Forças atuantes em Barragens

O estudo de Vetores, Momentos, Forças a montante e a jusante, peso da estrutura e Força do Fluido, ou seja (Resistência dos Materiais + Fenômenos de Transportes), atuam continuamente sobre uma barragem, veja a representação abaixo:

O Clima não tá pra brincadeira

veja este gráfico que corresponde ás medidas de localização de descargas atmosféricas entre:

29/01/2010 - 00h00min e 29/01/2010 - 23h59min

mais de 600 raios em um dia de monitoramento, somente no estado do Paraná

Fonte: Simepar/ZEUS/Starnet

Primeiro Parque Eólico no Brasil

A Alstom assinou em dezembro do último ano um protocolo de intenções com o Governo do Estado da Bahia para instalar sua primeira unidade industrial de turbinas eólicas no país.


A nova fábrica vai se dedicar à montagem de turbinas eólicas com capacidade instalada de 300 megawatts por ano. O investimento estimado é de R$ 50 milhões (aproximadamente 20 milhões de euros). De acordo com os termos e condições do protocolo, a fábrica deve entrar em operação no início de 2011.

Fonte: Associação brasileira das instituições de pesquisa tecnológica

Escolha um lugar em Marte que a NASA fotografa para você

A NASA disponibiliza para o público locais em Marte para serem fotografados por uma das mais poderosas câmeras já enviadas ao espaço.

A câmera é HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment), que está a bordo da sonda espacial MRO (Mars Reconnaissance Orbiter). Apesar das milhares de fotos já feitas, menos de 1 por cento da superfície marciana foi fotografada até agora. Assim, algo que chame a atenção de alguém pode muito bem ter valor científico e não ter sido percebido pelos pesquisadores.

Além da localização no mapa, quem quiser sugerir um local a ser fotografado deverá dar um título à sua sugestão, explicar os benefícios científicos potenciais de se fotografar aquele local e enquadrar a sugestão em um dentre 18 temas de ciência. Os temas incluem assuntos como áreas de impacto de asteroides, processos climáticos sazonais e processos vulcânicos.

O site HiWish fica no endereço http://uahirise.org/suggest/

Fonte: inovação tecnológica

Sabe o que é MischMetal?

Mischmetal corresponde a uma mistura Cério (Ce) + Lantânio (La) + Neodímio (Nd) + Praseodímio (Pr).

Pode ser usado na fabricação de pedras de esqueiro, como auxiliar na remoção de impurezas em construções civis e até mesmo na Ignição de foguetes, como acontece na hora da decolagem de um ônibus espacial (veja figura).

Seu nome comercial é conhecido como Ferrocério ou Auermetal.

Matemática na Construção de Rodovias

A interpolação entre pontos, chamada de Splines é uma ferramenta matemática que permite a você projetar estradas e rodovias, com a inclinação correta e com os desvios para a direita ou para a esquerda de maneira suavizada, como se fosse um gráfico de uma reta que melhor se ajusta entre vários pontos.

agora diga você........cadê o Engenheiro dessa joça! (Veja Foto)

Um Ponto na Média

Engenheiros alemães contruiram uma ponte fluvial sobre o rio Elber, ela possui 918 metros de extensão e custou 500 milhões de Euros.

É usada para transportar Navios de Cargueiros e de Pessoal.

Agora..um ponto na sua média.

Utilizando seus conhecimentos de Resistência dos Materiais, responda:

- quanto de carga adicional a ponte esta recebendo se por ela passam 112 navios diariamente?

Como "Mensurar" o Campo Elétrico

Utilizando um equipamento chamado Field Mill, é possível "mensurar" o campo elétrico local.

As vantagens em realizar tal medida fica a critério dos objetivos de se trabalhar com os dados, que vão desde a elaboração de um modelo de distribuição de cargas dentro de um nuvem de tempestade, estimativa regional de alerta contra tempestades severas ou o perfil "temporal/espacial" da curva do Campo Elétrico.


Obtendo os dados diretamente do sensor CS110 da Campbell (sensor de Campo Elétrico Atmosférico - Simepar - Centro Politécnico - UFPR)

Simpósio Internacional em Curitiba

Veja a reportagem feita sobre o Simpósio Internacional de Proteção e Estudos de Descargas Atmosféricas que ocorreu esta semana (09-13 de Nov-2009) em Curitiba.

Este "Congresso" reúne os pesquisadores mais dedicados no estudo sobre descargas atmosféricas.

Os trabalhos apresentados passaram pelos sistemas de detecção de descargas, monitoramento, estudo do campo eletromagnético das descargas, aterramento e prevenção contra surtos em redes de transmissão e distribuição de energia elétrica.

Na reportagem feita pela RPC TV (na qual minha presença foi registrada já na abertura do quadro...), o entrevistado é o prof. Dr. Alexandre Piantini que além de professor do Instituto de Eletrotécnica e Energia da USP (IEE) é um dos idealizadores do evento que atingiu este ano a sua décima edição (X SIPDA).

Para registrar, lá estive apresentando um painel com resultados promissores a cerca das pesquisas feitas no BRASIL pelo SIMEPAR, sobre o comportamento do campo elétrico atmosférico local, que utiliza 4 sensores de campo elétrico dentre eles, um instalado nas dependências territoriais internas do AquaPark (Araucária..).



Sendo assim...a FACEAR participou, mesmo que indiretamente, deste evento pela minha representação e pelo equipamento citado, que por sua vez faz parte de uma complexa rede de monitoramento do campo elétrico local.

Potência de Dez e a Notação Científica

Em muitos exercícios você vai se deparar com o “problema” de representar uma distância muito grande em uma unidade na adequada, por exemplo: representar a distância da Terra e a Lua em centímetros.

Mas existe um jeito muito mais fácil, é só utilizar a notação científica. A notação científica consiste em representar os números seguidos de uma potência de dez.

A potência de dez é utilizada para abreviar múltiplos (ou submúltiplos) de dez. Assim:

100 = 10 x 10;
1000 = 10 x 10 x 10;
100000 = 10 x 10 x 10 x 10 x 10.

Logo, se 100 = 10 x 10, podemos dizer que 100 = 10². Da mesma maneira 1000 = 10³, e 100000 = 10⁵.

Para escrever um número em notação científica devemos obedecer ao seguinte formato: A x 10^B onde A deve ser um número que esteja entre 1 e 9 , ou seja, deve ser maior ou igual a 1 e menor que 10 e B o número de zeros (ou casas decimais se o expoente for negativo) do número.

Exemplos:

40 é igual a 4 vezes 10¹, então em notação científica representa-se 40 = 4 x 10¹.

15000 é igual a 15 vezes 1000, ou 1,5 vezes 10000. Como 10000 que é igual 10⁴, então em notação científica representa-se 15000 = 1,5 x 10⁴.

0,2 corresponde a 2 dividido por 10, ou 2 multiplicado por 0,1 que corresponde a 1/10. Como 1/10 pode ser representado por 10^-1, então em notação científica representa-se 0,2 = 2 x 10^-1.

Notamos então que fica muito mais fácil de representar números muito grandes ou muito pequenos utilizando a notação científica e a potencia de dez.

Abaixo temos mais alguns números expressos em notação científica:

1 000 000 = 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 = 10⁶ mega
100 000 = 10 x 10 x 10 x 10 x 10 = 10⁵
10 000 = 10 x 10 x 10 x 10 = 10⁴
1 000 = 10 x 10 x 10 = 10³ quilo
100 = 10 x 10 = 10²
10 = 10 = 10¹
1 = 1 = 10⁰
0,1 = 1/10 = 10^-1
0,01 = 1/100 = 10^-2 centi
0,001 = 1/1000 = 10^-3 mili
0,0001 = 1/10 000 = 10^-4
0,00001 = 1/100 000 = 10^-5
0,000001 = 1/1 000 000 = 10^-6 micro


fonte: http://www.efeitojoule.com

Quem são os profissionais do futuro?

Dominar as novas tecnologias pode não ser suficiente. O novo profissional tem que dar conta de enfrentar desafios éticos, sociais, culturais e ambientais.

Segundo o Instituto de Estudos Avançados Transdisciplinares (Ieat) da UFMG algumas profissões estarão em evidência nos próximos anos.
Dentre eles:

- O gestor de resíduos ou lixólogo é uma dessas profissões; O lixo é de difícil eliminação como o radioativo.

- A nanotecnologia é outro campo com grande potencialidade. - capaz de projetar microrrobôs para as mais diversas finalidades, de explorações geológicas a operações no corpo humano.

- Ser um especialista em ética também pode ser um bom caminho já que a ética é sempre chamada para a discussão de uma série de questões contemporâneas em áreas como meio ambiente, biologia e medicina.

- Outras profissões são a de tradutor cultural, cientista socioambiental, especialista em desastres e epidemias contemporâneas, gestor de cidades e organizador de dados.

MAS CUIDADO,....estas profisões estão em ascendência e por isso mesmo não significa que as atuais profissões existentes no mercado vão se extinguir. Calma.....mas a mensagem é esta, FIQUE ATENTO AS MUDANÇAS , pois não existe profissão que substitua outras, mas sim outra que nasce em seu lugar.

Falta de Luz Solar Aumenta a Depressão

Falta de luz solar está ligada à redução de funções cognitivas entre pessoas com depressão, aponta um novo estudo publicado na revista Environmental Health.

O trabalho foi feito por pesquisadores da Universidade do Alabama e da Nasa, a agência espacial dos Estados Unidos, que usaram dados de satélites para medir a exposição à luz do Sol pelo território do país e relacionar as informações com a prevalência de problemas cognitivos em indivíduos com depressão.

Observou-se que entre os participantes com depressão a baixa exposição à luz estava associada com uma probabilidade mais elevada de prejuízo cognitivo.

Estudos ainda mostram que a influência do clima (dias com nuvem mais escuras e com índices de densidade de íons na atmosfera) atua significativamente no comportamento agressivo das pessoas, mostrado comparativamente pelos dados de acidentes e homicídios.

"SOL" Castiga a Terra com Ventos Solares

O Sol pode castigar a Terra com fortes ventos de íons que atrapalham as telecomunicações, a aviação e as redes elétricas mesmo quando está na fase "quieta" dos seus ciclos de 11 anos de atividade, afirmam pesquisadores americanos.

Cientistas tradicionalmente têm usado o número de manchas na superfície do Sol para medir sua atividade. O número de manchas solares atinge um pico no período chamado de máximo solar, e só depois começa a cair até atingir um mínimo e reiniciar o ciclo.

Durante o pico, intensas erupções solares e tempestades geomagnéticas ejetam grandes quantidades de íons --partículas eletricamente carregadas- ao espaço. Quando essas partículas atingem o campo magnético da Terra, causam o belo espetáculo atmosférico das auroras polares, mas derrubam a comunicação com os satélites.

Fonte: Journal of Geophysical Research

Ondas Whistler

O estudo dos Whistlers está associado ao processo de entendimento da dinâmica da magnetosfera e das propriedades magnetoionicas dos elétrons e íons que por sua vez podem afetar a propagação de sinais eletromagnéticos neste meio.

Ondas eletromagnéticas (OEM) no VLF são gerados por descargas atmosféricas e frequentemente penetram na ionosfera propagando-se dentro da magnetosfera onde a propagação é determinada por plasmas de baixa energia. Estas OEM chamadas Whistler, podem se propagar em dutos atmosféricos ou ao longo das linhas do campo magnético terrestre até retornar a ionosfera terrestre.

Ouça os sons dos Whistlers:

http://www.dd1us.de/spacesounds%206.html

Ondas Whistler, oriundas de descargas atmosféricas propagando-se ao longo das linhas do Campo Magnético Terrestre.

Video:

Satélites de órbitas médias e baixas (entre 1000-1500 km(Médium Earth Orbit - MEO) e 600-700 km (Low Earth Orbit - LEO)), podem sentir os efeitos desta OEM na forma de uma Pressão de Radiação Eletromagnética e cujos resultados pode estar associados a alteração dos elementos orbitais de determinado satélite.

Pressão de Radiação Eletromagnética sobre órbita de satélites (minha tese de doutorado)

Veja as Super Tempestades vistas a bordo do ônibus Espacial:
http://www.youtube.com/watch?v=QfmcD3RxFCc

Veja Também a diferença entre Auroras Boreais e Auroras Austrais:
http://www.youtube.com/watch?v=e6qvaSmQloQ

Video: veja a densidade de descargas atmosféricas sobre o globo terrestre

Você já viu somente a Superfície Física da Terra?

Profundidade dos Oceanos

Superfície "redonda" da Terra (sem os Oceanos)

RESUMO DO MEU CURRICULUM LATTES

PROF: ARMANDO HEILMANN M.Sc

- Possui graduação (Bacharelado e Licenciatura) em Física pela Universidade Federal do Paraná (2004).

- Mestre pela Universidade de São Paulo (USP) no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) com ênfase em Ciência Atmosféricas e Descargas Elétricas.

- Doutorando pelo Departamento de Geomática (Ciências Geodésicas/Geodésia Espacial) na UFPR.

Ministrou disciplinas de graduação: Física (Eletromagnetismo, Mecânica, Ondulatória, Óptica, Termodinâmica e Física Moderna); Resistência dos Materiais e Fenômenos de Transportes (Mecânica dos Fluidos).

É pesquisador junto ao grupo de estudos e monitoramento de descargas atmosféricas do SIMEPAR. Atuando principalmente nos seguintes temas: Propagação de Ondas Eletromagnéticas no Meio Ionosférico, Monitoramento de Descargas Atmosféricas (no espectro do VLF, ELF, LF e VHF), Monitoramento e Análise de Campo Elétrico Atmosférico Local (sensores Field Mills), Pressão de Radiação Eletromagnética proveniente das Ondas Whistlers e Sferics.

Curriculum Lattes:
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.jsp?id=K4772622A1

A Formação das Descargas Atmosféricas

Eletrificação das tempestades

As tempestades são caracterizadas por nuvens frias, a presença de descargas atmosféricas na atmosfera, é uma conseqüência da separação localizada de cargas elétricas dentro das nuvens. Durante a formação de uma nuvem, enquanto a água estiver na fase líquida, podemos caracterizar a nuvem como “nuvem quente”. Por outro lado, se cristais de gelo estão envolvidos no processo de formação da precipitação, a nuvem é caracterizado como “nuvem fria”, independentemente de qual seja a sua temperatura ao atingir o solo. Uma nuvem de tempestade inicia-se com a elevação de uma parcela de ar quente e úmido, seja por correntes ascendentes (advecção, efeitos orográficos, efeitos dinâmicos ou convecção térmica) ou por agentes forçantes (montanhas, frentes frias, etc.). Enquanto sobe na atmosfera a parcela sofre expansão em decorrência da diminuição da pressão atmosférica com a altura e resfria-se por expansão adiabática.O resfriamento provoca uma diminuição da capacidade da parcela em reter o vapor de água e conseqüentemente ocorre um aumento da umidade relativa do ar, neste estágio o resfriamento pode causar saturação desta parcela e a condensação sobre núcleos apropriados, as quais são chamadas de núcleo de condensação (NC), estes núcleos de condensação são facilitados pela presença de hidrometeoros, que são partículas de água, líquidas ou sólidas, em queda ou em suspensão na atmosfera e que podem ser elevadas da superfície por ventos ou depositadas sobre objetos. O nível em que isto ocorre define-se como o nível de condensação por levantamento (NCL) e a partir deste nível, ocorre liberação de calor latente de condensação. A liberação de calor latente tende a diminuir a taxa de resfriamento, embora a parcela continue a sofrer resfriamento adiabático (PRUPPACHER, 1978).Se a atmosfera for absolutamente instável, a parcela pode continuar a desenvolver-se verticalmente e ultrapassar a altitude onde a temperatura está abaixo do nível de congelamento (isoterma de 0 oC), neste nível há a formação de cristais de gelo, que ainda coexistem com as gotículas de água. O crescimento dos cristais de gelo no interior da nuvem pode ser dado por deposição direta de vapor, após isto é possível o crescimento por sucessivas colisões, no entanto em algumas nuvens o processo de crescimento ocorre também por agregação e acreção.

CARREGAMENTO DAS TEMPESTADES

A transferência de carga descrita nestas hipóteses é explicada nos instantes iniciais da formação da estrutura elétrica da nuvem, e ocorre através das colisões de partículas de diferentes tamanhos em instantes posteriores a formação da nuvem, a presença ou não de um campo elétrico, de dentro de uma nuvem de tempestade pode chegar á ~120 kV/m, possibilita a polarização dos hidrometeoros[2] pelos mecanismos de carregamento que podem ser: mecanismos indutivos[3], mecanismos não-indutivos[4], mecanismo de captura de íons[5] e mecanismo indutivo de partícula-partícula[6]. Dos mecanismos que melhor explicam a transferência de cargas, há uma preferência pelo processo não–indutivo, devido à possibilidade de se desprezar a existência prévia de um campo elétrico. Em tempestades a concentração de íons é insuficiente para que ocorra uma captura seletiva de íons, desta forma o mecanismo de captura seletiva de íons descreve de maneira parcial o desenvolvimento do campo elétrico dentro de uma nuvem de tempestade. Para prevalecer o mecanismo indutivo é condição necessária que as partículas que colidem se separem e o tempo de contato entre estas deve ser suficientemente longo para que ocorra transferência de cargas. (MACGORMAN, 1998; MASON, 2003; WILLIAMS, 1988).

OS PROCESSOS DE UMA DESCARGA ATMOSFÉRICA

Um relâmpago nuvem-solo inicia-se através da quebra de rigidez dielétrica do ar dentro da nuvem. A presença da condutividade e de cargas na superfície da Terra infere um campo elétrico de tempo bom, em geral orientado em direção ao solo. Nos continentes a média do campo elétrico é cerca de 120 V/m, contudo assumindo um aumento exponencial da condutividade elétrica da superfície com a altitude, o campo elétrico decresce na mesma proporção, (no entanto, próximo ao solo o campo elétrico apresenta variações atribuídas aos movimentos das cargas além das variações diurnas e sazonais), assim uma descarga atmosférica é causada por um intenso campo elétrico dentro da nuvem (entre 100-400 kV/m) que excede o campo local (~120 V/m) permitindo a quebra de rigidez (MASON, 2003). O processo de quebra de rigidez tem uma duração média de 100 milissegundos. Este processo estabelece as condições para que as cargas sejam levadas rumo ao solo pelo Líder Escalonado ou Stepped Leader .Sobre a influência do campo elétrico estabelecido entre a nuvem e o solo (assumindo um direcionamento para o solo do campo elétrico e uma descarga negativa), as cargas negativas então movem-se aleatoriamente em etapas parando repetidas vezes no ar, em intervalos de alguns metros (~50m), em direção ao solo. Ao longo do caminho, algumas cargas seguem outros rumos devido à influência de cargas na atmosfera ao redor do canal, formando ramificações. As cargas no canal movem-se rumo ao solo com velocidade média de cerca de 100 km/s produzindo uma fraca luminosidade em uma região com diâmetro entre 1 e 10 metros ao longo do qual a carga é depositada. Quando o canal do líder escalonado aproxima-se do solo, a carga elétrica contida no canal produz um campo elétrico intenso entre a extremidade do líder e o solo, fazendo com que ocorra uma descarga positiva ascendente denominada Descarga Conectante ou Upward Leader .

Quando um dos líderes conectantes encontra o líder escalonado, o canal do relâmpago está formado, ocorre o chamado “Attachment”. E ocorre a Descarga de Retorno ou Return Stroke . Frequentemente os processos de lideres e descargas repetem-se no mesmo canal ionizado em diferentes intervalos. O Líder Subseqüente ou Dart Leader move-se pelo mesmo canal como o líder escalonado original que em geral não possui ramificações. Devido à resistência elétrica do canal agora ser baixa, o líder contínuo descende rapidamente e quando se aproxima do solo, normalmente ocorre uma descarga de retorno para a nuvem.Ocasionalmente, o flash é uma referência utilizada para descrever às várias descargas no sentido do conjunto de correntes de retorno “Descargas Subseqüentes ou Dart Leader” envolvidas após o fechamento do canal.Durante este processo campos elétricos e magnéticos sofrem variações no tempo e no espaço, desta forma as descargas atmosféricas produzem sinais eletromagnéticos conhecidos, no espectro de rádio, como Radio Atmospherics – Sferics, sendo a maior parte da energia irradiada presente no espectro do Very Low Frequency (VLF) e Extremely Low Frequency (ELF). Este espectro eletromagnético consegue se propagar a longas distâncias pelo guia de onda formada pela baixa Ionosfera e a superfície da Terra (BARR et. al, 2000; BUDDEN, 1951; LEE, 1989). Radio Atmospherics Desde 1920 até 1960 a parte da atmosfera com grande concentração de elétrons livres e íons, mais tarde conhecida com ionosfera, propôs a base para as explorações por ondas de rádio. Mais de 20 anos depois das formulações das equações de Maxwell em 1860, Hertz comprovou a propagação de ondas eletromagnéticas (ORSINI, 1950).Sferics são pulsos de curta duração (entre 1 – 10 ms) com campos elétricos verticais provenientes de descargas atmosféricas. O significado espectral da forma de onda pode ser usado para estudos a respeito da propagação de ondas de rádio pelo guia de onda formado pela superfície da Terra e a baixa ionosfera (TAYLOR, 1960). O pulso eletromagnético gerado por uma descarga atmosférica está situado numa banda larga do espectro eletromagnético, contudo, a maior parte da energia irradiada encontra-se no espectro do Very Low Frequency (VLF) e Extremely Low Frequency (ELF), estas energias se propagam livremente pelo guia de onda formado pela baixa ionosfera e a superfície terrestre (Cummer, 1997).

[1] http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/rhessi_tgf.html.
[2] Os hidrometeoros admitem composições associadas à determinada quantidade de água e possuem polaridade de carga devida estar ou não na presença de um campo elétrico.
[3] As cargas são separadas pelo processo indutivo durante a colisão de partículas de diferentes polarizações e tamanhos inseridos num campo elétrico inicial. A colisão entre partículas de diferentes tamanhos, possibilita uma aquisição maior de cargas (-), por partículas maiores que migram para a base da nuvem. As limitações para ste tipo de transferência residem num tempo adequado de contato para que ocorra a efetiva transferência de cargas bem como a dependência do ângulo de contato e magnitude de polarização pelo campo elétrico.
[4] Neste processo não há a necessidade de um campo elétrico.
[5] Quando uma quantidade igual de íons positivos e negativos está presente, pode ocorrer uma polarização preferencial nas gotículas, este ficou conhecido como efeito Wilson.
[6] A transferência de cargas neste mecanismo é marcada pelo grau de polarização das partículas cuja indução de cargas nos hidrometeoros é modificada durante a aproximação de outro hidrometeoro.

Finalmente.....O que são Sprites?

(Figura 1: Foto de um sprite tirado a bordo do ônibus espacial Discovery)


(Figura 2: Taxa de ocorrência de sprites sobre o globo terrestre, cortesia: NASA)



(Figura 3: Eventos de sprites e seus coadjuvantes)

Sprites: Os Sprites ou red sprites são fenômenos luminosos que podem se estender de 95 km até menos que 30 km de altitude. Análises indicam que eles iniciam usualmente entre 70 e 75 km, desenvolvendo, em ambas as direções, velocidade de » 10⁷ m/s. Eles perduram por dezenas de milissegundos; embora os elementos mais brilhantes durem apenas poucos milissegundos. Os sprites quase sempre seguem relâmpagos nuvem-solo de polaridade positiva, dentro de uma defasagem temporal de menos que 1s a mais que 100 ms. Esse fenômeno tem ocorrido tipicamente associado com amplas tempestades elétricas, especialmente naquelas que apresentam uma substancial região de precipitação estratiforme.

Elves: Os elves são percebidos como estruturas quase-toroidais em expansão. Documentou-se o seu alargamento horizontal e também uma expansão para baixo. É um fenômeno relativamente brilhante (1000 kR) e de duração menor do que 500 ms. Eles seguem por aproximadamente 300 ms com respeito a relâmpagos nuvem-solo intensos (corrente elétrica > 100 kA), a maioria com polaridade positiva. A teoria proposta para seu mecanismo é que os pulsos eletromagnéticos dos relâmpagos induzem um brilho transiente na ionosfera entre as altitudes de 80 e 100 km.

Halo de sprites: Os halos de sprites parecem ser um brilho difuso na forma de disco que precedem os sprites, duram em torno de um milissegundo e lembram superficialmente os elves. Apresentam estruturas usualmente menores do que 100 km e propagam-se para baixo de » 85 a » 70 km. Os elementos do sprite parecem emergir da porção inferior do disco côncavo dos halos.

Jatos azuis: Os jatos azuis são jatos de luz que emergem do topo de tempestades eletricamente ativas. Propagam para cima com velocidades de » 100 km/s, atingindo altitudes terminais de » 40 km. Seu brilho estimado é da ordem de 1000 kR. Esses jatos não parecem associar-se a relâmpagos nuvem-solo específicos; no entanto, a atividade elétrica parece cessar por alguns segundos após a ocorrência de um jato azul. Examina-se a associação com tempestades que produzem granizo.

Trolls: Os trolls lembram superficialmente os jatos azuis, embora claramente dominados por uma emissão avermelhada. Eles parecem ocorrer após um sprite intenso cujas ramificações estenderam-se para baixo até o topo das nuvens. Os trolls exibem uma luminosa "cabeça" à frente de uma "cauda" de luminosa fraca e movem-se para cima inicialmente a » 150 km/s, desacelerando-se gradualmente, e desaparecendo em torno de 50 km.

Surtos de Raios Gama: Surtos de Raios gama têm sido observados no solo durante tempestades elétricas. Têm sido percebidos 2 tipos de eventos. Um deles mostra um lento aumento de radiação, com fótons de energias até 3 MeV, e dura por uma hora ou mais antes de decair lentamente. A causa sugerida são os aerossóis radiativos nas partículas precipitantes na chuva. Superposto a essa radiação gradual há um surto impulsivo de fótons de mais alta energia (até 10MeV), que perdura por uns poucos minutos. Sugere-se que esses raios gama são provenientes de radiação de frenagem de elétrons de maior energia colidindo com os átomos da atmosfera. O mecanismo seria a aceleração de elétrons pelos fortes campos elétricos estabelecidos durante as tempestades elétricas.

As investigações experimentais têm mostrado que esses fenômenos parecem associados com várias espécies de tempestades elétricas, produzidas em grandes Sistemas Convectivos de Mesoescala nas médias latitudes, linhas de instabilidades associadas a tornados, convecções tropicais profundas, ciclones, e "winter snow squalls".

Mapas da Distribuição de Densidade de Descargas Atmosféricas

Densidade de Relâmpagos no globo (dados do satélite Lightning Image Sensor)

Os Sistemas de Monitoramento de Tempestades

On-orbit Recording of Transient Events (FORTE)


Lightning Imaging Sensor (LIS)


Optical Transient Detector (OTD)

Operationaescan Lighnting System (OLS) Os instrumentos de sistemas óticos são representados pelo Operational Linescan System (OLS), Optical Transient Detector (OTD) o Lightning Imaging Sensor (LIS) e o On-orbit Recording of Transient Events (FORTE) os quais são capazes de detectar as variações de luminosidade em nuvens durante o dia e a noite.Na seqüência são detalhadas as técnicas utilizadas nestes sistemas óticos de localização de descargas atmosféricas.Operational Linescan System – OLS: Lançado a bordo do Titan 2 em janeiro de 1973 e operando nos satélites do programa de defesa meteorológico norte-americano (DMPS – Defense Meteorological Satellite Program), este instrumento consiste num instrumento usado para monitorar a distribuição global de nuvens de tempestades durante a noite e a temperatura do topo destas nuvens o que permite a identificação de fontes de baixa emissão de energia luminosa nas imagens . O mapeamento total do globo, realizado a cada 24 horas por dois radiômetros (Photo Diode Detector– PDD) de varredura oscilatória e um tubo foto-multiplicador, atribuem medidas com um período orbital de 101 minutos (~ 1,6 horas), suas atividades cessaram em 31 de janeiro de 1991 (ORVILLE et,al,. 1986).
Um radiômetro está no infravermelho termal (10.5 a 12.5 mm) e outro no espectro visível da radiação (0.4 a 0.1 mm), este acoplado ao tubo foto-multiplicador que aumenta em 4 vezes a sensibilidade do sensor (ORVILLE, et al,. 1986). A uma altitude de 830 km a cobertura espacial do OLS é cerca de 1300 km com o tubo foto-multiplicador a resolução é de 2.7 km, para este caso, quando ocorre uma descarga atmosférica, a imagem pode ficar saturada devido ao uso do foto-multiplicador havendo a necessidade de um tempo para que a imagem adquirida seja reconstituída.
Optical Transiente Detector – OTD: Lançado em 3 de abril de 1995 abordo do Microlab-1 e admitindo uma órbita circular com um ângulo de inclinação de 65O, este sistema possui a capacidade de detectar mudanças momentâneas de luminosidades nas nuvens indicando a ocorrência de relâmpagos (intra-nuvens, nuvem-solo durante o dia e a noite) a aproximadamente 710 km de altura (Fig.2.8). Os dados foram coletados até abril de 2000, quando o satélite finalizou suas atividades. O OTD é composto por um dispositivo chamado CCD (Charge Coupled device) que é uma lente capaz de filtrar as interferências num comprimento de onda de 777 nm (BOCCIPPIO, et al,. 2000). O satélite cobre uma área de 1300 x 1300 km com cobertura espacial de 10 km e resolução temporal de 2ms (CHRISTIAN, 1989). O OTD orbita a Terra a cada 100 minutos (equivalente há 1,6 horas) e por este motivo não realiza um monitoramento contínuo temporal das tempestades e sua eficiência de detecção não ultrapassa os 46% - 69% (BOCCIPPIO, et al,. 2000). A identificação de uma descarga é criada através da apresentação seqüencial e diferença de brilho observado nas sobreposições de imagens de satélite, adquiridas sobre uma mesma área ao longo de algumas horas.
Lightning Imaging Sensor – LIS: Abordo do satélite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) lançado em 28 novembro 1997 do Tanegashima Space Center no Japão, o LIS é um dos cinco instrumentos que em conjunto com outros é capaz de localizar e detectar descargas atmosféricas acima da superfície da Terra pela luminosidade produzida durante as tempestades sendo uma evolução do sistema OTD (Fig.2.9). Estando a uma altura de 350 km com ângulo de inclinação de 35O, o LIS observa relâmpagos sobre as regiões tropicais do globo (CHRISTIAN, et al,. 1999). Os resultados do LIS inferem uma eficiência de detecção de 90 % com uma resolução de 10 km numa cobertura de 600X600 km e desta forma, grava o tempo de ocorrência do evento (CHRISTIAN, et al,. 1996). O satélite TRMM viaja aproximadamente uma distância de 7 km a cada segundo, permitindo observar uma tempestade por quase 90 segundos. A obtenção das imagens é feita da mesma forma que o satélite OTD, através da apresentação seqüencial e diferença de brilho observado nas sobreposições de imagens de satélite, adquiridas sobre uma mesma área ao longo de algumas horas.

Fast On-orbit Recording of Transient Events – FORTE: Desenvolvido pela parceria entre o Laboratório Nacional de Los Alamos e o Laboratório nacional Sadia no Novo México, foi lançado em 29 de Agosto de 1997 da Base da Força Aérea de Vandenberg a bordo do satélite Pegasus XL. O Forte cobre uma região de 1300 x 1300 km e consiste de três instrumentos: um sistema de RF (rádio freqüência), um sistema ótico e um classificador de eventos (Fig.2.10). Sua inclinação de 70.0o e órbita de aproximadamente 799 km de altitude, permite detectar e fazer correlação entre uma descarga elétrica no espectro ótico e as emissões no espectro do VHF (Suszcynsky, et al., 2000).O sistema RF detém três receptores de RF no espectro de freqüência de 30-300 MHz (VHF) que analisam a forma de onda das descargas atmosféricas.O sistema ótico consiste em um sensor de varredura (Lightning Location System -LLS) de 10 x10 km, com capacidade de detectar 500 amostras/segundo (e localizar geograficamente um relâmpago) e um fotodetector (Optical Lightning System) e uma câmera de CCD para fornecer a definição espacial e temporal das descargas atmosféricas. O classificador de eventos, baseado na tecnologia de processando de sinal digital, fornece as características das formas de onda dos sinais eletromagnéticos provindo dos relâmpagos (Suszcynsky, et al., 2000).

Sistemas de Monitoramento das Descargas Atmosféricas

Em 1988, a CEMIG (Companhia Energética de Minas Gerais) instalou o que seria o primeiro sistema de localização de tempestades da Américas do Sul, marcando o início do que viria a ser a Rede Nacional de Detecção de Descargas Atmosféricas – RINDAT.Da parceria entre a CEMIG (Companhia Energética de Minas Gerais), SIMEPAR (Sistema Meteorológico do Paraná) em 1996 e FURNAS (Furnas Centrais Elétricas S.A) em 1998, surgiu a RIDAT (Rede Integrada de Detecção de Descargas Atmosféricas). Mais tarde em 2004 o INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) passou a fazer parte da rede denominada RINDAT (Rede Nacional de Detecção de Descargas Atmosféricas). A configuração da rede RINDAT pode ser verificada na Fig. 2.11 (PINTO, 2005).A RINDAT possui 25 sensores instalados na região Sul e Sudeste do Brasil com as tecnologias: LPATS e IMPACT operando no espectro eletromagnético (VLF/LF) cobrindo cerca de 50-60% do território nacional (Fig. 2.11) (PINTO, et al., 1999). Breve a RINDAT constará com mais um sistema de monitoramento de descargas atmosféricas, o SIDDEM (Sistema de Informações Integradas Baseado no Sistema de Detecção de Descargas Atmosféricas). O SIDDEM é um projeto desenvolvido e coordenado pela EletroSul em parceria com várias empresas públicas e privadas que visa instalar sensores do tipo SAFIR e IMPACT no Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Mato Grasso do Sul. Além das concessionárias de energia elétrica dos três estados - Celesc (SC); RGE, AES-SUL e CCE (RS); ENERSUL (MS) participam do Siddem a Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina (Epagri) e a Tractebel Energia. O sistema WWLLN (World Wide Lightning Location Network) opera no espectro do VLF/LF e possui 22 sensores espalhados pelo globo (Europa, África, Oceania, América do Sul, Central e do Norte e Ásia) que através do método do TOGA (Time of Group Arrival) monitora descargas atmosféricas sobre o Brasil (DOWDEN, et al., 2002; RODGER, et al,. 2004). A Fig.2.15 apresenta a disposição geográfica dos sensores que, operando no espectro do VLF (6-20 kHz), fazem parte da rede WWLLN.Com esta rede pretende-se alcançar uma precisão de localização em torno de 10 km com eficiência de detecção de 50%, cada estação é composto por antenas, um receptor GPS, sensores no VLF (1-24 kHz) e uma internet ligada a um processador central (ERIN, et al., 2004). O LDAR (Lightning Detection and Ranging) é um sistema que detecta todos os tipos descargas atmosféricas (NS, IN, NN) em células convectivas. Instalado no National Aeronautics and Space Administration (NASA) no Centro Espacial Kennedy (Kennedy Space Center) o sistema LDAR inclui sete estações: uma estação central de (observação e controle) e seis estações operando no espectro de freqüência de 66 MHz que indicam as posições tridimensionais e os tempos dos flashes dos relâmpagos que ocorrem numa distância aproximadamente de 10 km (LENNON, 1991). Os sinais provenientes das descargas chegam a tempos diferentes às antenas e a posição de um source (fonte de emissão de uma descarga, conhecida também como descargas K) é calculada pelas diferenças entre os tempos de chegada dos sinais destas fontes ás várias estações, utilizando o método TOA (BOCCIPPIO, et al., 2000; MAZUR, et al., 1997). Este sistema é utilizado para a previsão de ocorrência de descargas NS, uma vez que existem evidências/observações que correlacionam à taxa máxima de ocorrência de descargas IN e NN com a primeira ocorrência de NS, portanto podendo prever com uma antecedência de 5 a 10 minutos a ocorrência de um NS (THOMAZ, et al., 1999).A eficiência de detecção do sistema LDAR de aproximadamente de 90%, refere-se a flashes que ocorrem a 94-113 km das antenas, e de 10% para flashes detectados acima de 200-240 km das antenas do sistema (BOCCIPPIO, et al., 2000).Recentemente a Global Atmospherics, INC detém um contrato que visa realizar melhorias no LDAR o que certamente contribuirá para melhor difundir o sistema TOA, além de utilizar os resultados do LDAR com os resultados obtidos pelo OTD e LIS (CHRISTIAN, et al., 1992, 1996, 1999). O Sistema de Detecção de Longo Alcance - ZEUS (Long Range Lightning Monitoring Network) é uma rede de sensores no espectro do VLF (7-15 kHz) que detecta e localiza descargas atmosféricas baseando-se na detecção dos “sferics” e sendo a proposta para os estudos deste trabalho (ANAGNOSTUS, et al., 2004). Financiado pela National Science Foundation juntamente com a Hellenic General Secretariat for Research and Development, este sistema está em operação desde junho de 2001 e consiste em sensores localizados na Europa e África (CHRONIS, 2003). Os sensores europeus utilizados estão localizados em Birmingham (Reino Unido), Roskilde (Dinamarca), Iasi (Romênia), Larnaka (Chipre), e em Evora (Portugal), os sensores africanos estão em Addis Ababa (Etiópia), Dar es Salaam (Tanzânia), Hamilton (África sul), Osun (Nigéria) e Dakar (Senegal) .A detecção dos Sferics proveniente das descargas atmosféricas é realizada utilizando o método do ATD (Arrival Time Difference) (LEE, 1986; LEE, 1989). A ZEUS consiste em duas configurações uma com 7 sensores para a Europa e África. Embora estes sensores estejam localizados a milhares de kilômetros da América do Sul, a escolha da rede ZEUS é quantificada pela análise, dentre outras, do efetivo monitoramento feito sobre a América do Sul, acessibilidade aos dados e pela eficiência de detecção apresentada para este continente.
Os Instrumentos para o Monitoramento das Descargas Atmosféricas O IMPACT (IMProved Accuracy from Combined Technology): O IMPACT é um sistema de antenas receptoras de rádio freqüência que estima a localização espaço/temporal de um stroke (NS), combinando os métodos TOA/MDF (CUMMINS et.al., 1998; ORVILLE et al., 1986) a partir das medidas do campo elétrico e magnético. Cada sensor provê informações a cerca do azimute e do tempo de propagação do sinal até a estação. Os resultados admitem uma região circular próximo aos sensores envolvidos e que posteriormente será o indicativo da localização da descarga atmosférica.LPATS (Lightning Positioning and Tracking System): É um sistema que localiza descargas atmosféricas (NS) avaliando o tempo de chegada do sinal (TOA) a partir das medidas de campo elétrico. O LPATS determina a localização de um relâmpago pela diferença do tempo de chegado do sinal eletromagnético (MACGORMAN, 1998).

O SAFIR (Sureveillance at Alerte Fourde par Interférometrie Radiolélectrique) desenvolvido pela organização francesa de pesquisas aeroespacial (Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales - ONERA-3D), utiliza a interferometria para determinar a direção do sinal eletromagnético na freqüência do VHF (110-118 MHz aproximadamente) (MACGORMAN, 1998; MAZUR et al., 1997).