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https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846495| Título: | Elaboração de um Sistema para Medições do Perfil Vertical Atmosférico na Camada de Superfície com o Uso de Instrumentação de Baixo Custo Embarcada em Drone |
| Autor(es): | Ferreira, David Christian de Lima |
| Orientador(es): | Prof. Dr. Márcio Cataldi |
| Palavras-chave: | Desastres Naturais Camada de superfície Instrumentação de baixo custo em Arduino Drone Modelo numérico Weather Research and Forecasting WRF WRF-Python Natural disasters Surface layer Low-cost instrumentation in Arduino Drone Numerical model Weather Research and Forecasting |
| Áreas de conhecimento da DGPM: | Meteorologia |
| Data do documento: | 2023 |
| Editor: | Universidade Federal Fluminense (UFF) |
| Descrição: | Desastres naturais de ordem atmosférica podem ter seus danos atenuados se alertas meteorológicos forem disseminados em tempo hábil e se representarem tais fenômenos de forma precisa e acurada. Dentre as possíveis formas de ser obter dados relacionados às condições do tempo estão o emprego de perfiladores atmosféricos e de modelos numéricos, dentre os quais está modelo Weather Research and Forecasting (WRF). Tais recursos podem ser utilizados, dentre outras aplicações possíveis, para estudos relacionados à camada de superfície, a qual sofre variações substanciais em seus valores de temperatura, umidade e vento em função da altura devido ao arrasto por fricção, à condução de calor e à evaporação próxima à superfície terrestre, de modo que essa camada da baixa troposfera desempenha um papel importante em diversas relações humanas. A fim de viabilizar experimentações atmosféricas, sem a necessidade de grande dispêndio financeiro, foi desenvolvido junto ao Laboratório de Monitoramento e Modelagem Numérica de Sistemas Climáticos (LAMMOC) da Universidade Federal Fluminense (UFF) um perfilador atmosférico de baixo custo para ser embarcado em um drone e baseado em prototipagem com Arduino, o qual teve como sensores o DHT22 para medição de temperatura e umidade relativa, o BMP280 para medição da pressão atmosférica, e o MPX5100DP para tratamento da influência do ar descendente das hélices do drone nas medições. Assim, esse perfilador foi utilizado numa experimentação, a partir da qual foram gerados perfis verticais atmosféricos. Também se utilizou o modelo WRF associado ao pacote de rotinas WRF-Python na geração de perfis das variáveis atmosféricas para análise comparativa com os dados observados. Como resultado, notou-se que os perfis de dados observados descreveram um comportamento da camada de superfície que indica a ocorrência de inversão térmica e de mudança de regime dessa camada. Com isso, avalia-se que a metodologia do uso desse perfilador pode ser aplicada em diversos estudos atmosféricos, tais como poluição atmosférica e previsão imediata do tempo (nowcasting), assim como seu potencial para proveito em áreas como meteorologia operacional e assimilação de dados de modelos numéricos se mostra promissor. |
| Abstract: | Atmospheric natural disasters can have their damage mitigated if meteorological alerts are disseminated in a timely manner and if such phenomena are precisely and accurately represented. Among the possible ways to obtain data related to weather conditions are the use of atmospheric profilers and numerical models, among which is the Weather Research and Forecasting (WRF) model. Such resources can be used, among other possible applications, for studies related to the surface layer, which is subjected to substantial variations in its temperature, humidity, and wind values as a function of height due to frictional drag, heat conduction and evaporation near to the surface, so this layer of the lower troposphere plays an important role in many human relationships. In order to make atmospheric experiments achievable, without the need for large financial outlays, a low-cost atmospheric profiler was developed together with the Laboratory for Monitoring and Numerical Modeling of Climate Systems (LAMMOC) at the Fluminense Federal University (UFF) to be aboard a drone and based on prototyping with Arduino, which had as sensors the DHT22 for measuring temperature and relative humidity, the BMP280 for measuring atmospheric pressure, and the MPX5100DP for treating the influence of the descending air of the drone's propellers on the measurements. Thus, this profiler was used in an experiment, from which atmospheric vertical profiles were generated. The WRF model associated with the WRF-Python routines package was also used to generate profiles of atmospheric variables for comparative analysis with the observed data. As a result, it was noticed that the observed data profiles described a behavior of the surface layer that indicates the occurrence of thermal inversion and change of regime of this layer. Therefore, it is evaluated that the methodology of using this profiler can be applied in several atmospheric studies, such as atmospheric pollution and nowcasting weather forecast, as well as its potential for use in areas such as operational meteorology and assimilation of data from numerical models shows to be promising. |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto |
| URI: | https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846495 |
| Tipo: | Dissertação |
| Aparece nas coleções: | Hidrografia e Navegação: Coleção de Dissertações |
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