Mudanças Climáticas : Avaliação da Frequência e Magnitude de Ventos Extremos na Cidade de Maputo

1. Introdução

O vento é o movimento horizontal do ar relativamente a terra, causado pela desigual distribuição horizontal da pressão atmosférica, representando uma tentativa de reestabelecer o equilíbrio da depressão (baixas pressões). Sendo o vento a componente horizontal do vector da velocidade do ar, a sua caracterização requer dois parâmetros, a direcção e a intensidade. Ambas grandezas são instantâneas e pontuais, pois o escoamento do ar depende das condições atmosféricas que variam no espaço e no tempo (Neves, 2008).

A Organização Mundial de Meteorologia (OMM) refere que a velocidade média do vento é aquela obtida de diversas observações, realizadas em uma duração de 10 minutos (TOMASINI, 2011). E ela exprime a posição aparente do observador a partir do qual os ventos parecem provir (ou seja, de onde o vento vem, e nunca para onde vai), e pode ser indicado pelo catavento, por sua vez a intensidade (magnitude), pode ser medida pelo anemómetro. O vento é influenciado por alguns factores, que são as forças que actuam sobre o ar em movimento e também a superfície terrestre. Estes factores serão apresentados na revisão bibliográfica.

Moçambique é vulnerável aos impactos das mudanças climáticas devido a sua localização geográfica, na costa oriental de África. É atingida pela zona de convergência inter-tropical. Apresenta-se à jusante das bacias hidrológicas partilhadas. É uma região onde há existência de extensas áreas com altitude baixa em relação ao nível das águas do mar, como por exemplo a Cidade de Beira e Quelimane. Por outro lado, contribuem para a sua vulnerabilidade: a pobreza, a fragilidade de infra-estruturas, entre outros factores.

O país apresenta um regime dos ventos de intensidade média-baixa, com velocidades predominantemente entre os 4 e 6 metros por segundo, que corresponde a um intervalo de 14,4 à 21,6 km/h, à 80 metros de altura, com excepção da zona sul do país e das zonas altas do centro e norte do país, onde os ventos atingem valores mais elevados. Junto a costa, o clima dos ventos é essencialmente influenciado pelas brisas marítimas durante o dia e as brisas terrestres durante a noite, verificando-se maior intensidade do vento no final do dia e de madrugada. Pode se dizer que o regime dos ventos nas zonas costeiras apresenta-se muito estável ao longo do ano com maior intensidade nos meses de Setembro a Novembro (Bié, 2017).

Pouco se sabe sobre o comportamento do vento, principalmente sobre os seus extremos. Neste trabalho pretende se avaliar a periodicidade da ocorrência, bem como a magnitude dos ventos extremos na Cidade de Maputo. O conhecimento da periodicidade ou frequência e magnitude destes ventos, pode permitir a elaboração de mensagens educativas adequadas, com vista a consciencialização da sociedade, sobre os impactos e as medidas de precaução perante os ventos de grande magnitude. Por outro lado, esta informação pode ser usada em outras aplicações nos diversos sectores da sociedade, desde infra-estruturas habitacionais, bem como económicas.

2. Vento

O vento é o movimento horizontal do ar, que é resultante da diferença de pressão atmosférica entre duas regiões, onde esta diferença é criada por factores térmicos e/ou mecânicos, ou seja, as regiões com maior quantidade de energia radiante promovem a ascensão do ar, que por sua vez formam os centros de baixa pressão. As regiões mais frias promovem a estagnação do ar junto a superfície formando assim os centros de alta pressão (Tomasine, 2011).

Desta forma o ar tende a deslocar das áreas de alta para as de baixa pressão, ou seja, o vazio deixado pela massa de ar aquecida, que tende a ascender, é sempre preenchido pela massa de ar vindoura de locais de altas pressões, formando assim o deslocamento horizontal do ar, até que se estabeleça o equilíbrio barométrico. Este deslocamento também sofre influência do movimento de rotação da terra, ou seja, da força centrífuga ao seu movimento denominada Coriolis, assim como da topografia, e consequentemente do atrito do seu movimento com a superfície terrestre (Tomasine, 2011). Ao movimento associa-se a energia e a esta, as forças para além de outras características que o vento detêm. Pelo que é importante para a análise e interpretação de um determinado comportamento do vento.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Neste capítulo são apresentados os resultados da pesquisa. Com base nas velocidades e direcções mensais do vento foram calculadas as médias mensais e anuais. Os resultados correspondentes a velocidade do vento são apresentados em forma de tabelas (em anexo 1), gráficos e diagramas neste caso específico a direcção através da rosa-dos-ventos dividido em 8 partes (rumos). As figuras que se seguem são uma representação gráfica das médias do vento ao longo da série de estudo.

4. 1. Média mensal do vento entre 2008 e 2018 na cidade de Maputo, a partir de dados da estação de Maputo observatório (INAM)

Na fig 4.1 estão representados os valores das médias mensais dos ventos entre 2008 e 2018 na Cidade de Maputo, medidos a partir da estação meteorológica localizada no centro observatório de Maputo.

4.2. Média mensal do vento entre 2008 e 2018 na cidade de Maputo, a partir da estação de Mavalane (Aeroporto de Maputo)

Na fig. 4.2 estão representados os valores das médias mensais dos ventos entre 2008 e 2018 na cidade de Maputo, medidos a partir da estação meteorológica localizada no centro observatório de Mavalane.

Figura 4. 2: Gráfico dos valores médios mensais da velocidade dos ventos entre os anos de 2008 e 2018. Observados e colectados na estação de Mavalane.

Da análise estatística gerada pelas médias das velocidades observa-se que com os dados de Mavalane a velocidade do vento varia de 3,2 à  5,5 aproximadamente em toda série em estudo. Os valores com velocidade acima de 5 metros por segundo, registaram se nos meses de Janeiro, Abril, Julho, Setembro e Dezembro variando de 5 à 5,5 metros por segundo aproximadamente e a máxima velocidade de vento da série em estudo registou-se em Julho com 5,5 metros por segundo. Estes resultados aproximam se aos do trabalho realizado por  Neves (2008), em termos de magnitude do vento, no seu estudo encontrou ventos com velocidades de 3,2 metros por segundo. Porém segundo a escala de Beaufort esta velocidade não é considerada de grande magnitude, pois a escala de Beaufort considera ventos de grande magnitude com velocidade a partir de 12,5 metros por segundo, mas pode estar associado a localização geográfica, a altitude, radiação solar, onde combinado podem causar o aumento ou diminuição do vento.

4.3. Médias anuais da velocidade do vento entre 2008 e 2018, a partir de dados da estação de Maputo Observatório (INAM)

Na Fig. 4.3 estão representados os valores das médias anuais dos ventos entre 2008 e 2018 na Cidade de Maputo, medidos a partir da estação meteorológica localizada no centro observatório de Maputo. A linha de cor azul representa as médias anuais, a acastanhada representa a tendência.

Figura 4. 3: Gráfico dos valores médios anuais da velocidade dos ventos entre os anos de 2008 à 2018. Observados e colectados na estação de Maputo Observatório.

Da Fig. 4.3 observa-se que a mínima intensidade registou se em 2011 e a máxima em 2018 com aproximadamente 4,2 e 5,4 metros por segundo respectivamente. Este facto pode estar associado as mudanças climáticas visto que nos últimos anos as temperaturas tendem aumentar, o aumento da temperatura tem influência na pressão atmosférica, que por sua vez interfere no comportamento do vento (o aumento ou diminuição da temperatura pode causar um aumento ou diminuição do vento).

4.4. Médias anuais da velocidade do vento entre 2008 e 2018, a partir dos dados da estação de Mavalane (Aeroporto de Maputo)

A fig. 4.4 é uma representação gráfica das médias anuais dos ventos entre 2008 e 2018 na Cidade de Maputo, medidos a partir da estação meteorológica localizada no centro observatório de Mavalane. A linha de cor azul representa as médias anuais, a acastanhada representa a tendência.

Figura 4. 4: Gráfico dos valores médios anuais da velocidade dos ventos entre os anos de 2008 à 2018. Observados e colectados na estação de Mavalane.

As médias anuais da velocidade do vento na estação de Mavalane, apresentam um decréscimo do vento de 2010 à 2011 e um aumento seguindo a linha de tendência de 2011 à 2016. Os valores mínimos em 2011, são de aproximadamente 3,4 metros por segundo, e máximo em 2016, de 4,4 metros por segundo. Este facto pode ser consequência da localização da estação, dado que a altura acima do nível do mar influencia na velocidade do vento dessa região. Generalizando, pode-se dizer que quanto maior for a altura da estação acima do nível do mar, maior será a intensidade do vento nesta região. 

4.5. Determinação da direcção predominante dos ventos

Para a determinação da direcção predominante do vento, foram construídos os diagramas de rosa-dos-ventos entre os anos 2008 e 2018. A rosa-dos-ventos está dividida em 8 partes, em 6 escalas ou classes. As cores indicam a magnitude, predominância dos ventos, e a consequente frequência dos mesmos.

4.5.1. Direcção predominante determinada para o vento entre 2008 e 2018, observado na estação de Maputo Observatório (INAM)

A direcção predominante determinada para o vento medido na estação de Maputo observatório, correspondente a série em estudo é apresentada na Fig. 4.5.

Figura 4. 5: Rosa-dos-ventos construída a partir dos dados de vento, observado e colectados na estação de Maputo observatório.  

Durante todo período de estudo (2008-2018), os ventos que ocorreram com maior frequência foram os ventos da escala de 3,60 à 5,70 metros por segundo com cerca de 73,3%, com predominância a leste. Estes resultados convergem com os do trabalho elaborado por  Neves (2008).

Fazendo uma análise dos dados do centro observatório de Maputo, combinado com a escala de Beaufort observa-se que na Cidade de Maputo, especificamente nos arredores desta estação destacam-se ventos da escala 3 de Beaufort, que são ventos leves com efeitos não significativos. Portanto, este facto, pode estar relacionado com as construções de edifícios de grande altura, originando bloqueios, atritos e consequentemente redução da magnitude do vento ao nível de 10 metros de altitude.

4.5.2.  Direcção predominante determinada para o vento entre 2008 e 2018, a partir da estação de Mavalane (Aeroporto de Maputo)

Na figura 4.6 está representada a direcção predominante dos ventos, determinada a partir do vento medido na estação de Mavalane observatório, correspondente a série em estudo.

Figura 4. 6: Rosa-dos-ventos construída com a partir dos dados de vento, observados e colectados na estação de Mavalane.

Observa-se que em toda série em estudo, os ventos que ocorreram com maior frequência foram os ventos da escala de 3,6 a 5,7 metros por segundo. Estes representam cerca de 86,4% de frequência, com predominância a leste. Hà uma convergência com os resultados de (Neves, 2008).

É importante frisar que tanto para dados de Maputo observatório, bem como os de centro observatório de Mavalane, os ventos que ocorreram com maior frequência foram os da escala de 3,6 a 5,7 metros por segundo. Este facto deve ser uma consequência da topografia (a rugosidade da superfície: vegetação, edificações, podem diminuir a velocidade do vento, e o aquecimento diferencial entre o continente e o oceano provoca variações de pressão e por consequência alterações do vento.

Feita a análise dos dados das estações, observa-se que os ventos predominantes durante a série em estudo foram de leste e estes resultados estão de acordo com (Neves, 2008). Pode-se dizer que nesta altura houve muita influência das brisas marítimas e do ciclone do Índico que durante seu momento, carrega as massas de ar para o continente.

5. Distribuição de frequência dos ventos

                                                                           

Para a determinação da distribuição de frequência dos ventos, foram construídos os gráficos de distribuição de frequências entre os anos 2008 e 2018, a partir do programa WRplot.

5.1. Distribuição de frequência dos ventos entre 2008 e 2018, a partir da estação de Maputo observatório (INAM)

A figura 4.7 apresenta a distribuição de frequência dos ventos ocorridos entre os anos de 2008 a 2018 na Cidade de Maputo a partir dos dados do centro observatório de Maputo. A distribuição de frequência é dada em percentagem, em função da velocidade do vento.

Figura 4.7: Distribuição dos ventos em classes na cidade de Maputo, a partir dos dados da estação de Maputo Observatório.

O gráfico da fig. 4.7 indica a distribuição da frequência dos ventos em classes na Cidade de Maputo. As velocidades entre 3,6 e 5,7 metros por segundo foram as que ocorreram com maior frequência na ordem de 73,3 %, entre 2,1 e 3,6 metros por segundo são as velocidades que ocorreram com menor frequência. Durante o período em estudo não foram registadas situações de calmaria com velocidades do vento abaixo de 2,1 metros por segundo.

5.2. Distribuição de frequência dos ventos entre 2008 e 2018 a partir da estação de Mavalane (Aeroporto de Maputo)

A figura 4.8 é uma apresentação gráfica da distribuição de frequência dos ventos ocorridos entre os anos de 2008 a 2018 na Cidade de Maputo a partir dos dados do centro observatório de Mavalane.

Figura 4. 8: Distribuição dos ventos em classes na cidade de Maputo, a partir de dados da estação de Mavalane.

Na distribuição de frequência dos ventos representados na Fig.4.8, observa-se que para os dados da estação de Mavalane, as velocidades registadas com maior frequência são  de aproximadamente 86,4 % na escala de 3,6 à 5,7 . De referir que  as velocidades na escala de 2,1 à 3,6 metros por segundo são as que ocorreram com menor frequência de aproximadamente 13,6 %. Nesta estação de Mavalane não foram registadas situações de calmaria.

5.3. Avaliação os resultados

Através da equação 2.3, que foi introduzido no software Excel, calculou-se o erro.

                                                                                                         (2.3)

Onde:

 o erro (%);

- Média das médias anuais e;

­- Média de cada ano.

A margem do erro obtido durante o processamento dos dados do centro observatório de Maputo foi de 9% e para os dados de Mavalane foi de 7,1%.

6. CONCLUSÕES

Feita análise dos dados do vento, fornecidos pelo instituto Nacional de Meteorologia (INAM), bem como da estação meteorológica de Mavalane, foi possível concluir que:

• Os valores máximos e mínimos dos ventos ocorridos na Cidade de Maputo entre 2008 e 2018 para as duas estações (Maputo observatório e Mavalane), são de 8,5 e 3,2 metros por segundo, e para a estação de Mavalane são 5,5 e 3,2 metros por segundo respectivamente.
• Os ventos predominantes na Cidade de Maputo no período entre 2008 a 2018 são ventos do quadrante de leste para a estação de Maputo observatório bem como a de Mavalane.
• A frequência de ocorrência em quase todo período referenciado, foi de 73,3% para dados de centro observatório de Maputo, e 86,6% para dados da estação de Mavalane  
• Os ventos de magnitude acima de 6 metros por segundo, ocorreram nos meses de Janeiro, Março, Julho, Agosto, Setembro e Dezembro, com maior pico em Março com cerca de 8,5 metros por segundo para os dados de Maputo Observatório.
• De uma forma geral na Cidade de Maputo não se destacam ventos que representem um grande perigo humano, ou seja ventos de grande Magnitude na escala de 12,5-20,6 metros por segundo a um nível de 10 metros.

7. RECOMENDAÇÕES

A destruição provocada pelos ventos de grande magnitude é extremamente violenta. Mesmo não tendo se destacado ventos de uma magnitude que possa representar algum perigo na cidade de Maputo, é necessário chamar a consciência à sociedade tomada de cuidado, pois a escala usada para o pressente estudo é maior e esconde os ventos esporádicos como por exemplo os ventos de borrasca. Portanto é importante nestas condições:

·        Evitar fazer actividades pesqueiras;

·        Não estacionar os veículos, nem se abrigar próximo a árvores, tores de transmissão e placas de propaganda;

·        Evitar ficar próximo a precipícios, encostas ou lugares altos sem protecção;

·        Não se abrigar por baixo de coberturas metálicas frágeis e;

·        Estar sempre atenta as rádios, televisões para mais informações e instruções. 

8. Referências Bibliográficas

1.     Abrão, S. A. (2019, 03 de Setembro ). Vento e sua importancia. Em: http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap7/cap7-5.html;

2.     Almeida, A. H. (2016). Climatologia Aplicada à Geografia. 2^a edição, Campina Grande. Paraíba;

3.     Bié, A. J. (2017). Estudo Numerico das Marés Meteorologicas na Costa de Moçambique. São Paulo : Universidade São Paulo;

4.     Castro, R. M. G. (2005). Introdução a Energia Eólica . 1^a edição, Editora Escolar. Lisboa;

5.     Cunha, R. (1972). Meteorologia Geral Agrícola. 1^a edição, Editora Escolar. Lisboa;

6.     Chambal, E. F. (2018). Avaliação do Potencial do Vento para a Produção da Energia Eléctrica no     Distrito de Xai-Xai. Monografia submetida à Universidade Eduardo Mondlane para a obtenção do grau de Licenciatura em Meteorologia);

7.     Linard, F. J. (2010). Estimativas da Velocidade do Vento em Altitude usando o Software Windographer. Dissertação submetida à Universidade federal para o Programa de pós-graduação em Meteorologia, Rio de Janeiro.P. 26-28;

8.     Macamo, J. (2016). Ventos fortes deixam Casas as Destelhadas na Cidade e Província de Maputo. 27 de Outubro: Jornal o País;

9.     Macie, O. A. A. (2016). Caracterização de estação chuvosa em Moçambique: probabilidade de ocorrência   de períodos secos e padrões atmosféricos associados. (Brasil). Dissertação submetida à Universidade de São Paulo para o Programa de Pós-Graduação em Meteorologia. Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas;

10. Mite, V. R. (2015). Inventariação e Modelação do Ar Emitido na Queima de Combustiveis Domésticos na Cidade de Maputo. Dissertação Submetida à Universidade Eduardo Mondlane para a Obtenção do Grau de Mestre em Fisica Experimental, Maputo;

11. Moreira, M. M., Tirabassi, T. e Moares, M.R. (2008). Meteorologia e Poluição atmosférica.              Ambiente e Sociedade.23:1-13;

12. Neves, M. d. (2008). Caracterizacao dos Ventos e das Trovoadas junto aos Aeroportos de Maputo e Quelimane. Monografia submetida à Universidade Eduardo Mondlane para Obtenção do grau de  lincenciatura em Meteorologia), Maputo;

13. Pereira, M. G. (2008). O aproveitamento da energia eólica. Sao Paulo: Revista Brasileira de Ensino de Fısica 1;

14. Saraiva, P. d. (2005). Distribuição Estatistica do Potencial Eolico na Ilha de Inhaca. Monografia Submentida à Universidade Eduardo Mondlane para o grau de Licenciatura, Maputo;

15. Silva, M. A. (2006) Meteorologia e .Climatologia. 2^a edição. Recife Pernambuco. Brasil;

16. Tomasini, J. (2011). Padrao de Variabilidade do Vento a Superfície em Lajeado, Rio Grande do Sul, Brasil. Rio Grande do Sul: Univates e;

17. Vianello, R. L., & Alves, A. R. (2000). Meteorologia Básica e Aplicações. 1^a edição. UFR. Brasil.