Aplicabilidade de um sistema de baixo custo para o monitoramento de dados meteoceanográficos na zona costeira Amazônica

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: SOTÃO, Daniel da Silva
• Orientador(a): ROSÁRIO, Renan Peixoto
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Pará
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Oceanografia
• Departamento: Instituto de Geociências
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Processamento de dados; Monitoramento ambiental; Parâmetros físicos e oceanográficos; Zona Costeira Amazônica; Amazônia; Data processing; Environmental monitoring; Physical and oceanographic parameters; Amazon Coastal Zone; Amazon
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::OCEANOGRAFIA
• Link de acesso: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17704

Este trabalho teve como objetivo desenvolver, implementar e validar um Protótipo de Monitoramento Contínuo (PMC) de baixo custo, para coletar dados meteoceanográficos na Zona Costeira Amazônica (ZCA), região vulnerável às mudanças climáticas e com lacunas de dados ambientais. O sistema, desenvolvido com um microcontrolador ESP32, integra sensores de temperatura e umidade relativa do ar (HDC1080 e AM2302), pressão atmosférica (BMP280 e MS5611), temperatura da água (DS18B20), nível da maré (HC-SR04), precipitação, velocidade e direção do vento. Os sensores foram validados comparando seus dados com uma estação meteorológica CICLUS PRO (EMC) e um registrador Sonlist Levelogger 5 LTC (CTDlog), ambos utilizados como referência. O PMC realizou quatro campanhas de testes em conjunto com o EMC e CTDlog, totalizando 56.221 registros. Os dados foram submetidos à regressão linear para desenvolver equações de calibração para cada sensor. A qualidade dos modelos de calibração foi avaliada por meio do coeficiente de determinação (R²), raiz do erro quadrático médio (RMSE), correlação de Pearson e análise residual. Os sensores HDC1080 e AM2302 mostraram excelente desempenho na medição de temperatura, com R² > 0,9, RMSE < 0,2 °C e residual absoluto médio (RAM) < 0,12 °C, e correlação de Pearson muito forte (r ≥ 0,9). No entanto, demonstraram instabilidade na medição da umidade relativa do ar (R² ≈ 0,64; RMSE ≈ 3,46%; RAM ≈ 2,52%). O desempenho dos sensores de pressão BMP280 e MS5611 foi inicialmente comprometido pelo aquecimento interno do PMC, mas após compensação térmica, obtiveram R² entre 0,88 e 0,99, RMSE entre 0,17 e 0,45 hPa e RAM entre 0,11 e 0,34 hPa, com destaque para o BMP280. O sensor DS18B20 apresentou correlação muito forte, R² ≈ 0,94, RMSE ≈ 0,036 °C e RAM ≈ 0,021 °C, sendo altamente promissor. O HC-SR04 destacou-se como o melhor entre todos, com R² ≈ 0,99, RMSE ≈ 2,6 cm e RAM ≈ 1,9 cm. Sensores de precipitação e de vento apresentaram inconsistências, exigindo testes adicionais. O custo total de produção do PMC foi de R$ 952,75, refletindo economia de 86,19% em relação à EMC (R$ 6.897,00) e 96,14% frente ao CTDlog (R$24.677,29). Comparando o PMC a equipamentos equivalentes, obteve-se economia de no mínimo 66,33% em relação às estações básicas e 87,3% frente a registradores de temperatura e nível da água mais econômicos. O PMC demonstrou ser uma solução viável, econômica e replicável para o monitoramento ambiental contínuo na ZCA, com potencial de preencher lacunas existentes nas redes de observação, embora melhorias ainda sejam necessárias para aprimorar seu desempenho a longo prazo.