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CNPq/Proantar
Project: Meteorolgy at the Com.Ferraz Antarctic Station,
2001-2003
Dr.
Alberto Setzer, CPTEC/INPE, Principal Investigator (
asetzer@cptec.inpe.br)
Prof. Francisco E. Aquino, LAPAG/UFRGS, co-PI (francisco.aquino@.ufgs.br)
1.
Abstract
The
Project operates since 1985 in Antarctica, particularly
at the Brazilian Station Com. Ferraz, EACF (62o05.1íS/058o23.4íW),
with four main objectives. 1) Support the Brazilian Antarctic
Program (Proantar) and many of its scientific projects in
Antarctica with weather forecasts for EACF, Navy ship, refuges,
expeditions, and also with applications of technologies
developed by the Project such as the use of meteorological
satellites to monitor field crews and animals. 2) Design,
install and maintenance of automatic weather stations (AWSs)
for meteorology research and forecasting in the regions
of Proantar activities, with real-time data reception at
EACF and at the support ship. 3) Operation of a small meteorology
lab to foster research and help participants of Proantar,
collectind data and preparing forecasts, open to scientists
of any national institutions. 4) Conduct Antarctic research
with emphasis at the northern Antarcic Peninsula, in particular
related to weather and climate variations, windchill, use
of numerical forecast modeling, forecasting, and cyclonic
systems.
The
Projectís own lab with 4m x 10 m at EACF includes:reception
of low resolution imagery of the polar satellites NOAA,
Meteor and Resurs in APT mode; high resolution reception
of NOAA/AVHRR in HRPT mode; assorted sensors and instruments
for data collection and automatic recording;, equipment
and installations for radio-facsimile, radio-teletype and
HF and VHF communications in general; a small bench and
tools for maintenance of instruments; Internet conection;
and working and lodging area for the occupants. Three AWSs
are registered at the World Meteorological Organization
to distribute the data in the "GTS": Biscoe Islands -WMO
89263- 66o00,5íS/66 o07,9íW;
Joinville Island -WMO 89253- 63o11,2íS/055
o23,5íW; and Flagstaff Mt. -WMO-89250- 62o04,9íS/058
o24,3íW. At present emphasis is given to operational
work of the Project with recording and distribution of data,
forecasting, support and interaction with other projects,
and in the increase of scientific production. The annual
CNPq project budget is about US$15,000. More information
about the Project is found in the Internet site , http://antartica.cptec.inpe.br
ProjetoCNPq/Proantar:
Meteorologia na Estação Antártica
Com.Ferraz, 2001-2003
Dr.
Alberto Setzer, CPTEC/INPE, responsável (asetzer@cptec.inpe.br)
Prof. Francisco E. Aquino, LAPAG/UFRGS, co-responsável
(francisco.aquino@.ufgs.br)
2.
Resumo
O
Projeto atua desde 1985 na Antártica, em particular
na Estação Brasileira Com. Ferraz, EACF (62o05,1íS/058o
23,4íW) tendo quatro objetivos principais.1) Apoio
ao Programa Antártico Nacional (Proantar) e vários
de seus projetos na Antártica com previsão
de tempo para a EACF, Navio de Apoio, refúgios, acampamentos
e expedições, e também com aplicação
de tecnologias desenvolvidas pelo Projeto como o uso de
satelites meteorológicos para monitoramento de equipes
em trabalhos de campo, e de animais. 2) Montagem, instalação
e manutenção de estações meteorologicas
remotas automáticas em regiões de atuação
do Proantar, com recepção de dados em tempo-real
na EACF e no Navio de Apoio, para pesquisas meteorologicas
e necessidades de previsão de tempo. 3) Manutenção
de um pequeno núcleo de meteorologia auxiliando pesquisas
e integrantes do PROANTAR, registrando dados e apoiando
com previsões de tempo, aberto a pesquisadores de
instituições nacionais. 4) Desenvolver pesquisas
na área de meteorologia antártica, com ênfase
na região norte da Península, em particular
de variações de tempo e clima, de sensação
térmica, de validação de modelos numéricos,
e de sistemas ciclônicos.
O
laboratório próprio de 4 m x 10 m do Projeto
na EACF conta com: recepção de baixa resolução
no modo APT dos satélites polares NOAA, Meteor e
Resurs; recepção de alta resolução
NOAA/AVHRR no modo HRPT; sensores e instrumentos diversos
de coleta e registro automático de dados; equipamentos
e instalações para rádio-facsímile,
rádio-teletipo, e comunicações em geral
HF e VHF; pequena bancada e ferramentas para manutenções;
conexão Internet; e área de trabalho e estadia
de seus ocupantes. Três estações automáticas
são cadastradas na Organização Meteorológica
Mundial e distribuição de dados na rede "GTS":
Ilhas Biscoe-WMO 89263-66o00,5íS/66o07,9íW;
Ilha Joinville-WMO 89253- 63o11,2íS/055o23,5íW;
e Morro da Cruz-WMO-89250- 62o04,9íS/058o24,3íW.
No presente, enfatiza-se a manuntenção das
atividades operacionais do Projeto com registro e disseminação
de dados, previsão de tempo, apoio e interação
com outros projetos, e aumento na produção
científica. O orçamento CNPq anual do Projeto
é de cerca de US$ 15.000. Mais informações
do Projeto estão no sítio Internet http://antartica.cptec.inpe.br
3.
Histórico
O
Projeto "Meteorologia na EACF" do CNPq/PROANTAR principiou
na IIIª Operação Antártica, verão
1984/85, com testes de recepção de imagens
de baixa resolução de satélites meteorológicos
geoestacionários (Sistema "WEFAX") na Estação
Antártica Com. Ferraz (EACF), 62o05,1íS/058
o23,4íW, Ilha Rei George, Arquipélado
das Shetlands do Sul. O INPE apoiava o PROANTAR em seu início,
e a recepção de imagens lá possibilitaria
pesquisas e suporte ao PROANTAR. O Projeto foi conduzido
com outros dois do mesmo responsável, de coleta e
análise de aerossóis e de precipitação.
As imagens recebidas foram muito úteis na previsão
de tempo na EACF, sujeita mensalmente a episódios
meteorológicos com riscos de vida. Por outro lado,
iniciativa do Instituto Nacional de Meteorologia (INEMET),
de coleta de dados, previsão de tempo e apoio meteorológico
na EACF, limitou-se à Operação III.
O
Projeto incluíu atividades de previsão de
tempo e coleta de dados meteorológicos na EACF, objetivando
suprir necessidades de vários outros projetos de
pesquisa e nas áreas de atuação do
PROANTAR; para tanto passou a contar com inúmeros
instrumentos e equipamentos de registro de dados e de rádio-operação.
Foi também viabilizada no Projeto a tecnologia de
estações meteorológicas automáticas
na Antártica atavés de satélites polares
de órbita baixa (AWSs via "Sistema ARGOS", satélites
NOAA); estas deveriam permitir coleta desatendida de dados
com custos operacionais relativamente baixos, e expandir
a área geográfica de atuação
permanente do PROANTAR. A primeira foi a da Ilha Elefante
(61o13,5íS/055o21,9íW),
que funcionou até 1992. Por interesse de pesquisadores
do INPE, foram adicionadas ao Projeto também pesquisas
diversas na área de meteorologia Antártica.
Com
a manutenção das atividades de coleta de dados
meteorológicos e previsão de tempo durante
períodos de inverno, a partir da Operantar X em 1992,
o projeto passou da fase experimental para a de consolidação
de seus objetivos. Atualmente o Projeto mantém coleta,
uso e distribuição operacional de dados e
de imagens de satélites meteorológicos tanto
em Ferraz como no NApOc A.Rongel, apoiando inúmeros
projetos em vários locais na região norte
da Península Antártica. Várias tecnologias
antárticas criadas pelo Projeto, como o sistema de
acompanhamento remoto ("MTRs") de equipes em trabalhos de
campo tornaram-se padrão no Proantar. Além
da estação meteorológica de Ferraz,
três outras operam remotamente por satélite
e estão cadastradas na Organização
Mundial de Meteorologia para distribuição
de dados na rede "GTS": Ilhas Biscoe-WMO 89263 em 66o00,5íS/66o07,9íW;
Ilha Joinville-WMO 89253 em 63o11,2íS/055o23,5íW;
e Morro da Cruz-WMO-89250 em 62o04,9íS/058o24,3íW.
Além
das atividades de coleta de dados e apoio ao Proantar enfatiza-se
aumento de produção científica e intercâmbio
com programas de pesquisa de outras instituições
em nível nacional e internacional, e aplicações
de conhecimentos gerados pelo Projeto a vários projetos
e atividades do PROANTAR. Em março/99 o Projeto recebeu
novo módulo em Ferraz, com 4 m x10 m, melhorando
muito as condições de trabalho na Antártica.
Em 2000 o Projeto passou a contar com a participação
regular e apoio na coordenação do Prof. Francisco
E. Aquino da Univ.Fed. Rio Grande do Sul (LAPAG-UFRGS).
Na previsão do tempo feita na EACF, voltaram a colaborar
o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), e o Prof.
Rubens J. Villela da Universidade de São Paulo (IAG-USP).
Estas adições recentes trouxeram melhoria
no desempenho e produtividade da equipe. Em 2001 foi aberta
a página Internet do projeto, disponibilizando dados
históricos, previsão de tempo, acesso a dados
em tempo-real, entre outros: http://antartica.cptec.inpe.br
Da
Operantar III (verão 84/85) à XIX (verão
00/01), o Projeto manteve equipes de uma a três pessoas
nos períodos de verão, e em oito invernações
(90-93, e 96-99) teve um representante na EACF. O responsável
do Projeto participou em 15 das 17 últimas operações.
Várias publicações nacionais e internacionais
com dados e atividades do Projeto existem e estão
também em elaboração - ver Anexo.
4.
Objetivos do Projeto
O Projeto Meteorologia na EACF, tem objetivos em quatro
áreas de atuação.
3.1.
Atividades de apoio ao PROANTAR na Antártica, através
de conhecimentos e tecnologia adquiridos pelo Projeto, como
no casodos Mini-Transmissores-Remotos para acompanhamento
de equipes em campo, monitoramento de elefantes marinhos
por satélite,apoio de previsão de tempo à
EACF, refúgios, e ao NApOc A.Rongel, etc.
3.2.
Montagem, instalação e manutenção
de estações meteorológicas desatendidas
e automáticas via satélites (AWS, sistema
ARGOS/NOAA) na Antártica, com recepção
de dados também na EACF e no NApOc Ary Rongel, objetivando
suprir dados emregiões de atuação do
PROANTAR.
3.3.
Manter na EACF um pequeno núcleo de meteorologia
auxiliando pesquisas e integrantes do PROANTAR, registrando
dados e apoiando com previsões de tempo quando possível,
e aberto a pesquisadores de quaisquer instituições
nacionais.
3.4.
Desenvolver pesquisas na área de meteorologia antártica,
com ênfase na região norte da Península.
Em particular estão sendo conduzidos estudos de sensação
térmica, de validação de modelos numéricos
de previsão de tempo, e de sistemas ciclônicos.
5. Justificativa
A justificativa do Projeto leva em conta suas realizações
passadas e presentes, bem como objetivos gerais do Proantar
e peculiaridades de trabalhos com meteorologia na Antártica.
Um exame da lista de publicações anexa é
recomendado para a análise do texto abaixo, que segue
a mesma seqüência dos objetivos.
A
ênfase do Projeto tem sido atender necessidades meteorológicas
da área de pesquisa do Proantar, assim como do Proantar
em geral, e não apenas realizar uma pesquisa
específica em meteorologia. Para realizar pesquisa
em meteorologia Antártica e publicações,
na maioria dos casos não seriam necessárias
a presença na Antártica, equipes multidiscipinares,
e 15 anos de atividades de campo, bastando apenas o emprego
de dados e imagens de satélites gerados por terceiros,
e amplamente disponíveis.
Dado
o carater multi-disciplinar do Projeto, seguir o padrão
convencional de uma pesquisa implicaria em desdobrar este
projeto em inúmeros outros do tipo circulação
inercial na Península Antártica, variações
climáticas nas Ilhas Shetland do Sul, sistemas ciclônicos
no Estreito Drake, microclimas na Ilha Rei George, transporte
atmosférico no Estreito Drake, mudanças climáticas
e degelo nas Ilhas Shetland do Sul, monitoramento de elefantes
marinhos por satélites, transmissores para apoio
de equipes em campo na Antártica, resposta humana
a baixas temperaturas, uso de satélites na previsão
de tempo na Antártica, novos transmissores de dados
Antárticos via Internet, recepção e
uso de dados e imagens de satélites em tempo real
na Antártica, cálculos orbitais para localização
de transmissores, e assim por diante.
Iniciemos
pelo apoio com previsão de tempo na
região de atuação do Proantar na Antártica,
onde pelo menos uma ou duas vezes por mês ocorrem
situações meteorológicas de grande
risco de vida ou de perdas materiais, com ventos acima de
120 km/h combinados com chuvas, nevascas e nevoeiros. Há
anos, nos períodos de verão, o Projeto faz
previsões e com elas apoia equipes em campo, na EACFerraz,
e o próprio NApOc do Proantar. Uma consulta a qualquer
participante das Operações Antárticas
confirmará a necessidade e efetividade deste serviço
do Projeto. Grupos antárticos de outros países
que não dispõem de previsões sofrem
perdas de vidas e de materias pela falta de apoio meteorológico.
O próprio Projeto, através de sua equipe e
equipamentos, foi capaz de identificar grupos em risco,
e coordenar os salvamentos feito pelo Grupo Base de Ferraz
(em particular 2 poloneses em 31/dez/92 e 6 peruanos em
20/jan/00).
Fazer
previsões de tempo na Antártica envolve primeiramente
a recepção de dados por meios hoje em dia
não mais convencionais e ainda insubstituíveis
na Antártica, como transmissões de rádio
em HF/SSB, rádio-facsímiles, radio-teletipos,
código morse; imagens de satélites são
também essenciais. Sua recepção e decodificação
24 h/dia necessita equipamentos eletrônicos diversos
e programas complexos. A interpretação destas
informações requer conhecimentos, estudo,
experiência, e dedicação adquiridos
ao longo de anos de trabalho no local.
Desta
forma, a previsão meteorológica sem dúvida
consome muito tempo e recursos, e apesar de a curto prazo
não gerar muitas publicações, é
de grande valia ao Proantar, minimizando riscos e acidentes,
eventualmente salvando vidas.
Outras
atividades importantes de apoio ao Proantar
decorrentes de tecnologia do Projeto devem ser mencionadas:
recepcção de imagens de satélites meteorológicos
no NApOc A.Rongel, a sugestão e especificação
da turbina eólica para geração de energia
para os equipamentos do projeto de geomagnetismo instalada
no Refúgio II; a conexão EMail da EACFerraz
por satélites polares usada por dois anos e anterior
à conexão Internet via EntelChile; a doação
conseguida dos primeiros micro-computadores para o CPD da
EACFerraz (em 1986); a atual introdução de
comunicadores via satélite padrão Orbcomm
para projetos diversos; o monitoramento de elefantes marinhos
com transmissores ARGOS pelos satélites meteorológicos
NOAA, e; os Mini-Transmissores-Remotos (MTRs) usados há
anos por todas equipes de campo com recepção
no NApOc e na EACFerraz também através dos
satélites NOAA. Todas elas consumiram esforços
significativos, e algumas, como especificamente no caso
dos MTRs, colocaram o Proantar e o País à
frente de qualquer outra iniciativa.
Também
neste caso, a justificativa para estas atividades está
nas realizações utilizadas com resultados
positivos por todo Proantar e em particular no trabalho
e na vida de pesquisadores em campo na Antártica.
Quanto
ao segundo objetivo - a instalação e manutenção
de estações meteorológicas desatendidas
e automáticas via satélites (AWS,
sistema ARGOS/NOAA) na Antártica, com recepção
de dados na EACF e no NApOc-, ele atende pesquisas meteorológicas,
a previsão de tempo que o Projeto faz, interesses
do Proantar, e da Organização Mundial de Meteorologia.
A
estação na Ilha Joinville objetiva detectar
casos de circulação tipo "jato inercial" descritos
em publicações do projeto (ver anexo). As
outras duas estações são para estudos
comparativos da meteorologia antártica em relação
à Península (Ilhas Biscoe) e à topografia
local (Flagstaff Mt.=Morro da Cruz).
Adicionalmente,
estas 3 estações passaram em 2000 a integrar
a rede mundial de estações da Organização
Mundial de Meteorologia (OMM=WMO) com distribuição
automática dos dados na rede gerando dados para a
comunidade meteorológica e em particular para os
interessados no norte da Península Antártica.
Para
o Proantar estas estações representam ainda
opção tecnológica de aumentar a área
de atuação brasileira na Antártica
com reconhecimento e utilidade oficiais. Com o domínio
demonstrado desta tecnologia, pode-se considerar sua ampliação
e/ou aplicação no monitoramento remoto de
outros parâmetros.
O
3º objetivo visa manter na EACF um pequeno
núcleo de meteorologia auxiliando pesquisas
e integrantes do PROANTAR, registrando dados e apoiando
com previsões de tempo quando possível, e
aberto a pesquisadores de quaisquer instituições
nacionais. Ele é justificado com base no item de
previsão de tempo exposto acima, e pela lista de
publicações independentes que utilizam dados
gerados pelo Projeto. A lista de publicações
é parcial uma vez que nem sempre o Projeto é
comunicado do uso de seus dados, mas de qualquer forma comprova
a necessidade e realização deste objetivo.
Os
dados meteorológicos do Projeto estão sendo
publicados através do INPE em anuários, constatando-se
atraso a partir de 1996, o qual deve ser recuperado em futuro
breve. Novo programa computacional de geração
dos relatórios foi concluído e sua impressão
é esperada em breve. Os dados estão sendo
também disponibilizados na Internet.
No
novo módulo alocado ao Projeto com 4 m x 10 m, e
após instalação dos instrumentos no
verão 99/00 existem condições  adequadas
para continuar as atividades deste objetivo.
O 4º objetivo prevê o desenvolvimento
de pesquisas na área de meteorologia
antártica, com ênfase na região norte
da Península. Em particular, foram conduzidos estudos
de sensação térmica, de validação
de modelos numéricos de previsão de tempo,
e de sistemas ciclônicos com os dados e imagens de
satélites gerados pelo Projeto.
Estas
atividades (e outras futuras) não envolvem custos
ou procedimentos além dos utilizados para os três
objetivos anteriores. Sua publicação em revistas
internacionais com corpo consultor é prevista em
2001.
Uma
atividade de pesquisa pendente é o preparo e lançamento
de balões de nível constante com transmissores
Orbcomm a partir de Punta Arenas no sul do Chile na entrada
de uma frente fria para acompanhar sua trajetória
em direção à Península Antártica.
Trabalhos e modelagens em conjunto com o projeto de radônio
do Dr. Enio B.Pereira indicam o transporte atmosférico
da América do Sul para a Península Antártica
e os balões forneceriam a comprovação
desta hipótese. Nesta proposta está incluída
a compra de dois destes transmissores.
Por
último, comentários quanto à lista
de publicações da equipe do Projeto.
Se
por um lado inúmeros outros projetos se beneficiaram
da atuação e dos dados do Projeto, a lista
sem dúvida está aquém do esperado para
um Projeto de pesquisa com 15 anos de atuação
possuindo quantidade expressiva de dados. Esforços
estão sendo feitos para publicar trabalhos em revistas
internacionais com corpo revisor no corrente ano, muitos
dos quais em fase final de elaboração.
O
pequeno número de publicações "de peso"
é atribuído ao excesso de esforços
com apoio tecnológico e logístico ao Proantar
e seus projetos de pesquisa, à dificuldade (até
1999) em contar com pesquisadores regulares e produtivos
na equipe adaptáveis ao ambiente antártico,
e a limitações por falta de verbas em muitos
anos. Com instalações definitivas e adequadas
no novo módulo do Projeto na EACFerraz, com as estações
meteorológicas automáticas finalmente operacionais
e registradas na OMM, e com a equipe reforçada por
integrantes de universidades e do Instituto Nacional de
Meteorologia compromissados com o Projeto e a pesquisa,
acredita-se que a limitação quanto às
publicações seja compensada em breve.
6.
Planos para 2001 - 2003
-
continuar a coleta, recepção e publicação
de dados meteorológicos da EACF, Morro da Cruz,
e das Ilhas Biscoe e Joinville, e a recepção/arquivo
de imagens APT e de dados;
-
fazer manutenção da instrumentação
do Projeto na EACF, Morro da Cruz, Ilhas Biscoe e Joinville,
e também no NapOc A.Rongel
-
reativar a estação de recepção
de imagens AVHRR/NOAA, modo alta resolução
HRPT.
-
implantar na EACF e NApOc A.Rongel recepção
da rede de estações meteorológicas
automáticas dos EUA/Universid.Wisconsin p/ repasse
ao Centro Frei;
-
conectar micros da EACF aos micros da Meteorologia para
disponibilização contínua de dados,
imagens e previsões meteorológicas.
-
adquirir e montar dois mini-balões de nível
constante com rastreio por satélite e lançá-los
para estudo de circulação em 850 hPa na
passagem Drake;
-
manter o apoio ao Proantar com previsões de tempo
regulares nos períodos de verão;
-
operacionalizar o sistema Orbcomm de comunicação
via satélites p/ dados e mensagens curtas;
-
efetuar publicações que se encontram em
estágio final de preparo, relacionadas à
meteorologia da Península Antártica, efeito
de sensação térmica, aerossóis
antárticos, e ozônio troposférico;
-
desenvolver teses de pós-graduação
de alunos do INPE e da UFRGS relacionadas ao projeto.
7. Equipe do Projeto em 2001
| |
Nome |
Grau |
Função |
Dedicação
|
|
1 |
Alberto
W. Setzer |
PhD |
Coordenação
Geral todo ano |
50% |
|
2 |
Francisco
E. Aquino/UFRGS* |
MSc |
Apoio
Científico todo ano |
40% |
|
3 |
Heber
Reis Passos |
Técn. |
Apoio
Técnico todo ano |
50% |
|
4 |
Homero
Haymussi/UNIVALI* |
MSc |
Apoio
Científico todo ano |
20% |
|
5 |
Marilene
A.Silva * |
Secr. |
Apoio
Secretaria todo ano |
50% |
|
6 |
Cláudio
O. Brandão |
MSc |
Apoio
Técnico eletrôn. verão |
20% |
|
7 |
Marcos
Aurélio F. dos Santos |
Engo. |
Apoio
Técnico no verão |
20% |
|
8 |
Rubens
J. Villela/IAG-USP* |
MSc |
Apoio
Científico no verão |
20% |
|
9 |
Cristina
Tobler de Souza* |
MSc |
Apoio
Científico todo ano |
20% |
|
10 |
Francisco
Assis Diniz/INMET* |
Bach. |
Apoio
previsão meteo. verão |
20% |
|
11 |
Francisco
Quixaba/INMET * |
Bach |
Apoio
previsão meteo.no verão |
50% |
|
12 |
Letícia
Reis Passos* |
Técn. |
Apoio
Técnico inform.no verão |
50% |
|
13 |
Paulino
R. da Cunha Neto* |
Técn. |
Apoio
Técnico inform.no verão |
50% |
|
14 |
Marcelo
Romão* |
Técn. |
Apoio
Técnico dados |
20% |
Nota:
*Não são funcionários
do INPE |
|
|
