Elaboração de um Sistema para Medições do Perfil Vertical Atmosférico na Camada de Superfície com o Uso de Instrumentação de Baixo Custo Embarcada em Drone

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Ferreira, David Christian de Lima
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal Fluminense (UFF)
• Palavras-chave em Português: Desastres Naturais; Camada de superfície; Instrumentação de baixo custo em Arduino; Drone; Modelo numérico Weather Research and Forecasting; WRF; WRF-Python; Natural disasters; Surface layer; Low-cost instrumentation in Arduino; Numerical model Weather Research and Forecasting; Meteorologia
• Link de acesso: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846495

Desastres naturais de ordem atmosférica podem ter seus danos atenuados se alertas meteorológicos forem disseminados em tempo hábil e se representarem tais fenômenos de forma precisa e acurada. Dentre as possíveis formas de ser obter dados relacionados às condições do tempo estão o emprego de perfiladores atmosféricos e de modelos numéricos, dentre os quais está modelo Weather Research and Forecasting (WRF). Tais recursos podem ser utilizados, dentre outras aplicações possíveis, para estudos relacionados à camada de superfície, a qual sofre variações substanciais em seus valores de temperatura, umidade e vento em função da altura devido ao arrasto por fricção, à condução de calor e à evaporação próxima à superfície terrestre, de modo que essa camada da baixa troposfera desempenha um papel importante em diversas relações humanas. A fim de viabilizar experimentações atmosféricas, sem a necessidade de grande dispêndio financeiro, foi desenvolvido junto ao Laboratório de Monitoramento e Modelagem Numérica de Sistemas Climáticos (LAMMOC) da Universidade Federal Fluminense (UFF) um perfilador atmosférico de baixo custo para ser embarcado em um drone e baseado em prototipagem com Arduino, o qual teve como sensores o DHT22 para medição de temperatura e umidade relativa, o BMP280 para medição da pressão atmosférica, e o MPX5100DP para tratamento da influência do ar descendente das hélices do drone nas medições. Assim, esse perfilador foi utilizado numa experimentação, a partir da qual foram gerados perfis verticais atmosféricos. Também se utilizou o modelo WRF associado ao pacote de rotinas WRF-Python na geração de perfis das variáveis atmosféricas para análise comparativa com os dados observados. Como resultado, notou-se que os perfis de dados observados descreveram um comportamento da camada de superfície que indica a ocorrência de inversão térmica e de mudança de regime dessa camada. Com isso, avalia-se que a metodologia do uso desse perfilador pode ser aplicada em diversos estudos atmosféricos, tais como poluição atmosférica e previsão imediata do tempo (nowcasting), assim como seu potencial para proveito em áreas como meteorologia operacional e assimilação de dados de modelos numéricos se mostra promissor.