Wind tunnel simulation of atmospheric boundary layer flows

The present work shows how thick boundary layers can be produced in a short wind tunnel with a view to simulate atmospheric flows. Several types of thickening devices are analysed. The experimental assessment of the devices was conducted by considering integral properties of the flow and the spectra: skin-friction, mean velocity profiles in inner and outer co-ordinates and longitudinal turbulence. Designs based on screens, elliptic wedge generators, and cylindrical rod generators are analysed. The paper describes in detail the experimental arrangement, including the features of the wind tunnel and of the instrumentation. The results are compared with experimental data published by other authors and with naturally developed flows.Indisponível

Avaliação do Ensemble de Parametrizações Físicas do Modelo mm5 no Evento de Precipitação Intensa Ocorrido entre os dias 05 e 06 de abril de 2010 no Município do Rio de Janeiro

The city of Rio de Janeiro is often affected by meteorological systems that cause intense rainfalls. These events bring about economic and social disruptions of significant magnitude. This paper analyses the meteorological event occurred between the 05th and 06th of April 2010 in the city of Rio de Janeiro, using numerical modelling by MM5 model (PSU/NCAR Mesoscale Model). From 20h of the 5th until 8h of the 6th there was on average 178 mm of rainfall in the this city, almost twice the expected for April, bringing about floods, landslides, and many deaths. In this study, eight parameterization groups were used, with different configurations of cloud microphysics, cumulus and atmospheric boundary layer. Two simulation rounds were performed, starting at different times and the simulation results were compared with the observed precipitation data, obtained from pluviometric stations from the “Alerta-Rio” system. Thus, it was possible to analyse the effectiveness of the MM5 model for prognosticate extreme rainfall events as some of the model configurations have captured the position and/or intensity of the cores with intense rainfall with a three-hour time gap in some cases. Therefore, this prognostic model had proven that it can be a useful tool to forecast and reduce the consequences of extreme rainfall events in Rio de Janeiro city.O presente trabalho realiza uma análise do evento meteorológico ocorrido nos dias 05 e 06 de abril de 2010 na cidade do Rio de Janeiro, utilizando modelagem numérica via modelo MM5 (PSU/NCAR MesoscaleModel). Entre as 20h do dia 05 e às 8h do dia 06 choveu em média 178 mm neste município, praticamente o dobro do esperado para todo o mês de abril. No estudo, oito grupos de parametrizações foram utilizados, com diferentes configurações de microfísica de nuvens, cúmulos e camada limite atmosférica. Foram realizadas duas rodadas, inicializadas em horários diferentes, sendo os resultados das simulações comparados com os dados de precipitação observada, obtidos através da rede pluviométrica do Sistema Alerta-Rio. Dessa forma, foi possível analisar a eficácia do modelo para prognosticar eventos meteorológicos extremos, já que algumas configurações do modelo conseguiram capturar a intensidade e/ou a posição dos núcleos mais intensos de precipitação apresentando, em alguns casos, uma defasagem temporal de 3 horas. Desta forma, entende-se que este sistema prognóstico se mostra como uma ferramenta útil para prever e auxiliar na minimização das consequências dos eventos de chuvas intensas no município do Rio de Janeiro

Avaliação do Desempenho da Geração de Cenários de Afluências em Reservatórios Utilizando Previsões de Precipitação por Conjunto

http://dx.doi.org/10.5902/2179460X16215The electric energy planning of the National Interconnected System - SIN has a close correlation between present stocks of water in the reservoirs of hydroelectric plants and future inflows. For time periods above one month, inflows scenarios are generated without incorporating any kind of climate information. The inclusion of such information can improve the representation of future hydrological conditions. The objective of this study is to evaluate the gain that can be achieved with the use of precipitation information on generating reservoir inflows scenarios. We generated reservoir inflows scenarios to the Grande River basin using univariate autoregressive  modeling  –  AR, which considers only past inflows, and multivariate modeling – ARx, which also considers precipitation information. Statistical indices were calculated to evaluate the performance of the scenarios generated using the two types of autoregressive models by comparing the predicted inflow with the observed inflow. The results highlighted that both the univariate and multivariate modeling represented well the seasonal behavior of the inflows, however the univariate methodology presented difficulties in capturing the corresponding natural variability. Statistical indices showed the best performance of the ARx model, indicating that the inclusion of the precipitation information proved to be an important addition to generate reservoir inflows scenarios.O planejamento eletroenergético do Sistema Interligado Nacional – SIN têm uma estreita correlação entre os estoques de água dos reservatórios das usinas hidrelétricas e suas afluências futuras. Para o horizonte temporal acima de um mês, são gerados cenários de afluência que não incorporam qualquer tipo de informação climática. A inclusão dessas informações pode aperfeiçoar a representação das condições hidrológicas futuras. O objetivo deste trabalho é avaliar o ganho que se pode obter com o uso de informações de precipitação na geração de cenários de afluências. Foram gerados cenários de afluências para a bacia do rio Grande utilizando a modelagem autoregressiva univariada – AR, que considera apenas afluências passadas, e multivariada – ARx, que considera, além das vazões passadas, informações de precipitação. Para avaliar o desempenho dos cenários gerados usando os dois tipos de modelagem, foram calculados índices estatísticos comparando a vazão prevista com a vazão observada. Os resultados mostraram que ambas as modelagens representaram bem o comportamento sazonal da vazão, no entanto a metodologia univariada capturou, de forma limitada,  sua variabilidade natural

A Energia Eólica Como Alternativa Energética para Agricultura Familiar Em Regiões Serranas

Diante do apelo por medidas de crescimento da participação de energias renováveis no cenário mundial e também da grande dependência brasileira sobre a energia hidráulica, o presente trabalho tem por finalidade provocar o debate sobre a possibilidade de aproveitamento eólico em topos de morros e montanhas, dado o potencial promissor dos ventos nestas regiões. Além disso, existem no Brasil, muitas cooperativas em que o emprego de tecnologias sustentáveis poderia possibilitar a redução dos custos de produção. Desta forma, a Cooperativa Agrícola de Vieira, situada no município de Teresópolis, RJ, foi escolhida para investigação da viabilidade técnica de implantação de aerogeradores em  sistema de geração distribuída. Para tal, foram coletados e manipulados os dados de ventos fornecidos pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), aplicadas as Leis de Parede para estabelecimento do perfil vertical logarítmico do vento, bem como estimada a produção elétrica do aerogerador nacional selecionado para pesquisa e comparada ao real consumo de uma plantação de referência. Assim, é constatada a capacidade do recurso eólico local em gerar energia elétrica durante todo o ano, contribuindo para o crescimento da utilização da energia eólica em regiões serranas e, consequentemente, para a ampliação da diversificação da matriz elétrica brasileira

Representação dos Padrões Atmosféricos Relacionados à Zona de Convergência do Atlântico Sul através de um Modelo Acoplado Atmosfera-Biosfera

Extreme weather events are becoming more prominent in academic discussions and media articles, such as South Atlantic Convergence Zone (SACZ), which is a major weather system that influences rainfall in Brazil during the summer months. The relevance of the phenomenon makes it an important process to be mapped and understood. This work seeks to understand how the biosphere-atmosphere coupled model CCM3-IBIS represents the climatology of the SACZ occurrence and formation, and its behavior patterns at different atmospheric levels. The control simulation was run for a period of 50 years, and average monthly maps of the following environmental variables were elaborated: Wind, Divergence, Specific Humidity, Omega, Outgoing Longwave Radiation, Cloudiness and Precipitation. The CCM3-IBIS model represented satisfactorily the characteristics of the SACZ, where areas of low level convergence, negative speed Omega in average levels, divergence at high levels, and high values of specific surface moisture appear on phase, i.e., spatially agreeing with each other, confirming the presence of convective clouds associated with low values of outgoing longwave radiation and high precipitation rates, oriented NW-SE from the convective region of the Amazon to southeastern South America, reaching the extratropical Atlantic Ocean.Este trabalho busca entender como o modelo acoplado atmosfera-biosfera CCM3-IBIS representa a climatologia da formação e ocorrência da ZCAS e seus padrões de comportamento em diferentes níveis atmosféricos. Foi realizada uma simulação controle, por um período de 50 anos, e foram elaborados mapas médios mensais das seguintes variáveis atmosféricas: Vento (Escoamento), Divergência, Umidade Específica, Omega, Radiação de Onda Longa Emitida, Nebulosidade, e Precipitação. O modelo CCM3-IBIS conseguiu representar de maneira satisfatória as características da ZCAS, onde os campos de convergência em baixos níveis, velocidade Omega negativa em níveis médios, divergência em altos níveis, e altos valores de umidade específica em superfície, se mostram em fase, ou seja, concordando espacialmente entre si, corroborando a presença de nebulosidade convectiva, associada a baixos valores de radiação de onda longa emitida e altos valores de precipitação, com orientação NW-SE estendendo-se da região convectiva da Amazônia à região sudeste da América do Sul, e seguindo para o Oceano Atlântico extratropical

IMPACTOS DO DESMATAMENTO PROGRESSIVO DA AMAZÔNIA NA PRECIPITAÇÃO DO BRASIL

A Floresta Amazônica possui importância indispensável para o equilíbrio terrestre, pois proporciona diversos serviços ambientais. O desmatamento é uma ameaça imediata a este ecossistema, pois afeta os níveis de evapotranspiração da floresta, tornando o clima local mais quente e seco; podendo influenciar no clima além de seus limites, devido à circulação atmosférica. Este estudo avalia os efeitos de longo prazo do desmatamento progressivo da Amazônia sobre a precipitação no Brasil, através do modelo CCM3-IBIS. Os resultados encontrados mostraram anomalias negativas com maior intensidade nos meses de setembro, outubro e novembro afetando o regime de chuvas em grande parte das Regiões Norte e Centro-Oeste do Brasil. Já as anomalias anuais mostraram a influência da localização da floresta sobre as áreas que tiveram os índices pluviométricos reduzidos, em praticamente toda a Região Norte, leste da Região Nordeste e norte da Região Centro-Oeste. Além disso, os resultados de anomalias negativas anuais demonstraram que o impacto do desmatamento não é linear, pois no cenário de desmatamento total foram observadas anomalias negativas menos intensas que no cenário onde 60% da floresta foi transformada em pastagem. Em contrapartida, nas Regiões Sudeste e Sul prevaleceram as anomalias positivas de precipitação

Avaliação da Geração Eólica como Alternativa ao Descomissionamento de Plataformas Petrolíferas Fixas nos Mares Brasileiros

Este estudo tem como objetivo avaliar a atratividade da instalação de aerogeradores em plataformas fixas de produção de petróleo como uma opção para estender o uso da estrutura de suporte da plataforma e sua contribuição potencial para a matriz energética nacional. Foram realizadas uma análise da climatologia dos ventos das regiões das plataformas e uma análise econômico-financeira para indicar a viabilidade para a geração eólica offshore ao longo da costa brasileira. A partir da climatologia foram identificadas as bacias de Sergipe-Alagoas, Ceará e Potiguar, como as detentoras das melhores capacidades de geração de energia eólica, entre as regiões avaliadas, mas que, ainda assim, apresentaram baixa atratividade econômico-financeira em comparação com a geração eólica em terra, não sendo viável a utilização de jaquetas na plataforma continental brasileira como suporte à geração eólica

Simulação do Regime Hidrológico da Cabeceira do Rio São Francisco a Partir da Utilização dos Modelos SMAP e RegCM

Estudos realizados nas últimas décadas demonstram que os diferentes processos ambientais que ocorrem no planeta são, geralmente, de natureza bastante complexa, o que reforça a necessidade de desenvolvimento e aprimoramento de tecnologias de modelagem numérica de sistemas ambientais. Tendo em vista as possíveis alterações causadas pelas mudanças climáticas e ciente da importância da bacia do Rio São Francisco na geração hidrelétrica nacional, o presente estudo utilizou o modelo hidrológico de chuva-vazão SMAP (Soil Moisture Accounting Procedure) para comparar as vazões Médias de Longo Termo (MLT) observadas da cabeceira da bacia, à montante da usina hidrelétrica de Três Marias, com as simuladas pelo modelo de circulação geral da Atmosfera MIROC, regionalizadas pelo modelo climático regional RegCM, ambos utilizados pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, IPCC. Para a avaliação destas simulações foi comparado o comportamento da vazão simulada na bacia, tendo como dado de entrada a precipitação prevista pelo modelo climático e também a precipitação observada no período de 2001 a 2009. Para calibração do modelo SMAP foram utilizados dados de precipitação observada no período de junho de 1991 a maio de 2001. Posteriormente, foi analisado o comportamento do modelo hidrológico utilizando dados de precipitação simulados pelo modelo climático RegCM, com e sem aplicação de técnicas estatísticas de remoção de viés. A modelagem utilizando a chuva real observada na bacia apresentou uma boa aderência com a vazão real observada no período, demonstrando que o modelo SMAP é capaz de reproduzir a MLT da bacia. No entanto, a modelagem utilizando a precipitação simulada pelo RegCM apresentou índices baixos de eficiência, sendo necessária uma análise para remoção de viés da precipitação do modelo. Após isso, as simulações apresentaram melhora significativa nos índices estatísticos de desempenho, que ainda foram inferiores aos índices da precipitação real. Com isso, o estudo verificou que os modelos climáticos apresentam potencial para serem utilizados neste tipo de análise, mas necessitam de uma verificação minuciosa de suas simulações em situações climáticas passadas conhecidas, para que sejam identificados possíveis erros sistemáticos e seus prognósticos possam ser utilizados de forma correta pela sociedade, principalmente em processos mitigadores dos efeitos das mudanças climáticas