Dúvida do leitor: capacidade de um pluviômetro



A dúvida de hoje é do leitor Paulo Vitor:

Sou um estatístico trabalhando com dados de precipitação diária coletados em pluviômetros. Tenho algumas dúvidas quanto ao seu post “O que é um pluviômetro?”. Qual a capacidade máxima de um pluviômetro? Você conhece casos onde o volume do equipamento não foi o suficiente para coletar a precipitação? É possível observar uma medida de quase 1000 mm na Amazônia ou de 400 mm no Paraná? Descobri que “standard German Hellmann rain gauges” tem capacidade para 200 mm, mas não achei essa informação para pluviômetros. Pelas fotos que encontrei, eles não parecem ter um limite muito diferente deste. Você poderia me ajudar? 🙂

Gostei muito da sua dúvida, Paulo! Demorei um pouco para respondê-la porque eu estava pesquisando algumas fotos e informações para enriquecer o post.

O que é um “standard German Hellmann rain gauges”? 

A imagem abaixo ilustra exatamente como um pluviômetro (em inglês, rain gauge ou pluviometer) deve ser:

 

raingauge
Imagem da referência [1] da Bibliografia

A imagem representa um corte no instrumento, mostrando a parte da abertura do pluviômetro (representada pela letra a, na figura), que é por onde a chuva entra, a parte representada pela letra b é o coletor, que tem esse formato de funil. E a parte c é o reservatório da água.  Qualquer pluviômetro “padrão”, seja o padrão alemão ou não, vai ter essa configuração. Essa parte afunilada representada pela letra b é dessa forma para que a água fique bem armazenada no reservatório c, minimizando a evaporação. Se a água da chuva evaporar mesmo que parcialmente e bem pouco por chuva, poderemos ter um efeito “somado” que vai prejudicar a medição do total de chuva ao longo de um mês ou de um ano.

Na dúvida do Paulo, a preocupação é com a parte c, o reservatório. E se chover demais e a água ultrapassar o reservatório, subir e ficar também na área de coleta b, onde está sujeita a evaporação? Já falarei sobre isso, mas antes vou falar do standard German Hellmann rain gauges (ou pluviômetro alemão padrão, modelo Hellmann). Esse modelo é o mais utilizado em estações ao redor do mundo todo, sendo mencionado diversas vezes em materiais da WMO (ver referência bibliográfica [1] e [2]). Na referência [2], ele é mencionado como um dos mais “precisos” e na referência [1] ele é considerado o mais utilizado, após um levantamento feito na década de 1980 com mais de 150 mil pluviômetros em 136 países.

A área de captação do modelo Hellmann é de 200cm² e volume de armazenamento depende do fabricante. Esse modelo da Wittich & Visser, fabricante holandês, possui capacidade de 1,2l (o que suporta 60 mm de chuva). Já ouvi falar de modelos com capacidade de 1,5l (75mm de chuva). O fabricante R. Fuess, com o qual tenho mais afinidade, possui o pluviômetro Hellmann modelo n°69,  com 2 reservatórios de armazenamento de 70mm de chuva cada (ou seja, aguenta até 140mm de chuva). Sendo assim, Paulo, não sei qual fabricante fornece esse modelo com 200mm de capacidade de chuva, mas é possível sim e isso significaria um volume acumulado de 4l.

Pluviômetro tipo Hellmann (padrão alemão) do fabricante R.Fuess. O mesmo fabricante disponibiliza pluviógrafos (registradores) com a mesma área de captação, 200cm².
Pluviômetro tipo Hellmann (padrão alemão) do fabricante R.Fuess. O mesmo fabricante disponibiliza pluviógrafos (registradores) com a mesma área de captação, 200cm².

A área de captação 

A questão da área de captação é importante mencionar porque para cada área de captação, teremos uma proveta graduada de acordo com aquela área. Basta recordar que 1mm de chuva é igual a 1l de chuva em 1m² de área (conforme mencionei nesse post). Dessa forma, teremos provetas com graduação diferente para cada área de captação.

Cubo
Cubo ilustrando um tanque hipotético de 1m² de área de base. Se jogarmos 1l de água dentro desse cubo, teríamos uma lâmina de 1mm. Figura feita por Emerson R. Almeida, especialmente para o Meteorópole. Por favor, se for reutilizá-la cite sua origem.

A figura acima foi originalmente publicada nesse post em que falo sobre pluviômetros de maneira bem mais geral, mostrando algumas imagens e com algumas informações bem mais didáticas. Como aqui estou respondendo a dúvida do Paulo, que é estatístico e aparentemente trabalha com dados de precipitação, tomei a liberdade de ser mais técnica.

Posso usar o modelo Hellmann (padrão alemão) no Brasil? 

Para entender isso melhor, a gente vai ter que dar uma olhada na climatologia e nos recordes. Como exemplo, vou usar um climograma de São Paulo-SP, mas poderia ser um climograma de qualquer cidade do mundo.

Climograma de São Paulo. Dados da Estação Meteorológica do IAG-USP
Climograma de São Paulo. Dados da Estação Meteorológica do IAG-USP

Observando o climograma acima (para mais informações, veja esse post), perceba que em média chove perto de 250mm de chuva em Janeiro (mês mais chuvoso). Somando o ano todo, temos em média uma chuva total de 1300 mm em São Paulo.  O mês mais chuvoso já registrado na Estação Meteorológica do IAG-USP foi Janeiro/2010, com 653,2mm de chuva e o ano mais chuvoso foi 1983, com 2236 mm. O dia mais chuvoso (maior acumulado em 24h) observado na EM-IAG-USP foi em 06 de março de 1966,com 145,9mm.

Na Estação Chuvosa daqui de São Paulo, há situações em que a gente consegue acumular 100 mm de chuva em menos de 1 semana. E nem vou mencionar regiões como a Serra do Mar (especificamente os arredores da cidade de Ubatuba-SP) e a parte mais ocidental da Floresta Amazônica. Nessas regiões, facilmente chove cerca de 3000mm por ano.

jornal

O recorde de jornal acima foi obtido nesse link, mas infelizmente não há a fonte. O recorde absoluto de maior chuva registrada no Brasil em 24h foi em Itapanhaú/SP, um total de cerca de 622,5mm em 20 de junho de 1947 (ou 20/07/1947, dependendo da fonte).

Conclusão: o modelo Hellmann talvez não seja indicado se você não coletar a água dele todos os dias. Anteriormente, citei um modelo da R. Fuess com capacidade de armazenamento de 140mm de chuva. Levando em conta as informações que mencionei acima e sendo ainda mais extrema, considerando outras áreas tropicais em que chove mais de 10000mm por ano (em áreas de monções da Índia, veja aqui e confira aqui outros recordes de precipitação pelo mundo), temos que um pluviômetro de capacidade de 140mm não é indicado.

Quando o Paulo pergunta se “É possível observar uma medida de quase 1000 mm na Amazônia ou de 400 mm no Paraná?” a dúvida dele é bem pertinente, já que há pontos no Brasil em que se chove muito e se não tomarmos cuidado na escolha do pluviômetro a ser instalado, poderemos ter problemas de transbordamento.

Para quem quiser saber mais sobre as medidas de precipitação em uma Estação Meteorológica, clique nesse post em que explico tudinho.

Mas e se eu quiser usar um pluviômetro Hellmann numa área tropical?

Eu diria que é possível se alguns pontos forem considerados:

  • se usa um modelo Hellmann com capacidade de armazenamento maior;
  • se usa um registrador modelo Hellmann, ou um pluviógrafo Hellmann, que é o modelo utilizado na Estação Meteorológica do IAG-USP. O registrador coleta até 10mm de chuva, quando faz uma sifonagem e volta a registrar a chuva. Num dia chuvoso, teremos vários picos. Basta somar esses picos e descobrir o quanto choveu. Falei do pluviógrafo nesse post e dei o exemplo de um diagrama. O pluviógrafo também é modelo Hellmann, mesma área de captação, mesmo design, a diferença é que ele faz o registro em um diagrama, diferente do pluviômetro em que preciso coletar a chuva usando uma proveta apropriada.
Pluviógrafo modelo padrão alemão Hellmann. Em destaque, o tambor do pluviógrafo, onde fica o pluviograma. Fonte: PortalSaoFrancisco.com.br
  • alternativamente, se faz várias coletas por dia no meu pluviômetro Hellmann, o que nem sempre é operacionalmente possível (em caso de posto pluviométrico que fica em área afastada, por exemplo).

Pluviômetros usados no Brasil

O documento da referência bibliográfica [1] também informa que existem vários modelos de pluviômetros ao longo do mundo, cada um adaptado as realidades de cada país. O tipo de material usado na fabricação e a maneira de instalar, por exemplo, depende da realidade climática e de disponibilidade de materiais de cada lugar. Claro que essas variações causam inomogeneidades  nos dados, mas isso teria que ser assunto para outro post.

Para a realidade dos trópicos, pluviômetros como o Hellmann com a capacidade indicada anteriormente não são indicados, já que aqui chove bastante. Os recordes de maior precipitação em 24h pertencem

Os modelos  de pluviômetros utilizados na Estação Meteorológica do IAG-USP são o modelo Paulista e o modelo Ville de Paris.

Pluviômetros da Estação Meteorológica do IAG-USP. Em primeiro plano, temos o modelo Ville de Paris. Em segundo plano, o modelo Paulista e em terceiro plano, um registrador (pluviógrafo) modelo Hellmann da marca Lambrecht. Foto tirada por mim. Pode ser utilizada e distribuída para fins não comerciais, sempre citando a fonte.

A área de captação do Ville de Paris é em geral menor do que a área de captação do Paulista. Na Estação Meteorológica do IAG-USP (EM-IAG-USP), foi feita uma adaptação para que o Ville de Paris tenha a mesma área de captação do Paulista, para assim utilizar a mesma proveta para os dois modelos.  A área de captação é de aproximadamente 500cm² e a capacidade de armazenamento do modelo Paulista é de cerca de 15-20l. Isso dá cerca de 400ml de chuva! Na EM-IAG-USP, a leitura dos pluviômetros é feita 4x por dia (7h, 14h, 21h e 00h). Ou seja, não há chance de transbordamento.

Há Pluviômetros Paulista e Ville de Paris de tamanhos diversos (esse aqui, por exemplo, tem capacidade de 125mm de chuva). Como é um instrumento de fácil fabricação, sua capacidade pode variar. Depende do fabricante e da aplicação. Como foi dito anteriormente, o importante é ter conhecimento da área de captação e ter uma proveta adequada a essa área.

Conclusão

O modelo padrão alemão (Hellmann) não é indicado para áreas tropicais, principalmente se o pluviômetro não for verificado mais de uma vez por dia. Em casos de pluviômetros instalados em postos pluviométricos afastados, talvez seja o caso de instalar pluviômetros como Paulista ou Ville de Paris, ou mesmo um modelo Hellmann com maior capacidade de armazenamento.

***

Paulo, espero ter sanado algumas de suas dúvidas. Se alguma coisa não ficou clara ou se há alguma outra dúvida relacionada, deixe nos comentários (claro que o convite é estendido a outros leitores que tem dúvidas sobre o assunto, não somente ao Paulo).

 

 

Bibliografia

Além dos links que foram postados ao longo do texto, utilizei as seguintes fontes de dados para escrever esse post:

[1] Instruments and Observing Methods Report n°38 – Catalogue of National Standard Precipitation Gauges [WMO]

[2] CIMO Guide – Measurement of Precipitation. [WMO]

[3] Recordes da Estação Meteorológica do IAG-USP