Ambiente amp Aacutegua - An Interdisciplinary Journal of Applied Science

ISSN 1980-993X ndash doi1041361980-993X

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Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

doi104136ambi-agua1845

Received 18 Jan 2016 Accepted 17 Jun 2016

Luciana Machado de Moura1

Fernando Ramos Martins2

Arcilan Trevenzoli Assireu1

1Universidade Federal de Itajubaacute (UNIFEI) Itajubaacute MG Brasil

Instituto de Recursos Naturais 2Universidade Federal de Satildeo Paulo (UNIFESP) Santos SP Brasil

Ciecircncias do Mar Autor correspondente e-mail lucianambiental2008yahoocombr

fernandomartinsunifespbr assireugmailcom

RESUMO A nebulosidade eacute responsaacutevel pela modulaccedilatildeo da radiaccedilatildeo solar incidente sobre o planeta

sendo determinante para o clima e um fator de influecircncia para diversos setores das atividades

econocircmicas como agricultura energia turismo entre outras Informaccedilotildees confiaacuteveis sobre a

cobertura de nuvens eacute fundamental para o estudo do fluxo da radiaccedilatildeo solar que incide na

superfiacutecie terrestre Esse estudo compara estimativas satelitaacuterias com dados de cobertura de

nuvens medidos na cidade de Satildeo Paulo para o periacuteodo de 1961 a 2013 Foram utilizados

dados de fraccedilatildeo de cobertura de nuvens obtidos da estaccedilatildeo meteoroloacutegica operada pelo

IAGUSP e dados de radiacircncia visiacutevel oriundos do sateacutelite GOES-10 para estimar de forma

indireta a cobertura de nuvens Para assegurar a consistecircncia desses dados de nebulosidade

estimados e observados foi realizada uma comparaccedilatildeo com o Iacutendice de claridade que eacute a

razatildeo entre a irradiaccedilatildeo solar global observada na estaccedilatildeo meteoroloacutegica e a irradiaccedilatildeo solar

no topo da atmosfera Os resultados indicam uma boa convergecircncia entre as bases de dados

observados e estimadas por sateacutelite que apresentaram comportamentos similares em todos os

periacuteodos sazonais do ano Os maiores valores de nebulosidade ocorrem no veratildeo e os menores

no inverno A base de dados observados na estaccedilatildeo apresentou 656 de dados falhos o que eacute

uma porcentagem pequena para uma seacuterie histoacuterica de dados com aproximadamente 53 anos

de extensatildeo

Palavras-chave cobertura de nuvens dados observacionais GOES-10

Clouds cover variability in Satildeo Paulo

ABSTRACT Clouds cover observations are performed by visual inspection which determines the

fraction of the sky that is overcast However visual observation of clouds cover is a very

subjective method and can vary significantly among observers This study examined the

variability in clouds cover over the city of Satildeo Paulo between 1961 and 2013 using clouds

cover fraction data observed at the weather station operated by IAG USP The study also

used two techniques based on visible radiance data observed by the GOES-10 satellite in

904 Luciana Machado de Moura et al

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order to indirectly estimate clouds cover In order to ensure consistency the estimated and

observed cloudiness was compared with the clearness index which is the ratio between the

total solar radiation observed at the weather station and the incoming solar irradiation at the

top of atmosphere The study found consistency between the various databases that showed

similar behavior in all of the seasons of the year The largest cloudiness values occurred in the

summer and lowest in the winter

Keywords clouds cover GOES-10 observational data

1 INTRODUCcedilAtildeO

A observaccedilatildeo visual de nuvens eacute considerada um meacutetodo bastante subjetivo poreacutem eacute

ainda comumente utilizado na comunidade cientifica podendo conter discrepacircncias

significativas entre observadores experientes (Assireu et al 2011) De acordo com Echer et

al (2006) as nuvens satildeo definidas de acordo com a altitude e forma e por serem moduladoras

do clima fazem com que informaccedilotildees sobre nebulosidade sejam essenciais para ampliar o

conhecimento sobre o clima e sua variabilidade

A identificaccedilatildeo da cobertura de nuvens eacute definida pela fraccedilatildeo decimal de ceacuteu encoberto

realizada a partir dos quatro quadrantes (Norte Sul Leste e Oeste) definidos pelos pontos

colaterais sendo realizada no terraccedilo da proacutepria estaccedilatildeo meteoroloacutegica (Pereira Filho et al

2007) As nuvens podem ser classificadas em altas meacutedias baixas e nuvens de

desenvolvimento vertical de acordo com altura e aparecircncia fiacutesica (WMO 1975 Blair 1964)

Outros meacutetodos vecircm sendo desenvolvidos por pesquisadores para aquisiccedilatildeo de dados de

nebulosidade como a utilizaccedilatildeo de dados de radiaccedilatildeo de onda longa (OL) com o intuito de

melhorar a acuraacutecia das estimativas e aquisiccedilatildeo de conhecimento (Luiz 2014)

Segundo Mol (2005) com o surgimento de sateacutelites meteoroloacutegicos na deacutecada de 1960

surgiu a possibilidade de monitorar extensas aacutereas da superfiacutecie terrestre e oceacircnica e obter

informaccedilotildees que antes eram de difiacutecil acesso Desde entatildeo os sateacutelites estatildeo sendo utilizados

para aprimoramento das pesquisas como observaccedilotildees das condiccedilotildees de nebulosidade que

apresentam caracteriacutesticas distintas daquelas realizadas a partir da superfiacutecie (Echer et al

2006)

De acordo com Cavalcanti et al (2009) dois dos fatores que influenciam o clima na

regiatildeo de Satildeo Paulo satildeo a maritimidade e a continentalidade Esses fatores contribuem na

particularidade do clima para a regiatildeo com grandes contrastes devido a posiccedilatildeo latitudinal

proacuteximo ao Troacutepico de Capricoacuternio Nos meses de veratildeo os raios solares incidem

perpendicularmente agrave superfiacutecie gerando um maior aquecimento ao contraacuterio do que ocorre

nos meses de inverno (Reboita et al 2012)

Trecircs fenocircmenos climaacuteticos satildeo bastante importantes na compreensatildeo da nebulosidade da

regiatildeo Sudeste do Brasil Uma caracteriacutestica marcante da climatologia da Ameacuterica do Sul eacute

uma faixa de nebulosidade que se estende da regiatildeo Amazocircnica ateacute a regiatildeo Sudeste

brasileira conhecida como Zona de Convergecircncia do Atlacircntico Sul (ZCAS) (Kodama 1992

1993 Carvalho et al 2004) A ZCAS pode ser identificada por uma nebulosidade que se

orienta no sentido noroeste-sudeste (Kousky 1988) Segundo Kousky (1988) a ZCAS eacute um

sistema que ocorre tipicamente nos meses da primavera veratildeo e inicio do outono sendo mais

frequente no mecircs de janeiro com extensatildeo espacial que pode abranger os estados de Minas

Gerais Rio de Janeiro Satildeo Paulo Espirito Santo e por fim o Atlacircntico Sudoeste A zona de

convergecircncia intertropical (ZCIT) eacute um sistema que assim como a ZCAS satildeo responsaacuteveis

por elevadas precipitaccedilotildees Segundo Reboita et al (2010) sistemas como os complexos

convectivos de mesoescala CCMs atuantes na regiatildeo Sudeste do Brasil podem ser

identificados nas imagens de sateacutelite como sistemas de nuvens circulares

905 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

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Segundo Lombardo (1985) o processo de degradaccedilatildeo nas aacutereas urbanas ocorre devido ao

crescimento desordenado que intensifica o desequiliacutebrio do balanccedilo de energia decorrente das

alteraccedilotildees bruscas do uso do solo O fenocircmeno conhecido como ldquoilha de calorrdquo ocorre devido

agrave substituiccedilatildeo das superfiacutecies que antes eram uacutemidas e permeaacuteveis (aacutereas verdes) por

superfiacutecies impermeaacuteveis como asfalto e concreto cujas propriedades teacutermicas intensificam a

absorccedilatildeo de calor As alteraccedilotildees locais satildeo observadas de forma bastante expressiva causando

impactos negativos como o aumento da frequecircncia dos dias mais quentes e secos no outono e

inverno e ocorrecircncia de enchentes ao longo da primavera e veratildeo (Pereira Filho et al 2007)

Este estudo utilizou os dados observados ao longo do periacuteodo de janeiro de 1961 a

fevereiro de 2013 na estaccedilatildeo meteoroloacutegica operada pelo IAGUSP na regiatildeo metropolitana

de Satildeo Paulo para compreender e caracterizar a variabilidade da nebulosidade na maior regiatildeo

metropolitana do paiacutes Tambeacutem possibilitou verificar a consistecircncia desta base de dados com

valores do iacutendice de transparecircncia da atmosfera obtidos pela razatildeo entre a irradiaccedilatildeo solar na

superfiacutecie e no topo da atmosfera e com valores de cobertura de nuvens estimados por meio

da anaacutelise de imagens do canal visiacutevel do imageador do sateacutelite geoestacionaacuterio GOES-10

2 MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este estudo foi desenvolvido atraveacutes de observaccedilotildees de superfiacutecie e estimativas de

nebulosidade obtidos a partir de dois diferentes algoritmos aplicados aos dados observados

pelo sateacutelite GOES-10 para a cidade de Satildeo Paulo

21 Local de estudo

Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica (IBGE 2015) a cidade de Satildeo

Paulo possui uma aacuterea de 1521110 kmsup2 com uma populaccedilatildeo estimada no ano de 2015 de

11967825 habitantes

22 Dados observados em superfiacutecie

Foram utilizados dados de irradiaccedilatildeo solar e nebulosidade da estaccedilatildeo meteoroloacutegica

situada na reserva florestal no Parque Estadual das Fontes do Ipiranga (PEFI) uma aacuterea verde

de 53 km2 localizada na zona sul da cidade de Satildeo Paulo no bairro Aacutegua Funda na latitude

23ordm39rsquoS longitude 46ordm37rsquoW e altitude de 79922m que preserva suas caracteriacutesticas naturais

de Mata Atlacircntica (Pereira Filho et al 2007) Os dados utilizados foram coletados durante o

periacuteodo de janeiro de 1961 a fevereiro de 2013 para os horaacuterios entre 0700 e 2300 horas A

Figura 1 mostra uma imagem da estaccedilatildeo de coleta de dados e sua localizaccedilatildeo geograacutefica

A estaccedilatildeo meteoroloacutegica eacute operada pelo Instituto de Astronomia e Geofiacutesica da

Universidade de Satildeo Paulo (IAGUSP) As nuvens foram observadas pela fraccedilatildeo do ceacuteu

encoberto em deacutecimos e classificadas em baixa meacutedia e alta com o seu respectivo tipo de

nuvem obedecendo aos padrotildees da WMO (Pereira Filho et al 2007) A observaccedilatildeo de nuvens

eacute realizada de acordo com a visibilidade do horizonte

Para uma avaliaccedilatildeo sazonal a base de dados foi organizada de modo que as anaacutelises

foram realizadas para as estaccedilotildees do ano definidas como veratildeo (dezembro janeiro e

fevereiro) outono (marccedilo abril e maio) inverno (junho julho e agosto) e primavera

(setembro outubro e novembro)

23 Dados do Sateacutelite GOES-10 A base de dados de nebulosidade obtida a partir de dados do sateacutelite GOES-10 foi

estimada a partir da anaacutelise de imagens cedidas pelo Centro de Ciecircncia do Sistema Terrestre

do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CCST-INPE) O periacuteodo utilizado neste estudo

abrange os anos de 2007 a 2008 para o horaacuterio entre 0700 e 1900 horas (horaacuterio local) Os

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arquivos satildeo binaacuterios e possuem uma resoluccedilatildeo espacial de 1km x 1km com uma matriz de

1784 linhas com 1180 colunas cobrindo o territoacuterio da Ameacuterica do Sul A resoluccedilatildeo temporal

dos dados eacute de 30 minutos

Figura 1 Localizaccedilatildeo da estaccedilatildeo meteoroloacutegica do IAG-USP

no bairro Aacutegua Funda ndash Satildeo Paulo onde se localiza o Parque

Estadual das Fontes do Ipiranga (PEFI) Imagem adaptada do

Google Maps

A base de dados disponibiliza o coeficiente de cobertura de nuvens calculado com base

nas radiacircncias observadas pelo sateacutelite geoestacionaacuterio no canal do visiacutevel conforme descrito

na Equaccedilatildeo 1

(1)

em que

CCN Coeficiente de Cobertura de Nuvens

LR meacutedia de radiacircncia medido pelo sateacutelite

LCLR radiacircncia associada agrave condiccedilatildeo de ceacuteu claro que equivale ao valor miacutenimo de LR

LCLD radiacircncia associada agrave condiccedilatildeo de ceacuteu encoberto que equivale ao valor maacuteximo

de LR

Os valores de LCLR e LCLD foram determinados com o uso de dois diferentes algoritmos

a) uso de valores maacuteximos e miacutenimos de radiacircncia visiacutevel observados no periacuteodo de 30

dias pelo sateacutelite e

CLRCLD

CLRR

LL

LLCCN

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b) uso dos percentis 5 e 95 dos valores de radiacircncia visiacutevel observados no periacuteodo de

30 dias

A utilizaccedilatildeo dos valores miacutenimos e maacuteximos de radiacircncia podem acarretar erros por que

os valores extremos de radiacircncia observados pelo sateacutelite podem apresentar valores que natildeo

correspondem aos valores reais nas condiccedilotildees de ceacuteu claro e ceacuteu totalmente encoberto sendo

caracterizados como ldquoruiacutedosrdquo (Martins et al 2004) Para tentar minimizar os erros causados

pela utilizaccedilatildeo dos valores maacuteximos e miacutenimos de radiacircncia foi proposto neste trabalho o uso

dos percentis 5 e 95

A extraccedilatildeo dos valores de cobertura efetiva de nuvens para a localizaccedilatildeo da estaccedilatildeo

meteoroloacutegica do IAG-USP foi realizada com software especiacutefico de leitura da base de dados

e utilizou o valor meacutedio de uma aacuterea de 3X3 pixels no entorno da latitudelongitude da

localizaccedilatildeo da estaccedilatildeo meteoroloacutegica do IAG-USP

Os valores de CCN variam de zero a um sendo que valores proacuteximos de zero

correspondem agrave condiccedilatildeo de ceacuteu claro e valores iguais a 1 correspondem agrave condiccedilatildeo de ceacuteu

completamente nublado

24 Caacutelculo da radiaccedilatildeo no topo da atmosfera e iacutendice de claridade (1-Kt)

O iacutendice (1-Kt) representa a ldquotransparecircnciardquo da atmosfera para a transmissatildeo da radiaccedilatildeo

solar e foi utilizado para comparar com dados de nebulosidade visual e obtidos por sateacutelite

Considerando que a nebulosidade eacute o principal fator de modulaccedilatildeo da irradiaccedilatildeo solar

incidente na superfiacutecie o iacutendice (1-Kt) apresenta uma correlaccedilatildeo elevada com a nebulosidade

Dessa forma o iacutendice de claridade permite estabelecer uma indicaccedilatildeo das condiccedilotildees de ceacuteu

claro e encoberto por nebulosidade para uma determinada aacuterea Vale ressaltar que quando o

ceacuteu estiver totalmente claro o (1-Kt) natildeo vai apresentar o valor zero (0) pois a radiaccedilatildeo solar

sofre a interaccedilatildeo com os gases e materiais particulados presentes na atmosfera O mesmo vale

para a condiccedilatildeo de ceacuteu completamente encoberto quando (1- Kt) natildeo alcanccedila valores igual a

um 1 uma vez que haacute radiaccedilatildeo solar difusa incidente na superfiacutecie sob essa condiccedilatildeo

O iacutendice de claridade foi calculado a partir da Equaccedilatildeo 2 descrita por Iqbal (1983) sendo

a irradiacircncia solar global (119816119814) incidente na superfiacutecie e I0 a radiaccedilatildeo solar incidente no topo

da atmosfera

(120783 minus 119818119853) = 120783 minus119816119918

119845120782 (2)

em que

119816119918 eacute a irradiaccedilatildeo solar incidente na superfiacutecie e

119816119926 eacute a radiaccedilatildeo solar incidente no topo da atmosfera

Para calcular o valor de 119816119926 satildeo necessaacuterios dados referentes agrave oacuterbita da Terra a

excentricidade (E0) e a declinaccedilatildeo solar ()

A radiaccedilatildeo no topo da atmosfera foi obtida a partir da Equaccedilatildeo 3 descrita por (Iqbal

1983)

119949119926 = 119920119956119940119916120782(119956119946119951120633 119956119946119951120659 + 119940119952119956120633 119940119952119956120659 119940119952119956120654) (3)

em que

120601 eacute a latitude local e

120596 eacute o acircngulo horaacuterio que estaacute relacionado a posiccedilatildeo do Sol no seu percurso diaacuterio

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3 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO

31 Qualificaccedilatildeo da Base de Dados Observados

A seacuterie histoacuterica dos dados de radiaccedilatildeo solar natildeo apresentou lacunas A qualidade dos

dados de radiaccedilatildeo solar foi verificada utilizando criteacuterios estabelecidos pela WMO (World

Meteorological Organization) para limites de valores fisicamente possiacuteveis e valores

extremamente raros (Roesch et al 2011) A porcentagem de dados de nebulosidade

indisponiacuteveis foi de 656 (22926 dados) para um total de 349506 dados A Tabela 1

apresenta a relaccedilatildeo da porcentagem dos dados de nebulosidade indisponiacuteveis para cada mecircs

em toda a seacuterie histoacuterica

Tabela 1 Porcentagem dos dados faltantes de nebulosidade

Meses Porcentagem

() Meses

Porcentagem

()

Janeiro 017 Julho 076

Fevereiro 056 Agosto 077

Marccedilo 031 Setembro 029

Abril 045 Outubro 060

Maio 046 Novembro 113

Junho 029 Dezembro 076

32 Ciclo diaacuterio da Nebulosidade

As meacutedias horaacuterias sazonais dos dados observados estatildeo apresentados na Figura 2

juntamente com os valores estimados do coeficiente de cobertura efetiva de nuvens obtidos

com a aplicaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 1 para anaacutelise de imagens do sateacutelite GOES

Deve-se ter claro que haacute uma diferenccedila conceitual importante entre as variaacuteveis O

coeficiente de cobertura efetiva de nuvens estaacute associado com a espessura oacutetica da nuvem em

funccedilatildeo da sua definiccedilatildeo descrita na Equaccedilatildeo 1 enquanto que os dados de nebulosidade

observados a partir da superfiacutecie indicam apenas a fraccedilatildeo do ceacuteu encoberto sem qualquer

avaliaccedilatildeo da espessura oacutetica das nuvens presentes Outro aspecto a ser considerado eacute que as

estimativas de cobertura de nuvens obtidas por sateacutelite assumem que a nebulosidade estaacute

distribuiacuteda uniformemente por todo o pixel da imagem correspondente a localizaccedilatildeo das

nuvens

Em razatildeo dessas diferenccedilas conceituais procurou-se observar a consistecircncia de

comportamento entre as duas bases de dados e natildeo valores absolutos A anaacutelise da Figura 2

comprova a consistecircncia de valores entre as duas bases de dados

Segundo Oliveira e Dias (1982) e Pivetta e Ramos (2012) as precipitaccedilotildees na cidade de

Satildeo Paulo ocorrem frequentemente no meio para o final da tarde pois neste periacuteodo a brisa

mariacutetima quente e uacutemida atinge a cidade favorecendo a formaccedilatildeo de nuvens de precipitaccedilatildeo

Nas estaccedilotildees de Primavera (setembro ndash outubro - novembro) e Veratildeo (dezembro - janeiro ndash

fevereiro) a nebulosidade passa a aumentar no periacuteodo da tarde coincidindo com o periacuteodo de

precipitaccedilatildeo na cidade e apoacutes a precipitaccedilatildeo ocorre agrave diminuiccedilatildeo da nebulosidade

Ao adotar os valores miacutenimos horaacuterios de radiacircncia no canal do visiacutevel os dados do

coeficiente de cobertura efetiva de nuvens estatildeo sujeitos a desvios causados por sombras de

nuvens em dias parcialmente nublados e a possiacuteveis erros de navegaccedilatildeo (Martins et al 2004)

A fim de minimizar os possiacuteveis erros utilizaram-se os percentis 5 e 95 em substituiccedilatildeo

aos valores extremos de radiacircncia miacutenima e maacutexima no periacuteodo de 30 dias conforme descrito

909 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

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anteriormente A Figura 3 apresenta a evoluccedilatildeo dos valores meacutedios diaacuterios dos dados de

cobertura efetiva de nuvens obtidos com esta teacutecnica e os dados de nebulosidade observados

na superfiacutecie

Figura 2 Comparaccedilatildeo entre as meacutedias horarias sazonais do Coeficiente Efetivo de

Cobertura de Nuvens representado pela cor verde com traccedilo contiacutenuo com os dados

observacionais de nebulosidade (azul contiacutenuo) coletados na estaccedilatildeo meteoroloacutegica

do IAGUSP na cidade de Satildeo Paulo O desvio padratildeo para ambas variaacuteveis estatildeo

tambeacutem apresentados em linha tracejada em preto (--)

Figura 3 Comparaccedilatildeo entre as meacutedias horarias sazonais do Coeficiente de

Cobertura Efetivo de Nuvens obtido com uso dos percentis 5 e 95 para

determinaccedilatildeo de LCLR e LCLD representado pela cor verde com traccedilo contiacutenuo

com os dados visuais de nebulosidade (azul contiacutenuo) coletados na estaccedilatildeo

meteoroloacutegica do IAGUSP na cidade de Satildeo Paulo O desvio padratildeo para ambas

variaacuteveis estatildeo tambeacutem apresentados em linha tracejada em preto (--)

Ao comparar visualmente as meacutedias horaacuterias da Figura 2 e Figura 3 verificou-se que os

dados de CCN e CCNPER satildeo equivalentes pois os resultados no percentil natildeo indicam

alteraccedilotildees maiores que (10) nos valores decimais de nebulosidade O periacuteodo de inverno

outono e primavera obtiveram menores variaccedilotildees As meacutedias horaacuterias para o periacuteodo de veratildeo

para o CCN (maacuteximo e miacutenimo) apresentaram maior variabilidade em relaccedilatildeo agraves meacutedias

910 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

obtidas com uso dos percentis de 5 e 95 (CCNPER)

33 Ciclo anual da nebulosidade

De acordo com Pereira Filho et al (2007) a regiatildeo metropolitana de Satildeo Paulo apresenta

o periacuteodo mais seco do ano durante o periacuteodo de outonoinverno Os meses mais uacutemidos

ocorrem no periacuteodo de veratildeoprimavera quando haacute possibilidade de eventos mais intensos de

chuvas e enchentes em diversas regiotildees da cidade

A Figura 4 ilustra a climatologia meacutedia mensal de nebulosidade observada em

comparaccedilatildeo com o valor meacutedio do complementar do iacutendice de claridade (1-Kt) As

estimativas de cobertura efetiva de nuvens (sateacutelite) tambeacutem estatildeo apresentadas na Figura 4

Observa-se uma sincronia entre o iacutendice de claridade e a nebulosidade ao longo dos

meses do ano

A nebulosidade maacutexima ocorre no veratildeo

A nebulosidade passa a diminuir no outono e atinge os valores miacutenimos (abaixo da

normal climatoloacutegica) no inverno quando ocorrem dias de baixa umidade

O aumento da nebulosidade tem iniacutecio na primavera

A justificativa para maior meacutedia de nebulosidade ao longo de veratildeo satildeo as influecircncias

locais como forte atividade convectiva associada com a ocorrecircncia de ilha de calor brisa

mariacutetima e com o maior fotoperiacuteodo - duraccedilatildeo do dia desde o nascer ateacute o pocircr do Sol

(Varejatildeo-Silva 2006) Tambeacutem haacute ocorrecircncia de fenocircmenos de maior escala como a accedilatildeo do

Anticiclone Subtropical do Atlacircntico Sul que nesta eacutepoca do ano favorece a entrada de

umidade no Sudeste brasileiro (Barbieri et al 2004) e a ocorrecircncia da Zona de Convergecircncia

do Atlacircntico Sul uma faixa de nebulosidade que se estende na direccedilatildeo Noroeste ndash Sudeste do

Brasil (Kousky 1988 Kodama 1992)

No inverno ocorre o enfraquecimento dos dois sistemas meteoroloacutegicos diminuindo a

entrada de umidade juntamente com o enfraquecimento da convecccedilatildeo local (Pereira Filho et

al 2007 Reboita et al 2010) De acordo com Vianello e Alves (2000) a regiatildeo Sudeste

apresenta precipitaccedilotildees durante o ano todo no entanto a precipitaccedilatildeo declina nas estaccedilotildees de

outono e inverno e a ocorrecircncia de chuva tende a acontecer devido apenas aos sistemas

frontais

As meacutedias mensais sazonais dos dados observados de precipitaccedilatildeo e temperatura para o

periacuteodo de janeiro de 1961 a fevereiro de 2013 estatildeo ilustradas na Figura 5 Verifica-se que os

maiores iacutendices de precipitaccedilatildeo ocorrem nos meses de dezembro a marccedilo quando ocorrem as

maiores meacutedias de temperaturas e nebulosidade Os meses que apresentam menor meacutedia de

nebulosidade satildeo os meses de inverno e possuem os menores iacutendices de precipitaccedilatildeo e

temperatura O ciclo anual da cobertura total de nuvens (valores observados) eacute visualmente

similar ao ciclo apresentado pela precipitaccedilatildeo

Com valores maacuteximos no periacuteodo de janeiro quando os dias satildeo mais longos e existe

uma atividade convectiva maior

Com valores miacutenimos no periacuteodo de agosto quando as noites satildeo mais longas e nesta

eacutepoca do ano o Hemisfeacuterio Sul recebe menos energia diminuindo a atividade convectiva

Apesar da consistecircncia observada entre as bases de dados utilizadas no estudo o

aprimoramento contiacutenuo se faz necessaacuterio para investigar a variabilidade climaacutetica associada

com os impactos das emissotildees dos gases de efeito estufa

911 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

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Figura 4 Comparaccedilatildeo dos valores meacutedios mensais dos

dados de nebulosidade observados (em azul contiacutenuo) e do

valor do iacutendice de claridade (1 - Kt) (vermelho contiacutenuo)

adquiridos na estaccedilatildeo IAG-USP durante o periacuteodo de 1961

a 2013 As meacutedias estatildeo indicadas pelas linhas tracejadas

A meacutedia mensal do coeficiente de cobertura efetiva de

nuvens (verde contiacutenuo) e a meacutedia (verde tracejado) estatildeo

apresentadas para os anos de 2007 e 2008

Figura 5 Comparaccedilatildeo mensal dos dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e precipitaccedilatildeo

(vermelho contiacutenuo) com suas respectivas meacutedias em (tracejado) b) Comparaccedilatildeo mensal dos

dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e temperatura (vermelho)

4 CONCLUSAtildeO

Mostrou-se que os meses de outubro a marccedilo apresentam maior nebulosidade com

valores mais elevados para o mecircs de janeiro Os meses que apresentam menores valores estatildeo

entre abril a setembro que correspondem a estaccedilatildeo de inverno coincidindo com os menores

valores mensais de precipitaccedilatildeo Apesar da subjetividade dos dados observados de

nebulosidade decorrente da metodologia de aquisiccedilatildeo realizada na estaccedilatildeo meteoroloacutegica foi

constatado que haacute grande consistecircncia com as estimativas obtidas por sateacutelite e com a seacuterie

histoacuterica de valores de (1- Kt) em escalas sazonais

O ciclo anual das meacutedias mensais de nebulosidade apresentou valores acima da meacutedia

anual ao longo do veratildeo e valores abaixo durante a estaccedilatildeo de inverno A observaccedilatildeo de

nebulosidade por sateacutelite adotou duas metodologias para definiccedilatildeo de condiccedilotildees de ceacuteu claro e

ceacuteu encoberto a) utilizando valores extremos (maacuteximo e miacutenimo) de radiacircncia visiacutevel

observada pelo sateacutelite ao longo de periacuteodos de 30 dias e b) utilizando valores de percentis de

5 e 95 dos valores de radiacircncia visiacutevel no mesmo periacuteodo Ambas as metodologias

apresentaram um comportamento semelhante ao longo do periacuteodo de dois anos de dados de

sateacutelite disponiacuteveis O desvio padratildeo da cobertura efetiva de nuvens diminuiu para o periacuteodo

912 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

de veratildeo com a utilizaccedilatildeo do percentil 5 e 95 por minimizar erros causados por sombras de

nuvens

5 AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi possiacutevel graccedilas agrave colaboraccedilatildeo do CCST-INPE que disponibilizou a

base de dados de sateacutelite utilizadas neste trabalho e ao IAG-USP que disponibilizou todos os

dados de superfiacutecie com a colaboraccedilatildeo da Samantha Martins que sempre foi muito atenciosa

Agradecimento eacute devido ao CNPq pelo suporte agrave pesquisa de Fernando Ramos Martins

Arcilan Trevenzoli Assireu e agrave CAPES pelo financiamento de bolsas para o desenvolvimento

da pesquisa Este artigo foi derivado de parte da Dissertaccedilatildeo de Mestrado da primeira autora

apresentada ao Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Ciecircncias em Meio Ambiente e Recursos

Hiacutedricos da Universidade Federal de Itajubaacute

6 REFEREcircNCIAS

ASSIREU A T REBOITA M S CORREcircA M de P Observando o ceacuteu quantificando as

nuvens e praticando modelagem um exerciacutecio de apoio ao aprendizado das ciecircncias

atmosfeacutericas Revista Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 34 n 1 p15l01ndash1501-6

2011

AYOADE J O Introduccedilatildeo agrave Climatologia para os troacutepicos 15 ed Rio de Janeiro

Bertrand Brasil 2011 332 p

BARBIERI P R B RAO V B FRANCHITO S H Estudo do iniacutecio e fim da estaccedilatildeo

chuvosa na Regiatildeo Sudeste do Brasil In CONGRESSO BRASILEIRO DE

METEOROLOGIA 13 2004 Fortaleza CE Anais Rio de Janeiro SBMET 2004

BLAIR T A Meteorologia Rio de Janeiro Centro de Publicaccedilotildees Teacutecnico de Alianccedila

1964 405p

CARVALHO L M V JONES C LIEBMANN B The South Atlantic Convergence Zone

persistence intensity form extreme precipitation and relationships with intraseasonal

activity Journal of Climate v 17 p 88-108 2004

CAVALCANTI I F de A FERREIRA N J SILVA M G A J da DIAS M A F da S

(Orgs) Tempo e clima no Brasil Satildeo Paulo Oficina de Textos 2009 463p

ECHER M S MARTINS F R PEREIRA E A importacircncia dos dados de cobertura de

nuvens e de sua variabilidade metodologias para aquisiccedilatildeo de dados Revista

Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 23 n 3 p 341-352 2006

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATIacuteSTICA - IBGE Satildeo Paulo 2015

Disponiacutevel em httpcidadesibgegovbrxtras perfilphplang=ampcodmun=355030amp

search=sao-paulo|sao-paulo Acesso em 27 set 2015

IQBAL M An introduction to solar radiation Toronto Academic Press Canada 1983

390p

KODAMA Y M Large-scale common features of sub-tropical precipitation zones (the Baiu

Frontal Zone the SPCZ and the SACZ) Part I characteristics of subtropical frontal

zones Journal of the Meteorological Society of Japan v 70 p 813-35 1992

905 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

Segundo Lombardo (1985) o processo de degradaccedilatildeo nas aacutereas urbanas ocorre devido ao

crescimento desordenado que intensifica o desequiliacutebrio do balanccedilo de energia decorrente das

alteraccedilotildees bruscas do uso do solo O fenocircmeno conhecido como ldquoilha de calorrdquo ocorre devido

agrave substituiccedilatildeo das superfiacutecies que antes eram uacutemidas e permeaacuteveis (aacutereas verdes) por

superfiacutecies impermeaacuteveis como asfalto e concreto cujas propriedades teacutermicas intensificam a

absorccedilatildeo de calor As alteraccedilotildees locais satildeo observadas de forma bastante expressiva causando

impactos negativos como o aumento da frequecircncia dos dias mais quentes e secos no outono e

inverno e ocorrecircncia de enchentes ao longo da primavera e veratildeo (Pereira Filho et al 2007)

Este estudo utilizou os dados observados ao longo do periacuteodo de janeiro de 1961 a

fevereiro de 2013 na estaccedilatildeo meteoroloacutegica operada pelo IAGUSP na regiatildeo metropolitana

de Satildeo Paulo para compreender e caracterizar a variabilidade da nebulosidade na maior regiatildeo

metropolitana do paiacutes Tambeacutem possibilitou verificar a consistecircncia desta base de dados com

valores do iacutendice de transparecircncia da atmosfera obtidos pela razatildeo entre a irradiaccedilatildeo solar na

superfiacutecie e no topo da atmosfera e com valores de cobertura de nuvens estimados por meio

da anaacutelise de imagens do canal visiacutevel do imageador do sateacutelite geoestacionaacuterio GOES-10

2 MATERIAIS E MEacuteTODOS

Este estudo foi desenvolvido atraveacutes de observaccedilotildees de superfiacutecie e estimativas de

nebulosidade obtidos a partir de dois diferentes algoritmos aplicados aos dados observados

pelo sateacutelite GOES-10 para a cidade de Satildeo Paulo

21 Local de estudo

Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica (IBGE 2015) a cidade de Satildeo

Paulo possui uma aacuterea de 1521110 kmsup2 com uma populaccedilatildeo estimada no ano de 2015 de

11967825 habitantes

22 Dados observados em superfiacutecie

Foram utilizados dados de irradiaccedilatildeo solar e nebulosidade da estaccedilatildeo meteoroloacutegica

situada na reserva florestal no Parque Estadual das Fontes do Ipiranga (PEFI) uma aacuterea verde

de 53 km2 localizada na zona sul da cidade de Satildeo Paulo no bairro Aacutegua Funda na latitude

23ordm39rsquoS longitude 46ordm37rsquoW e altitude de 79922m que preserva suas caracteriacutesticas naturais

de Mata Atlacircntica (Pereira Filho et al 2007) Os dados utilizados foram coletados durante o

periacuteodo de janeiro de 1961 a fevereiro de 2013 para os horaacuterios entre 0700 e 2300 horas A

Figura 1 mostra uma imagem da estaccedilatildeo de coleta de dados e sua localizaccedilatildeo geograacutefica

A estaccedilatildeo meteoroloacutegica eacute operada pelo Instituto de Astronomia e Geofiacutesica da

Universidade de Satildeo Paulo (IAGUSP) As nuvens foram observadas pela fraccedilatildeo do ceacuteu

encoberto em deacutecimos e classificadas em baixa meacutedia e alta com o seu respectivo tipo de

nuvem obedecendo aos padrotildees da WMO (Pereira Filho et al 2007) A observaccedilatildeo de nuvens

eacute realizada de acordo com a visibilidade do horizonte

Para uma avaliaccedilatildeo sazonal a base de dados foi organizada de modo que as anaacutelises

foram realizadas para as estaccedilotildees do ano definidas como veratildeo (dezembro janeiro e

fevereiro) outono (marccedilo abril e maio) inverno (junho julho e agosto) e primavera

(setembro outubro e novembro)

23 Dados do Sateacutelite GOES-10 A base de dados de nebulosidade obtida a partir de dados do sateacutelite GOES-10 foi

estimada a partir da anaacutelise de imagens cedidas pelo Centro de Ciecircncia do Sistema Terrestre

do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CCST-INPE) O periacuteodo utilizado neste estudo

abrange os anos de 2007 a 2008 para o horaacuterio entre 0700 e 1900 horas (horaacuterio local) Os

906 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

arquivos satildeo binaacuterios e possuem uma resoluccedilatildeo espacial de 1km x 1km com uma matriz de

1784 linhas com 1180 colunas cobrindo o territoacuterio da Ameacuterica do Sul A resoluccedilatildeo temporal

dos dados eacute de 30 minutos

Figura 1 Localizaccedilatildeo da estaccedilatildeo meteoroloacutegica do IAG-USP

no bairro Aacutegua Funda ndash Satildeo Paulo onde se localiza o Parque

Estadual das Fontes do Ipiranga (PEFI) Imagem adaptada do

Google Maps

A base de dados disponibiliza o coeficiente de cobertura de nuvens calculado com base

nas radiacircncias observadas pelo sateacutelite geoestacionaacuterio no canal do visiacutevel conforme descrito

na Equaccedilatildeo 1

(1)

em que

CCN Coeficiente de Cobertura de Nuvens

LR meacutedia de radiacircncia medido pelo sateacutelite

LCLR radiacircncia associada agrave condiccedilatildeo de ceacuteu claro que equivale ao valor miacutenimo de LR

LCLD radiacircncia associada agrave condiccedilatildeo de ceacuteu encoberto que equivale ao valor maacuteximo

de LR

Os valores de LCLR e LCLD foram determinados com o uso de dois diferentes algoritmos

a) uso de valores maacuteximos e miacutenimos de radiacircncia visiacutevel observados no periacuteodo de 30

dias pelo sateacutelite e

CLRCLD

CLRR

LL

LLCCN

907 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

b) uso dos percentis 5 e 95 dos valores de radiacircncia visiacutevel observados no periacuteodo de

30 dias

A utilizaccedilatildeo dos valores miacutenimos e maacuteximos de radiacircncia podem acarretar erros por que

os valores extremos de radiacircncia observados pelo sateacutelite podem apresentar valores que natildeo

correspondem aos valores reais nas condiccedilotildees de ceacuteu claro e ceacuteu totalmente encoberto sendo

caracterizados como ldquoruiacutedosrdquo (Martins et al 2004) Para tentar minimizar os erros causados

pela utilizaccedilatildeo dos valores maacuteximos e miacutenimos de radiacircncia foi proposto neste trabalho o uso

dos percentis 5 e 95

A extraccedilatildeo dos valores de cobertura efetiva de nuvens para a localizaccedilatildeo da estaccedilatildeo

meteoroloacutegica do IAG-USP foi realizada com software especiacutefico de leitura da base de dados

e utilizou o valor meacutedio de uma aacuterea de 3X3 pixels no entorno da latitudelongitude da

localizaccedilatildeo da estaccedilatildeo meteoroloacutegica do IAG-USP

Os valores de CCN variam de zero a um sendo que valores proacuteximos de zero

correspondem agrave condiccedilatildeo de ceacuteu claro e valores iguais a 1 correspondem agrave condiccedilatildeo de ceacuteu

completamente nublado

24 Caacutelculo da radiaccedilatildeo no topo da atmosfera e iacutendice de claridade (1-Kt)

O iacutendice (1-Kt) representa a ldquotransparecircnciardquo da atmosfera para a transmissatildeo da radiaccedilatildeo

solar e foi utilizado para comparar com dados de nebulosidade visual e obtidos por sateacutelite

Considerando que a nebulosidade eacute o principal fator de modulaccedilatildeo da irradiaccedilatildeo solar

incidente na superfiacutecie o iacutendice (1-Kt) apresenta uma correlaccedilatildeo elevada com a nebulosidade

Dessa forma o iacutendice de claridade permite estabelecer uma indicaccedilatildeo das condiccedilotildees de ceacuteu

claro e encoberto por nebulosidade para uma determinada aacuterea Vale ressaltar que quando o

ceacuteu estiver totalmente claro o (1-Kt) natildeo vai apresentar o valor zero (0) pois a radiaccedilatildeo solar

sofre a interaccedilatildeo com os gases e materiais particulados presentes na atmosfera O mesmo vale

para a condiccedilatildeo de ceacuteu completamente encoberto quando (1- Kt) natildeo alcanccedila valores igual a

um 1 uma vez que haacute radiaccedilatildeo solar difusa incidente na superfiacutecie sob essa condiccedilatildeo

O iacutendice de claridade foi calculado a partir da Equaccedilatildeo 2 descrita por Iqbal (1983) sendo

a irradiacircncia solar global (119816119814) incidente na superfiacutecie e I0 a radiaccedilatildeo solar incidente no topo

da atmosfera

(120783 minus 119818119853) = 120783 minus119816119918

119845120782 (2)

em que

119816119918 eacute a irradiaccedilatildeo solar incidente na superfiacutecie e

119816119926 eacute a radiaccedilatildeo solar incidente no topo da atmosfera

Para calcular o valor de 119816119926 satildeo necessaacuterios dados referentes agrave oacuterbita da Terra a

excentricidade (E0) e a declinaccedilatildeo solar ()

A radiaccedilatildeo no topo da atmosfera foi obtida a partir da Equaccedilatildeo 3 descrita por (Iqbal

1983)

119949119926 = 119920119956119940119916120782(119956119946119951120633 119956119946119951120659 + 119940119952119956120633 119940119952119956120659 119940119952119956120654) (3)

em que

120601 eacute a latitude local e

120596 eacute o acircngulo horaacuterio que estaacute relacionado a posiccedilatildeo do Sol no seu percurso diaacuterio

908 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

3 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO

31 Qualificaccedilatildeo da Base de Dados Observados

A seacuterie histoacuterica dos dados de radiaccedilatildeo solar natildeo apresentou lacunas A qualidade dos

dados de radiaccedilatildeo solar foi verificada utilizando criteacuterios estabelecidos pela WMO (World

Meteorological Organization) para limites de valores fisicamente possiacuteveis e valores

extremamente raros (Roesch et al 2011) A porcentagem de dados de nebulosidade

indisponiacuteveis foi de 656 (22926 dados) para um total de 349506 dados A Tabela 1

apresenta a relaccedilatildeo da porcentagem dos dados de nebulosidade indisponiacuteveis para cada mecircs

em toda a seacuterie histoacuterica

Tabela 1 Porcentagem dos dados faltantes de nebulosidade

Meses Porcentagem

() Meses

Porcentagem

()

Janeiro 017 Julho 076

Fevereiro 056 Agosto 077

Marccedilo 031 Setembro 029

Abril 045 Outubro 060

Maio 046 Novembro 113

Junho 029 Dezembro 076

32 Ciclo diaacuterio da Nebulosidade

As meacutedias horaacuterias sazonais dos dados observados estatildeo apresentados na Figura 2

juntamente com os valores estimados do coeficiente de cobertura efetiva de nuvens obtidos

com a aplicaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 1 para anaacutelise de imagens do sateacutelite GOES

Deve-se ter claro que haacute uma diferenccedila conceitual importante entre as variaacuteveis O

coeficiente de cobertura efetiva de nuvens estaacute associado com a espessura oacutetica da nuvem em

funccedilatildeo da sua definiccedilatildeo descrita na Equaccedilatildeo 1 enquanto que os dados de nebulosidade

observados a partir da superfiacutecie indicam apenas a fraccedilatildeo do ceacuteu encoberto sem qualquer

avaliaccedilatildeo da espessura oacutetica das nuvens presentes Outro aspecto a ser considerado eacute que as

estimativas de cobertura de nuvens obtidas por sateacutelite assumem que a nebulosidade estaacute

distribuiacuteda uniformemente por todo o pixel da imagem correspondente a localizaccedilatildeo das

nuvens

Em razatildeo dessas diferenccedilas conceituais procurou-se observar a consistecircncia de

comportamento entre as duas bases de dados e natildeo valores absolutos A anaacutelise da Figura 2

comprova a consistecircncia de valores entre as duas bases de dados

Segundo Oliveira e Dias (1982) e Pivetta e Ramos (2012) as precipitaccedilotildees na cidade de

Satildeo Paulo ocorrem frequentemente no meio para o final da tarde pois neste periacuteodo a brisa

mariacutetima quente e uacutemida atinge a cidade favorecendo a formaccedilatildeo de nuvens de precipitaccedilatildeo

Nas estaccedilotildees de Primavera (setembro ndash outubro - novembro) e Veratildeo (dezembro - janeiro ndash

fevereiro) a nebulosidade passa a aumentar no periacuteodo da tarde coincidindo com o periacuteodo de

precipitaccedilatildeo na cidade e apoacutes a precipitaccedilatildeo ocorre agrave diminuiccedilatildeo da nebulosidade

Ao adotar os valores miacutenimos horaacuterios de radiacircncia no canal do visiacutevel os dados do

coeficiente de cobertura efetiva de nuvens estatildeo sujeitos a desvios causados por sombras de

nuvens em dias parcialmente nublados e a possiacuteveis erros de navegaccedilatildeo (Martins et al 2004)

A fim de minimizar os possiacuteveis erros utilizaram-se os percentis 5 e 95 em substituiccedilatildeo

aos valores extremos de radiacircncia miacutenima e maacutexima no periacuteodo de 30 dias conforme descrito

909 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

anteriormente A Figura 3 apresenta a evoluccedilatildeo dos valores meacutedios diaacuterios dos dados de

cobertura efetiva de nuvens obtidos com esta teacutecnica e os dados de nebulosidade observados

na superfiacutecie

Figura 2 Comparaccedilatildeo entre as meacutedias horarias sazonais do Coeficiente Efetivo de

Cobertura de Nuvens representado pela cor verde com traccedilo contiacutenuo com os dados

observacionais de nebulosidade (azul contiacutenuo) coletados na estaccedilatildeo meteoroloacutegica

do IAGUSP na cidade de Satildeo Paulo O desvio padratildeo para ambas variaacuteveis estatildeo

tambeacutem apresentados em linha tracejada em preto (--)

Figura 3 Comparaccedilatildeo entre as meacutedias horarias sazonais do Coeficiente de

Cobertura Efetivo de Nuvens obtido com uso dos percentis 5 e 95 para

determinaccedilatildeo de LCLR e LCLD representado pela cor verde com traccedilo contiacutenuo

com os dados visuais de nebulosidade (azul contiacutenuo) coletados na estaccedilatildeo

meteoroloacutegica do IAGUSP na cidade de Satildeo Paulo O desvio padratildeo para ambas

variaacuteveis estatildeo tambeacutem apresentados em linha tracejada em preto (--)

Ao comparar visualmente as meacutedias horaacuterias da Figura 2 e Figura 3 verificou-se que os

dados de CCN e CCNPER satildeo equivalentes pois os resultados no percentil natildeo indicam

alteraccedilotildees maiores que (10) nos valores decimais de nebulosidade O periacuteodo de inverno

outono e primavera obtiveram menores variaccedilotildees As meacutedias horaacuterias para o periacuteodo de veratildeo

para o CCN (maacuteximo e miacutenimo) apresentaram maior variabilidade em relaccedilatildeo agraves meacutedias

910 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

obtidas com uso dos percentis de 5 e 95 (CCNPER)

33 Ciclo anual da nebulosidade

De acordo com Pereira Filho et al (2007) a regiatildeo metropolitana de Satildeo Paulo apresenta

o periacuteodo mais seco do ano durante o periacuteodo de outonoinverno Os meses mais uacutemidos

ocorrem no periacuteodo de veratildeoprimavera quando haacute possibilidade de eventos mais intensos de

chuvas e enchentes em diversas regiotildees da cidade

A Figura 4 ilustra a climatologia meacutedia mensal de nebulosidade observada em

comparaccedilatildeo com o valor meacutedio do complementar do iacutendice de claridade (1-Kt) As

estimativas de cobertura efetiva de nuvens (sateacutelite) tambeacutem estatildeo apresentadas na Figura 4

Observa-se uma sincronia entre o iacutendice de claridade e a nebulosidade ao longo dos

meses do ano

A nebulosidade maacutexima ocorre no veratildeo

A nebulosidade passa a diminuir no outono e atinge os valores miacutenimos (abaixo da

normal climatoloacutegica) no inverno quando ocorrem dias de baixa umidade

O aumento da nebulosidade tem iniacutecio na primavera

A justificativa para maior meacutedia de nebulosidade ao longo de veratildeo satildeo as influecircncias

locais como forte atividade convectiva associada com a ocorrecircncia de ilha de calor brisa

mariacutetima e com o maior fotoperiacuteodo - duraccedilatildeo do dia desde o nascer ateacute o pocircr do Sol

(Varejatildeo-Silva 2006) Tambeacutem haacute ocorrecircncia de fenocircmenos de maior escala como a accedilatildeo do

Anticiclone Subtropical do Atlacircntico Sul que nesta eacutepoca do ano favorece a entrada de

umidade no Sudeste brasileiro (Barbieri et al 2004) e a ocorrecircncia da Zona de Convergecircncia

do Atlacircntico Sul uma faixa de nebulosidade que se estende na direccedilatildeo Noroeste ndash Sudeste do

Brasil (Kousky 1988 Kodama 1992)

No inverno ocorre o enfraquecimento dos dois sistemas meteoroloacutegicos diminuindo a

entrada de umidade juntamente com o enfraquecimento da convecccedilatildeo local (Pereira Filho et

al 2007 Reboita et al 2010) De acordo com Vianello e Alves (2000) a regiatildeo Sudeste

apresenta precipitaccedilotildees durante o ano todo no entanto a precipitaccedilatildeo declina nas estaccedilotildees de

outono e inverno e a ocorrecircncia de chuva tende a acontecer devido apenas aos sistemas

frontais

As meacutedias mensais sazonais dos dados observados de precipitaccedilatildeo e temperatura para o

periacuteodo de janeiro de 1961 a fevereiro de 2013 estatildeo ilustradas na Figura 5 Verifica-se que os

maiores iacutendices de precipitaccedilatildeo ocorrem nos meses de dezembro a marccedilo quando ocorrem as

maiores meacutedias de temperaturas e nebulosidade Os meses que apresentam menor meacutedia de

nebulosidade satildeo os meses de inverno e possuem os menores iacutendices de precipitaccedilatildeo e

temperatura O ciclo anual da cobertura total de nuvens (valores observados) eacute visualmente

similar ao ciclo apresentado pela precipitaccedilatildeo

Com valores maacuteximos no periacuteodo de janeiro quando os dias satildeo mais longos e existe

uma atividade convectiva maior

Com valores miacutenimos no periacuteodo de agosto quando as noites satildeo mais longas e nesta

eacutepoca do ano o Hemisfeacuterio Sul recebe menos energia diminuindo a atividade convectiva

Apesar da consistecircncia observada entre as bases de dados utilizadas no estudo o

aprimoramento contiacutenuo se faz necessaacuterio para investigar a variabilidade climaacutetica associada

com os impactos das emissotildees dos gases de efeito estufa

911 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

Figura 4 Comparaccedilatildeo dos valores meacutedios mensais dos

dados de nebulosidade observados (em azul contiacutenuo) e do

valor do iacutendice de claridade (1 - Kt) (vermelho contiacutenuo)

adquiridos na estaccedilatildeo IAG-USP durante o periacuteodo de 1961

a 2013 As meacutedias estatildeo indicadas pelas linhas tracejadas

A meacutedia mensal do coeficiente de cobertura efetiva de

nuvens (verde contiacutenuo) e a meacutedia (verde tracejado) estatildeo

apresentadas para os anos de 2007 e 2008

Figura 5 Comparaccedilatildeo mensal dos dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e precipitaccedilatildeo

(vermelho contiacutenuo) com suas respectivas meacutedias em (tracejado) b) Comparaccedilatildeo mensal dos

dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e temperatura (vermelho)

4 CONCLUSAtildeO

Mostrou-se que os meses de outubro a marccedilo apresentam maior nebulosidade com

valores mais elevados para o mecircs de janeiro Os meses que apresentam menores valores estatildeo

entre abril a setembro que correspondem a estaccedilatildeo de inverno coincidindo com os menores

valores mensais de precipitaccedilatildeo Apesar da subjetividade dos dados observados de

nebulosidade decorrente da metodologia de aquisiccedilatildeo realizada na estaccedilatildeo meteoroloacutegica foi

constatado que haacute grande consistecircncia com as estimativas obtidas por sateacutelite e com a seacuterie

histoacuterica de valores de (1- Kt) em escalas sazonais

O ciclo anual das meacutedias mensais de nebulosidade apresentou valores acima da meacutedia

anual ao longo do veratildeo e valores abaixo durante a estaccedilatildeo de inverno A observaccedilatildeo de

nebulosidade por sateacutelite adotou duas metodologias para definiccedilatildeo de condiccedilotildees de ceacuteu claro e

ceacuteu encoberto a) utilizando valores extremos (maacuteximo e miacutenimo) de radiacircncia visiacutevel

observada pelo sateacutelite ao longo de periacuteodos de 30 dias e b) utilizando valores de percentis de

5 e 95 dos valores de radiacircncia visiacutevel no mesmo periacuteodo Ambas as metodologias

apresentaram um comportamento semelhante ao longo do periacuteodo de dois anos de dados de

sateacutelite disponiacuteveis O desvio padratildeo da cobertura efetiva de nuvens diminuiu para o periacuteodo

912 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

de veratildeo com a utilizaccedilatildeo do percentil 5 e 95 por minimizar erros causados por sombras de

nuvens

5 AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi possiacutevel graccedilas agrave colaboraccedilatildeo do CCST-INPE que disponibilizou a

base de dados de sateacutelite utilizadas neste trabalho e ao IAG-USP que disponibilizou todos os

dados de superfiacutecie com a colaboraccedilatildeo da Samantha Martins que sempre foi muito atenciosa

Agradecimento eacute devido ao CNPq pelo suporte agrave pesquisa de Fernando Ramos Martins

Arcilan Trevenzoli Assireu e agrave CAPES pelo financiamento de bolsas para o desenvolvimento

da pesquisa Este artigo foi derivado de parte da Dissertaccedilatildeo de Mestrado da primeira autora

apresentada ao Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Ciecircncias em Meio Ambiente e Recursos

Hiacutedricos da Universidade Federal de Itajubaacute

6 REFEREcircNCIAS

ASSIREU A T REBOITA M S CORREcircA M de P Observando o ceacuteu quantificando as

nuvens e praticando modelagem um exerciacutecio de apoio ao aprendizado das ciecircncias

atmosfeacutericas Revista Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 34 n 1 p15l01ndash1501-6

2011

AYOADE J O Introduccedilatildeo agrave Climatologia para os troacutepicos 15 ed Rio de Janeiro

Bertrand Brasil 2011 332 p

BARBIERI P R B RAO V B FRANCHITO S H Estudo do iniacutecio e fim da estaccedilatildeo

chuvosa na Regiatildeo Sudeste do Brasil In CONGRESSO BRASILEIRO DE

METEOROLOGIA 13 2004 Fortaleza CE Anais Rio de Janeiro SBMET 2004

BLAIR T A Meteorologia Rio de Janeiro Centro de Publicaccedilotildees Teacutecnico de Alianccedila

1964 405p

CARVALHO L M V JONES C LIEBMANN B The South Atlantic Convergence Zone

persistence intensity form extreme precipitation and relationships with intraseasonal

activity Journal of Climate v 17 p 88-108 2004

CAVALCANTI I F de A FERREIRA N J SILVA M G A J da DIAS M A F da S

(Orgs) Tempo e clima no Brasil Satildeo Paulo Oficina de Textos 2009 463p

ECHER M S MARTINS F R PEREIRA E A importacircncia dos dados de cobertura de

nuvens e de sua variabilidade metodologias para aquisiccedilatildeo de dados Revista

Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 23 n 3 p 341-352 2006

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATIacuteSTICA - IBGE Satildeo Paulo 2015

Disponiacutevel em httpcidadesibgegovbrxtras perfilphplang=ampcodmun=355030amp

search=sao-paulo|sao-paulo Acesso em 27 set 2015

IQBAL M An introduction to solar radiation Toronto Academic Press Canada 1983

390p

KODAMA Y M Large-scale common features of sub-tropical precipitation zones (the Baiu

Frontal Zone the SPCZ and the SACZ) Part I characteristics of subtropical frontal

zones Journal of the Meteorological Society of Japan v 70 p 813-35 1992

906 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

arquivos satildeo binaacuterios e possuem uma resoluccedilatildeo espacial de 1km x 1km com uma matriz de

1784 linhas com 1180 colunas cobrindo o territoacuterio da Ameacuterica do Sul A resoluccedilatildeo temporal

dos dados eacute de 30 minutos

Figura 1 Localizaccedilatildeo da estaccedilatildeo meteoroloacutegica do IAG-USP

no bairro Aacutegua Funda ndash Satildeo Paulo onde se localiza o Parque

Estadual das Fontes do Ipiranga (PEFI) Imagem adaptada do

Google Maps

A base de dados disponibiliza o coeficiente de cobertura de nuvens calculado com base

nas radiacircncias observadas pelo sateacutelite geoestacionaacuterio no canal do visiacutevel conforme descrito

na Equaccedilatildeo 1

(1)

em que

CCN Coeficiente de Cobertura de Nuvens

LR meacutedia de radiacircncia medido pelo sateacutelite

LCLR radiacircncia associada agrave condiccedilatildeo de ceacuteu claro que equivale ao valor miacutenimo de LR

LCLD radiacircncia associada agrave condiccedilatildeo de ceacuteu encoberto que equivale ao valor maacuteximo

de LR

Os valores de LCLR e LCLD foram determinados com o uso de dois diferentes algoritmos

a) uso de valores maacuteximos e miacutenimos de radiacircncia visiacutevel observados no periacuteodo de 30

dias pelo sateacutelite e

CLRCLD

CLRR

LL

LLCCN

907 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

b) uso dos percentis 5 e 95 dos valores de radiacircncia visiacutevel observados no periacuteodo de

30 dias

A utilizaccedilatildeo dos valores miacutenimos e maacuteximos de radiacircncia podem acarretar erros por que

os valores extremos de radiacircncia observados pelo sateacutelite podem apresentar valores que natildeo

correspondem aos valores reais nas condiccedilotildees de ceacuteu claro e ceacuteu totalmente encoberto sendo

caracterizados como ldquoruiacutedosrdquo (Martins et al 2004) Para tentar minimizar os erros causados

pela utilizaccedilatildeo dos valores maacuteximos e miacutenimos de radiacircncia foi proposto neste trabalho o uso

dos percentis 5 e 95

A extraccedilatildeo dos valores de cobertura efetiva de nuvens para a localizaccedilatildeo da estaccedilatildeo

meteoroloacutegica do IAG-USP foi realizada com software especiacutefico de leitura da base de dados

e utilizou o valor meacutedio de uma aacuterea de 3X3 pixels no entorno da latitudelongitude da

localizaccedilatildeo da estaccedilatildeo meteoroloacutegica do IAG-USP

Os valores de CCN variam de zero a um sendo que valores proacuteximos de zero

correspondem agrave condiccedilatildeo de ceacuteu claro e valores iguais a 1 correspondem agrave condiccedilatildeo de ceacuteu

completamente nublado

24 Caacutelculo da radiaccedilatildeo no topo da atmosfera e iacutendice de claridade (1-Kt)

O iacutendice (1-Kt) representa a ldquotransparecircnciardquo da atmosfera para a transmissatildeo da radiaccedilatildeo

solar e foi utilizado para comparar com dados de nebulosidade visual e obtidos por sateacutelite

Considerando que a nebulosidade eacute o principal fator de modulaccedilatildeo da irradiaccedilatildeo solar

incidente na superfiacutecie o iacutendice (1-Kt) apresenta uma correlaccedilatildeo elevada com a nebulosidade

Dessa forma o iacutendice de claridade permite estabelecer uma indicaccedilatildeo das condiccedilotildees de ceacuteu

claro e encoberto por nebulosidade para uma determinada aacuterea Vale ressaltar que quando o

ceacuteu estiver totalmente claro o (1-Kt) natildeo vai apresentar o valor zero (0) pois a radiaccedilatildeo solar

sofre a interaccedilatildeo com os gases e materiais particulados presentes na atmosfera O mesmo vale

para a condiccedilatildeo de ceacuteu completamente encoberto quando (1- Kt) natildeo alcanccedila valores igual a

um 1 uma vez que haacute radiaccedilatildeo solar difusa incidente na superfiacutecie sob essa condiccedilatildeo

O iacutendice de claridade foi calculado a partir da Equaccedilatildeo 2 descrita por Iqbal (1983) sendo

a irradiacircncia solar global (119816119814) incidente na superfiacutecie e I0 a radiaccedilatildeo solar incidente no topo

da atmosfera

(120783 minus 119818119853) = 120783 minus119816119918

119845120782 (2)

em que

119816119918 eacute a irradiaccedilatildeo solar incidente na superfiacutecie e

119816119926 eacute a radiaccedilatildeo solar incidente no topo da atmosfera

Para calcular o valor de 119816119926 satildeo necessaacuterios dados referentes agrave oacuterbita da Terra a

excentricidade (E0) e a declinaccedilatildeo solar ()

A radiaccedilatildeo no topo da atmosfera foi obtida a partir da Equaccedilatildeo 3 descrita por (Iqbal

1983)

119949119926 = 119920119956119940119916120782(119956119946119951120633 119956119946119951120659 + 119940119952119956120633 119940119952119956120659 119940119952119956120654) (3)

em que

120601 eacute a latitude local e

120596 eacute o acircngulo horaacuterio que estaacute relacionado a posiccedilatildeo do Sol no seu percurso diaacuterio

908 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

3 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO

31 Qualificaccedilatildeo da Base de Dados Observados

A seacuterie histoacuterica dos dados de radiaccedilatildeo solar natildeo apresentou lacunas A qualidade dos

dados de radiaccedilatildeo solar foi verificada utilizando criteacuterios estabelecidos pela WMO (World

Meteorological Organization) para limites de valores fisicamente possiacuteveis e valores

extremamente raros (Roesch et al 2011) A porcentagem de dados de nebulosidade

indisponiacuteveis foi de 656 (22926 dados) para um total de 349506 dados A Tabela 1

apresenta a relaccedilatildeo da porcentagem dos dados de nebulosidade indisponiacuteveis para cada mecircs

em toda a seacuterie histoacuterica

Tabela 1 Porcentagem dos dados faltantes de nebulosidade

Meses Porcentagem

() Meses

Porcentagem

()

Janeiro 017 Julho 076

Fevereiro 056 Agosto 077

Marccedilo 031 Setembro 029

Abril 045 Outubro 060

Maio 046 Novembro 113

Junho 029 Dezembro 076

32 Ciclo diaacuterio da Nebulosidade

As meacutedias horaacuterias sazonais dos dados observados estatildeo apresentados na Figura 2

juntamente com os valores estimados do coeficiente de cobertura efetiva de nuvens obtidos

com a aplicaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 1 para anaacutelise de imagens do sateacutelite GOES

Deve-se ter claro que haacute uma diferenccedila conceitual importante entre as variaacuteveis O

coeficiente de cobertura efetiva de nuvens estaacute associado com a espessura oacutetica da nuvem em

funccedilatildeo da sua definiccedilatildeo descrita na Equaccedilatildeo 1 enquanto que os dados de nebulosidade

observados a partir da superfiacutecie indicam apenas a fraccedilatildeo do ceacuteu encoberto sem qualquer

avaliaccedilatildeo da espessura oacutetica das nuvens presentes Outro aspecto a ser considerado eacute que as

estimativas de cobertura de nuvens obtidas por sateacutelite assumem que a nebulosidade estaacute

distribuiacuteda uniformemente por todo o pixel da imagem correspondente a localizaccedilatildeo das

nuvens

Em razatildeo dessas diferenccedilas conceituais procurou-se observar a consistecircncia de

comportamento entre as duas bases de dados e natildeo valores absolutos A anaacutelise da Figura 2

comprova a consistecircncia de valores entre as duas bases de dados

Segundo Oliveira e Dias (1982) e Pivetta e Ramos (2012) as precipitaccedilotildees na cidade de

Satildeo Paulo ocorrem frequentemente no meio para o final da tarde pois neste periacuteodo a brisa

mariacutetima quente e uacutemida atinge a cidade favorecendo a formaccedilatildeo de nuvens de precipitaccedilatildeo

Nas estaccedilotildees de Primavera (setembro ndash outubro - novembro) e Veratildeo (dezembro - janeiro ndash

fevereiro) a nebulosidade passa a aumentar no periacuteodo da tarde coincidindo com o periacuteodo de

precipitaccedilatildeo na cidade e apoacutes a precipitaccedilatildeo ocorre agrave diminuiccedilatildeo da nebulosidade

Ao adotar os valores miacutenimos horaacuterios de radiacircncia no canal do visiacutevel os dados do

coeficiente de cobertura efetiva de nuvens estatildeo sujeitos a desvios causados por sombras de

nuvens em dias parcialmente nublados e a possiacuteveis erros de navegaccedilatildeo (Martins et al 2004)

A fim de minimizar os possiacuteveis erros utilizaram-se os percentis 5 e 95 em substituiccedilatildeo

aos valores extremos de radiacircncia miacutenima e maacutexima no periacuteodo de 30 dias conforme descrito

909 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

anteriormente A Figura 3 apresenta a evoluccedilatildeo dos valores meacutedios diaacuterios dos dados de

cobertura efetiva de nuvens obtidos com esta teacutecnica e os dados de nebulosidade observados

na superfiacutecie

Figura 2 Comparaccedilatildeo entre as meacutedias horarias sazonais do Coeficiente Efetivo de

Cobertura de Nuvens representado pela cor verde com traccedilo contiacutenuo com os dados

observacionais de nebulosidade (azul contiacutenuo) coletados na estaccedilatildeo meteoroloacutegica

do IAGUSP na cidade de Satildeo Paulo O desvio padratildeo para ambas variaacuteveis estatildeo

tambeacutem apresentados em linha tracejada em preto (--)

Figura 3 Comparaccedilatildeo entre as meacutedias horarias sazonais do Coeficiente de

Cobertura Efetivo de Nuvens obtido com uso dos percentis 5 e 95 para

determinaccedilatildeo de LCLR e LCLD representado pela cor verde com traccedilo contiacutenuo

com os dados visuais de nebulosidade (azul contiacutenuo) coletados na estaccedilatildeo

meteoroloacutegica do IAGUSP na cidade de Satildeo Paulo O desvio padratildeo para ambas

variaacuteveis estatildeo tambeacutem apresentados em linha tracejada em preto (--)

Ao comparar visualmente as meacutedias horaacuterias da Figura 2 e Figura 3 verificou-se que os

dados de CCN e CCNPER satildeo equivalentes pois os resultados no percentil natildeo indicam

alteraccedilotildees maiores que (10) nos valores decimais de nebulosidade O periacuteodo de inverno

outono e primavera obtiveram menores variaccedilotildees As meacutedias horaacuterias para o periacuteodo de veratildeo

para o CCN (maacuteximo e miacutenimo) apresentaram maior variabilidade em relaccedilatildeo agraves meacutedias

910 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

obtidas com uso dos percentis de 5 e 95 (CCNPER)

33 Ciclo anual da nebulosidade

De acordo com Pereira Filho et al (2007) a regiatildeo metropolitana de Satildeo Paulo apresenta

o periacuteodo mais seco do ano durante o periacuteodo de outonoinverno Os meses mais uacutemidos

ocorrem no periacuteodo de veratildeoprimavera quando haacute possibilidade de eventos mais intensos de

chuvas e enchentes em diversas regiotildees da cidade

A Figura 4 ilustra a climatologia meacutedia mensal de nebulosidade observada em

comparaccedilatildeo com o valor meacutedio do complementar do iacutendice de claridade (1-Kt) As

estimativas de cobertura efetiva de nuvens (sateacutelite) tambeacutem estatildeo apresentadas na Figura 4

Observa-se uma sincronia entre o iacutendice de claridade e a nebulosidade ao longo dos

meses do ano

A nebulosidade maacutexima ocorre no veratildeo

A nebulosidade passa a diminuir no outono e atinge os valores miacutenimos (abaixo da

normal climatoloacutegica) no inverno quando ocorrem dias de baixa umidade

O aumento da nebulosidade tem iniacutecio na primavera

A justificativa para maior meacutedia de nebulosidade ao longo de veratildeo satildeo as influecircncias

locais como forte atividade convectiva associada com a ocorrecircncia de ilha de calor brisa

mariacutetima e com o maior fotoperiacuteodo - duraccedilatildeo do dia desde o nascer ateacute o pocircr do Sol

(Varejatildeo-Silva 2006) Tambeacutem haacute ocorrecircncia de fenocircmenos de maior escala como a accedilatildeo do

Anticiclone Subtropical do Atlacircntico Sul que nesta eacutepoca do ano favorece a entrada de

umidade no Sudeste brasileiro (Barbieri et al 2004) e a ocorrecircncia da Zona de Convergecircncia

do Atlacircntico Sul uma faixa de nebulosidade que se estende na direccedilatildeo Noroeste ndash Sudeste do

Brasil (Kousky 1988 Kodama 1992)

No inverno ocorre o enfraquecimento dos dois sistemas meteoroloacutegicos diminuindo a

entrada de umidade juntamente com o enfraquecimento da convecccedilatildeo local (Pereira Filho et

al 2007 Reboita et al 2010) De acordo com Vianello e Alves (2000) a regiatildeo Sudeste

apresenta precipitaccedilotildees durante o ano todo no entanto a precipitaccedilatildeo declina nas estaccedilotildees de

outono e inverno e a ocorrecircncia de chuva tende a acontecer devido apenas aos sistemas

frontais

As meacutedias mensais sazonais dos dados observados de precipitaccedilatildeo e temperatura para o

periacuteodo de janeiro de 1961 a fevereiro de 2013 estatildeo ilustradas na Figura 5 Verifica-se que os

maiores iacutendices de precipitaccedilatildeo ocorrem nos meses de dezembro a marccedilo quando ocorrem as

maiores meacutedias de temperaturas e nebulosidade Os meses que apresentam menor meacutedia de

nebulosidade satildeo os meses de inverno e possuem os menores iacutendices de precipitaccedilatildeo e

temperatura O ciclo anual da cobertura total de nuvens (valores observados) eacute visualmente

similar ao ciclo apresentado pela precipitaccedilatildeo

Com valores maacuteximos no periacuteodo de janeiro quando os dias satildeo mais longos e existe

uma atividade convectiva maior

Com valores miacutenimos no periacuteodo de agosto quando as noites satildeo mais longas e nesta

eacutepoca do ano o Hemisfeacuterio Sul recebe menos energia diminuindo a atividade convectiva

Apesar da consistecircncia observada entre as bases de dados utilizadas no estudo o

aprimoramento contiacutenuo se faz necessaacuterio para investigar a variabilidade climaacutetica associada

com os impactos das emissotildees dos gases de efeito estufa

911 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

Figura 4 Comparaccedilatildeo dos valores meacutedios mensais dos

dados de nebulosidade observados (em azul contiacutenuo) e do

valor do iacutendice de claridade (1 - Kt) (vermelho contiacutenuo)

adquiridos na estaccedilatildeo IAG-USP durante o periacuteodo de 1961

a 2013 As meacutedias estatildeo indicadas pelas linhas tracejadas

A meacutedia mensal do coeficiente de cobertura efetiva de

nuvens (verde contiacutenuo) e a meacutedia (verde tracejado) estatildeo

apresentadas para os anos de 2007 e 2008

Figura 5 Comparaccedilatildeo mensal dos dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e precipitaccedilatildeo

(vermelho contiacutenuo) com suas respectivas meacutedias em (tracejado) b) Comparaccedilatildeo mensal dos

dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e temperatura (vermelho)

4 CONCLUSAtildeO

Mostrou-se que os meses de outubro a marccedilo apresentam maior nebulosidade com

valores mais elevados para o mecircs de janeiro Os meses que apresentam menores valores estatildeo

entre abril a setembro que correspondem a estaccedilatildeo de inverno coincidindo com os menores

valores mensais de precipitaccedilatildeo Apesar da subjetividade dos dados observados de

nebulosidade decorrente da metodologia de aquisiccedilatildeo realizada na estaccedilatildeo meteoroloacutegica foi

constatado que haacute grande consistecircncia com as estimativas obtidas por sateacutelite e com a seacuterie

histoacuterica de valores de (1- Kt) em escalas sazonais

O ciclo anual das meacutedias mensais de nebulosidade apresentou valores acima da meacutedia

anual ao longo do veratildeo e valores abaixo durante a estaccedilatildeo de inverno A observaccedilatildeo de

nebulosidade por sateacutelite adotou duas metodologias para definiccedilatildeo de condiccedilotildees de ceacuteu claro e

ceacuteu encoberto a) utilizando valores extremos (maacuteximo e miacutenimo) de radiacircncia visiacutevel

observada pelo sateacutelite ao longo de periacuteodos de 30 dias e b) utilizando valores de percentis de

5 e 95 dos valores de radiacircncia visiacutevel no mesmo periacuteodo Ambas as metodologias

apresentaram um comportamento semelhante ao longo do periacuteodo de dois anos de dados de

sateacutelite disponiacuteveis O desvio padratildeo da cobertura efetiva de nuvens diminuiu para o periacuteodo

912 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

de veratildeo com a utilizaccedilatildeo do percentil 5 e 95 por minimizar erros causados por sombras de

nuvens

5 AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi possiacutevel graccedilas agrave colaboraccedilatildeo do CCST-INPE que disponibilizou a

base de dados de sateacutelite utilizadas neste trabalho e ao IAG-USP que disponibilizou todos os

dados de superfiacutecie com a colaboraccedilatildeo da Samantha Martins que sempre foi muito atenciosa

Agradecimento eacute devido ao CNPq pelo suporte agrave pesquisa de Fernando Ramos Martins

Arcilan Trevenzoli Assireu e agrave CAPES pelo financiamento de bolsas para o desenvolvimento

da pesquisa Este artigo foi derivado de parte da Dissertaccedilatildeo de Mestrado da primeira autora

apresentada ao Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Ciecircncias em Meio Ambiente e Recursos

Hiacutedricos da Universidade Federal de Itajubaacute

6 REFEREcircNCIAS

ASSIREU A T REBOITA M S CORREcircA M de P Observando o ceacuteu quantificando as

nuvens e praticando modelagem um exerciacutecio de apoio ao aprendizado das ciecircncias

atmosfeacutericas Revista Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 34 n 1 p15l01ndash1501-6

2011

AYOADE J O Introduccedilatildeo agrave Climatologia para os troacutepicos 15 ed Rio de Janeiro

Bertrand Brasil 2011 332 p

BARBIERI P R B RAO V B FRANCHITO S H Estudo do iniacutecio e fim da estaccedilatildeo

chuvosa na Regiatildeo Sudeste do Brasil In CONGRESSO BRASILEIRO DE

METEOROLOGIA 13 2004 Fortaleza CE Anais Rio de Janeiro SBMET 2004

BLAIR T A Meteorologia Rio de Janeiro Centro de Publicaccedilotildees Teacutecnico de Alianccedila

1964 405p

CARVALHO L M V JONES C LIEBMANN B The South Atlantic Convergence Zone

persistence intensity form extreme precipitation and relationships with intraseasonal

activity Journal of Climate v 17 p 88-108 2004

CAVALCANTI I F de A FERREIRA N J SILVA M G A J da DIAS M A F da S

(Orgs) Tempo e clima no Brasil Satildeo Paulo Oficina de Textos 2009 463p

ECHER M S MARTINS F R PEREIRA E A importacircncia dos dados de cobertura de

nuvens e de sua variabilidade metodologias para aquisiccedilatildeo de dados Revista

Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 23 n 3 p 341-352 2006

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATIacuteSTICA - IBGE Satildeo Paulo 2015

Disponiacutevel em httpcidadesibgegovbrxtras perfilphplang=ampcodmun=355030amp

search=sao-paulo|sao-paulo Acesso em 27 set 2015

IQBAL M An introduction to solar radiation Toronto Academic Press Canada 1983

390p

KODAMA Y M Large-scale common features of sub-tropical precipitation zones (the Baiu

Frontal Zone the SPCZ and the SACZ) Part I characteristics of subtropical frontal

zones Journal of the Meteorological Society of Japan v 70 p 813-35 1992

907 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

b) uso dos percentis 5 e 95 dos valores de radiacircncia visiacutevel observados no periacuteodo de

30 dias

A utilizaccedilatildeo dos valores miacutenimos e maacuteximos de radiacircncia podem acarretar erros por que

os valores extremos de radiacircncia observados pelo sateacutelite podem apresentar valores que natildeo

correspondem aos valores reais nas condiccedilotildees de ceacuteu claro e ceacuteu totalmente encoberto sendo

caracterizados como ldquoruiacutedosrdquo (Martins et al 2004) Para tentar minimizar os erros causados

pela utilizaccedilatildeo dos valores maacuteximos e miacutenimos de radiacircncia foi proposto neste trabalho o uso

dos percentis 5 e 95

A extraccedilatildeo dos valores de cobertura efetiva de nuvens para a localizaccedilatildeo da estaccedilatildeo

meteoroloacutegica do IAG-USP foi realizada com software especiacutefico de leitura da base de dados

e utilizou o valor meacutedio de uma aacuterea de 3X3 pixels no entorno da latitudelongitude da

localizaccedilatildeo da estaccedilatildeo meteoroloacutegica do IAG-USP

Os valores de CCN variam de zero a um sendo que valores proacuteximos de zero

correspondem agrave condiccedilatildeo de ceacuteu claro e valores iguais a 1 correspondem agrave condiccedilatildeo de ceacuteu

completamente nublado

24 Caacutelculo da radiaccedilatildeo no topo da atmosfera e iacutendice de claridade (1-Kt)

O iacutendice (1-Kt) representa a ldquotransparecircnciardquo da atmosfera para a transmissatildeo da radiaccedilatildeo

solar e foi utilizado para comparar com dados de nebulosidade visual e obtidos por sateacutelite

Considerando que a nebulosidade eacute o principal fator de modulaccedilatildeo da irradiaccedilatildeo solar

incidente na superfiacutecie o iacutendice (1-Kt) apresenta uma correlaccedilatildeo elevada com a nebulosidade

Dessa forma o iacutendice de claridade permite estabelecer uma indicaccedilatildeo das condiccedilotildees de ceacuteu

claro e encoberto por nebulosidade para uma determinada aacuterea Vale ressaltar que quando o

ceacuteu estiver totalmente claro o (1-Kt) natildeo vai apresentar o valor zero (0) pois a radiaccedilatildeo solar

sofre a interaccedilatildeo com os gases e materiais particulados presentes na atmosfera O mesmo vale

para a condiccedilatildeo de ceacuteu completamente encoberto quando (1- Kt) natildeo alcanccedila valores igual a

um 1 uma vez que haacute radiaccedilatildeo solar difusa incidente na superfiacutecie sob essa condiccedilatildeo

O iacutendice de claridade foi calculado a partir da Equaccedilatildeo 2 descrita por Iqbal (1983) sendo

a irradiacircncia solar global (119816119814) incidente na superfiacutecie e I0 a radiaccedilatildeo solar incidente no topo

da atmosfera

(120783 minus 119818119853) = 120783 minus119816119918

119845120782 (2)

em que

119816119918 eacute a irradiaccedilatildeo solar incidente na superfiacutecie e

119816119926 eacute a radiaccedilatildeo solar incidente no topo da atmosfera

Para calcular o valor de 119816119926 satildeo necessaacuterios dados referentes agrave oacuterbita da Terra a

excentricidade (E0) e a declinaccedilatildeo solar ()

A radiaccedilatildeo no topo da atmosfera foi obtida a partir da Equaccedilatildeo 3 descrita por (Iqbal

1983)

119949119926 = 119920119956119940119916120782(119956119946119951120633 119956119946119951120659 + 119940119952119956120633 119940119952119956120659 119940119952119956120654) (3)

em que

120601 eacute a latitude local e

120596 eacute o acircngulo horaacuterio que estaacute relacionado a posiccedilatildeo do Sol no seu percurso diaacuterio

908 Luciana Machado de Moura et al

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3 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO

31 Qualificaccedilatildeo da Base de Dados Observados

A seacuterie histoacuterica dos dados de radiaccedilatildeo solar natildeo apresentou lacunas A qualidade dos

dados de radiaccedilatildeo solar foi verificada utilizando criteacuterios estabelecidos pela WMO (World

Meteorological Organization) para limites de valores fisicamente possiacuteveis e valores

extremamente raros (Roesch et al 2011) A porcentagem de dados de nebulosidade

indisponiacuteveis foi de 656 (22926 dados) para um total de 349506 dados A Tabela 1

apresenta a relaccedilatildeo da porcentagem dos dados de nebulosidade indisponiacuteveis para cada mecircs

em toda a seacuterie histoacuterica

Tabela 1 Porcentagem dos dados faltantes de nebulosidade

Meses Porcentagem

() Meses

Porcentagem

()

Janeiro 017 Julho 076

Fevereiro 056 Agosto 077

Marccedilo 031 Setembro 029

Abril 045 Outubro 060

Maio 046 Novembro 113

Junho 029 Dezembro 076

32 Ciclo diaacuterio da Nebulosidade

As meacutedias horaacuterias sazonais dos dados observados estatildeo apresentados na Figura 2

juntamente com os valores estimados do coeficiente de cobertura efetiva de nuvens obtidos

com a aplicaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 1 para anaacutelise de imagens do sateacutelite GOES

Deve-se ter claro que haacute uma diferenccedila conceitual importante entre as variaacuteveis O

coeficiente de cobertura efetiva de nuvens estaacute associado com a espessura oacutetica da nuvem em

funccedilatildeo da sua definiccedilatildeo descrita na Equaccedilatildeo 1 enquanto que os dados de nebulosidade

observados a partir da superfiacutecie indicam apenas a fraccedilatildeo do ceacuteu encoberto sem qualquer

avaliaccedilatildeo da espessura oacutetica das nuvens presentes Outro aspecto a ser considerado eacute que as

estimativas de cobertura de nuvens obtidas por sateacutelite assumem que a nebulosidade estaacute

distribuiacuteda uniformemente por todo o pixel da imagem correspondente a localizaccedilatildeo das

nuvens

Em razatildeo dessas diferenccedilas conceituais procurou-se observar a consistecircncia de

comportamento entre as duas bases de dados e natildeo valores absolutos A anaacutelise da Figura 2

comprova a consistecircncia de valores entre as duas bases de dados

Segundo Oliveira e Dias (1982) e Pivetta e Ramos (2012) as precipitaccedilotildees na cidade de

Satildeo Paulo ocorrem frequentemente no meio para o final da tarde pois neste periacuteodo a brisa

mariacutetima quente e uacutemida atinge a cidade favorecendo a formaccedilatildeo de nuvens de precipitaccedilatildeo

Nas estaccedilotildees de Primavera (setembro ndash outubro - novembro) e Veratildeo (dezembro - janeiro ndash

fevereiro) a nebulosidade passa a aumentar no periacuteodo da tarde coincidindo com o periacuteodo de

precipitaccedilatildeo na cidade e apoacutes a precipitaccedilatildeo ocorre agrave diminuiccedilatildeo da nebulosidade

Ao adotar os valores miacutenimos horaacuterios de radiacircncia no canal do visiacutevel os dados do

coeficiente de cobertura efetiva de nuvens estatildeo sujeitos a desvios causados por sombras de

nuvens em dias parcialmente nublados e a possiacuteveis erros de navegaccedilatildeo (Martins et al 2004)

A fim de minimizar os possiacuteveis erros utilizaram-se os percentis 5 e 95 em substituiccedilatildeo

aos valores extremos de radiacircncia miacutenima e maacutexima no periacuteodo de 30 dias conforme descrito

909 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

anteriormente A Figura 3 apresenta a evoluccedilatildeo dos valores meacutedios diaacuterios dos dados de

cobertura efetiva de nuvens obtidos com esta teacutecnica e os dados de nebulosidade observados

na superfiacutecie

Figura 2 Comparaccedilatildeo entre as meacutedias horarias sazonais do Coeficiente Efetivo de

Cobertura de Nuvens representado pela cor verde com traccedilo contiacutenuo com os dados

observacionais de nebulosidade (azul contiacutenuo) coletados na estaccedilatildeo meteoroloacutegica

do IAGUSP na cidade de Satildeo Paulo O desvio padratildeo para ambas variaacuteveis estatildeo

tambeacutem apresentados em linha tracejada em preto (--)

Figura 3 Comparaccedilatildeo entre as meacutedias horarias sazonais do Coeficiente de

Cobertura Efetivo de Nuvens obtido com uso dos percentis 5 e 95 para

determinaccedilatildeo de LCLR e LCLD representado pela cor verde com traccedilo contiacutenuo

com os dados visuais de nebulosidade (azul contiacutenuo) coletados na estaccedilatildeo

meteoroloacutegica do IAGUSP na cidade de Satildeo Paulo O desvio padratildeo para ambas

variaacuteveis estatildeo tambeacutem apresentados em linha tracejada em preto (--)

Ao comparar visualmente as meacutedias horaacuterias da Figura 2 e Figura 3 verificou-se que os

dados de CCN e CCNPER satildeo equivalentes pois os resultados no percentil natildeo indicam

alteraccedilotildees maiores que (10) nos valores decimais de nebulosidade O periacuteodo de inverno

outono e primavera obtiveram menores variaccedilotildees As meacutedias horaacuterias para o periacuteodo de veratildeo

para o CCN (maacuteximo e miacutenimo) apresentaram maior variabilidade em relaccedilatildeo agraves meacutedias

910 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

obtidas com uso dos percentis de 5 e 95 (CCNPER)

33 Ciclo anual da nebulosidade

De acordo com Pereira Filho et al (2007) a regiatildeo metropolitana de Satildeo Paulo apresenta

o periacuteodo mais seco do ano durante o periacuteodo de outonoinverno Os meses mais uacutemidos

ocorrem no periacuteodo de veratildeoprimavera quando haacute possibilidade de eventos mais intensos de

chuvas e enchentes em diversas regiotildees da cidade

A Figura 4 ilustra a climatologia meacutedia mensal de nebulosidade observada em

comparaccedilatildeo com o valor meacutedio do complementar do iacutendice de claridade (1-Kt) As

estimativas de cobertura efetiva de nuvens (sateacutelite) tambeacutem estatildeo apresentadas na Figura 4

Observa-se uma sincronia entre o iacutendice de claridade e a nebulosidade ao longo dos

meses do ano

A nebulosidade maacutexima ocorre no veratildeo

A nebulosidade passa a diminuir no outono e atinge os valores miacutenimos (abaixo da

normal climatoloacutegica) no inverno quando ocorrem dias de baixa umidade

O aumento da nebulosidade tem iniacutecio na primavera

A justificativa para maior meacutedia de nebulosidade ao longo de veratildeo satildeo as influecircncias

locais como forte atividade convectiva associada com a ocorrecircncia de ilha de calor brisa

mariacutetima e com o maior fotoperiacuteodo - duraccedilatildeo do dia desde o nascer ateacute o pocircr do Sol

(Varejatildeo-Silva 2006) Tambeacutem haacute ocorrecircncia de fenocircmenos de maior escala como a accedilatildeo do

Anticiclone Subtropical do Atlacircntico Sul que nesta eacutepoca do ano favorece a entrada de

umidade no Sudeste brasileiro (Barbieri et al 2004) e a ocorrecircncia da Zona de Convergecircncia

do Atlacircntico Sul uma faixa de nebulosidade que se estende na direccedilatildeo Noroeste ndash Sudeste do

Brasil (Kousky 1988 Kodama 1992)

No inverno ocorre o enfraquecimento dos dois sistemas meteoroloacutegicos diminuindo a

entrada de umidade juntamente com o enfraquecimento da convecccedilatildeo local (Pereira Filho et

al 2007 Reboita et al 2010) De acordo com Vianello e Alves (2000) a regiatildeo Sudeste

apresenta precipitaccedilotildees durante o ano todo no entanto a precipitaccedilatildeo declina nas estaccedilotildees de

outono e inverno e a ocorrecircncia de chuva tende a acontecer devido apenas aos sistemas

frontais

As meacutedias mensais sazonais dos dados observados de precipitaccedilatildeo e temperatura para o

periacuteodo de janeiro de 1961 a fevereiro de 2013 estatildeo ilustradas na Figura 5 Verifica-se que os

maiores iacutendices de precipitaccedilatildeo ocorrem nos meses de dezembro a marccedilo quando ocorrem as

maiores meacutedias de temperaturas e nebulosidade Os meses que apresentam menor meacutedia de

nebulosidade satildeo os meses de inverno e possuem os menores iacutendices de precipitaccedilatildeo e

temperatura O ciclo anual da cobertura total de nuvens (valores observados) eacute visualmente

similar ao ciclo apresentado pela precipitaccedilatildeo

Com valores maacuteximos no periacuteodo de janeiro quando os dias satildeo mais longos e existe

uma atividade convectiva maior

Com valores miacutenimos no periacuteodo de agosto quando as noites satildeo mais longas e nesta

eacutepoca do ano o Hemisfeacuterio Sul recebe menos energia diminuindo a atividade convectiva

Apesar da consistecircncia observada entre as bases de dados utilizadas no estudo o

aprimoramento contiacutenuo se faz necessaacuterio para investigar a variabilidade climaacutetica associada

com os impactos das emissotildees dos gases de efeito estufa

911 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

Figura 4 Comparaccedilatildeo dos valores meacutedios mensais dos

dados de nebulosidade observados (em azul contiacutenuo) e do

valor do iacutendice de claridade (1 - Kt) (vermelho contiacutenuo)

adquiridos na estaccedilatildeo IAG-USP durante o periacuteodo de 1961

a 2013 As meacutedias estatildeo indicadas pelas linhas tracejadas

A meacutedia mensal do coeficiente de cobertura efetiva de

nuvens (verde contiacutenuo) e a meacutedia (verde tracejado) estatildeo

apresentadas para os anos de 2007 e 2008

Figura 5 Comparaccedilatildeo mensal dos dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e precipitaccedilatildeo

(vermelho contiacutenuo) com suas respectivas meacutedias em (tracejado) b) Comparaccedilatildeo mensal dos

dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e temperatura (vermelho)

4 CONCLUSAtildeO

Mostrou-se que os meses de outubro a marccedilo apresentam maior nebulosidade com

valores mais elevados para o mecircs de janeiro Os meses que apresentam menores valores estatildeo

entre abril a setembro que correspondem a estaccedilatildeo de inverno coincidindo com os menores

valores mensais de precipitaccedilatildeo Apesar da subjetividade dos dados observados de

nebulosidade decorrente da metodologia de aquisiccedilatildeo realizada na estaccedilatildeo meteoroloacutegica foi

constatado que haacute grande consistecircncia com as estimativas obtidas por sateacutelite e com a seacuterie

histoacuterica de valores de (1- Kt) em escalas sazonais

O ciclo anual das meacutedias mensais de nebulosidade apresentou valores acima da meacutedia

anual ao longo do veratildeo e valores abaixo durante a estaccedilatildeo de inverno A observaccedilatildeo de

nebulosidade por sateacutelite adotou duas metodologias para definiccedilatildeo de condiccedilotildees de ceacuteu claro e

ceacuteu encoberto a) utilizando valores extremos (maacuteximo e miacutenimo) de radiacircncia visiacutevel

observada pelo sateacutelite ao longo de periacuteodos de 30 dias e b) utilizando valores de percentis de

5 e 95 dos valores de radiacircncia visiacutevel no mesmo periacuteodo Ambas as metodologias

apresentaram um comportamento semelhante ao longo do periacuteodo de dois anos de dados de

sateacutelite disponiacuteveis O desvio padratildeo da cobertura efetiva de nuvens diminuiu para o periacuteodo

912 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

de veratildeo com a utilizaccedilatildeo do percentil 5 e 95 por minimizar erros causados por sombras de

nuvens

5 AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi possiacutevel graccedilas agrave colaboraccedilatildeo do CCST-INPE que disponibilizou a

base de dados de sateacutelite utilizadas neste trabalho e ao IAG-USP que disponibilizou todos os

dados de superfiacutecie com a colaboraccedilatildeo da Samantha Martins que sempre foi muito atenciosa

Agradecimento eacute devido ao CNPq pelo suporte agrave pesquisa de Fernando Ramos Martins

Arcilan Trevenzoli Assireu e agrave CAPES pelo financiamento de bolsas para o desenvolvimento

da pesquisa Este artigo foi derivado de parte da Dissertaccedilatildeo de Mestrado da primeira autora

apresentada ao Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Ciecircncias em Meio Ambiente e Recursos

Hiacutedricos da Universidade Federal de Itajubaacute

6 REFEREcircNCIAS

ASSIREU A T REBOITA M S CORREcircA M de P Observando o ceacuteu quantificando as

nuvens e praticando modelagem um exerciacutecio de apoio ao aprendizado das ciecircncias

atmosfeacutericas Revista Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 34 n 1 p15l01ndash1501-6

2011

AYOADE J O Introduccedilatildeo agrave Climatologia para os troacutepicos 15 ed Rio de Janeiro

Bertrand Brasil 2011 332 p

BARBIERI P R B RAO V B FRANCHITO S H Estudo do iniacutecio e fim da estaccedilatildeo

chuvosa na Regiatildeo Sudeste do Brasil In CONGRESSO BRASILEIRO DE

METEOROLOGIA 13 2004 Fortaleza CE Anais Rio de Janeiro SBMET 2004

BLAIR T A Meteorologia Rio de Janeiro Centro de Publicaccedilotildees Teacutecnico de Alianccedila

1964 405p

CARVALHO L M V JONES C LIEBMANN B The South Atlantic Convergence Zone

persistence intensity form extreme precipitation and relationships with intraseasonal

activity Journal of Climate v 17 p 88-108 2004

CAVALCANTI I F de A FERREIRA N J SILVA M G A J da DIAS M A F da S

(Orgs) Tempo e clima no Brasil Satildeo Paulo Oficina de Textos 2009 463p

ECHER M S MARTINS F R PEREIRA E A importacircncia dos dados de cobertura de

nuvens e de sua variabilidade metodologias para aquisiccedilatildeo de dados Revista

Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 23 n 3 p 341-352 2006

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATIacuteSTICA - IBGE Satildeo Paulo 2015

Disponiacutevel em httpcidadesibgegovbrxtras perfilphplang=ampcodmun=355030amp

search=sao-paulo|sao-paulo Acesso em 27 set 2015

IQBAL M An introduction to solar radiation Toronto Academic Press Canada 1983

390p

KODAMA Y M Large-scale common features of sub-tropical precipitation zones (the Baiu

Frontal Zone the SPCZ and the SACZ) Part I characteristics of subtropical frontal

zones Journal of the Meteorological Society of Japan v 70 p 813-35 1992

908 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

3 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO

31 Qualificaccedilatildeo da Base de Dados Observados

A seacuterie histoacuterica dos dados de radiaccedilatildeo solar natildeo apresentou lacunas A qualidade dos

dados de radiaccedilatildeo solar foi verificada utilizando criteacuterios estabelecidos pela WMO (World

Meteorological Organization) para limites de valores fisicamente possiacuteveis e valores

extremamente raros (Roesch et al 2011) A porcentagem de dados de nebulosidade

indisponiacuteveis foi de 656 (22926 dados) para um total de 349506 dados A Tabela 1

apresenta a relaccedilatildeo da porcentagem dos dados de nebulosidade indisponiacuteveis para cada mecircs

em toda a seacuterie histoacuterica

Tabela 1 Porcentagem dos dados faltantes de nebulosidade

Meses Porcentagem

() Meses

Porcentagem

()

Janeiro 017 Julho 076

Fevereiro 056 Agosto 077

Marccedilo 031 Setembro 029

Abril 045 Outubro 060

Maio 046 Novembro 113

Junho 029 Dezembro 076

32 Ciclo diaacuterio da Nebulosidade

As meacutedias horaacuterias sazonais dos dados observados estatildeo apresentados na Figura 2

juntamente com os valores estimados do coeficiente de cobertura efetiva de nuvens obtidos

com a aplicaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 1 para anaacutelise de imagens do sateacutelite GOES

Deve-se ter claro que haacute uma diferenccedila conceitual importante entre as variaacuteveis O

coeficiente de cobertura efetiva de nuvens estaacute associado com a espessura oacutetica da nuvem em

funccedilatildeo da sua definiccedilatildeo descrita na Equaccedilatildeo 1 enquanto que os dados de nebulosidade

observados a partir da superfiacutecie indicam apenas a fraccedilatildeo do ceacuteu encoberto sem qualquer

avaliaccedilatildeo da espessura oacutetica das nuvens presentes Outro aspecto a ser considerado eacute que as

estimativas de cobertura de nuvens obtidas por sateacutelite assumem que a nebulosidade estaacute

distribuiacuteda uniformemente por todo o pixel da imagem correspondente a localizaccedilatildeo das

nuvens

Em razatildeo dessas diferenccedilas conceituais procurou-se observar a consistecircncia de

comportamento entre as duas bases de dados e natildeo valores absolutos A anaacutelise da Figura 2

comprova a consistecircncia de valores entre as duas bases de dados

Segundo Oliveira e Dias (1982) e Pivetta e Ramos (2012) as precipitaccedilotildees na cidade de

Satildeo Paulo ocorrem frequentemente no meio para o final da tarde pois neste periacuteodo a brisa

mariacutetima quente e uacutemida atinge a cidade favorecendo a formaccedilatildeo de nuvens de precipitaccedilatildeo

Nas estaccedilotildees de Primavera (setembro ndash outubro - novembro) e Veratildeo (dezembro - janeiro ndash

fevereiro) a nebulosidade passa a aumentar no periacuteodo da tarde coincidindo com o periacuteodo de

precipitaccedilatildeo na cidade e apoacutes a precipitaccedilatildeo ocorre agrave diminuiccedilatildeo da nebulosidade

Ao adotar os valores miacutenimos horaacuterios de radiacircncia no canal do visiacutevel os dados do

coeficiente de cobertura efetiva de nuvens estatildeo sujeitos a desvios causados por sombras de

nuvens em dias parcialmente nublados e a possiacuteveis erros de navegaccedilatildeo (Martins et al 2004)

A fim de minimizar os possiacuteveis erros utilizaram-se os percentis 5 e 95 em substituiccedilatildeo

aos valores extremos de radiacircncia miacutenima e maacutexima no periacuteodo de 30 dias conforme descrito

909 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

anteriormente A Figura 3 apresenta a evoluccedilatildeo dos valores meacutedios diaacuterios dos dados de

cobertura efetiva de nuvens obtidos com esta teacutecnica e os dados de nebulosidade observados

na superfiacutecie

Figura 2 Comparaccedilatildeo entre as meacutedias horarias sazonais do Coeficiente Efetivo de

Cobertura de Nuvens representado pela cor verde com traccedilo contiacutenuo com os dados

observacionais de nebulosidade (azul contiacutenuo) coletados na estaccedilatildeo meteoroloacutegica

do IAGUSP na cidade de Satildeo Paulo O desvio padratildeo para ambas variaacuteveis estatildeo

tambeacutem apresentados em linha tracejada em preto (--)

Figura 3 Comparaccedilatildeo entre as meacutedias horarias sazonais do Coeficiente de

Cobertura Efetivo de Nuvens obtido com uso dos percentis 5 e 95 para

determinaccedilatildeo de LCLR e LCLD representado pela cor verde com traccedilo contiacutenuo

com os dados visuais de nebulosidade (azul contiacutenuo) coletados na estaccedilatildeo

meteoroloacutegica do IAGUSP na cidade de Satildeo Paulo O desvio padratildeo para ambas

variaacuteveis estatildeo tambeacutem apresentados em linha tracejada em preto (--)

Ao comparar visualmente as meacutedias horaacuterias da Figura 2 e Figura 3 verificou-se que os

dados de CCN e CCNPER satildeo equivalentes pois os resultados no percentil natildeo indicam

alteraccedilotildees maiores que (10) nos valores decimais de nebulosidade O periacuteodo de inverno

outono e primavera obtiveram menores variaccedilotildees As meacutedias horaacuterias para o periacuteodo de veratildeo

para o CCN (maacuteximo e miacutenimo) apresentaram maior variabilidade em relaccedilatildeo agraves meacutedias

910 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

obtidas com uso dos percentis de 5 e 95 (CCNPER)

33 Ciclo anual da nebulosidade

De acordo com Pereira Filho et al (2007) a regiatildeo metropolitana de Satildeo Paulo apresenta

o periacuteodo mais seco do ano durante o periacuteodo de outonoinverno Os meses mais uacutemidos

ocorrem no periacuteodo de veratildeoprimavera quando haacute possibilidade de eventos mais intensos de

chuvas e enchentes em diversas regiotildees da cidade

A Figura 4 ilustra a climatologia meacutedia mensal de nebulosidade observada em

comparaccedilatildeo com o valor meacutedio do complementar do iacutendice de claridade (1-Kt) As

estimativas de cobertura efetiva de nuvens (sateacutelite) tambeacutem estatildeo apresentadas na Figura 4

Observa-se uma sincronia entre o iacutendice de claridade e a nebulosidade ao longo dos

meses do ano

A nebulosidade maacutexima ocorre no veratildeo

A nebulosidade passa a diminuir no outono e atinge os valores miacutenimos (abaixo da

normal climatoloacutegica) no inverno quando ocorrem dias de baixa umidade

O aumento da nebulosidade tem iniacutecio na primavera

A justificativa para maior meacutedia de nebulosidade ao longo de veratildeo satildeo as influecircncias

locais como forte atividade convectiva associada com a ocorrecircncia de ilha de calor brisa

mariacutetima e com o maior fotoperiacuteodo - duraccedilatildeo do dia desde o nascer ateacute o pocircr do Sol

(Varejatildeo-Silva 2006) Tambeacutem haacute ocorrecircncia de fenocircmenos de maior escala como a accedilatildeo do

Anticiclone Subtropical do Atlacircntico Sul que nesta eacutepoca do ano favorece a entrada de

umidade no Sudeste brasileiro (Barbieri et al 2004) e a ocorrecircncia da Zona de Convergecircncia

do Atlacircntico Sul uma faixa de nebulosidade que se estende na direccedilatildeo Noroeste ndash Sudeste do

Brasil (Kousky 1988 Kodama 1992)

No inverno ocorre o enfraquecimento dos dois sistemas meteoroloacutegicos diminuindo a

entrada de umidade juntamente com o enfraquecimento da convecccedilatildeo local (Pereira Filho et

al 2007 Reboita et al 2010) De acordo com Vianello e Alves (2000) a regiatildeo Sudeste

apresenta precipitaccedilotildees durante o ano todo no entanto a precipitaccedilatildeo declina nas estaccedilotildees de

outono e inverno e a ocorrecircncia de chuva tende a acontecer devido apenas aos sistemas

frontais

As meacutedias mensais sazonais dos dados observados de precipitaccedilatildeo e temperatura para o

periacuteodo de janeiro de 1961 a fevereiro de 2013 estatildeo ilustradas na Figura 5 Verifica-se que os

maiores iacutendices de precipitaccedilatildeo ocorrem nos meses de dezembro a marccedilo quando ocorrem as

maiores meacutedias de temperaturas e nebulosidade Os meses que apresentam menor meacutedia de

nebulosidade satildeo os meses de inverno e possuem os menores iacutendices de precipitaccedilatildeo e

temperatura O ciclo anual da cobertura total de nuvens (valores observados) eacute visualmente

similar ao ciclo apresentado pela precipitaccedilatildeo

Com valores maacuteximos no periacuteodo de janeiro quando os dias satildeo mais longos e existe

uma atividade convectiva maior

Com valores miacutenimos no periacuteodo de agosto quando as noites satildeo mais longas e nesta

eacutepoca do ano o Hemisfeacuterio Sul recebe menos energia diminuindo a atividade convectiva

Apesar da consistecircncia observada entre as bases de dados utilizadas no estudo o

aprimoramento contiacutenuo se faz necessaacuterio para investigar a variabilidade climaacutetica associada

com os impactos das emissotildees dos gases de efeito estufa

911 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

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Figura 4 Comparaccedilatildeo dos valores meacutedios mensais dos

dados de nebulosidade observados (em azul contiacutenuo) e do

valor do iacutendice de claridade (1 - Kt) (vermelho contiacutenuo)

adquiridos na estaccedilatildeo IAG-USP durante o periacuteodo de 1961

a 2013 As meacutedias estatildeo indicadas pelas linhas tracejadas

A meacutedia mensal do coeficiente de cobertura efetiva de

nuvens (verde contiacutenuo) e a meacutedia (verde tracejado) estatildeo

apresentadas para os anos de 2007 e 2008

Figura 5 Comparaccedilatildeo mensal dos dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e precipitaccedilatildeo

(vermelho contiacutenuo) com suas respectivas meacutedias em (tracejado) b) Comparaccedilatildeo mensal dos

dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e temperatura (vermelho)

4 CONCLUSAtildeO

Mostrou-se que os meses de outubro a marccedilo apresentam maior nebulosidade com

valores mais elevados para o mecircs de janeiro Os meses que apresentam menores valores estatildeo

entre abril a setembro que correspondem a estaccedilatildeo de inverno coincidindo com os menores

valores mensais de precipitaccedilatildeo Apesar da subjetividade dos dados observados de

nebulosidade decorrente da metodologia de aquisiccedilatildeo realizada na estaccedilatildeo meteoroloacutegica foi

constatado que haacute grande consistecircncia com as estimativas obtidas por sateacutelite e com a seacuterie

histoacuterica de valores de (1- Kt) em escalas sazonais

O ciclo anual das meacutedias mensais de nebulosidade apresentou valores acima da meacutedia

anual ao longo do veratildeo e valores abaixo durante a estaccedilatildeo de inverno A observaccedilatildeo de

nebulosidade por sateacutelite adotou duas metodologias para definiccedilatildeo de condiccedilotildees de ceacuteu claro e

ceacuteu encoberto a) utilizando valores extremos (maacuteximo e miacutenimo) de radiacircncia visiacutevel

observada pelo sateacutelite ao longo de periacuteodos de 30 dias e b) utilizando valores de percentis de

5 e 95 dos valores de radiacircncia visiacutevel no mesmo periacuteodo Ambas as metodologias

apresentaram um comportamento semelhante ao longo do periacuteodo de dois anos de dados de

sateacutelite disponiacuteveis O desvio padratildeo da cobertura efetiva de nuvens diminuiu para o periacuteodo

912 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

de veratildeo com a utilizaccedilatildeo do percentil 5 e 95 por minimizar erros causados por sombras de

nuvens

5 AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi possiacutevel graccedilas agrave colaboraccedilatildeo do CCST-INPE que disponibilizou a

base de dados de sateacutelite utilizadas neste trabalho e ao IAG-USP que disponibilizou todos os

dados de superfiacutecie com a colaboraccedilatildeo da Samantha Martins que sempre foi muito atenciosa

Agradecimento eacute devido ao CNPq pelo suporte agrave pesquisa de Fernando Ramos Martins

Arcilan Trevenzoli Assireu e agrave CAPES pelo financiamento de bolsas para o desenvolvimento

da pesquisa Este artigo foi derivado de parte da Dissertaccedilatildeo de Mestrado da primeira autora

apresentada ao Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Ciecircncias em Meio Ambiente e Recursos

Hiacutedricos da Universidade Federal de Itajubaacute

6 REFEREcircNCIAS

ASSIREU A T REBOITA M S CORREcircA M de P Observando o ceacuteu quantificando as

nuvens e praticando modelagem um exerciacutecio de apoio ao aprendizado das ciecircncias

atmosfeacutericas Revista Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 34 n 1 p15l01ndash1501-6

2011

AYOADE J O Introduccedilatildeo agrave Climatologia para os troacutepicos 15 ed Rio de Janeiro

Bertrand Brasil 2011 332 p

BARBIERI P R B RAO V B FRANCHITO S H Estudo do iniacutecio e fim da estaccedilatildeo

chuvosa na Regiatildeo Sudeste do Brasil In CONGRESSO BRASILEIRO DE

METEOROLOGIA 13 2004 Fortaleza CE Anais Rio de Janeiro SBMET 2004

BLAIR T A Meteorologia Rio de Janeiro Centro de Publicaccedilotildees Teacutecnico de Alianccedila

1964 405p

CARVALHO L M V JONES C LIEBMANN B The South Atlantic Convergence Zone

persistence intensity form extreme precipitation and relationships with intraseasonal

activity Journal of Climate v 17 p 88-108 2004

CAVALCANTI I F de A FERREIRA N J SILVA M G A J da DIAS M A F da S

(Orgs) Tempo e clima no Brasil Satildeo Paulo Oficina de Textos 2009 463p

ECHER M S MARTINS F R PEREIRA E A importacircncia dos dados de cobertura de

nuvens e de sua variabilidade metodologias para aquisiccedilatildeo de dados Revista

Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 23 n 3 p 341-352 2006

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATIacuteSTICA - IBGE Satildeo Paulo 2015

Disponiacutevel em httpcidadesibgegovbrxtras perfilphplang=ampcodmun=355030amp

search=sao-paulo|sao-paulo Acesso em 27 set 2015

IQBAL M An introduction to solar radiation Toronto Academic Press Canada 1983

390p

KODAMA Y M Large-scale common features of sub-tropical precipitation zones (the Baiu

Frontal Zone the SPCZ and the SACZ) Part I characteristics of subtropical frontal

zones Journal of the Meteorological Society of Japan v 70 p 813-35 1992

909 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

anteriormente A Figura 3 apresenta a evoluccedilatildeo dos valores meacutedios diaacuterios dos dados de

cobertura efetiva de nuvens obtidos com esta teacutecnica e os dados de nebulosidade observados

na superfiacutecie

Figura 2 Comparaccedilatildeo entre as meacutedias horarias sazonais do Coeficiente Efetivo de

Cobertura de Nuvens representado pela cor verde com traccedilo contiacutenuo com os dados

observacionais de nebulosidade (azul contiacutenuo) coletados na estaccedilatildeo meteoroloacutegica

do IAGUSP na cidade de Satildeo Paulo O desvio padratildeo para ambas variaacuteveis estatildeo

tambeacutem apresentados em linha tracejada em preto (--)

Figura 3 Comparaccedilatildeo entre as meacutedias horarias sazonais do Coeficiente de

Cobertura Efetivo de Nuvens obtido com uso dos percentis 5 e 95 para

determinaccedilatildeo de LCLR e LCLD representado pela cor verde com traccedilo contiacutenuo

com os dados visuais de nebulosidade (azul contiacutenuo) coletados na estaccedilatildeo

meteoroloacutegica do IAGUSP na cidade de Satildeo Paulo O desvio padratildeo para ambas

variaacuteveis estatildeo tambeacutem apresentados em linha tracejada em preto (--)

Ao comparar visualmente as meacutedias horaacuterias da Figura 2 e Figura 3 verificou-se que os

dados de CCN e CCNPER satildeo equivalentes pois os resultados no percentil natildeo indicam

alteraccedilotildees maiores que (10) nos valores decimais de nebulosidade O periacuteodo de inverno

outono e primavera obtiveram menores variaccedilotildees As meacutedias horaacuterias para o periacuteodo de veratildeo

para o CCN (maacuteximo e miacutenimo) apresentaram maior variabilidade em relaccedilatildeo agraves meacutedias

910 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

obtidas com uso dos percentis de 5 e 95 (CCNPER)

33 Ciclo anual da nebulosidade

De acordo com Pereira Filho et al (2007) a regiatildeo metropolitana de Satildeo Paulo apresenta

o periacuteodo mais seco do ano durante o periacuteodo de outonoinverno Os meses mais uacutemidos

ocorrem no periacuteodo de veratildeoprimavera quando haacute possibilidade de eventos mais intensos de

chuvas e enchentes em diversas regiotildees da cidade

A Figura 4 ilustra a climatologia meacutedia mensal de nebulosidade observada em

comparaccedilatildeo com o valor meacutedio do complementar do iacutendice de claridade (1-Kt) As

estimativas de cobertura efetiva de nuvens (sateacutelite) tambeacutem estatildeo apresentadas na Figura 4

Observa-se uma sincronia entre o iacutendice de claridade e a nebulosidade ao longo dos

meses do ano

A nebulosidade maacutexima ocorre no veratildeo

A nebulosidade passa a diminuir no outono e atinge os valores miacutenimos (abaixo da

normal climatoloacutegica) no inverno quando ocorrem dias de baixa umidade

O aumento da nebulosidade tem iniacutecio na primavera

A justificativa para maior meacutedia de nebulosidade ao longo de veratildeo satildeo as influecircncias

locais como forte atividade convectiva associada com a ocorrecircncia de ilha de calor brisa

mariacutetima e com o maior fotoperiacuteodo - duraccedilatildeo do dia desde o nascer ateacute o pocircr do Sol

(Varejatildeo-Silva 2006) Tambeacutem haacute ocorrecircncia de fenocircmenos de maior escala como a accedilatildeo do

Anticiclone Subtropical do Atlacircntico Sul que nesta eacutepoca do ano favorece a entrada de

umidade no Sudeste brasileiro (Barbieri et al 2004) e a ocorrecircncia da Zona de Convergecircncia

do Atlacircntico Sul uma faixa de nebulosidade que se estende na direccedilatildeo Noroeste ndash Sudeste do

Brasil (Kousky 1988 Kodama 1992)

No inverno ocorre o enfraquecimento dos dois sistemas meteoroloacutegicos diminuindo a

entrada de umidade juntamente com o enfraquecimento da convecccedilatildeo local (Pereira Filho et

al 2007 Reboita et al 2010) De acordo com Vianello e Alves (2000) a regiatildeo Sudeste

apresenta precipitaccedilotildees durante o ano todo no entanto a precipitaccedilatildeo declina nas estaccedilotildees de

outono e inverno e a ocorrecircncia de chuva tende a acontecer devido apenas aos sistemas

frontais

As meacutedias mensais sazonais dos dados observados de precipitaccedilatildeo e temperatura para o

periacuteodo de janeiro de 1961 a fevereiro de 2013 estatildeo ilustradas na Figura 5 Verifica-se que os

maiores iacutendices de precipitaccedilatildeo ocorrem nos meses de dezembro a marccedilo quando ocorrem as

maiores meacutedias de temperaturas e nebulosidade Os meses que apresentam menor meacutedia de

nebulosidade satildeo os meses de inverno e possuem os menores iacutendices de precipitaccedilatildeo e

temperatura O ciclo anual da cobertura total de nuvens (valores observados) eacute visualmente

similar ao ciclo apresentado pela precipitaccedilatildeo

Com valores maacuteximos no periacuteodo de janeiro quando os dias satildeo mais longos e existe

uma atividade convectiva maior

Com valores miacutenimos no periacuteodo de agosto quando as noites satildeo mais longas e nesta

eacutepoca do ano o Hemisfeacuterio Sul recebe menos energia diminuindo a atividade convectiva

Apesar da consistecircncia observada entre as bases de dados utilizadas no estudo o

aprimoramento contiacutenuo se faz necessaacuterio para investigar a variabilidade climaacutetica associada

com os impactos das emissotildees dos gases de efeito estufa

911 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

Figura 4 Comparaccedilatildeo dos valores meacutedios mensais dos

dados de nebulosidade observados (em azul contiacutenuo) e do

valor do iacutendice de claridade (1 - Kt) (vermelho contiacutenuo)

adquiridos na estaccedilatildeo IAG-USP durante o periacuteodo de 1961

a 2013 As meacutedias estatildeo indicadas pelas linhas tracejadas

A meacutedia mensal do coeficiente de cobertura efetiva de

nuvens (verde contiacutenuo) e a meacutedia (verde tracejado) estatildeo

apresentadas para os anos de 2007 e 2008

Figura 5 Comparaccedilatildeo mensal dos dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e precipitaccedilatildeo

(vermelho contiacutenuo) com suas respectivas meacutedias em (tracejado) b) Comparaccedilatildeo mensal dos

dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e temperatura (vermelho)

4 CONCLUSAtildeO

Mostrou-se que os meses de outubro a marccedilo apresentam maior nebulosidade com

valores mais elevados para o mecircs de janeiro Os meses que apresentam menores valores estatildeo

entre abril a setembro que correspondem a estaccedilatildeo de inverno coincidindo com os menores

valores mensais de precipitaccedilatildeo Apesar da subjetividade dos dados observados de

nebulosidade decorrente da metodologia de aquisiccedilatildeo realizada na estaccedilatildeo meteoroloacutegica foi

constatado que haacute grande consistecircncia com as estimativas obtidas por sateacutelite e com a seacuterie

histoacuterica de valores de (1- Kt) em escalas sazonais

O ciclo anual das meacutedias mensais de nebulosidade apresentou valores acima da meacutedia

anual ao longo do veratildeo e valores abaixo durante a estaccedilatildeo de inverno A observaccedilatildeo de

nebulosidade por sateacutelite adotou duas metodologias para definiccedilatildeo de condiccedilotildees de ceacuteu claro e

ceacuteu encoberto a) utilizando valores extremos (maacuteximo e miacutenimo) de radiacircncia visiacutevel

observada pelo sateacutelite ao longo de periacuteodos de 30 dias e b) utilizando valores de percentis de

5 e 95 dos valores de radiacircncia visiacutevel no mesmo periacuteodo Ambas as metodologias

apresentaram um comportamento semelhante ao longo do periacuteodo de dois anos de dados de

sateacutelite disponiacuteveis O desvio padratildeo da cobertura efetiva de nuvens diminuiu para o periacuteodo

912 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

de veratildeo com a utilizaccedilatildeo do percentil 5 e 95 por minimizar erros causados por sombras de

nuvens

5 AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi possiacutevel graccedilas agrave colaboraccedilatildeo do CCST-INPE que disponibilizou a

base de dados de sateacutelite utilizadas neste trabalho e ao IAG-USP que disponibilizou todos os

dados de superfiacutecie com a colaboraccedilatildeo da Samantha Martins que sempre foi muito atenciosa

Agradecimento eacute devido ao CNPq pelo suporte agrave pesquisa de Fernando Ramos Martins

Arcilan Trevenzoli Assireu e agrave CAPES pelo financiamento de bolsas para o desenvolvimento

da pesquisa Este artigo foi derivado de parte da Dissertaccedilatildeo de Mestrado da primeira autora

apresentada ao Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Ciecircncias em Meio Ambiente e Recursos

Hiacutedricos da Universidade Federal de Itajubaacute

6 REFEREcircNCIAS

ASSIREU A T REBOITA M S CORREcircA M de P Observando o ceacuteu quantificando as

nuvens e praticando modelagem um exerciacutecio de apoio ao aprendizado das ciecircncias

atmosfeacutericas Revista Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 34 n 1 p15l01ndash1501-6

2011

AYOADE J O Introduccedilatildeo agrave Climatologia para os troacutepicos 15 ed Rio de Janeiro

Bertrand Brasil 2011 332 p

BARBIERI P R B RAO V B FRANCHITO S H Estudo do iniacutecio e fim da estaccedilatildeo

chuvosa na Regiatildeo Sudeste do Brasil In CONGRESSO BRASILEIRO DE

METEOROLOGIA 13 2004 Fortaleza CE Anais Rio de Janeiro SBMET 2004

BLAIR T A Meteorologia Rio de Janeiro Centro de Publicaccedilotildees Teacutecnico de Alianccedila

1964 405p

CARVALHO L M V JONES C LIEBMANN B The South Atlantic Convergence Zone

persistence intensity form extreme precipitation and relationships with intraseasonal

activity Journal of Climate v 17 p 88-108 2004

CAVALCANTI I F de A FERREIRA N J SILVA M G A J da DIAS M A F da S

(Orgs) Tempo e clima no Brasil Satildeo Paulo Oficina de Textos 2009 463p

ECHER M S MARTINS F R PEREIRA E A importacircncia dos dados de cobertura de

nuvens e de sua variabilidade metodologias para aquisiccedilatildeo de dados Revista

Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 23 n 3 p 341-352 2006

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATIacuteSTICA - IBGE Satildeo Paulo 2015

Disponiacutevel em httpcidadesibgegovbrxtras perfilphplang=ampcodmun=355030amp

search=sao-paulo|sao-paulo Acesso em 27 set 2015

IQBAL M An introduction to solar radiation Toronto Academic Press Canada 1983

390p

KODAMA Y M Large-scale common features of sub-tropical precipitation zones (the Baiu

Frontal Zone the SPCZ and the SACZ) Part I characteristics of subtropical frontal

zones Journal of the Meteorological Society of Japan v 70 p 813-35 1992

910 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

obtidas com uso dos percentis de 5 e 95 (CCNPER)

33 Ciclo anual da nebulosidade

De acordo com Pereira Filho et al (2007) a regiatildeo metropolitana de Satildeo Paulo apresenta

o periacuteodo mais seco do ano durante o periacuteodo de outonoinverno Os meses mais uacutemidos

ocorrem no periacuteodo de veratildeoprimavera quando haacute possibilidade de eventos mais intensos de

chuvas e enchentes em diversas regiotildees da cidade

A Figura 4 ilustra a climatologia meacutedia mensal de nebulosidade observada em

comparaccedilatildeo com o valor meacutedio do complementar do iacutendice de claridade (1-Kt) As

estimativas de cobertura efetiva de nuvens (sateacutelite) tambeacutem estatildeo apresentadas na Figura 4

Observa-se uma sincronia entre o iacutendice de claridade e a nebulosidade ao longo dos

meses do ano

A nebulosidade maacutexima ocorre no veratildeo

A nebulosidade passa a diminuir no outono e atinge os valores miacutenimos (abaixo da

normal climatoloacutegica) no inverno quando ocorrem dias de baixa umidade

O aumento da nebulosidade tem iniacutecio na primavera

A justificativa para maior meacutedia de nebulosidade ao longo de veratildeo satildeo as influecircncias

locais como forte atividade convectiva associada com a ocorrecircncia de ilha de calor brisa

mariacutetima e com o maior fotoperiacuteodo - duraccedilatildeo do dia desde o nascer ateacute o pocircr do Sol

(Varejatildeo-Silva 2006) Tambeacutem haacute ocorrecircncia de fenocircmenos de maior escala como a accedilatildeo do

Anticiclone Subtropical do Atlacircntico Sul que nesta eacutepoca do ano favorece a entrada de

umidade no Sudeste brasileiro (Barbieri et al 2004) e a ocorrecircncia da Zona de Convergecircncia

do Atlacircntico Sul uma faixa de nebulosidade que se estende na direccedilatildeo Noroeste ndash Sudeste do

Brasil (Kousky 1988 Kodama 1992)

No inverno ocorre o enfraquecimento dos dois sistemas meteoroloacutegicos diminuindo a

entrada de umidade juntamente com o enfraquecimento da convecccedilatildeo local (Pereira Filho et

al 2007 Reboita et al 2010) De acordo com Vianello e Alves (2000) a regiatildeo Sudeste

apresenta precipitaccedilotildees durante o ano todo no entanto a precipitaccedilatildeo declina nas estaccedilotildees de

outono e inverno e a ocorrecircncia de chuva tende a acontecer devido apenas aos sistemas

frontais

As meacutedias mensais sazonais dos dados observados de precipitaccedilatildeo e temperatura para o

periacuteodo de janeiro de 1961 a fevereiro de 2013 estatildeo ilustradas na Figura 5 Verifica-se que os

maiores iacutendices de precipitaccedilatildeo ocorrem nos meses de dezembro a marccedilo quando ocorrem as

maiores meacutedias de temperaturas e nebulosidade Os meses que apresentam menor meacutedia de

nebulosidade satildeo os meses de inverno e possuem os menores iacutendices de precipitaccedilatildeo e

temperatura O ciclo anual da cobertura total de nuvens (valores observados) eacute visualmente

similar ao ciclo apresentado pela precipitaccedilatildeo

Com valores maacuteximos no periacuteodo de janeiro quando os dias satildeo mais longos e existe

uma atividade convectiva maior

Com valores miacutenimos no periacuteodo de agosto quando as noites satildeo mais longas e nesta

eacutepoca do ano o Hemisfeacuterio Sul recebe menos energia diminuindo a atividade convectiva

Apesar da consistecircncia observada entre as bases de dados utilizadas no estudo o

aprimoramento contiacutenuo se faz necessaacuterio para investigar a variabilidade climaacutetica associada

com os impactos das emissotildees dos gases de efeito estufa

911 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

Figura 4 Comparaccedilatildeo dos valores meacutedios mensais dos

dados de nebulosidade observados (em azul contiacutenuo) e do

valor do iacutendice de claridade (1 - Kt) (vermelho contiacutenuo)

adquiridos na estaccedilatildeo IAG-USP durante o periacuteodo de 1961

a 2013 As meacutedias estatildeo indicadas pelas linhas tracejadas

A meacutedia mensal do coeficiente de cobertura efetiva de

nuvens (verde contiacutenuo) e a meacutedia (verde tracejado) estatildeo

apresentadas para os anos de 2007 e 2008

Figura 5 Comparaccedilatildeo mensal dos dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e precipitaccedilatildeo

(vermelho contiacutenuo) com suas respectivas meacutedias em (tracejado) b) Comparaccedilatildeo mensal dos

dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e temperatura (vermelho)

4 CONCLUSAtildeO

Mostrou-se que os meses de outubro a marccedilo apresentam maior nebulosidade com

valores mais elevados para o mecircs de janeiro Os meses que apresentam menores valores estatildeo

entre abril a setembro que correspondem a estaccedilatildeo de inverno coincidindo com os menores

valores mensais de precipitaccedilatildeo Apesar da subjetividade dos dados observados de

nebulosidade decorrente da metodologia de aquisiccedilatildeo realizada na estaccedilatildeo meteoroloacutegica foi

constatado que haacute grande consistecircncia com as estimativas obtidas por sateacutelite e com a seacuterie

histoacuterica de valores de (1- Kt) em escalas sazonais

O ciclo anual das meacutedias mensais de nebulosidade apresentou valores acima da meacutedia

anual ao longo do veratildeo e valores abaixo durante a estaccedilatildeo de inverno A observaccedilatildeo de

nebulosidade por sateacutelite adotou duas metodologias para definiccedilatildeo de condiccedilotildees de ceacuteu claro e

ceacuteu encoberto a) utilizando valores extremos (maacuteximo e miacutenimo) de radiacircncia visiacutevel

observada pelo sateacutelite ao longo de periacuteodos de 30 dias e b) utilizando valores de percentis de

5 e 95 dos valores de radiacircncia visiacutevel no mesmo periacuteodo Ambas as metodologias

apresentaram um comportamento semelhante ao longo do periacuteodo de dois anos de dados de

sateacutelite disponiacuteveis O desvio padratildeo da cobertura efetiva de nuvens diminuiu para o periacuteodo

912 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

de veratildeo com a utilizaccedilatildeo do percentil 5 e 95 por minimizar erros causados por sombras de

nuvens

5 AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi possiacutevel graccedilas agrave colaboraccedilatildeo do CCST-INPE que disponibilizou a

base de dados de sateacutelite utilizadas neste trabalho e ao IAG-USP que disponibilizou todos os

dados de superfiacutecie com a colaboraccedilatildeo da Samantha Martins que sempre foi muito atenciosa

Agradecimento eacute devido ao CNPq pelo suporte agrave pesquisa de Fernando Ramos Martins

Arcilan Trevenzoli Assireu e agrave CAPES pelo financiamento de bolsas para o desenvolvimento

da pesquisa Este artigo foi derivado de parte da Dissertaccedilatildeo de Mestrado da primeira autora

apresentada ao Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Ciecircncias em Meio Ambiente e Recursos

Hiacutedricos da Universidade Federal de Itajubaacute

6 REFEREcircNCIAS

ASSIREU A T REBOITA M S CORREcircA M de P Observando o ceacuteu quantificando as

nuvens e praticando modelagem um exerciacutecio de apoio ao aprendizado das ciecircncias

atmosfeacutericas Revista Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 34 n 1 p15l01ndash1501-6

2011

AYOADE J O Introduccedilatildeo agrave Climatologia para os troacutepicos 15 ed Rio de Janeiro

Bertrand Brasil 2011 332 p

BARBIERI P R B RAO V B FRANCHITO S H Estudo do iniacutecio e fim da estaccedilatildeo

chuvosa na Regiatildeo Sudeste do Brasil In CONGRESSO BRASILEIRO DE

METEOROLOGIA 13 2004 Fortaleza CE Anais Rio de Janeiro SBMET 2004

BLAIR T A Meteorologia Rio de Janeiro Centro de Publicaccedilotildees Teacutecnico de Alianccedila

1964 405p

CARVALHO L M V JONES C LIEBMANN B The South Atlantic Convergence Zone

persistence intensity form extreme precipitation and relationships with intraseasonal

activity Journal of Climate v 17 p 88-108 2004

CAVALCANTI I F de A FERREIRA N J SILVA M G A J da DIAS M A F da S

(Orgs) Tempo e clima no Brasil Satildeo Paulo Oficina de Textos 2009 463p

ECHER M S MARTINS F R PEREIRA E A importacircncia dos dados de cobertura de

nuvens e de sua variabilidade metodologias para aquisiccedilatildeo de dados Revista

Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 23 n 3 p 341-352 2006

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATIacuteSTICA - IBGE Satildeo Paulo 2015

Disponiacutevel em httpcidadesibgegovbrxtras perfilphplang=ampcodmun=355030amp

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390p

KODAMA Y M Large-scale common features of sub-tropical precipitation zones (the Baiu

Frontal Zone the SPCZ and the SACZ) Part I characteristics of subtropical frontal

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911 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

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Figura 4 Comparaccedilatildeo dos valores meacutedios mensais dos

dados de nebulosidade observados (em azul contiacutenuo) e do

valor do iacutendice de claridade (1 - Kt) (vermelho contiacutenuo)

adquiridos na estaccedilatildeo IAG-USP durante o periacuteodo de 1961

a 2013 As meacutedias estatildeo indicadas pelas linhas tracejadas

A meacutedia mensal do coeficiente de cobertura efetiva de

nuvens (verde contiacutenuo) e a meacutedia (verde tracejado) estatildeo

apresentadas para os anos de 2007 e 2008

Figura 5 Comparaccedilatildeo mensal dos dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e precipitaccedilatildeo

(vermelho contiacutenuo) com suas respectivas meacutedias em (tracejado) b) Comparaccedilatildeo mensal dos

dados de nebulosidade total (azul contiacutenuo) e temperatura (vermelho)

4 CONCLUSAtildeO

Mostrou-se que os meses de outubro a marccedilo apresentam maior nebulosidade com

valores mais elevados para o mecircs de janeiro Os meses que apresentam menores valores estatildeo

entre abril a setembro que correspondem a estaccedilatildeo de inverno coincidindo com os menores

valores mensais de precipitaccedilatildeo Apesar da subjetividade dos dados observados de

nebulosidade decorrente da metodologia de aquisiccedilatildeo realizada na estaccedilatildeo meteoroloacutegica foi

constatado que haacute grande consistecircncia com as estimativas obtidas por sateacutelite e com a seacuterie

histoacuterica de valores de (1- Kt) em escalas sazonais

O ciclo anual das meacutedias mensais de nebulosidade apresentou valores acima da meacutedia

anual ao longo do veratildeo e valores abaixo durante a estaccedilatildeo de inverno A observaccedilatildeo de

nebulosidade por sateacutelite adotou duas metodologias para definiccedilatildeo de condiccedilotildees de ceacuteu claro e

ceacuteu encoberto a) utilizando valores extremos (maacuteximo e miacutenimo) de radiacircncia visiacutevel

observada pelo sateacutelite ao longo de periacuteodos de 30 dias e b) utilizando valores de percentis de

5 e 95 dos valores de radiacircncia visiacutevel no mesmo periacuteodo Ambas as metodologias

apresentaram um comportamento semelhante ao longo do periacuteodo de dois anos de dados de

sateacutelite disponiacuteveis O desvio padratildeo da cobertura efetiva de nuvens diminuiu para o periacuteodo

912 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

de veratildeo com a utilizaccedilatildeo do percentil 5 e 95 por minimizar erros causados por sombras de

nuvens

5 AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi possiacutevel graccedilas agrave colaboraccedilatildeo do CCST-INPE que disponibilizou a

base de dados de sateacutelite utilizadas neste trabalho e ao IAG-USP que disponibilizou todos os

dados de superfiacutecie com a colaboraccedilatildeo da Samantha Martins que sempre foi muito atenciosa

Agradecimento eacute devido ao CNPq pelo suporte agrave pesquisa de Fernando Ramos Martins

Arcilan Trevenzoli Assireu e agrave CAPES pelo financiamento de bolsas para o desenvolvimento

da pesquisa Este artigo foi derivado de parte da Dissertaccedilatildeo de Mestrado da primeira autora

apresentada ao Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Ciecircncias em Meio Ambiente e Recursos

Hiacutedricos da Universidade Federal de Itajubaacute

6 REFEREcircNCIAS

ASSIREU A T REBOITA M S CORREcircA M de P Observando o ceacuteu quantificando as

nuvens e praticando modelagem um exerciacutecio de apoio ao aprendizado das ciecircncias

atmosfeacutericas Revista Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 34 n 1 p15l01ndash1501-6

2011

AYOADE J O Introduccedilatildeo agrave Climatologia para os troacutepicos 15 ed Rio de Janeiro

Bertrand Brasil 2011 332 p

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chuvosa na Regiatildeo Sudeste do Brasil In CONGRESSO BRASILEIRO DE

METEOROLOGIA 13 2004 Fortaleza CE Anais Rio de Janeiro SBMET 2004

BLAIR T A Meteorologia Rio de Janeiro Centro de Publicaccedilotildees Teacutecnico de Alianccedila

1964 405p

CARVALHO L M V JONES C LIEBMANN B The South Atlantic Convergence Zone

persistence intensity form extreme precipitation and relationships with intraseasonal

activity Journal of Climate v 17 p 88-108 2004

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(Orgs) Tempo e clima no Brasil Satildeo Paulo Oficina de Textos 2009 463p

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nuvens e de sua variabilidade metodologias para aquisiccedilatildeo de dados Revista

Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 23 n 3 p 341-352 2006

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Disponiacutevel em httpcidadesibgegovbrxtras perfilphplang=ampcodmun=355030amp

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390p

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Frontal Zone the SPCZ and the SACZ) Part I characteristics of subtropical frontal

zones Journal of the Meteorological Society of Japan v 70 p 813-35 1992

912 Luciana Machado de Moura et al

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

de veratildeo com a utilizaccedilatildeo do percentil 5 e 95 por minimizar erros causados por sombras de

nuvens

5 AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi possiacutevel graccedilas agrave colaboraccedilatildeo do CCST-INPE que disponibilizou a

base de dados de sateacutelite utilizadas neste trabalho e ao IAG-USP que disponibilizou todos os

dados de superfiacutecie com a colaboraccedilatildeo da Samantha Martins que sempre foi muito atenciosa

Agradecimento eacute devido ao CNPq pelo suporte agrave pesquisa de Fernando Ramos Martins

Arcilan Trevenzoli Assireu e agrave CAPES pelo financiamento de bolsas para o desenvolvimento

da pesquisa Este artigo foi derivado de parte da Dissertaccedilatildeo de Mestrado da primeira autora

apresentada ao Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Ciecircncias em Meio Ambiente e Recursos

Hiacutedricos da Universidade Federal de Itajubaacute

6 REFEREcircNCIAS

ASSIREU A T REBOITA M S CORREcircA M de P Observando o ceacuteu quantificando as

nuvens e praticando modelagem um exerciacutecio de apoio ao aprendizado das ciecircncias

atmosfeacutericas Revista Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 34 n 1 p15l01ndash1501-6

2011

AYOADE J O Introduccedilatildeo agrave Climatologia para os troacutepicos 15 ed Rio de Janeiro

Bertrand Brasil 2011 332 p

BARBIERI P R B RAO V B FRANCHITO S H Estudo do iniacutecio e fim da estaccedilatildeo

chuvosa na Regiatildeo Sudeste do Brasil In CONGRESSO BRASILEIRO DE

METEOROLOGIA 13 2004 Fortaleza CE Anais Rio de Janeiro SBMET 2004

BLAIR T A Meteorologia Rio de Janeiro Centro de Publicaccedilotildees Teacutecnico de Alianccedila

1964 405p

CARVALHO L M V JONES C LIEBMANN B The South Atlantic Convergence Zone

persistence intensity form extreme precipitation and relationships with intraseasonal

activity Journal of Climate v 17 p 88-108 2004

CAVALCANTI I F de A FERREIRA N J SILVA M G A J da DIAS M A F da S

(Orgs) Tempo e clima no Brasil Satildeo Paulo Oficina de Textos 2009 463p

ECHER M S MARTINS F R PEREIRA E A importacircncia dos dados de cobertura de

nuvens e de sua variabilidade metodologias para aquisiccedilatildeo de dados Revista

Brasileira de Ensino de Fiacutesica v 23 n 3 p 341-352 2006

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATIacuteSTICA - IBGE Satildeo Paulo 2015

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Frontal Zone the SPCZ and the SACZ) Part I characteristics of subtropical frontal

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913 Variabilidade da cobertura de nuvens na cidade de Satildeo Paulo

Rev Ambient Aacutegua vol 11 n 4 Taubateacute ndash Oct Dec 2016

KODAMA Y M Large-scale common features of sub-tropical precipitation zones (the Baiu

Frontal Zone the SPCZ and the SACZ) Part II Conditions of the circulations for

generating the STCZs Journal of the Meteorological Society of Japan v 71 p 581-

610 1993

KOUSKY V E Pentad outgoing longwave radiation climatology for the South American

sector Revista Brasileira de Meteorologia v 3 p 217-231 1988

LOMBARDO M A Ilha de calor nas metroacutepoles o exemplo de Satildeo Paulo Satildeo Paulo

Hucitec 1985 244p

LUIZ E W Desenvolvimento de Metodologias para Estimativas de Cobertura de

Nuvens 2014 74 f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Meteorologia) - Instituto Nacional de

Pesquisas Espaciais Satildeo Joseacute dos Campos 2014 Disponiacutevel em

httpftpcptecinpebrlabrenpubltesesDissertacao2014_Eduardo_Weide_Luizpdf

Acesso em 12 jun 2016

MARTINS F R PEREIRA E B ABREU S L de Influecircncia do iacutendice de cobertura de

nuvens obtido a partir de imagens de sateacutelite na precisatildeo das estimativas de energia

solar incidente na superfiacutecie In CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA

13 2004 Fortaleza Anais Rio de Janeiro SBMet 2004

MOL J M D Estimativa de precipitaccedilatildeo por meio de sensoriamento remoto 2005 103f

Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hiacutedricos) - Universidade

de Brasiacutelia Brasiacutelia 2005

OLIVEIRA A P DIAS P L S Aspectos observacionais da brisa mariacutetima em Satildeo Paulo

In CONGRESSO BRASILEIRO de METEOROLOGIA 2 1982 Pelotas Anais Rio

de Janeiro SBMET 1982 Vol1 p 129ndash161

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