O PERFIL DO VENTO DIÁRIO EM PELOTAS-RS

PERFIL DO VENTO DIÁRIO EM PELOTAS, RS

CAMARGO, Venice Meazza  1; RIBEIRO, Juliano Vieira1; BAPTISTA DA SILVA, João2; BURGEÑO, Luís Eduardo Torma3.

1Faculdade de Meteorologia da Universidade Federal de Pelotas, Pelotas-RS, venicemeazza@hotmail.com, 2Instituto de Física e Matemática da Universidade Federal de Pelotas, Pelotas-RS, 3PPG em Engenharia Oceânica da Fundação Universidade de Rio Grande, Rio Grande-RS.

1. Introdução

O comportamento dos elementos climáticos: precipitação, temperatura, vento, entre outros, têm sido a muito tempo objeto de estudo pelo homem. Não desmerecendo os demais elementos meteorológicos, o vento é de importância fundamental para diversas atividades. No desenvolvimento das plantas, ele facilita as trocas de calor, de dióxido de carbono e do vapor d’água entre a atmosfera e a vegetação. Pela ventilação da superfície das plantas novos suprimentos de dióxido de carbono são trazidos às folhas, enquanto que o vapor d’água e o calor são dissipados. O processo de polinização das flores não dispensa o auxilio imprescindível dos ventos.

Uma das grandes preocupações atuais refere-se ao aproveitamento de fontes alternativas de geração de energia. A energia pode ser utilizada de forma mais civilizada e menos dispendiosa por meio de fontes renováveis, como a energia eólica, solar, das marés, geotérmica, e outras mais. Por outro lado, os ventos intensos são bastante temidos, visto serem responsáveis por muitas catástrofes no mundo inteiro. Pode-se destacar na agropecuária, o acabamento das plantas, a erosão dos solos e a mortandade de pequenos animais. Deve-se dar atenção também a direção predominante do vento (Baptista da Silva et al. ,1997).

O objetivo do presente trabalho é o estabelecimento do perfil do vento diário em Pelotas, RS, ao longo dos anos, por meio de análises estatísticas, como contribuição ao planejamento de atividades que dependem das condições do vento.

2. Material e Métodos

Os dados utilizados foram os registros diários da velocidade média dos ventos, ocorridos no período de 1952/1993 na Estação Agroclimatológica de Pelotas situada no Campus da Universidade Federal de Pelotas - UFPel (latitude: 31052’S, longitude: 52021’W, altitude: 13,2 m). A velocidade média diária foi obtida de um anemômetro de contato marca Gasella, instalado a 7 metros do solo. Os dados submetidos às análises foram os 365 valores médios dos 42 anos de observação das velocidades médias diárias, excluído o dia 29 de fevereiro dos anos bissextos.

O método consistiu, inicialmente, de uma análise estatística descritiva da velocidade média diária do vento de onde foram estimadas as principais medidas de posição, dispersão, assimetria e curtose. Os dados diários encontram-se distribuídos pelos 12 meses do ano, bem como as suas medidas estatísticas.

A seguir, a sazonalidade da velocidade média diária, manifestada pelas suas médias nos 365 dias do ano, foi expressa pelo modelo de análise harmônica:

Xt = A0/2 + ∑ [ An cosωn t + Bn senωn t ] + et

Onde:

Xt: valor estimado da variável temporal

ωn: frequência angular da n-ésima harmônica        

An e Bn: parâmetros a serem estimados

et: resíduos

A estimativa dos parâmetros que caracterizam as 182 harmônicas resultantes da decomposição dos 364 graus de liberdade, visto que a cada harmônica correspondem 2 graus de liberdade, foram obtidas pelo periodograma dos dados.

 O periodograma, cuja expressão matemática é In=(N/2)(A2n + B2n), mostra como as variâncias da série, constituída de senos e cossenos, estão distribuídas entre as várias freqüências harmônicas distintas.

A seleção das ondas para o modelo baseou-se na magnitude dos picos do periodograma (Baptista da Silva et al., 2001), concomitantemente com os valores da função de densidade espectral, de forma parcimoniosa.

Deve-se levar em conta que o uso do periodograma exige que a série seja estacionária. Intuitivamente, um processo é estacionário se ele desenvolve-se no tempo, de modo que a escolha de uma origem dos tempos não é importante. Em conseqüência disso, a média e a variância do processo são constantes. Em relação a normalidade, podemos considerar que os valores médios da variável no conjunto dos 42 anos, que vão constituir a série das temperaturas médias diárias do vento dos 365 dias do ano, podem ser aceitos seguindo aproximadamente a distribuição normal.

Estimado o modelo, a verificação do seu ajuste pode ser feita pela análise das autocorrelações dos resíduos. Se os rk indicarem as autocorrelações dos resíduos et , então deve-se ter rk  aproximadamente igual a zero. Alguns testes permitem avaliar esta hipótese (Box et al., 1994).

3. Resultados e Discussão

Na Tabela 1, encontra-se uma amostra da análise estatística descritiva realizada para todos os 365 dias do ano. Como se pode observar, nas colunas estão os valores: mínimo, máximo, média, desvio padrão, assimetria, curtose, quartil 1, mediana, quartil 3, intervalo da média, frequência relativa, teste da assimetria (SCA), teste da curtose (SCC) e coeficiente de variação.

A velocidade média diária anual foi de 3,12 m/s. Em todos os dias do ano a média diária esteve no intervalo de 2 a 4 m/s. A partir do início do ano, verão, a média diária é decrescente até atingir um mínimo no outono e voltando a crescer até atingir um máximo na primavera.

A frequência relativa (probabilidade) da variável estudada encontrar-se no intervalo de 2 a 4 m/s, nos 42 anos de observação, foi igual ou superior a 50% em aproximadamente 31% dos dias do ano.

A variabilidade da velocidade média diária nos 42 anos de observação é medida pelo coeficiente de variação. Este coeficiente igual ou superior a 50% indica uma grande variabilidade da variável em apreço, tendo ocorrido em 48% dos dias de janeiro, 54% de fevereiro, 55% de março, 93% de abril, 97% de maio, 100% de junho, 97% de julho, 87% de agosto, 83% de setembro, 55% de outubro, 57% de novembro e 42% de dezembro. Nota-se que nos meses em que a média é mais baixa a variabilidade dos dados é maior e vice-versa.

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