição espacial dos relâmpagos nas regiões urbanas.
2.4 – Fenómenos El Niño e La Niña
O termo El Niño (do espanhol “o menino”, em alusão ao menino Jesus) foi
inicialmente usado pelos pescadores nas costas marítimas do Peru e do Equador.
Eles verificaram que, em alguns anos, próximo à época do Natal, a pesca tornava-se
difícil, em razão da diminuição da quantidade de peixes, quando a água do mar se
apresentava mais quente do que o normal. Portanto, o fenômeno El Niño já é
conhecido há muito tempo; entretanto, as suas relações com os elementos climáticos
começaram a ser estudadas a partir de meados do século XX.
Atualmente não existe ainda uma teoria que possa explicar a origem do
fenômeno El Niño. O El Niño, normalmente tem uma periodicidade de dois a sete
anos; porém, pode acontecer durante alguns anos seguidos ou mesmo vir após um
ano normal, ou após a ocorrência do La Niña (esfriamento das águas do Pacífico Sul
– costa do Peru e Equador).
Conforme Oliveira (2001), alguns cientistas afirmam que o aquecimento da
água é causado pelos vulcões submersos no oceano; outros dizem que os El Niños
coincidem com as manchas solares. Entretanto, a teoria mais aceita atualmente é
chamada de oscilador retardado, formulação muito complexa que incorpora
interações entre o oceano e a atmosfera e está relacionada a ondas oceânicas
chamadas de Rossby e Kelvin e ao tamanho da bacia do Pacífico, que é muito
grande.
A figura 2.16 mostra a circulação atmosférica e a distribuição espacial da
temperatura da superfície do mar (TSM) em condições normais. Os ventos alísios
levam as águas do Oceano Pacífico Tropical para Oeste e a altura do nível do mar
na Indonésia chega a 50 cm acima da observada na costa do Equador.
Figura: 2.16 – Condição atmosférica normal
Fonte: NOAA
A figura 2.17 mostra a condição atmosférica e da TSM durante a ocorrência do
fenômeno El Niño. Pode-se observar um enfraquecimento dos ventos alísios e uma
mudança no sentido da circulação das correntes marinhas.
Figura: 2.17 – Condição atmosférica de El Niño
Fonte: NOAA
A figura 2.18 mostra a condição atmosférica e de TSM num evento de La
Niña. Durante a ocorrência do La Niña, a TSM esfria no Pacífico Leste e há uma
intensificação dos ventos alísios.
Figura: 2.18 – Condição atmosférica de La Niña
Fonte: NOAA
A tabela 2.19 mostra os anos de ocorrência e a duração dos fenômenos El Niño e
La Niña durante o período em estudo. Conforme sugerido por Alves et al.
(1997) e Diaz et al. (1992), citados por Coelho et al. (1999),os episódios de El Niño e
La Niña foram classificados pela sua intensidade.
Tabela 2.3 – Anos de ocorrência de El Niño
Início Fim Duração (meses) Fenômeno Intensidade
03/1991 07/1992 17 El Niño Forte
02/1993 09/1994 8 El Niño Fraco
06/1994 03/1995 10 El Niño Fraco
09/1995 03/1996 7 La Niña Fraco
04/1997 05/1998 14 El Niño Forte
04/1998 05/1999 14 La Niña Forte
Fonte: NOAA
Pode-se observar, na figura 2.29, que a anomalia da temperatura da água do
mar no El Niño ocorrido em 1997/98 foi a mais alta e chegou a atingir valores de 3ºC
acima da média histórica. Com os dados de anomalias, é possível verificar que os El
Niños ocorridos em 1992/93 e em 1997/98 foram os mais fortes.
Figura 2.19 - Evolução da anomalia da TSM em anos de El Niño
Fonte: INPE
Figura 2.20 - Evolução da anomalia da TSM em anos de La Niña
Fonte: INPE
O índice de oscilação sul (IOS) é uma medida das flutuações em grande
escala na pressão de ar que ocorre entre o Pacífico Tropical ocidental e oriental
durante o El Niño e o La Niña. Tradicionalmente, esse índice é calculado com base
nas diferenças de anomalias da pressão de ar entre Tahiti e Darwin, na Austrália.
A fase negativa do IOS representa a pressão de ar abaixo da normal em Tahiti
e a pressão de ar acima da normal em Darwin. Os períodos prolongados de valores
negativos de IOS coincidem com episódios do El Niño; os períodos prolongados de
valores positivos de IOS coincidem com episódios de La Niña.
A figura 2.21 mostra a variação mensal do IOS de 1989 a 2004. Informações
detalhadas sobre o IOS podem ser encontradas em Mock (2003); Julias e Chervin
(1978) e Schell (1956). Quando o IOS é negativo, coincide com anos de El Niño, e
quando é positivo coincide com anos de La Niña.
Figura 2.21 - Índice de oscilação sul – 1989 a 2002
Fonte:NOAA
Estudos realizados por Goodman et al. (2000) mostraram que durante os
episódios de El Niño há um aumento significativo da quantidade de descargas
atmosféricas no inverno, na região Sudeste dos Estados Unidos.
2.5 – Aquecimento global
O clima é definido como uma média de estados da atmosfera durante um
período de tempo; a Organização Meteorológica Mundial – OMM sugere a utilização
de 30 anos de dados climatológicos. Os elementos climáticos (temperatura,
precipitação, radiação solar, umidade relativa do ar, etc.) podem caracterizar o clima.
Entretanto, algumas classificações climáticas utilizam somente informações sobre os
fatores climáticos (massas de ar, latitude, etc.) (OMM, 2004).
Os elementos climáticos variam no tempo e no espaço, assim como os
fatores; porém, alterações nos fatores climáticos normalmente demoram a ocorrer
em intervalos de centenas ou milhares de anos. Por menores que sejam as
alterações nos fatores climáticos, pode haver uma alteração do clima da Terra.
As mudanças climáticas podem ocorrer devido a:
• Erupções vulcânicas;
• Alterações na órbita da Terra em torno do Sol;
• Atividades antropogênicas.
Dentre as inúmeras atividades antropogênicas, as principais são:
• Efeito estufa;
• Mudança no uso do solo;
• Urbanização.
Alterações no clima podem ocorrer em nível local, regional e global. A
mudança no uso do solo e urbanização têm maior influência no clima local e regional,
enquanto o efeito estufa parece ter maior relação com a mudança do clima global.
Segundo Vinagre e Marques (2004), o cientista francês Jean-Baptiste Fourier,
em 1827, foi o primeiro a mostrar que a atuação dos gases na atmosfera é
semelhante ao que acontece em uma estufa de vidro, isto é, efeito estufa.
O cientista britânico John Tyndall, em 1860, mediu a absorção da radiação
infravermelha pelo dióxido de carbono e o vapor d’água e sugeriu que,
provavelmente, a idade do gelo teria acontecido pelo decréscimo do efeito estufa
causado pelo dióxido de carbono. Segundo ele, caso ocorresse o dobro do dióxido
de carbono na atmosfera, a temperatura do ar global aumentaria em cerca de 5ºC a
6ºC.
G. S. Callendar, em 1940, trabalhando na Inglaterra, foi o primeiro asugerir
que o aumento da temperatura global estaria acontecendo pela queima de
combustíveis fósseis (FLEMING, 2003).
Os principais gases componentes da atmosfera são o nitrogênio e oxigênio;
entretanto, se só existissem estes, a temperatura do ar global seria de –6ºC. Com os
demais gases existentes na atmosfera, como o vapor d’água e o dióxido de carbono,
a temperatura do ar global média é de 15ºC.
Efeito estufa
Em 1861, John Tyndall sugeriu que a grande quantidade de dióxido de
carbono produzida pela combustão poderia afetar o balanço de radiação na Terra.
Trabalhando separadamente, o químico suíço Arrhenius e o geologista americano
Thomas C. Chamberlain, em 1896, foram os primeiros a citar o fenômeno do “efeito
estufa”. Após mais de um século, o efeito estufa, causado pelos diferentes tipos de
gases antrópicos, é por unanimidade o fenômeno que está influenciando o clima da
Terra.
Assim como o corpo negro, que absorve e emite muita radiação, gases
absorvedores de radiação infravermelha também são bons emissores.
A radiação calorífica emitida pela Terra aquece as camadas de ar próximas à
superfície: como o ar quente tem menor densidade do que o ar frio, tende a ir para
níveis mais altos da atmosfera. Normalmente, a radiação de onda longa chega a uma
altitude entre 5 e 10 km. A radiação infravermelha, ou calor, é levada pelos
processos de transferência de calor por radiação e convecção.
Em uma altitude de 5 a 10 km, a temperatura do ar varia entre –30 e –50ºC;
portanto, os gases possuem temperaturas baixas. A emissão de radiação é
diretamente proporcional à temperatura do corpo. Assim, os gases absorvem a
radiação de onda longa e emitem calor somente nos níveis mais baixos.
O efeito estufa somente aparece porque a temperatura cai com a altitude.
Caso isso não acontecesse, ele não existiria. A região com temperatura fria causa
uma camada invisível, que não permite que a Terra envie para o espaço toda a
energia recebida do Sol. O aprisionamento dessa energia nessa camada é chamado
de efeito estufa.
Os gases do efeito estufa
Os principais gases do efeito estufa são:
Dióxido de Carbono (CO2), responsável por 70%;
Metano (CH4), com cerca de 24%;
Óxido nitroso (N2O), com 6%.
O dióxido de carbono provém das diferentes formas pelas quais o carbono é
transferido para a atmosfera; por exemplo, quando o homem respira, transfere gás
carbono para a atmosfera. O carbono pode retornar à atmosfera através de
processos como queimadas, decomposição de material orgânico no solo, etc. O
processo de fotossíntese é uma das formas de captura do carbono da atmosfera
que, na presença da luz, transforma-o, ocorrendo a liberação de oxigênio. Os
processos de respiração e fotossíntese também ocorrem no oceano.
A quantidade de dióxido de carbono armazenada nos continentes e nos
oceanos é muito elevada em relação à existente na atmosfera. Se ocorresse, por
exemplo, uma diminuição de 2% do carbono armazenado nos oceanos, haveria um
aumento da ordem do dobro do já existente na atmosfera.
O dióxido de carbono é diferente dos outros gases que compõem o efeito
estufa enquanto estes são normalmente destruídos por reações químicas que
ocorrem na atmosfera, o dióxido de carbono pode permanecer na atmosfera por um
período de 100 anos.
A grande alteração da quantidade de dióxido de carbono na atmosfera ocorreu
após a Revolução Industrial. Em 1750, sua quantidade era de 280 ppmv e, hoje em
dia, é da ordem de 360 ppmv, isto é, 30% a mais. Medidas precisas sobre a
quantidade de dióxido de carbono na atmosfera só começaram a ser tomadas em
1959, em Mauna Loa, Havaí (veja a figura 2.22). A taxa de crescimento do dióxido de
carbono anual na atmosfera é da ordem de 3,3 bilhões de toneladas.
Figura 2.22 - Mauna Loa, Hawaii, U.S.A.
2.23 – Concentração de dióxido de carbono em Mauna Loa, Havaí
Fonte: GCDM
Temperatura da Terra
O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), criado
conjuntamente pela Organização Meteorológica Mundial (OMM) e pelo Programa do
Meio Ambiente das Nações Unidas (Unep), tem publicado, desde 1990, informações
sobre a variabilidade do clima global.
A figura 2.24 mostra a variação da temperatura do ar na Terra desde 1861.
Pode-se observar um ligeiro aumento da temperatura na década de 40, diminuição
na década de 60 e um fortíssimo aumento da temperatura a partir da década de 80.
Figura 2.24 – Anomalia global da temperatura do ar
Fonte: IPCC
Capítulo 3
BASES TEÓRICAS
O objetivo deste capítulo é apresentar uma análise da climatologia dos
principais parâmetros meteorológicos, como precipitação, temperatura e vento.
Também é apresentado o princípio físico de formação da descarga atmosférica.
Apesar da existência de diferentes tipos de descarga atmosférica, o estudo foi
realizado somente com as descargas nuvem/terra.
3.1 – Características do relevo de Minas Gerais
Genericamente, pode-se dizer que o relevo de Minas Gerais, caracterizado
por planaltos, depressões e áreas dissecadas, resultou de uma alternância da
atuação de processos morfoclimáticos, favoráveis ora à elaboração de extensas
superfícies de aplainamento, ora ao entalhamento linear, com aprofundamento dos
cursos d’ água (Cetec, 1983).
A figura 3.1 mostra, em uma carta com escala de 1:50.000, o relevo médio de Minas
Gerais, Estado onde existem vales e montanhas com cotas altimétricas que variam
entre 200 e 2890 metros.
Figura 3.1 – Mapa altimétrico de Minas Gerais
A seguir, são mostradas as principais características do relevo de Minas
Gerais que podem influenciar na formação e/ou organização das descargas
atmosféricas.
Serra do Espinhaço
Localiza-se na parte central do Estado, apresentando-se no sentido norte e
sul. Ao norte, a Serra do Espinhaço é um divisor de águas das bacias hidrográficas
dos rios Jequitinhonha, Pardo e São Francisco; a leste, é o divisor das bacias dos
rios Jequitinhonha e Doce. Suas cotas altimétricas variam entre 1.000 m e 1.400
metros.
Serra da Canastra
Segundo o Cetec (1983), sob essa denominação foram agrupados os
planaltos, cristas e áreas dissecadas mais elevadas, elaborados sobre as estruturas
rochosas do Grupo Canastra, com altitudes entre 1.000 e 1.450 metros.
A Serra da Canastra é o divisor de três bacias hidrográficas: São Francisco,
Paranaíba e Grande. Cotas mais altas e extensos escarpamentos são observados na
sua borda oriental.
Serra da Mantiqueira
Inicia-se entre as divisas dos Estados de Minas Gerais, São Paulo e Rio de
Janeiro e prolonga-se no sentido nordeste, de forma descontínua, ao longo da
fronteira do Espírito Santo. Próximo ao município de Juiz de Fora, a serra bifurca-se
no sentido dos municípios de Santos Dumont e Barbacena.
As cotas altimétricas mais elevadas do Estado são observadas na Serra da
Mantiqueira, entre 1.200 e 1.800 metros. É onde se localiza o terceiro ponto mais alto
do Brasil, o Pico da Bandeira, com uma cota de 2.890 metros.
3.2 – Climatologia de Minas Gerais
3.2.1 - Classificação climática de Minas Gerais
O Estado de Minas Gerais está compreendido entre as latitudes de 14ºS e
23ºS e as longitudes de 41ºW e 51ºW. A sua diversidade fisiográfica, relevo
complexo, vegetação que inclui caatinga, campos e florestas, a latitude e a
continentalidade são fatores que contribuem para a ocorrência de diversos tipos de
clima (AYOADE 1983; PRATES 1994; GUIDO et al.,1984).
Assis (1990) apresentou na tabela 3.1 o resumo da classificação de Köppen.
Com base nessa classificação, Reis e Malta (2001) elaboraram o mapa de
classificação climática de Minas Gerais, com dados do período de 1961 a 1990,
coletados nas estações do Inmet.
Na classificação de Köppen, o clima de Minas Gerais foi classificado como:
Aw – Clima tropical chuvoso
Cwa – Clima temperado quente, quando a temperatura média do ar do mês mais
quente é superior a 22ºC
Cwb – Clima temperado frio, quando a temperatura média do ar do mês mais quente
é inferior a 22ºC.
O clima tropical chuvoso (Aw) é predominante em Minas Gerais, dada a
atuação durante todo o ano da massa de ar tropical marítima (Tm). Belo Horizonte
também apresenta esse tipo de clima, em função da crescente urbanização; com
base nos dados das normais climatológicas de 1931 a 1960, do Inmet, o clima de
Belo Horizonte era do tipo temperado quente (Cwa).
Regiões com climas temperado quente (Cwa) e temperado frio (Cwb) são
influenciadas pelo fator altitude (ex. região de Diamantina) e pelas massas de ar
polar marítimas.
Tabela 3.1 - Classificação climática de Köppen
Categoria geral ou domínio climático
Limites do domínio
Precipitação Regime térmico
Notação
A Clima tropical
chuvoso
Mês mais frio: T ≥ 18ºC
f – Precipitação no mês mais seco ≥ 60 mm (Selva tropical); m – Precipitação do mês mais seco = 10-r/25< r < 60 mm (Tropical Monçônico); w – Precipitação do mês mais seco <10-r/25< r (Savana tropical)
Af Am Aw
B Árido
70% ou mais de r na metade mais quente do ano. r < 2 T + 28 ou: 70% ou mais de r na metade mais fria do ano. r < 2 T ou: nenhuma metade do ano recebe mais que 70% de r. r < 2 T + 14
W: r < ½ do limite superior que caracteriza B. (Deserto) - S: r < ½ do limite superior que caracteriza B. (Estepe árida).
h: T > 18 ºC k: T < 18 ºC
BWh BWk BSh BSk
C Temperado de inverno
suave
Mês mais quente: T ≥ 10ºC Mês mais frio: 0 ºC < T< 18 ºC
s: precipitação no mês mais seco da metade mais quente do ano: r < 40 mm e r < 1/3 r’ w: precipitação no mês mais seco da metade mais fria do ano: r < 1/10 r” f: precipitação que não obedece ao critério de s nem ao de w
a: T(mês mais quente) ≥ 22 ºC b: T (quatro meses mais quentes) > 10 ºC e T (mês mais quente) < 22 ºC c: T(um a três meses) > 10 ºC e T (mês mais quente) < 22ºC.
Csa Csb Csc Cwa Cwb Cwc Cfa Cfb Cfc
D Temperado de
invernos rigorosos
Mês mais quente: T≥ 10 ºC Mês mais frio: 0 ºC < T < 18 ºC
s: igual a C w: igual a C f: igual a C
a: igual a C b: igual a C c: igual a C d: T(mês mais frio) < - 38 ºC
Dsa Dsb Dsc Dsd Dwa Dwb Dwc Dwd Dfa Dfb Dfc Dfd
E Polar
Mês mais quente: T< 10 ºC
T: T(mês mais quente): 0 ºC < T< 10 ºC F: T(mês mais quente): T≤ 0 ºC
ET EF
H
Clima de altura
Igual a E, mas devido a altitude
T: igual a E F: igual a E
HT HF
T: Temperatura média anual (ºC); T: Temperatura média do mês (ºC); r: Precipitação média anual (mm); r’: Precipitação do mês mais úmido da metade mais fria do ano; r”: Precipitação do mês mais úmido da metade mais quente do ano.
Fonte: Cepal et al. (1980).
Figura 3.2 – Classificação climática de Minas Gerais segundo Köppen
Fonte: Reis e Malta (2001)
Km
3.2.2 – Distribuição espacial dos principais elemen tos climáticos em Minas
Gerais
Dentre os vários elementos meteorológicos disponíveis, foram escolhidos para
análise os que podiam auxiliar na explicação da distribuição das descargas
atmosféricas em Minas Gerais: precipitação, temperatura e vento.
Precipitação
As precipitações médias anuais em Minas Gerais variam entre 900 e 1800
mm. Os índices pluviométricos anuais mais baixos são encontrados nas regiões
Nordeste e Jequitinhonha. O índice de precipitação mais alto ocorre na região Sul,
divisa de Minas Gerais com São Paulo. A precipitação média anual das regiões do
Triângulo, Oeste e Sul é da ordem de 1500 mm. A figura 3.3 mostra a precipitação
média anual em Minas Gerais, com base nos dados das normais climatológicas do
Inmet, de 1961 a 1990.
Figura 3.3 – Precipitação média anual em Minas Gerais no período de 1961 a 1990
O período chuvoso em Minas Gerais começa normalmente em outubro e
termina em abril e o período seco estende-se de maio a setembro. Os meses mais
chuvosos são novembro, dezembro e janeiro. Em algumas localidades, o mês de
fevereiro aparece como o terceiro mês mais chuvoso (principalmente na região Sul
do Estado).
Número de dias de chuva
Na figura 3.4, pode-se observar que, apesar de a região Nordeste de Minas
Gerais apresentar um baixo índice pluviométrico, o número médio de dias de chuvas
anual é alto, acima de 100 dias. A região Sul e parte da Zona da Mata apresentam o
maior número de dias de chuvas no ano, acima de 125 dias.
Km
Uma característica típica da estação chuvosa em Minas Gerais é o
aparecimento de veranicos, seqüência de vários dias seguidos sem chuvas, que
pode ocorrer nos meses de janeiro e fevereiro. Segundo Dias e Marengo (2000), os
veranicos caracterizam-se por altas temperaturas máximas, além de um estresse
hidrológico causado pelo grande consumo de umidade do solo, podendo causar
perdas de produtividade agrícola ou mesmo afetar toda ou grande parte da
produção.
Figura 3.4 – Número médio anual de dias de chuva em Minas Gerais
As chuvas nos meses de verão podem intensificar-se, causando enchentes e
desabamentos em Minas Gerais, quando da ocorrência da Zona de Convergência do
Atlântico Sul (ZCAS). A ZCAS normalmente se orienta no sentido noroeste-sudeste
e está associada a uma zona de convergência na baixa troposfera, que se
Km
estende desde o sul da Amazônia ao Atlântico Central, por alguns milhares de
quilômetros (Dias, 1995). A primeira referência na literatura especializada sobre a
importância desse fenômeno na intensificação das chuvas apareceu no trabalho de
Taljaard (1972), conforme citado por Dias (1995).
As ZCAS estão intimamente ligadas à penetração de sistemas frontais até
latitudes subtropicais e tropicais e, geralmente, apresentam-se mais estacionárias
quando o sistema frontal atinge seu deslocamento máximo em direção ao Equador.
Se, por um lado, a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) possui variabilidade
temporal na escala de dias superposta à lenta variação sazonal e é uma
característica quase permanente da circulação geral da atmosfera sobre os oceanos
equatoriais, a variabilidade temporal da ZCAS, por outro lado, é bem maior,
comumente desaparecendo por vários dias e semanas e praticamente inexistindo
durante o inverno do Hemisfério Sul (Nobre, 1988).
Quadro e Abreu (1994) estudaram a relação entre a ZCAS e os eventos de El
Niño (fevereiro de 1983) e La Niña (fevereiro de 1989). Apesar de os resultados não
serem conclusivos, em virtude da existência de poucos dados, as análises
mostraram que o fenômeno El Niño contribui negativamente para a manifestação da
ZCAS.
Temperatura
A figura 3.5 mostra o mapa de temperatura média de Minas Gerais. As
temperaturas mais altas, acima de 30ºC, são observadas nas regiões Noroeste,
Nordeste, Leste e Triângulo. A massa de ar equatorial continental (Ec) é a
responsável pelas altas temperaturas observadas nas regiões Noroeste e Triângulo,
e a massa de ar tropical marítima (Tm) é a responsável pelas maiores temperaturas
nas regiões Nordeste e Leste.
Figura 3.5 – Temperatura média anual em Minas Gerais
Nas regiões Sul e Zona da Mata, as temperaturas médias anuais máximas são
baixas em relação às outras regiões. Os principais fatores climáticos responsáveis
pela diminuição da temperatura são a massa de ar polar marítima (Pm) e a
topografia.
A amplitude térmica anual na região Sul é a mais alta, acima de 14ºC; essa
região apresenta as menores temperaturas no inverno, favorecendo a ocorrência de
geadas em alguns municípios todos os anos.
Km
Na região de Diamantina, situada no Alto Jequitinhonha, na Serra do
Espinhaço, as temperaturas são normalmente mais baixas durante todo o ano, em
razão da topografia.
Vento
A figura 3.6 mostra que a direção média anual predominante dos ventos em
Minas Gerais é de NE, E e SE. O anticiclone do Atlântico Sul é o principal fator
responsável pela predominância dos ventos nessas três direções, sendo que as
variações nas direções dependem também da latitude, da longitude e da topografia
da estação climatológica. Ventos nas direções W, SW e S normalmente significam
perturbações causadas por frentes frias ou quentes e linhas de instabilidade.
Figura 3.6 – Direção predominante média anual dos ventos em Minas Gerais
Km
A velocidade média anual dos ventos em Minas Gerais é muito baixa, o que
pode ser observado na figura 3.7. Isso ocorre também por causa do anticiclone do
Atlântico Sul. O anticiclone é uma região de baixo gradiente de pressão e de
temperatura do ar e, conseqüentemente, apresenta calmarias ou ventos de fraca
intensidade.
As regiões de Minas Gerais em que os ventos apresentam velocidades acima
da normal esperada no Estado (em torno de 2 m/s) são as que possuem estações
meteorológicas instaladas em cotas altimétricas elevadas. Portanto, não podem ser
consideradas como representativas da região.
Figura 3.7 – Velocidade média anual dos ventos em Minas Gerais
Km
3.3 – Formação das descargas atmosféricas
3.3.1 – Ciclo hidrológico
Segundo Hidore e Oliver (1993), a distribuição proporcional da água sobre a
Terra é a seguinte:
Figura 3.8 – Distribuição proporciona Fonte: Hidore e Oliver, 1993, p. 86
A figura mostra que, de toda a água disponível no ambiente Terra/atmosfera,
cerca de 97% encontram-se no oceano e cerca de 3% nas calotas polares; o
restante da água fica no lençol freático. Rios, lagos e solos úmidos ficam com menos
de 1%. A atmosfera contém somente 0,35% da água disponível.
A figura 3.9 apresenta o ciclo hidrológico, um modelo conceitual utilizado para
mostrar as mudanças de fases da água no ambiente Terra/atmosfera.
Continentes 3%
Oceanos 97%
Outros
1%
Água no solo
24%
Forma de gelo 75%
Solo 38%
Lagos 20%
Rios 20%
Ar 22%
Figura 3.9 – Ciclo hidrológico
Para fins didáticos, pode-se dizer que o ciclo hidrológico inicia-se com a
evaporação da água nos oceanos; entretanto, é cíclico e não possui início nem fim.
O ar úmido é transportado para níveis altos da atmosfera; com a diminuição da
temperatura, ocorre a formação de nuvens, que são transportadas para os
continentes e a água retorna à superfície da Terra na forma de chuva ou neve.
A água no solo pode ir para níveis profundos, abastecendo o lençol freático, e
para os rios, lagos e oceanos, ou mesmo retornar para a atmosfera pelo processo de
transpiração. A água proveniente da chuva que não se infiltra no solo nem é
evaporada torna-se escoamento superficial, sendo levada para os lagos, rios e
oceanos. As enchentes são normalmente causadas pelo excesso de água
superficial.
Vieira e Palmer (1997) mostraram que as perdas de água por intercepção
ganham importância quando se comparam os componentes do balanço hídrico de
áreas com diferentes tipos de uso do solo, ou quando se estudam as variações
desses componentes em função de modificações na cobertura vegetal de uma
determinada bacia hidrográfica. Segundo os autores, as áreas reflorestadas podem
sofrer uma redução no escoamento superficial e uma conseqüente diminuição da
disponibilidade hídrica superficial da bacia.
Estudos desenvolvidos por Lean et al. (1996) utilizando o modelo de
circulação geral do Hadley Centre mostram que a completa retirada da floresta
amazônica produziria as seguintes modificações médias na região: redução da
evaporação em 0,81 mm/d (19%) e da precipitação em 0,43 mm/d (7%), e aumento
da temperatura da superfície em 2,3ºC.
100 unidades = média da precipitação global = 857 mm
Figura 3.10 – Estimativa da transferência de água no Ciclo Hidrológico
Fonte: Hidore e Oliver ,1993, p. 86
Precipitação nos continentes
Evaporação nos
continentes
77 84 23 16 7
84-77=7
Escoamento sup. para os oceanos
Precipitação nos oceanos
Advecção para os continentes
Evaporação dos oceanos
Oceanos Continente
23 16 84 77
23-16=7
7
A massa de água existente na atmosfera é da ordem de 13 x 10¹² m³, ou seja,
13 trilhões de metros cúbicos. Se toda essa água fosse condensada, resultaria em
uma camada de água na superfície da Terra de 25 mm. Dividindo-se o volume de
água contido na atmosfera pela precipitação média anual vezes a área do globo,
tem-se o tempo de residência da água na atmosfera, assim:
13 X10¹² m³______ =0,029 ano = 10,8 dias
0,857 m x 5,1 x 1014 m²/ano
Portanto, esse é o tempo médio que uma molécula de água leva entre o
momento em que é evaporada, permanece na atmosfera e retorna à sua origem.
3.3.2 – Processos físicos de formação de nuvens
Segundo Rogers (1977), uma nuvem é um agregado de pequeníssimas gotas,
num número aproximado de 100 por centímetro cúbico, com raio da ordem de 100
micras. A nuvem origina-se do resultado da expansão e conseqüente resfriamento do
ar ascendente.
Da experiência de observadores, principalmente de Luke Howard (1803), que
examinaram aparência das nuvens vistas do solo, surgiu a classificação internacional
das nuvens em baixas, médias e altas, pela Organização Meteorológica Mundial, em
1956. A tabela 3.2 mostra a classificação das nuvens segundo a OMM.
Maiores informações sobre o ciclo hidrológico podem ser encontradas em Linsley e Franzini (1978) e
Chou Ven Te (1964).
Tabela 3.2 - Classificação das nuvens segundo a altura da base
Fonte: OMM
A figura 3.11 mostra os diferentes tipos de nuvem, com suas altitudes e
profundidades.
Figura 3.11 – Ilustração dos vários tipos de nuvem
Fonte: Linacre e Geerts (1997)
Região Trópicos Latitudes médias Polar
Nuvem alta 6 a 8 km 5 a 13 km 3 a 8 km
Nuvem média 2 a 8 km 2 a 7 km 2 a 4 km
Nuvem baixa 0 a 2 km 0 a 2 km 0 a 2 km
A maioria dos tipos de nuvem é formada pelo processo frontal, convectivo ou
orográfico.
Frontal ou de levantamento gradual estendido
Quando o ar quente é forçado a subir sobre uma rampa frontal, dá origem a
extensas e profundas camadas de nuvens altostratos e nimbostratos. Sua extensão
é muito grande, pois a sua dinâmica de formação tem escala sinótica. Esse processo
de formação de nuvens, representado na figura 3.12, não é muito comum em
latitudes baixas.
Figura 3.12 – Formação frontal
Fonte: adaptada de Hidore e Oliver ,1993, p.108
Convectiva
As nuvens convectivas surgem do aquecimento diurno do solo ou de uma
massa de ar frio que se desloca sobre uma superfície quente. Normalmente, esse
processo dá origem a nuvens chamadas de cumuliformes, que vão desde os
cúmulos de bom tempo até os cúmulos-nimbos. A figura 3.13 mostra esse tipo de
processo de formação.
Figura 3.13 – Formação convectiva
Fonte: adaptada de Hidore e Oliver,1993, p.108
Orográfica
Quando uma massa de ar quente e úmida é forçada a subir uma barreira
montanhosa, o esfriamento do ar dá origem, principalmente, a nuvens do tipo
estratiformes; caso o levantamento seja profundo, formam-se nuvens cumuliformes.
Quando o levantamento da massa de ar está associado a perturbações de
escala sinótica, não é necessário que as montanhas tenham grandes altitudes para a
formação de nuvens cumuliformes.1 A figura 3.14 mostra esse tipo de processo.
Figura 3.14 – Formação orográfica
Fonte: adaptada de Hidore e Oliver ,1993, p.108
_______________________________________________________________
1 Maiores detalhes sobre a formação de nuvens podem ser obtidos em Belculfiné (1977).
3.3.3 – Ciclo de vida de uma nuvem de tempestade
Segundo Belculfiné (1977), as primeiras pesquisas sobre a estrutura de
nuvens convectivas foram realizadas no Projeto Thunderstorm, através do qual os
movimentos verticais e a temperatura do ar foram registrados por cinco aeronaves,
simultaneamente. Além disso, dez radares de solo foram utilizados para seguir
balões, a fim de determinar o campo horizontal de ventos ao redor das nuvens.
Os resultados encontrados mostraram que as tempestades, comumente,
consistem de um número de células de convecção, cada uma delas passando por
um ciclo de vida característico. A qualquer momento, uma tempestade pode conter
diversas células, em diferentes estágios de desenvolvimento.
O estágio cúmulos (figura 3.15a) é quando a nuvem apresenta temperatura
mais alta do que o ar ao seu redor; portanto, é caracterizado por correntes
ascendentes através de toda a célula. Nesse estágio, as correntes ascendentes
aumentam a velocidade à medida que alcançam maiores altitudes; as nuvens podem
atingir o topo entre 5 e 8 km, e seu diâmetro varia de 3 a 8 km.
Figura 3.15 a, b, c – Seção transversal idealizada de uma célula de tempestade
Fonte: Adaptada de Byers e Braham (1949)
No estágio maduro (figura 3.15b), a nuvem possui, na parte inferior,
movimentos tanto ascendentes quanto descendentes. Segundo Pinto (1996), as
correntes ascendentes podem atingir velocidades da ordem de 100 km/h. Os ventos
que chegam à superfície da Terra formam rajadas. Segundo Solorzano (1998), nessa
etapa a nuvem possui um diâmetro típico de 10 km e o topo pode atingir de 8 a 20
km.
A figura 3.15c mostra a etapa final do estágio maduro da nuvem de
tempestade, que apresenta, no topo, um formato de bigorna. É normalmente nesse
estágio que aparecem as descargas atmosféricas. Prevalecem, nos níveis mais
baixos, as correntes descendentes.
Conforme Solorzano (1998), há maior freqüência de descargas atmosféricas
nas nuvens que apresentam topos mais elevados.
3.4.4 – Formação das descargas atmosféricas
O primeiro passo para a formação das descargas atmosféricas é a geração de
cargas dentro das nuvens de tempestade. O processo de separação de cargas por
meio da polarização de partículas grandes é chamado de indutivo.
Segundo Solorzano (1998), o mecanismo indutivo para eletrificação das
nuvens foi inicialmente proposto por J. Elster e H. Geitel, em 1913, e ainda é objeto
de discussão. A essência dessa teoria é que um granizo pode ser considerado como
uma esfera condutora e, durante a sua queda em um campo elétrico uniforme
dirigido verticalmente para baixo, ficará polarizado, com sua metade superior
negativamente carregada e a parte inferior positivamente carregada. Os cristais de
gelo que se chocam com o lado de baixo do granizo podem separar-se dele,
carregando parte da carga polarizada positivamente e deixando-o com uma carga
líquida negativa, conforme figura 3.16.
Esse processo tem sofrido inúmeras críticas nos últimos anos; atualmente, a
teoria mais aceita é de natureza termoelétrica, que estabelece que a polaridade da
carga transferida durante uma colisão depende da temperatura local. Se a
temperatura local for maior que a temperatura de inversão de carga, estimada em
torno de –15°C, o granizo transferirá uma carga neg ativa para o cristal de gelo
(PINTO Jr et al. 2000).
Granizo
E
Figura 3.16 - Processo de eletrificação das nuvens
Fonte: Adaptado de Pinto Jr et al. (1993)
A figura 3.17 ilustra o processo termoelétrico para a formação de cargas no
interior das nuvens.
- - - - - - - - - - -
+ + + + + + + + + + +
Cristal de
gelo
+
Figura 3.17 – Processo termoelétrico de separação de cargas dentro das nuvens de
tempestade
Fonte: Adaptado de Pinto Jr et al. (2000)
Não existe consenso sobre a importância do campo elétrico e da temperatura
ambiente na colisão.
Embora Benjamin Franklin tenha descoberto a estrutura elétrica das nuvens
em 1752, o modelo de estrutura elétrica de uma nuvem é atualmente caracterizado
como multipolar, mostrando a complexidade do fenômeno. A figura 3.18 ilustra essa
estrutura.
Figura 3.18 – Distribuição das descargas atmosféricas dentro de uma nuvem
Fonte: Adaptado de Pinto Jr et al. (2000)
Conforme Naccarato (2001), o termo “relâmpago” refere-se ao fenômeno físico
completo, e o termo “descarga atmosférica” tem sido freqüentemente empregado
como equivalente a relâmpago.
As figuras 3.19 a, b, c, d, e mostram os diferentes tipos de relâmpago. Os
relâmpagos intra-nuvem são os que ocorrem dentro da própria nuvem de
tempestade; os relâmpagos entre-nuvens ocorrem entre nuvens diferentes; os
relâmpagos no ar partem de uma nuvem e terminam na própria atmosfera, sem
alcançar uma outra nuvem ou o solo. Os relâmpagos nuvem-solo e solo-nuvem
também podem ser classificados pela polaridade das cargas efetivamente
transferidas (pode ocorrer transferência de cargas positivas, negativas ou
positivas/negativas), segundo Naccarato (2001).
Figura 3.19 a – Relâmpago intra-nuvem
Figura 3.19 b – Relâmpago da nuvem para cima
Figura 3.19 c – Relâmpago para o ar
Figura 3.19 d – Relâmpago nuvem-solo
Figura 3.19 e – Relâmpago solo-nuvem
Figura 3.19 f – Relâmpago entre-nuvem
3.4.5 – Relâmpagos nuvem-solo
Nesta pesquisa, serão analisados somente os relâmpagos nuvem-solo,
responsáveis por 70% dos desligamentos não programados da área de distribuição e
transmissão da Cemig. Esses relâmpagos podem ser positivos ou negativos.
Segundo Uman (1987), os relâmpagos negativos correspondem, em média, a 90%
do total.
Segundo Naccarato (2001), a freqüência dos relâmpagos positivos parece ser
variável e, em alguns casos, até mesmo superior à dos negativos. O autor cita três
fatores que parecem influir sobre o percentual de relâmpagos positivos:
a) a altitude das cargas positivas próximas ao topo da nuvem está relacionada
com a latitude geográfica e com as estações do ano. Quanto menor a latitude,
maior a altura do centro positivo, dificultando a ocorrência de relâmpagos
positivos. O mesmo acontece no verão, quando as nuvens normalmente são
mais altas;
b) a variação da velocidade horizontal dos ventos com a altura está associada
diretamente às condições meteorológicas. Quanto maior for o gradiente dos
ventos com a altura, maior será o deslocamento das cargas positivas em
relação às negativas (cisalhamento da nuvem), facilitando o alcance do solo
pelos relâmpagos positivos;
c) Dissipação da nuvem de tempestade. À medida que a chuva elimina os
centros de carga negativa na base da nuvem, restam apenas os centros
positivos nas partes mais altas. Sem a blindagem dos centros de carga
negativa, aumenta a possibilidade de ocorrerem relâmpagos positivos para o
solo.
A seqüência de processos que envolvem um relâmpago com cargas negativas é
descrita por Uman et al. (1989), Berger (1994), Pinto Jr et al. (2000), Naccarato
(2001) e Mesquita (2001). A figura 3.20 mostra as etapas que compõem um
relâmpago nuvem-solo.
Figura 3.20 – Seqüência temporal de eventos durante um relâmpago nuvem-solo
negativo com uma descarga de retorno.
Fonte: Adaptada de Uman e Krider (1989).
O relâmpago nuvem-solo inicia-se dentro da nuvem, embora não se saiba o local
exato, por um líder escalonado, invisível ao olho humano, que começa a partir da
ruptura preliminar da rigidez dielétrica do ar na parte inferior da nuvem, próxima ao
centro principal de cargas negativas, conforme figura 3.13. Medidas recentes têm
mostrado que o campo elétrico dentro das nuvens de tempestade atinge valores
entre 100 e 400 KV/m.
Uman (1984), menciona que o líder escalonado foi fotografado pela primeira vez
em 1930; ele se propagava em direção ao solo com uma velocidade em torno de 2 x
105 m/s, ao longo de um canal luminoso com diâmetro entre 1 e 10 m. Devido à
influência das cargas na atmosfera ao redor do canal, bem como à quantidade de
cargas que ele contém, algumas cargas seguem novos caminhos, formando as
ramificações, embora a maioria dos ramos não atinja o solo.
Quando o líder escalonado aproxima-se do solo a uma distância de 10 a 100 m
do solo, as cargas elétricas no canal produzem um campo elétrico intenso entre a
extremidade do líder e o solo, correspondente a um potencial elétrico de cerca de
100 milhões de volts. Esse campo causa a quebra de rigidez do ar em um ou mais
pontos no solo, fazendo com que uma ou mais descargas positivas ascendentes,
denominadas descargas conectantes, saiam do solo, em geral de diferentes objetos,
como árvores, postes, pára-raios de edifícios ou mesmo uma pessoa.
Segundo Pinto Jr. e Pinto (2000), no instante em que uma descarga conectante
encontra o líder escalonado as cargas armazenadas no canal começam a mover-se
em direção ao solo e um intenso clarão propaga-se para cima, ao longo do canal,
com uma velocidade de cerca de 100.000 km/h, aproximadamente um terço da
velocidade da luz.
Capítulo 4
METODOLOGIA
O objetivo deste capítulo é apresentar a metodologia utilizada para a geração
de gráficos e mapas. Basicamente foram utilizados os softwares VIS, MapInfo e
Surfer, que possibilitaram a criação de um banco de dados de descargas
atmosféricas e a sua visualização na forma de mapas. Os dados sobre os
fenômenos El Niño, La Niña e aquecimento global foram obtidos de sites da National
Oceanic and Atmospheric Administration - NOAA.
4.1 – Sistemas de informações geográficas – SIG
A visualização de informações através de mapas é uma das mais antigas
formas de expressão do homem.
A história dos mapas confunde-se com a própria história da humanidade,
tornando-se, por essa razão, um tema inesgotável, bastante amplo e
complexo, mas, sobretudo, apaixonante pelas surpresas que nos são
reveladas a cada documento analisado (DUARTE, 2002, p.19)
A geração de mapas, tanto pelo aspecto religioso, como para a navegação,
guerras e comércio, passou por diferentes tipos de escola ao longo da história.
Entretanto, alguns povos ofereceram uma contribuição pouco significativa.
O espaço geográfico pode ser definido em função de suas coordenadas, sua
altitude e sua posição relativa. Por ser localizável, pode-se cartografá-lo (DOLFUS,
1991).
Segundo Simão (1999), a análise espacial conseguiu unir duas correntes:
cartografia e tratamento do meio. Com isso, a evolução das técnicas que utilizam
dados georreferenciados preserva os conceitos e princípios fundamentais das
atividades dos geógrafos.
Ao se fazer análise espacial, é necessário inicialmente criar um banco de
dados, com informações sobre a localização de cada uma das variáveis a ser
pesquisada. Rodrigues (1990) apresenta três tipos de abordagem que têm sido
utilizados em bancos de dados: hierárquica, de rede e relacional.
� Na abordagem hierárquica, os entes relacionam-se segundo árvores, cujos
nós correspondem aos entes e as ligações correspondem às relações
existentes entre os nós da árvore. Aos nós associam-se os atributos e,
portanto, um registro de dados.
� Na abordagem de redes, os entes relacionam-se segundo redes, cujos nós
correspondem aos entes e as ligações correspondem às relações entre os nós
da rede. Similarmente à abordagem anterior, aos nós associam-se os atributos
e, portanto, os dados.
� Na abordagem relacional pode-se imaginar a base de dados como uma
grande tabela, cujas linhas correspondem aos entes e as colunas
correspondem aos atributos. Ao contrário dos casos anteriores, nenhuma
relação é favorecida ou preponderante.
Para Abreu (1995), a informação espacial pode ser armazenada em três
entidades geométricas: pontos, linhas e polígonos. As estruturas mais típicas de
dados espaciais são: vetorial, raster e topológica.
Segundo Teixeira et al. (1995), os sistemas de informações geográficas (SIG)
tiveram início na década de 1960, em Ottawa, Canadá.
Segundo Câmara e Medeiros (1998), o que distingue um sistema de informações
geográficas (SIG) de outros tipos de sistema de informação são as funções que
realizam as análises espaciais. Tais funções utilizam os atributos espaciais e não-
espaciais das entidades gráficas armazenadas na base de dados espaciais e
buscam fazer simulações (modelos) sobre os fenômenos do mundo real, seus
aspectos ou parâmetros.
A tabela 4.1 mostra a comparação entre as vantagens e as desvantagens do
armazenamento matricial e vetorial para mapas temáticos.
Tabela 4.1 – Comparação entre representações de mapas temáticos. (Câmara e
Medeiros, 1998, p. 24).
Aspecto
Representação vetorial Representação matricial
Relações espaciais entre
objetos
Relacionamentos
topológicos entre objetos
disponíveis
Relacionamentos espaciais
devem ser inferidos
Ligação com banco de
dados
Facilita associar atributos e
elementos gráficos
Associa atributos apenas
às classes do mapa
Análise, simulação e
modelagem
Representação indireta de
fenômenos contínuos
Álgebra de mapas é
limitada
Representa melhor
fenômenos com variação
contínua no espaço
Simulação e modelagem
mais fáceis
Escalas de trabalho Adequado tanto a grandes
quanto a pequenas
escalas
Mais adequado para
grandes escalas (1:25.000
e maiores)
Algoritmos Problemas com erros
geométricos
Processamento mais
rápido e eficiente
Armazenamento Por coordenadas (mais
eficiente)
Por matrizes
4.2 – Princípio do sistema de localização de temp estade
O sistema de detecção de descargas atmosféricas - SLT fabricado pela Global
Atmospherics, Inc., recentemente incorporada pela empresa Vaisala, utiliza
diferentes técnicas para cálculo da localização do ponto de incidência da descarga
atmosférica ocorrida entre a nuvem e a Terra, através de sensores instalados e
distribuídos de forma a cobrir diversas regiões de interesse.
A técnica denominada "Time of Arrival - TOA" é o tempo de chegada da onda
produzida pela descarga na estação detectora, percebida por uma antena elétrica
conectada ao sensor. As diferenças entre os tempos de chegada do pulso
eletromagnético produzido por uma descarga, em cada dois sensores, são utilizadas
para descrever uma hipérbole; a interseção das hipérboles determina o ponto de
incidência da descarga.
Outra técnica, denominada "Magnetic Direction Finder - MDF", utiliza um par
de antenas fechadas e ortogonais, em forma de loop, que detectam o campo
magnético produzido durante a ocorrência de uma descarga e indicam a direção de
chegada do pulso da descarga. Através da técnica MDF, é possível localizar o ponto
de incidência da descarga através do método de triangulação, definindo o ponto de
interseção das duas retas que indicam a direção do pulso de chegada determinado
por cada um dos sensores.
A integração das técnicas TOA e MDF deu origem à tecnologia "Improved
Accuracy from Combined Technology - Impact", que permite medir tanto o tempo de
chegada quanto a direção magnética das descargas. A combinação das duas
tecnologias, a indicação de direção e o tempo de
chegada do pulso magnético permitem precisar melhor a localização do ponto de
incidência da descarga, quando comparada com cada método utilizado
separadamente.
A técnica TOA é utilizada nos sensores do tipo Serie III e Serie IV, e a MDF
nos sensores LLP; os sensores Impact utilizam a técnica TOA integrada com a
técnica MDF.
Informações sobre o SLT podem ser obtidas nas referências Global
Atmospherics, Inc. (1994, 1995, 1997 e 1999); Naccarato (2001 e 2002), Mesquita
(2001) e Dias (2002).
A precisão na localização das descargas atmosféricas evoluiu de 1989 a 2002.
No início existiam somente quatro sensores e, em 2002, com a integração das redes
entre Cemig, Furnas e o Simepar, o sistema passou a possuir 22 estações.
As figuras a seguir mostram como foi a evolução da eficiência do sistema de
localização de tempestades – SLT no período em estudo. Os contornos de eficiência
de detecção consideraram descargas atmosféricas acima de 5 kA (valores em %),
conforme Dias (2002).
Figura 4.1 - Eficiência na localização – 4 sensores – jan/89 a mai/95
Figura 4.2 - Eficiência na localização – 6 sensores – jun/95 a out/96
Figura 4.3 - Eficiência na localização – 7 sensores – nov/96 a set/98
Figura 4.4 - Eficiência na localização – 16 sensores - out/98 a jul/91
Figura 4.5 - Eficiência na localização – 22 sensores
4.3 – Dados do sistema de localização de tempestade s
Os dados utilizados neste trabalho foram os de descargas atmosféricas,
obtidos através do sistema de localização de tempestades – SLT da Cemig. O
número total de descargas atmosféricas ocorridas no período de 1989 a 2002 foi de
15.315.025 descargas.
Os dados são pontos com atributos, conforme figura 4.6, incluindo:
� Polaridade;
� Ano;
� Mês;
� Dia;
� Hora;
� Minuto;
� Segundo;
� Milésimo de segundo;
� Longitude;
� Latitude;
� Intensidade.
Figura 4.6 - Exemplo de atributos criado através do software MapInfo
Através do software MapInfo Professional, criou-se uma grade (gridmaker)
com dimensões de 20 x 20 km, conforme figura 4.7. Segundo Davis (2001), esse
método não é adequado para lidar com linhas ou polígonos; entretanto, é bastante
eficiente para tratamento de dados pontuais.
Figura 4.7 – Grid 20 X 20 km
Com base na Grid File foram extraídos os centróides de cada linha e coluna
que formavam cada grid, conforme Abreu e Machado (1986) e Moura (2003).
A figura 4.8 mostra um exemplo de um mapa cadastral com polígonos, em que
o centróide gerou pontos amostrais; o centróide é o ponto que define o centro
geométrico de um objeto.
Figura 4.8 – Pontos de centróides
Com os dados obtidos através do software MapInfo, gerou-se um banco de
dados de descargas atmosféricas em ASCII.
O software Surfer foi utilizado para visualização espacial das informações das
descargas atmosféricas. O sistema de interpolação utilizado foi o de “Krigagem”
ordinária. Segundo Saturo, Ladim e Riedel (2000), a “krigagem” ordinária usa
informações a partir do semivariograma para encontrar os pesos ótimos a serem
associados às amostras com valores conhecidos e que irão estimar os pontos
desconhecidos. Nessa situação, o método fornece, além dos valores estimados, o
erro associado à estimativa, o que o distingue dos demais algoritmos à disposição. A
“krigagem” ordinária considera a média flutuante ou móvel por toda a área; seu
objetivo é buscar o melhor conjunto de ponderadores, de tal modo que a variância do
erro seja a mínima possível (COELHO, 2003).
Segundo Andriotti (2004), a “krigagem” leva em consideração:
� o número de amostras utilizadas;
� as posições das amostras na área a ser avaliada;
� as distâncias entre as amostras e a zona a ser estimada; e
� a continuidade espacial da variável em estudo.
CAPÍTULO 5
ANÁLISE DOS RESULTADOS
Após o processamento das descargas atmosféricas ocorridas no Estado de
Minas Gerais entre 1989 e 2002, foram elaborados mapas de densidade média
anual, por estação do ano e por ano; também foi possível elaborar mapas de dias
com trovoadas. Foram feitas análises comparativas entre a distribuição espacial e
temporal das descargas atmosféricas com as curvas altimétricas e os fenômenos El
Niño, La Niña e aquecimento global.
5.1 - Descargas atmosféricas
A figura 5.1 mostra a distribuição média mensal das descargas atmosféricas
em Minas Gerais. Os meses de janeiro, fevereiro, novembro e dezembro apresentam
o maior número de descargas, sendo que fevereiro e novembro apresentam o maior
número médio mensal de descargas atmosféricas. Os meses compreendidos entre
maio e setembro são os que apresentam os índices mais baixos de descargas.
Figura 5.1 – Descargas atmosféricas médias mensais em Minas Gerais
O movimento de translação da Terra em torno do Sol e o ângulo de 23º 27’
existente entre o plano da eclíptica dos dois astros, aos quais se deve a origem bem
definida das quatro estações do ano em Minas Gerais, são os principais fatores
climáticos responsáveis pela distribuição mensal das descargas atmosféricas no
Estado.
No verão, há uma alta ocorrência de descargas e, no inverno, uma baixa
ocorrência; não há formação de nuvens do tipo cúmulos-nimbos pelos processos
convectivos e orográficos. As chuvas que ocorrem no inverno em Minas Gerais são
predominantemente frontais, originadas de frentes frias.
A figura 5.2 mostra a variação anual do total de descargas atmosféricas
observadas entre os anos de 1989 e 2002 em Minas Gerais.
Figura 5.2 – Total de descargas atmosféricas anuais
O número médio anual de descargas atmosféricas em Minas Gerais é de
1.095.041.
5.2 - Densidade de descargas atmosféricas
O mapa de densidade de descargas atmosféricas foi feito a partir da contagem
da média de descargas atmosféricas ocorridas em todos os 853 municípios de Minas
Gerais. No total, foram utilizados 15.330.571 dados de descargas atmosféricas
ocorridas entre 1989 e 2002.
A figura 5.3 construída mediante a utilização da base de dados de descargas
atmosféricas mostra a distribuição espacial de densidade de descargas atmosféricas
médias anuais em Minas Gerais; não foram considerados os valores de descargas
positivas abaixo de 15 kA.
Pode-se observar uma espécie de “cinturão” de leste para oeste, que se inicia
próximo ao município de Juiz de Fora, avança para os Municípios de Barbacena,
Conselheiro Lafaiete e Ibirité, chegando a atingir alguns bairros de Belo Horizonte.
Depois, o “cinturão” enfraquece um pouco, voltando a se intensificar entre as regiões
oeste e Alto São Francisco.
A continuação da Serra da Mantiqueira, sentido norte-sul, entre os municípios
de Juiz de Fora, Santos Dumont, Barbacena, Conselheiro Lafaiete e São João Del
Rey, é a região que apresenta a maior densidade de descargas atmosféricas em
Minas Gerais; a densidade anual chegou a ser superior a sete descargas/km2/ano.
Na região do Alto São Francisco ocorre a formação de um núcleo com densidade
acima de seis descargas/km2/ano. As densidades inferiores a duas
descargas/km2/ano foram observadas nas regiões leste, nordeste e norte do Estado.
A tabela 5.1 mostra a lista dos vinte municípios mineiros que apresentam os
maiores índices de densidade de descargas atmosféricas. Em Belo Horizonte, o
bairro do Barreiro apresenta os índices de densidade mais altos e a região de Venda
Nova os menores valores.
Tabela 5.1 – Municípios de Minas Gerais com maiores densidades de desc./km2/ano
Município Densidade Ibirité 7,959034 Ouro Branco 7,873761 Congonhas 7,76088 Belo Horizonte 7,529011 Conselheiro Lafaiete 7,374197 Itaverava 7,037172 Catas Altas da Noruega 6,977416 Lamim 6,547065 Sarzedo 6,542627 Contagem 6,533101 Queluzito 6,402351 Nova Lima 6,352518 São Brás do Suaçuí 6,243161 Piranga 6,135208 Betim 6,051948 Santa Rita do Jacutinga 6,037101 Medeiros 6,016643 Ouro Preto 5,994894 Capela Nova 5,961859 Mário Campos 5,957143
O anexo A mostra a densidade de desc./km2/ano para todos os 853
municípios de Minas Gerais.
Figura 5.3 – Mapa de densidade de descargas atmosféricas em Minas Gerais
A comparação entre o mapa de densidade de descargas atmosféricas feito a
partir dos dados do sistema de localização de tempestades – SLT com o mapa
obtido dos contadores de descargas atmosféricas, mostra (conforme figura 5.4) que
o “cinturão” existe nos dois mapas; entretanto, há diferenças significativas nos
valores e na locação dos núcleos de maior intensidade.
No mapa feito com os dados de contadores, o valor máximo de densidade de
descargas atmosféricas médias ficou acima de 10 desc./km2/ano, observado na
região do Campo das Vertentes, no município de São João Del Rey; entretanto, no
mapa elaborado com dados do SLT o maior valor ficou entre sete e oito
desc./km2/ano.
O mapa gerado pelo SLT mostra a existência de três núcleos com alta
densidade de descargas atmosféricas, o primeiro na vizinhança do município de
Ibirité, o segundo na vizinhança de Conselheiro Lafaiete e o terceiro na vizinhança de
Medeiros. No mapa gerado pelos contadores de descargas atmosféricas verificou-se
um núcleo na região de Jaguará, que não foi, entretanto, identificado pelo SLT.
Figura 5.4 – Comparação entre a densidade de descargas atmosféricas observadas pelos contadores e pelo SLT
As figuras 5.5, 5.6, 5.7 e 5.8 mostram, respectivamente, a densidade de
descargas atmosféricas nas estações do verão, outono, inverno e primavera em
Minas Gerais.
Figura 5.5 – Densidade de descargas médias no verão
O verão é a estação do ano que apresenta a maior densidade de descargas
atmosféricas; o valor máximo encontrado varia entre 2,5 e 3 desc./km2/estação. Há
um posicionamento quase que norte-sul do núcleo de máxima intensidade. Na Serra
da Canastra, há formação de um núcleo cuja densidade varia de 1.5 a 2
desc./km2/estação.
Figura 5.6 – Densidade de descargas médias no outono
No outono, há um declínio acentuado da densidade de descargas
atmosféricas, mas o “cinturão” continua existindo. As nuvens que provocam
descargas atmosféricas, nessa época do ano, ainda são de origem frontal,
convectiva e orográfica.
No inverno, a densidade de descargas atmosféricas é quase próxima de zero;
as chuvas que ocorrem, em um ou outro ano, são normalmente de origem frontal e
com fraca intensidade.
Figura 5.7 – Densidade de descargas médias no inverno
A distribuição espacial da densidade de descargas atmosféricas na primavera
mostra que os fatores climáticos que dão origem ao processo de formação das
nuvens são, principalmente, a orografia e a distribuição de radiação solar. A
primavera em Minas Gerais é a estação mais quente do ano e, quando há
disponibilidade de umidade, inicia-se o processo de formação das primeiras chuvas
do período chuvoso. As chuvas normalmente ocorrem em pancadas de curta
duração, no final da tarde e início da noite.
Figura 5.8 – Densidade de descargas médias na primavera
O anexo 2 mostra os mapas de densidade de descargas para os anos de
1989 a 2002. Os anos de 1993 e 2002 foram os que apresentaram as maiores
densidades de descargas atmosféricas, com valores superiores a 12 desc./km2/ano.
5.3 - Análise da polaridade
A figura 5.9 mostra a relação entre as descargas atmosféricas positivas e
negativas em Minas Gerais. Pode-se observar que 77% das descargas que
ocorreram foram negativas, enquanto as positivas corresponderam somente a 23%.
Valores semelhantes também foram encontrados por outros autores, ao estudarem
casos de algumas regiões em Minas Gerais (PINTO e PINTO, O. Jr et al. 1993;
ODIM et al., 1998; GIN et al., 1999; MENDES et al., 1998; NACCARRATO, 2001).
Figura 5.9 – Relação entre descargas atmosféricas de polaridade positiva e negativa
A figura 5.10 mostra a relação entre descargas positivas e negativas por
regiões do Estado de Minas Gerais. Nas regiões Noroeste, Norte e Nordeste, a
porcentagem de descargas positivas é menor do que as negativas. Ao longo do
“cinturão” de máxima densidade de descargas atmosféricas, a relação entre positivas
e negativas é próxima da média do Estado.
Figura 5.10 - Comparação entre as polaridades positivas e negativas em cada região
As figuras 5.11 a 5.22 mostram a relação entre todas as estações do ano, por
região, no Estado de Minas Gerais, das descargas atmosféricas positivas e
negativas, e sua intensidade. As porcentagens foram calculadas com base nos
dados de cada polaridade; portanto, as análises devem ser feitas com base na
distribuição da intensidade das descargas atmosféricas por estação do ano.
Figura 5.11 - Campo das Vertentes
Figura 5.12 - Central mineira
Figura 5.13 - Jequitinhonha
Figura 5.14 – Metropolitana
Figura 5.15 - Noroeste
Figura 5.16 - Norte
Figura 5.17 - Oeste
Figura 5.18 - Sul-sudoeste
Figura 5.19 - Triângulo
Figura 5.20 - Vale do Mucuri
Figura 5.21 - Vale do Rio Doce
Figura 5.22 - Zona da Mata
Com exceção das regiões Norte e Noroeste, a porcentagem de descargas
positivas abaixo de 15 kA, no outono e no inverno, é superior a todas as outras
classes de intensidade. Nas duas regiões, a classe de intensidade de 15.1 a 30 kA
apresenta a maior porcentagem em todas as estações do ano.
Todas as regiões apresentam praticamente a mesma relação percentual, ao
se analisar as descargas negativas; isto é, há maior porcentagem de descargas na
classe de 15.1 a 30 kA em relação às demais. Portanto, a intensidade média das
descargas negativas é superior às positivas.
O anexo C mostra as comparações mensais por região do Estado de Minas
Gerais, das descargas positivas e negativas. Também nessas figuras é possível
observar que as descargas atmosféricas ocorridas nas regiões norte e noroeste
possuem intensidade relativa superior às demais.
5.4 - Dias de trovoadas
Os níveis ceráunicos ou dias de trovoadas por ano foram calculados a partir
das informações fornecidas pelo sistema de localização de tempestades. Utilizando o
software MapInfo, gerou-se uma grade de 20x20 km, onde um dia de trovoadas era
contado independentemente do número de ocorrência de descargas atmosféricas
dentro da grade. O sistema de contador utilizado até 1995 utilizava 580 pontos para
coleta de informações, enquanto que no atual foram utilizados milhares de pontos.
A figura 5.23 mostra a distribuição espacial do número médio anual de dias de
trovoadas em Minas Gerais. Os valores variam de 10 a 120 dias por ano no Estado;
entretanto, as regiões Sul, Zona da Mata, Metropolitana, Oeste e Triângulo
apresentaram os maiores números de dias com trovoadas por ano. As regiões Norte,
Nordeste e Leste apresentaram o menor número de dias com trovoadas por ano,
com média de 10 dias.
A figura 5.24 permite comparar os resultados encontrados a partir das
informações de descargas atmosféricas do SLT com os dados coletados por
observações. É possível verificar que essa tecnologia proporcionou uma delimitação
maior das regiões de maior ocorrência de trovoadas por ano. Inicialmente sabia-se
que existia um alto índice de dias com trovoadas por ano na região do Triângulo,
entretanto, o mapa elaborado com os dados do SLT mostra a ocorrência também de
um outro núcleo, entre as regiões Metropolitana de Belo Horizonte e Campo das
Vertentes.
Figura 5.23 – Número médio de dias de trovoadas em Minas Gerais
Figura 5.24 – Comparação entre mapas de dias de trovoadas gerados a partir de observadores locais e com dados do SLT
Análise anual da distribuição espacial dos dias de trovoadas em Minas Gerais
Pode-se observar, nas figuras 5.25 a 5.38, que o número de dias de trovoadas
anual é, normalmente, mais alto nas regiões Sul, Zona da Mata, Campo das
Vertentes, Metropolitana, Oeste, Triângulo e Noroeste de Minas Gerais.
É comum a formação de dois núcleos com altos índices ceráunicos, um entre
as regiões oeste e Triângulo e outro entre as regiões sul, Zona da Mata e Campos
das Vertentes. O primeiro núcleo sempre apresenta níveis ceráunicos superiores ao
segundo.
O ano de 1999 foi o que apresentou os menores índices ceráunicos, com
valores abaixo de 60 dias de trovoadas; o ano de 2002 foi o que apresentou os
maiores índices, superiores a 90 dias de trovoadas.
A partir de 1997, houve um aumento dos níveis ceráunicos em Minas Gerais,
significativo nas regiões leste e nordeste. A região do Triângulo também passou a
apresentar índices superiores aos observados em anos anteriores. Uma das
hipóteses que explicam essa mudança seria a melhoria ocorrida na qualidade do
sistema para localização e identificação das descargas atmosféricas.
Figura 5.25 – Número de dias de trovoadas no ano de 1989 em Minas Gerais
Figura 5.26 – Número de dias de trovoadas no ano de 1990 em Minas Gerais
Figura 5.27 – Número de dias de trovoadas no ano de 1991 em Minas Gerais
Figura 5.28 – Número de dias de trovoadas no ano de 1992 em Minas Gerais
Figura 5.29 – Número de dias de trovoadas no ano de 1993 em Minas Gerais
Figura 5.30 – Número de dias de trovoadas no ano de 1994 em Minas Gerais
Figura 5.31 – Número de dias de trovoadas no ano de 1995 em Minas Gerais
Figura 5.32 – Número de dias de trovoadas no ano de 1996 em Minas Gerais
Figura 5.33 – Número de dias de trovoadas no ano de 1997 em Minas Gerais
Figura 5.34 – Número de dias de trovoadas no ano de 1998 em Minas Gerais
Figura 5.35 – Número de dias de trovoadas no ano de 1999 em Minas Gerais
Figura 5.36 – Número de dias de trovoadas no ano de 2000 em Minas Gerais
Figura 5.37 – Número de dias de trovoadas no ano de 2001 em Minas Gerais
Figura 5.38 – Número de dias de trovoadas no ano de 2002 em Minas Gerais
O anexo D mostra a distribuição espacial média mensal do número de dias de
trovoadas em Minas Gerais. De outubro a abril que ocorre o maior número de dias
de trovoadas, coincidindo com a época chuvosa em Minas Gerais. Os meses de
janeiro e dezembro apresentam os maiores dias de trovoadas no ano, acima de 12.
Julho e agosto apresentam os menores dias de trovoadas, na média, abaixo de 2.
Os valores encontrados a partir dos dados de descargas atmosféricas estão
coerentes com as informações do Instituto Nacional de Meteorologia – Inmet, que
apresentam, em média, nos meses de dezembro e janeiro, entre 16 e 18 dias com
chuvas. Portanto, como não ocorreram trovoadas em todos os dias de chuvas, a
média de 12 a 14 dias de trovoadas, nesses meses, está próxima da real.
5.5 – Influência da topografia na organização das d escargas atmosféricas
A figura 5.39 mostra a comparação entre o mapa de densidade de descargas
atmosféricas e o mapa altimétrico de Minas Gerais.
Figura 5.39 – Comparação entre a orografia e a média anual de descargas
atmosféricas em Minas Gerais
A massa de ar tropical marítima (Tm) localizada no oceano Atlântico Sul, com
centro na latitude de 30ºS, também chamada de anticiclone do Atlântico Sul, é o
principal fator climático que influencia nas condições climatológicas em Minas Gerais,
durante todas as estações do ano. A sua atuação é mais significativa nas regiões
norte, nordeste e leste do Estado. O vento descendente dificulta a formação de
nuvens do tipo cúmulos-nimbos, acarretando diminuição do número anual de
ocorrência de descargas atmosféricas.
O ar quente que avança pelo vale do São Francisco é forçado a subir a Serra
da Canastra, organizando nuvens e, conseqüentemente, descargas atmosféricas na
região; portanto, há uma combinação de fatores, como a circulação de macroescala
e local. Esse processo também parece ser responsável pelo alto índice de descargas
atmosféricas na Serra da Mantiqueira, entre os municípios de Juiz de Fora e Ibirité,
assim como na região do Campo das Vertentes.
Comparando-se as informações da orografia com o número médio anual de
descargas atmosféricas, conforme figura 5.38, pode-se concluir que:
� Regiões com altitudes abaixo de 300 metros apresentam os menores índices
de descargas atmosféricas;
� Os maiores valores médios de descargas atmosféricas são observados em
regiões com orografia acima de 800 metros e abaixo de 1250 metros;
� Regiões com elevado grau de desnível são as que apresentam os maiores
índices de descargas atmosféricas;
� A Serra da Mantiqueira não é o principal fator climático para a organização
das descargas atmosféricas na região sul do Estado;
� A Serra do Espinhaço não exerce nenhuma influência na organização de
descargas atmosféricas na região Norte de Minas Gerais.
5.6 – Influência dos fenômenos El Niño e La Niña na s descargas
atmosféricas em Minas Gerais
As figuras 5.40 a 45 mostram as anomalias das descargas atmosféricas
ocorridas em Minas Gerais, no período de novembro a fevereiro, para os episódios
citados na Tabela 2.19.
Foram analisados quatro episódios dos fenômenos El Niño e dois de La Niña.
O número é muito pequeno para permitir informações conclusivas a respeito da
influência desses fenômenos na distribuição das descargas atmosféricas em Minas
Gerais. Entretanto, existem alterações significativas na distribuição espacial da
anomalia e na quantidade das descargas atmosféricas ocorridas em Minas Gerais
em anos de El Niño e La Niña.
Nos verões sob influência de El Niño, a área abrangida com anomalia negativa
das descargas atmosféricas é alta, principalmente quando o El Niño verificado era
intenso.
As anomalias negativas ocorrem com maior intensidade, principalmente nos
municípios de Minas Gerais que apresentaram os maiores índices médios de
densidade de descargas atmosféricas. Em alguns desses municípios a anomalia
chegou a ser de –500 descargas.
Nos verões sob influência do fenômeno La Niña, pode-se observar aumento
da área abrangida por anomalias positivas em Minas Gerais. Anomalias positivas
ocorrem em todas as regiões do Estado, entretanto são mais significativas na região
do “cinturão” de descargas de Minas Gerais.
Figura 5.40 – Anomalia de descargas atmosféricas no verão de 1991/1992 em Minas
Gerais
Figura 5.41 – Anomalia de descargas atmosféricas no verão de 1993/1994 em Minas
Gerais
Figura 5.42 – Anomalia de descargas atmosféricas no verão de 1994/1995 em Minas
Gerais
Figura 5.43 – Anomalia de descargas atmosféricas no verão de 1995/1996 em Minas
Gerais
Figura 5.44 – Anomalia de descargas atmosféricas no verão de 1997/1998 em Minas
Gerais
Figura 5.45 – Anomalia de descargas atmosféricas no verão de 1998/1999 em Minas
Gerais
A figura 5.46 a compara o número de descargas atmosféricas ocorridas em Minas
Gerais nos verões de El Niño e La Niña.
Figura 5.46 – Descargas atmosféricas ocorridas nos meses de verão em Minas
Gerais
Nesse período, houve ocorreram dois El Niños e um La Niña com forte
intensidade. As chuvas observadas no verão de 91/92, que causaram enchentes em
algumas regiões de Minas Gerais, foram provenientes de frentes frias, quando a
Zona de Convergência do Atlântico Sul posicionou-se mais ao sul de Minas Gerais.
Nos demais verões, as precipitações foram de origem convectiva e orográfica,
principalmente nas regiões da Zona da Mata, Campo das Vertentes, Metropolitana e
Alto São Francisco.
5.7 – Influência do aquecimento global nas descargas atmosféricas em Minas Gerais
Pratini de Moraes, em 1998, mostrou que a temperatura do ar no último século
em Minas Gerais teve um aumento de aproximadamente 1.6ºC. Também segundo o
autor, a temperatura em Belo Horizonte sofreu um aumento anual da ordem de
1,67ºC.
A relação entre a elevação da temperatura do ar em Minas Gerais e sua
influência em outras grandezas climatológicas ainda não foi estudada.
Provavelmente, isso se deve a dificuldade de identificar pequenas oscilações em
virtude dos mesmos possuírem altas variabilidades horárias, mensais e anuais.
A figura 5.47 compara a anomalia padronizada da quantidade de descargas
atmosféricas anual e a anomalia da temperatura do ar global. Pode-se observar
na figura que os dois anos que apresentaram os menores índices de descargas
estavam sob a influência do fenômeno El Niño. A série de 14 anos de dados é muito
pequena para se tirar conclusões, entretanto, a continuação da taxa de aquecimento
da Terra pode levar ao aumento da evaporação e, conseqüentemente, ao aumento
do número de descargas atmosféricas.
Figura 5.47 – Comparação entre a quantidade de descargas atmosféricas anual
em Minas Gerais e a anomalia da temperatura do ar global
A figura 5.48 mostra a distribuição mensal das descargas atmosféricas ocorridas em
Minas Gerais entre 1989 e 2002. Pode-se observar que o número de descargas
atmosféricas ocorridas entre novembro e fevereiro aumentou significativamente nos
últimos quatro anos. De toda a série, 14 anos de dados, é o período que apresentou
a maior concentração de descargas atmosféricas.
Figura 5.48. Distribuição mensal das descargas atmosféricas ocorridas entre
1989 e 2002
CAPÍTULO 6
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Os diferentes tipos de climas existentes em Minas Gerais são provenientes de
fatores de origem macro, meso e microescalas. A atuação do anticiclone semi-
estacionário do Atlântico Sul define um clima semi-árido nas regiões norte e nordeste
de Minas Gerais. As frentes frias que chegam ao Estado, no sentido SW-NE são as
responsáveis pelo início do período chuvoso, de outubro a abril, e também pelas
enchentes.
A altimetria, a forma do relevo e a continentalidade definem os corredores de
ventos e a distribuição espacial da temperatura e da umidade relativa do ar. Surgem,
assim, os processos orográficos e convectivos, responsáveis pela organização das
chuvas em alguns meses do ano, na maioria das vezes acompanhadas de
descargas atmosféricas.
O uso dos softwares MapInfo e Sufer permitiu a elaboração de um banco de
dados de descargas atmosféricas e sua análise temporal e espacial.
Embora o trabalho tenha sido feito com as informações coletadas em
diferentes situações de sensores, não há influência disso no resultado final, pois o
“cinturão” de máxima densidade está dentro da área coberta de maior precisão.
Os meses de novembro, dezembro, janeiro e fevereiro são os que apresentam
as maiores médias mensais de descargas atmosféricas. As chuvas que ocorrem no
mês de novembro são provenientes, principalmente, dos processos orográficos e
convectivos. Uma ou outra frente fria chega ao Estado, tendo a função principal de
aumentar a umidade relativa do ar.
O mês de dezembro, normalmente chuvoso, possui pouca variabilidade. O
processo frontal é o principal fator na organização das chuvas nesse mês. Durante a
sua passagem ocorre formação de linhas de instabilidade, que produzem alto índice
de descargas atmosféricas.
Janeiro é normalmente um mês chuvoso, as frentes frias permanecem
estacionárias durante alguns dias; entretanto, o processo convectivo, dado o alto
índice de radiação solar nessa época, funciona como desencadeador dos processos
de formação de nuvens que dão origem a descargas atmosféricas.
Apesar de as chuvas no mês de fevereiro apresentarem alto desvio padrão,
pode-se caracterizá-lo como o de maior ocorrência de descargas atmosféricas nos
municípios que formam o “cinturão” de descargas. Os processos orográficos e
convectivos são os principais fatores responsáveis pelas chuvas nesse mês.
São as águas de março fechando o verão como disse Antônio Carlos Jobim.
Nesse mês as chuvas são causadas pelos três processos físicos, provocando
descargas atmosféricas principalmente nas regiões do Triângulo, Sul, Zona da Mata,
Campo das Vertentes e Metropolitana.
Não houve alterações significativas no total anual de descargas atmosféricas
entre os anos de 1989 a 2002, quando a média anual ficou em torno de 1.095.000
descargas.
A densidade média anual das descargas atmosféricas em alguns municípios
de Minas Gerais é próxima dos valores mais altos encontrados na África do Sul e
México. A descoberta do “cinturão” de máxima descarga atmosférica já havia sido
sinalizada antes. Entretanto, com base no volume de informações utilizadas nesta
pesquisa, é possível não só confirmar a sua existência, mas também identificar
núcleos isolados dentro do sistema.
O mapa de densidade de descargas atmosféricas gerado pelo SLT vai, a partir
de agora, substituir o mapa de densidade de descargas elaborado com os dados de
contadores.
O verão, conforme era de se esperar, é a época do ano que apresenta as
maiores densidades de descargas atmosféricas; e, no inverno, há pouca evaporação,
conseqüentemente ocorrendo um acentuado declínio na densidade.
Com o aumento da radiação solar na primavera, as nuvens que causam
descargas atmosféricas começam a se formar, surgindo as primeiras descargas na
região do “cinturão”.
Pinto Jr et al. (1999) haviam encontrado densidade de descargas atmosféricas
da ordem de 15 desc./km2/ano em 1993. Esse resultado também foi encontrado
neste trabalho, mas o ano de 2002 foi o que apresentou o maior índice anual de
densidade, com valores superiores a 15 desc./km2/ano. A análise anual foi muito
importante, pois resultados de pesquisas explicitaram que a análise individual pode
levar à conclusão errônea da densidade média anual das descargas em Minas
Gerais.
As descargas atmosféricas em Minas Gerais são predominantemente de
polaridade negativa, com percentual de 77%; o restante é de descargas positivas. A
análise regional mostrou que a diferença entre os percentuais de descargas
negativas e positivas aumenta nas regiões norte e Vale do Mucuri, com respectivos
valores de 85% e 84% de descargas negativas, contra 15% e 16% de positivas; as
regiões Central Mineira e oeste foram as que apresentaram os maiores índices de
percentuais de descargas positivas em relação às negativas, respectivamente 29% e
27%.
A análise comparativa da intensidade das descargas atmosféricas em Minas
Gerais, que considerou também as descargas positivas abaixo de 15 kA, mostrou
que, para todas as regiões, a percentagem de descargas positivas com intensidade
abaixo de 15 kA é alta.
Descargas negativas com intensidades entre 15 e 30 kA possuem
percentagens significativas em todas as regiões, principalmente na primavera.
Intensidades acima de 80 kA apresentaram percentagens acima de 10% nas regiões
noroeste e norte de Minas Gerais.
É ao longo do “cinturão” de máxima densidade de descargas atmosféricas em
Minas Gerais que também ocorre a maior média de dias com trovoadas por ano. Os
valores encontrados nessa região estão na média anual, de 70 dias de trovoadas por
ano.
Os anos de 1992, 1997 e 1998, que estavam sob o domínio do fenômeno El
Niño, apresentaram baixos índices de dias de trovoadas, enquanto em 1999, 2000,
2001 e 2002, anos de La Niña, houve uma maior distribuição espacial do número de
dias de trovoadas.
A distribuição média mensal de dias de trovoadas é muito semelhante à
distribuição da média mensal de dias de chuvas em Minas Gerais; portanto, há uma
forte correlação entre as duas grandezas. Isso ocorre porque as chuvas em Minas
Gerais são predominantemente de origem orográfica e convectiva. As chuvas de
origem frontal são significativas em termos de volume, mas não de número de dias
de dias de trovoadas.
Os meses que apresentaram os maiores números de dias de trovoadas são
janeiro, dezembro, fevereiro e março.
A topografia não é o principal fator responsável pela formação e organização
das descargas atmosféricas em Minas Gerais, pois existem regiões cuja topografia é
elevada e o relevo é sinuoso que apresentam baixos índices de descargas
atmosféricas. Entretanto, o mapa de densidade de descargas atmosféricas mostra
que a topografia, juntamente com a disponibilidade de umidade e a direção
predominante dos ventos, é um fator importante para a formação das chuvas de
origem convectiva e orográfica.
Os mapas de anomalias de descargas atmosféricas mostraram que em anos
de El Niño há uma diminuição significativa na distribuição espacial das descargas;
enquanto, em anos de La Niña, ocorre o inverso, isto é, um aumento significativo da
área de abrangência de valores acima da média do número de descargas. Portanto,
pode-se concluir que em anos de La Niña ocorrem mais descargas em Minas Gerais
do que em anos de El Niño.
O aquecimento global da superfície da Terra parece ainda não ter influenciado
no aumento do número de descargas atmosféricas ocorridas em Minas Gerais nos
últimos 14 anos. A flutuação anual e a elevação do número de descargas nos últimos
dois anos do estudo não permitem chegar a correlações significativas entre os dois
fenômenos.
O estudo da descarga atmosférica no Brasil é muito recente, faltam maiores
conhecimentos sobre a origem, distribuição e principais fatores que originam as
nuvens cúmulos-nimbos. É necessária uma maior aproximação entre pesquisadores
de diferentes áreas, principalmente de climatologia, que precisam tomar consciência
de que as descargas atmosféricas são responsáveis por prejuízos de mais de
duzentos milhões de dólares ao ano no Brasil e por elevado número de mortes.
Até a presente data, o mapa utilizado para a determinação de aterramento em
linhas de transmissão, indústria e prédios em Minas Gerais era o confeccionado com
base nos dados dos contadores de descargas atmosféricas; espera-se que a partir
desta pesquisa o mapa confeccionado com dados do sistema de localização de
tempestades seja tomado como referência, pois, além do volume de dados
utilizados, empregam-se as mais recentes técnicas de análise espacial.
Em Minas Gerais, berço do estudo de descargas atmosféricas no Brasil, o
conhecimento sobre a formação e organização da descarga atmosférica ainda é
incipiente. Há necessidade de mais estudos, principalmente na região do “cinturão”.
É necessário conhecer o microclima e dar continuidade às pesquisas que
relacionem as descargas com fenômenos El Niño, La Niña e aquecimento global,
pois a pesquisa mostrou ser possível no futuro a elaboração de previsões a longo
prazo da quantidade de descargas atmosféricas e de sua distribuição espacial.
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ANEXO A
DENSIDADE DE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS MÉDIAS ANUAIS
Densidade de descargas atmosféricas – Desc. atmosf. /km²/ano Município Densidade Abadia dos Dourados 2,13Abaeté 3,38Abre Campo 2,14Acaiaca 3,83Açucena 1,68Água Boa 1,19Água Comprida 2,67Aguanil 2,27Águas Formosas 0,14Águas Vermelhas 0,16Aimorés 0,48Aiuruoca 1,90Alagoa 1,82Albertina 2,60Além Paraíba 2,44Alfenas 1,64Alfredo Vasconcelos 5,06Almenara 0,13Alpercata 0,73Alpinópolis 2,79Alterosa 2,02Alto Caparaó 0,73Alto Jequitibá 0,92Alto Rio Doce 5,73Alvarenga 0,59Alvinópolis 4,59Alvorada de Minas 2,68Amparo da Serra 3,53
Município DensidadeAndradas 2,85Andrelândia 3,20Angelândia 0,74Antônio Carlos 4,29Antônio Dias 2,86Antônio Prado de Minas 2,97Araçaí 3,12Aracitaba 5,82Araçuaí 0,36Araguari 1,66Arantina 3,67Araponga 2,38Araporã 1,78Arapuá 3,79Araújos 3,75Araxá 3,46Arceburgo 2,18Arcos 3,91Areado 1,84Argirita 3,16Aricanduva 1,18Arinos 1,03Astolfo Dutra 3,44Ataléia 0,46Augusto de Lima 1,70Baependi 1,68Baldim 2,98Bambuí 4,54
Continuação Município Densidade Bandeira 0,11Bandeira do Sul 1,57Barão de Cocais 3,05Barão do Monte Alto 2,41Barbacena 4,65Barra Longa 4,42Barroso 4,39Bela Vista de Minas 3,42Belmiro Braga 4,65Belo Horizonte 7,53Belo Oriente 1,28Belo Vale 5,92Berilo 0,38Berizal 0,17Bertópolis 0,13Betim 6,05Bias Fortes 4,67Bicas 3,99Biquinhas 3,01Boa Esperança 2,01Bocaina de Minas 3,54Bocaiúva 0,71Bom Despacho 3,79Bom Jardim de Minas 3,65Bom Jesus da Penha 2,47Bom Jesus do Amparo 3,08Bom Jesus do Galho 2,13Bom Repouso 2,16
Município DensidadeBom Sucesso 3,05Bonfim 5,25Bonfinópolis de Minas 1,40Bonito de Minas 0,45Borda da Mata 2,07Botelhos 1,50Botumirim 0,52Brás Pires 5,15Brasilândia de Minas 1,55Brasília de Minas 0,49Brasópolis 1,51Braúnas 2,71Brumadinho 5,71Bueno Brandão 2,20Buenópolis 1,29Bugre 1,40Buritis 1,07Buritizeiro 1,36Cabeceira Grande 1,36Cabo Verde 1,59Cachoeira da Prata 3,31Cachoeira de Minas 1,73Cachoeira de Pajeú 0,16Cachoeira Dourada 1,12Caetanópolis 3,82Caeté 3,55Caiana 1,83Cajuri 2,86
Continuação Município Densidade Caldas 2,57Camacho 3,72Camanducaia 2,35Cambuí 2,37Cambuquira 1,50Campanário 0,65Campanha 1,45Campestre 1,43Campina Verde 1,35Campo Azul 0,74Campo Belo 2,69Campo do Meio 2,28Campo Florido 2,31Campos Altos 5,36Campos Gerais 1,71Cana Verde 1,97Canaã 2,44Canápolis 1,38Candeias 3,31Cantagalo 1,42Caparaó 0,86Capela Nova 5,96Capelinha 0,81Capetinga 2,76Capim Branco 3,28Capinópolis 1,15Capitão Andrade 0,68Capitão Enéias 0,33
Município DensidadeCapitólio 3,21Caputira 1,59Caraí 0,28Caranaíba 5,09Carandaí 4,88Carangola 1,59Caratinga 1,50Carbonita 0,87Careaçu 1,65Carlos Chagas 0,31Carmésia 2,99Carmo da Cachoeira 1,37Carmo da Mata 3,95Carmo de Minas 1,32Carmo do Cajuru 4,41Carmo do Paranaíba 3,04Carmo do Rio Claro 2,46Carmópolis de Minas 3,73Carneirinho 0,79Carrancas 2,32Carvalhópolis 1,32Carvalhos 2,35Casa Grande 5,71Cascalho Rico 1,77Cássia 2,67Cataguases 3,79Catas Altas 3,58Catas Altas da Noruega 6,98
Continuação Município Densidade Catuji 0,29Catuti 0,14Caxambu 1,37Cedro do Abaeté 4,25Central de Minas 0,42Centralina 1,61Chácara 4,35Chalé 0,80Chapada do Norte 0,56Chapada Gaúcha 0,85Chiador 2,99Cipotânea 5,26Claraval 3,06Claro dos Poções 0,99Cláudio 3,92Coimbra 2,71Coluna 1,84Comendador Gomes 1,98Comercinho 0,25Conceição da Aparecida 2,63Conceição da Barra de Minas 3,55Conceição das Alagoas 2,21Conceição das Pedras 1,91Conceição de Ipanema 0,88Conceição do Mato Dentro 2,64Conceição do Pará 3,34Conceição do Rio Verde 1,41Conceição dos Ouros 1,74
Município DensidadeConêgo Marinho 0,33Confins 2,68Congonhal 1,97Congonhas 7,76Congonhas do Norte 2,32Conquista 4,30Conselheiro Lafaiete 7,37Conselheiro Pena 0,49Consolação 2,06Contagem 6,53Coqueiral 1,81Coração de Jesus 0,80Cordisburgo 3,15Cordislândia 1,34Corinto 2,26Coroaci 1,24Coromandel 2,09Coronel Fabriciano 1,91Coronel Murta 0,34Coronel Pacheco 3,91Coronel Xavier Chaves 3,80Córrego Danta 5,47Córrego do Bom Jesus 1,81Córrego Fundo 3,53Córrego Novo 2,04Couto de Magalhães de Minas 1,03Crisólita 0,22Cristais 2,66
Continuação Município Densidade Cristália 0,36Cristiano Otoni 5,41Cristina 1,70Crucilândia 5,59Cruzeiro da Fortaleza 2,80Cruzília 1,97Cuparaque 0,45Curral de Dentro 0,23Curvelo 2,63Datas 2,20Delfim Moreira 1,69Delfinópolis 4,07Delta 4,89Descoberto 3,28Desterro de Entre-Rios 4,39Desterro do Melo 5,89Diamantina 1,05Diogo de Vasconcelos 5,09Dionísio 3,80Divinésia 4,08Divino 1,28Divino das Laranjeiras 0,47Divinolândia de Minas 1,69Divinópolis 3,79Divisa Alegre 0,17Divisa Nova 1,44Divisópolis 0,15Dom Bosco 1,68
Município DensidadeDom Cavati 1,20Dom Joaquim 2,52Dom Silvério 3,11Dom Viçoso 1,42Dona Eusébia 3,51Dores de Campos 4,58Dores de Guanhães 3,10Dores do Indaiá 3,92Dores do Turvo 5,32Doresópolis 3,82Douradoquara 1,87Durandé 1,13Elói Mendes 1,40Engenheiro Caldas 0,84Engenheiro Navarro 0,87Entre-Folhas 1,81Entre-Rios de Minas 5,39Ervália 2,67Esmeraldas 3,99Espera Feliz 1,00Espinosa 0,08Espírito Santo do Dourado 1,84Estiva 2,17Estrela do Indaiá 4,70Estrela do Sul 1,86Estrela-d'Alva 2,21Eugenópolis 2,86Ewbank da Câmara 5,26
Continuação Município Densidade Extrema 2,43Fama 1,38Faria Lemos 1,86Felício dos Santos 1,16Felisburgo 0,13Felixlândia 3,26Fernandes Tourinho 0,90Ferros 2,76Fervedouro 2,06Florestal 3,16Formiga 3,47Formoso 0,99Fortaleza de Minas 2,54Fortuna de Minas 3,36Francisco Badaró 0,41Francisco Dumont 0,79Francisco Sá 0,35Franciscopólis 0,73Frei Gaspar 0,65Frei Inocêncio 0,99Frei Lagonegro 1,86Fronteira 1,46Fronteira dos Vales 0,14Fruta de Leite 0,28Frutal 1,99Funilândia 2,82Galiléia 0,53Gameleiras 0,16
Município DensidadeGlaucilândia 0,56Goiabeira 0,41Goianá 4,18Gonçalves 1,85Gonzaga 2,01Gouveia 2,23Governador Valadares 0,82Grão-Mogol 0,30Grupiara 1,66Guanhães 2,50Guapé 2,61Guaraciaba 4,10Guaraciama 0,57Guaranésia 2,47Guarani 3,57Guarará 2,88Guarda-Mor 2,06Guaxupé 2,14Guidoval 3,70Guimarânia 2,93Guiricema 2,84Gurinhatã 1,03Heliodora 1,57Iapu 1,42Ibertioga 3,97Ibiá 3,80Ibiaí 0,88Ibiracatu 0,32
Continuação Município Densidade Ibiraci 3,00Ibirité 7,96Ibitiura de Minas 2,92Ibituruna 2,31Icaraí de Minas 0,72Igarapé 4,72Igaratinga 2,93Iguatama 3,94Ijaci 1,83Ilicínea 2,26Imbé de Minas 0,81Inconfidentes 2,34Indaiabira 0,19Indianópolis 2,58Ingaí 1,64Inhapim 1,01Inhaúma 3,34Inimutaba 2,14Ipaba 1,53Ipanema 0,93Ipatinga 1,81Ipiaçu 0,89Ipuiúna 2,14Iraí de Minas 2,39Itabira 2,85Itabirinha de Mantena 0,52Itabirito 5,67Itacambira 0,45
Município DensidadeItacarambi 0,27Itaguara 5,12Itaipé 0,45Itajubá 1,32Itamarandiba 1,10Itamarati de Minas 3,79Itambacuri 0,76Itambé do Mato Dentro 2,45Itamoji 2,65Itamonte 1,53Itanhandu 1,39Itanhomi 0,71Itaobim 0,25Itapajipe 1,86Itapecerica 3,66Itapeva 2,55Itatiaiuçu 4,78Itaú de Minas 2,60Itaúna 3,95Itaverava 7,04Itinga 0,28Itueta 0,40Ituiutaba 1,29Itumirim 1,73Iturama 1,03Itutinga 1,98Jabuticatubas 2,48Jacinto 0,09
Continuação Município Densidade Jacuí 2,74Jacutinga 2,60Jaguaraçu 3,98Jaíba 0,16Jampruca 0,92Janaúba 0,25Januária 0,54Japaraíba 4,30Japonvar 0,32Jeceaba 5,50Jenipapo de Minas 0,45Jequeri 2,41Jequitaí 1,07Jequitibá 3,14Jequitinhonha 0,22Jesuânia 1,24Joaima 0,18Joanésia 2,31João Monlevade 3,53João Pinheiro 2,05Joaquim Felício 1,26Jordânia 0,10José Gonçalves de Minas 0,49José Raydan 1,45Josenopólis 0,43Juatuba 4,15Juiz de Fora 5,03Juramento 0,57
Município DensidadeJuruaia 2,37Juvenília 0,15Ladainha 0,56Lagamar 2,34Lagoa da Prata 3,84Lagoa dos Patos 1,21Lagoa Dourada 5,16Lagoa Formosa 2,89Lagoa Grande 2,01Lagoa Santa 3,21Lajinha 0,74Lambari 1,35Lamim 6,55Laranjal 2,90Lassance 1,83Lavras 1,70Leandro Ferreira 3,04Leme do Prado 0,75Leopoldina 2,94Liberdade 3,01Lima Duarte 4,30Limeira do Oeste 0,81Lontra 0,41Luisburgo 1,17Luislândia 0,49Luminárias 1,59Luz 3,87Machado 1,27
Continuação Município Densidade Madre de Deus de Minas 3,67Malacacheta 0,97Mamonas 0,08Manga 0,19Manhuaçu 1,16Manhumirim 1,00Mantena 0,42Mar de Espanha 3,59Maravilhas 2,99Maria da Fé 1,69Mariana 5,12Marilac 0,93Mario Campos 5,96Maripá de Minas 2,97Marliéria 3,33Marmelópolis 1,80Martinho Campos 3,34Martins Soares 0,96Mata Verde 0,11Materlândia 1,93Mateus Leme 4,31Matias Barbosa 4,83Matias Cardoso 0,21Matias Lobato 0,89Matipó 1,80Mato Verde 0,10Matozinhos 3,15Matutina 3,88
Município DensidadeMaxacalis 0,12Medeiros 6,02Medina 0,24Mendes Pimentel 0,42Mercês 4,85Mesquita 1,70Minas Novas 0,56Minduri 2,20Mirabela 0,47Miradouro 2,67Miraí 3,35Miravânia 0,30Moeda 5,54Moema 4,18Monjolos 1,94Monsenhor Paulo 1,66Montalvânia 0,25Monte Alegre de Minas 1,78Monte Azul 0,09Monte Belo 2,14Monte Carmelo 2,20Monte Formoso 0,21Monte Santo de Minas 2,65Monte Sião 2,33Montes Claros 0,62Montezuma 0,11Morada Nova de Minas 2,89Morro da Garça 2,70
Continuação Município Densidade Morro do Pilar 2,38Munhoz 2,62Muriaé 3,28Mutum 0,71Muzambinho 1,97Nacip Raydan 1,10Nanuque 0,25Naque 1,24Natalândia 1,86Natércia 1,58Nazareno 2,85Nepomuceno 1,43Ninheira 0,14Nova Belém 0,48Nova Era 3,83Nova Lima 6,35Nova Módica 0,75Nova Ponte 2,68Nova Porteirinha 0,23Nova Resende 2,63Nova Serrana 3,53Nova União 2,69Novo Cruzeiro 0,43Novo Oriente de Minas 0,21Novo Horizonte 0,26Olaria 4,09Olhos-d'Água 0,59Olímpio Noronha 1,16
Município DensidadeOliveira 3,89Oliveira Fortes 5,17Onça de Pitangui 3,21Oratórios 3,12Orizânia 1,16Ouro Branco 7,87Ouro Fino 2,42Ouro Preto 5,99Ouro Verde de Minas 0,56Padre Carvalho 0,32Padre Paraíso 0,26Pai Pedro 0,13Paineiras 3,08Pains 3,73Paiva 5,12Palma 2,53Palmópolis 0,08Papagaios 3,00Pará de Minas 3,07Paracatu 2,08Paraguaçu 1,32Paraisópolis 1,51Paraopeba 3,55Passabém 3,03Passa-Quatro 1,46Passa-Tempo 4,12Passa-Vinte 5,58Passos 2,78
Continuação Município Densidade Patis 0,45Patos de Minas 2,74Patrocínio 2,76Patrocínio do Muriaé 2,63Paula Cândido 3,05Paulistas 1,65Pavão 0,25Peçanha 1,60Pedra Azul 0,18Pedra Bonita 1,73Pedra do Anta 3,09Pedra do Indaiá 3,56Pedra Dourada 2,46Pedralva 1,70Pedras de Maria da Cruz 0,35Pedrinópolis 2,63Pedro Leopoldo 3,63Pedro Teixeira 5,70Pequeri 4,53Pequi 2,88Perdigão 3,73Perdizes 3,11Perdões 1,80Periquito 1,23Pescador 0,74Piau 5,01Piedade de Caratinga 1,13Piedade de Ponte Nova 3,54
Município DensidadePiedade do Rio Grande 3,92Piedade dos Gerais 5,01Pimenta 3,30Pingo-d'Água 1,80Pintópolis 0,80Piracema 4,87Pirajuba 2,22Piranga 6,14Piranguçu 1,44Piranguinho 1,47Pirapetinga 1,98Pirapora 1,23Piraúba 4,42Pitangui 3,54Piuí 3,67Planura 1,80Poço Fundo 1,44Poços de Caldas 2,62Pocrane 0,68Pompéu 3,11Ponte Nova 3,34Ponto Chique 0,83Ponto dos Volantes 0,25Porteirinha 0,16Porto Firme 4,40Poté 0,69Pouso Alegre 1,91Pouso Alto 1,39
Continuação Município Densidade Prados 4,41Prata 2,00Pratápolis 2,48Pratinha 5,08Presidente Bernardes 4,73Presidente Juscelino 2,09Presidente Kubitschek 2,82Presidente Olegário 2,77Prudente de Morais 3,19Quartel Geral 4,05Queluzito 6,40Raposos 5,12Raul Soares 1,82Recreio 2,80Reduto 1,01Resende Costa 4,30Resplendor 0,47Ressaquinha 4,69Riachinho 0,96Riacho dos Machados 0,19Ribeirão das Neves 3,95Ribeirão Vermelho 1,39Rio Acima 4,90Rio Casca 2,87Rio do Prado 0,09Rio Doce 3,24Rio Espera 5,87Rio Manso 5,04
Município DensidadeRio Novo 3,97Rio Paranaíba 3,58Rio Pardo de Minas 0,16Rio Piracicaba 4,25Rio Pomba 4,87Rio Preto 5,45Rio Vermelho 1,94Ritápolis 3,98Rochedo de Minas 3,61Rodeiro 3,78Romaria 2,46Rosário da Limeira 3,27Rubelita 0,38Rubim 0,09Sabará 4,90Sabinópolis 2,06Sacramento 4,15Salinas 0,31Salto da Divisa 0,08Santa Bárbara 3,55Santa Bárbara do Leste 1,24Santa Bárbara do Monte Verde 4,88Santa Bárbara do Tugúrio 5,20Santa Cruz de Minas 3,55Santa Cruz de Salinas 0,24Santa Cruz do Escalvado 3,36Santa Efigênia de Minas 1,67Santa Fé de Minas 1,22
Continuação Município Densidade Santa Helena de Minas 0,11Santa Juliana 2,69Santa Luzia 3,93Santa Margarida 1,59Santa Maria de Itabira 2,71Santa Maria do Salto 0,05Santa Maria do Suaçuí 1,36Santa Rita de Caldas 2,25Santa Rita de Minas 1,30Santa Rita do Ibitipoca 3,41Santa Rita do Itueto 0,41Santa Rita do Jacutinga 6,04Santa Rita do Sapucaí 1,47Santa Rosa da Serra 5,74Santa Vitória 0,79Santana da Vargem 1,62Santana de Cataguases 4,05Santana de Pirapama 2,67Santana do Deserto 4,04Santana do Garambéu 3,52Santana do Jacaré 3,04Santana do Manhuaçu 1,08Santana do Paraíso 1,52Santana do Riacho 2,38Santana dos Montes 5,75Santo Antônio do Amparo 3,30Santo Antônio do Aventureiro 2,66Santo Antônio do Grama 2,23
Município DensidadeSanto Antônio do Itambé 2,16Santo Antônio do Jacinto 0,05Santo Antônio do Monte 3,59Santo Antônio do Retiro 0,10Santo Antônio do Rio Abaixo 2,93Santo Hipólito 1,97Santos Dumont 5,44São Bento Abade 1,37São Brás do Suaçuí 6,24São Domingos das Dores 0,86São Domingos do Prata 4,37São Félix de Minas 0,51São Francisco 0,48São Francisco de Paula 3,31São Francisco de Sales 1,41São Francisco do Glória 2,11São Geraldo 2,54São Geraldo da Piedade 1,18São Geraldo do Baixio 0,43São Gonçalo do Abaeté 2,66São Gonçalo do Pará 3,15São Gonçalo do Rio Abaixo 2,73São Gonçalo do Rio Preto 0,94São Gonçalo do Sapucaí 1,41São Gotardo 4,66São João Batista do Glória 3,48São João da Lagoa 1,18São João da Mata 1,88
Continuação Município Densidade São João da Ponte 0,33São João das Missões 0,26São João Del-Rei 3,90São João do Manhuaçu 1,54São João do Manteninha 0,47São João do Oriente 1,39São João do Pacuí 0,73São João do Paraíso 0,12São João Evangelista 1,64São João Nepomuceno 3,72São Joaquim de Bicas 4,93São José da Barra 2,99São José da Lapa 3,26São José da Safira 1,11São José da Varginha 3,08São José do Alegre 1,66São José do Divino 0,50São José do Goiabal 2,95São José do Jacuri 1,68São José do Mantimento 1,00São Lourenço 1,26São Miguel do Anta 2,66São Pedro da União 2,42São Pedro do Suaçui 1,86São Pedro dos Ferros 2,48São Romão 0,86São Roque de Minas 5,07São Sebastião da Bela Vista 1,55
Município DensidadeSão Sebastião da Vargem Alegre 2,81São Sebastião do Anta 0,70São Sebastião do Maranhão 1,53São Sebastião do Oeste 3,58São Sebastião do Paraíso 2,94São Sebastião do Rio Preto 3,08São Sebastião do Rio Verde 1,44São Tiago 3,86São Tomás de Aquino 3,23São Tomé das Letras 1,45São Vicente de Minas 2,48Sapucaí-Mirim 3,19Sardoá 1,72Sarzedo 6,54Sem-Peixe 3,41Senador Amaral 2,64Senador Cortes 2,83Senador Firmino 4,33Senador José Bento 2,17Senador Modestino Gonçalves 1,27Senhora de Oliveira 5,58Senhora do Porto 2,67Senhora dos Remédios 5,48Sericita 1,98Seritinga 2,52Serra Azul de Minas 2,04Serra da Saudade 4,93Serra do Salitre 3,13
Continuação Município Densidade Serra dos Aimorés 0,18Serrania 1,53Serranopólis de Minas 0,14Serranos 2,24Serro 2,13Sete Lagoas 3,67Setubinha 0,67Silveirânia 5,09Silvianópolis 1,95Simão Pereira 3,96Simonésia 1,10Sobrália 1,27Soledade de Minas 1,20Tabuleiro 4,56Taiobeiras 0,23Taparuba 0,77Tapira 4,28Tapiraí 5,53Taquaraçu de Minas 2,90Tarumirim 0,73Teixeiras 3,33Teófilo Otoni 0,45Timóteo 3,07Tiradentes 4,10Tiros 3,54Tocantins 4,44Tocos do Moji 2,07Toledo 2,28
Município DensidadeTombos 2,11Três Corações 1,59Três Marias 2,46Três Pontas 1,43Tumiritinga 0,62Tupaciguara 1,48Turmalina 0,78Turvolândia 1,94Ubá 4,29Ubaí 0,76Ubaporanga 1,18Uberaba 3,48Uberlândia 2,07Umburatiba 0,16Unaí 1,65União de Minas 0,99Uruana de Minas 1,19Urucânia 3,29Urucuia 0,95Vargem Alegre 1,74Vargem Bonita 4,41Vargem Grande do Rio Pardo 0,12Varginha 1,35Varjão de Minas 3,00Várzea da Palma 1,27Varzelândia 0,30Vazante 2,12Venceslau Brás 1,41
Continuação Município Densidade Verdelândia 0,15Veredinha 0,82Veríssimo 2,88Vermelho Novo 1,90Vespasiano 3,64Viçosa 2,87Vieiras 2,58Virgem da Lapa 0,37Virgínia 1,60Virginópolis 1,95Virgolândia 1,15Visconde do Rio Branco 3,50Volta Grande 2,21
ANEXO B
MAPAS DE DENSIDADE DE DESCARGAS PARA OS ANOS DE 1989 A 2002
89
Anexo B 1 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 1989
Anexo B 2 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 1990
Anexo B 3 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 1991
Anexo B 4 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 1992
Anexo B 5 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 1993
Anexo B 6 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 1994
Anexo B 7 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 1995
Anexo B 8 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 1996
Anexo B 9 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 1997
Anexo B 10 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 1998
Anexo B 11 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 1999
Anexo B 12 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 2000
Anexo B 13 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 2001
Anexo B 14 – Densidade de descargas atmosféricas no ano de 2002
ANEXO C
COMPARAÇÕES MENSAIS POR REGIÃO DO ESTADO DE MINAS
GERAIS DAS DESCARGAS POSITIVAS E NEGATIVAS
C 1. Campo das Vertentes
C 2 - Central Mineira
C 3. Jequitinhonha
C 4. Metropolitana
C 5. Noroeste
C 6. Norte
C 7. Oeste
C 8. Sul-Sudoeste
C 9. Triângulo
C 10. Vale do Mucuri
C 11. Vale do Rio Doce
C 12. Zona da Mata
ANEXO D
DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL MÉDIA MENSAL DO NÚMERO DE DIA S DE TROVOADAS EM MINAS GERAIS
D 1. Janeiro
D 2. Fevereiro
D 3. Março
D 4. Abril
D 5. Maio
D 6. Junho
D 7. Julho
D 8.Agosto
D 9. Setembro
D 10. Outubro
D 11. Novembro
D 12. Dezembro