A precipitação é a avaliação quantitativa da precipitação , sua natureza ( chuva , neve , granizo , nevoeiro ) e distribuição. É calculado por várias técnicas. Vários instrumentos são utilizados para este fim, dos quais o pluviômetro / pluviógrafo é o mais conhecido. A unidade de medida varia dependendo se o tipo de precipitação é sólida ou líquida, mas é reduzida a milímetros de equivalência de água por metro quadrado de superfície para fins de comparação. Qualquer precipitação inferior a 0,1 mm é denominada “ traço ”.
A precipitação, juntamente com a distribuição da temperatura terrestre, condiciona os climas terrestres, a natureza e o funcionamento dos ecossistemas, bem como a sua produtividade primária . É um dos fatores que condicionam o desenvolvimento das sociedades humanas e, portanto, uma questão geopolítica .
O homem tem procurado há séculos prever melhor chuvas, tempestades e inundações, até mesmo manipular o clima por meios mágicos ( danças da chuva ) ou tecnológicos ( chuvas artificiais ).
As primeiras medições conhecidas das quantidades de chuva conhecidas foram feitas pelos gregos por volta de 500 AC. AC Cem anos depois, na Índia , a população usava tigelas para coletar a água da chuva e medir a quantidade. Em ambos os casos, medir essas quantidades de água da chuva ajudou a estimar os rendimentos futuros das colheitas .
No livro Arthashâstra usado no reino de Magadha , os padrões foram estabelecidos para a produção de grãos e cada celeiro no estado tinha um pluviômetro para fins fiscais. Em Israel , a partir da II ª século aC. AD , escritos religiosos mencionam a medição das chuvas para fins agrícolas.
Em 1441, na Coréia , o primeiro pluviômetro de bronze padrão, chamado " Cheugugi " , foi desenvolvido pelo cientista Jang Yeong-sil para uso em uma rede nacional. Em 1639, o italiano Benedetto Castelli , discípulo de Galileu , realizou as primeiras medições de precipitação na Europa para saber a contribuição hídrica de um episódio chuvoso para o Lago Trasimeno . Ele calibrou um recipiente de vidro cilíndrico com uma quantidade conhecida de água e marcou o nível correspondente no cilindro. Ele então expôs o recipiente à chuva e marcou a cada hora, com um marcador, o nível atingido pela água. Em 1662, o inglês Christopher Wren desenvolveu o primeiro pluviômetro de balde , ou pluviógrafo, que no ano seguinte associou a um meteógrafo, aparelho que registra diversos parâmetros meteorológicos como temperatura do ar, direção do vento e precipitação. Seu pluviômetro consistia em um funil de recepção e três compartimentos que se revezavam para coletar a precipitação a cada hora. Em 1670, o inglês Robert Hooke também usou um pluviômetro de balde. Em 1863, George James Symons foi nomeado para o conselho da sociedade meteorológica britânica , onde passou o resto de sua vida medindo as chuvas nas Ilhas Britânicas . Ele montou uma rede de voluntários que lhe enviaram medições. Symons também tomou nota de várias informações históricas sobre a precipitação das chuvas nas ilhas. Em 1870, ele publicou um relato que data de 1725.
Com o desenvolvimento da meteorologia , a tomada de medidas dos vários parâmetros da atmosfera terrestre está se espalhando. Os pluviômetros estão melhorando, mas os princípios básicos permanecem os mesmos. Na França , a associação meteorológica criada por Urbain Le Verrier distribuiu o pluviômetro “Association”. Novos instrumentos são desenvolvidos no XX º século cujos radares que cobrem grandes áreas, e satélites que pode observar toda a superfície da Terra em vez de pontos específicos. O aprimoramento de seus sensores agora permite ver melhor as variações finas das chuvas, sem tirar a importância das medições in situ . Nas últimas décadas, a precisão da previsão de chuvas melhorou até o nível regional e depois local (até o nível de ruas e bairros). As imagens de satélite e os avanços na modelagem e gerenciamento de big data tiveram um progresso considerável, mas com custos financeiros significativos.
O sistema climático da Terra é essencialmente impulsionado por dois elementos: a atmosfera e o oceano. Essas duas massas governam todo o sistema climático global, gerado pela troca significativa de energia entre elas. A energia recebida diretamente do Sol, na forma de ondas curtas, é captada em grande parte nas zonas intertropicais porque é aí que a intensidade dos raios solares é mais importante e mais regular devido ao eixo de rotação do a Terra que dá a luz do sol quase perpendicular ao equador e pastando nos pólos. Finalmente, a radiação é captada pelos mares e pelos continentes de acordo com o albedo de sua superfície e a vegetação que cobre os continentes. Assim, o bloco de gelo reflete de volta para o espaço uma grande quantidade de energia enquanto o mar a absorve significativamente.
A circulação atmosférica induzida por essas trocas de calor varia em detalhes de um dia para o outro, mas o movimento geral das massas de ar é relativamente constante e depende da latitude. Existem três zonas de circulação do vento entre o equador e os pólos . A primeira zona é a de Hadley que está localizada entre o equador e 30 graus N e S, onde encontramos ventos regulares soprando de nordeste no hemisfério norte e de sudeste no hemisfério sul: os ventos alísios . Está associada a norte com anticiclones semipermanentes onde reina o bom tempo, mas também com desertos com baixa pluviosidade. Por outro lado, perto do equador, é a zona de convergência intertropical dando chuvas abundantes.
A segunda zona de circulação do vento está nas latitudes médias. As depressões se desenvolvem em toda parte em uma previsibilidade às vezes próxima da teoria do caos , mas todo o caminho da circulação atmosférica é estável e depende do equilíbrio entre a distribuição da pressão atmosférica e a força de Coriolis devido à rotação. Esses sistemas se movem sob uma circulação de altitude geralmente do oeste, esta é a célula de Ferrel . Eles dão precipitação de vários tipos que se alternam com tempo claro. Trata finalmente a célula polar, que é encontrada no norte e sul do 60 th paralelo com uma superfície de circulação é geralmente. O ar é frio e relativamente seco, e as depressões que o afetam dão, portanto, poucas acumulações, estas últimas materializando-se grande parte do ano em forma de neve.
No entanto, o relevo também tem um grande impacto nas quantidades de precipitação recebidas, devido aos efeitos de realce se o fluxo de ar sobe a encosta ou, pelo contrário, diminui-o a jusante dos obstáculos. Assim, chove muito na costa oeste das Américas, com a circulação vindo do Oceano Pacífico, e desertos interiores a jusante dos maciços, como o deserto de Taklamakan a jusante do Himalaia (ver sombra de chuva ).
A precipitação também se organiza de diferentes formas: em grandes áreas, em faixas de precipitação ou isoladas. Depende da estabilidade da massa de ar , dos movimentos verticais da mesma e dos efeitos locais. Assim, diante de uma frente quente , a precipitação será principalmente estratiforme e cobrirá várias centenas de quilômetros de largura e profundidade. Por outro lado, antes de uma frente fria ou de um ciclone tropical , a precipitação formará faixas finas que podem se estender lateralmente por grandes distâncias. Eventualmente, uma chuva torrencial dará precipitação por alguns quilômetros quadrados de cada vez.
Os resultados de um estudo, com base em dados de precipitação diária de 185 locais de alta qualidade de estações de observação da Rede de Superfície do Sistema de Observação do Clima Global espalhados pela América do Norte, Eurásia e Austrália (mas não América do Sul nem África) entre 50 ° graus norte latitude sul (ou seja, entre as duas zonas polares) foram publicadas em 2018. As observações foram coletadas ao longo de 16 anos (de 1999 a 2014), um período longo o suficiente para apagar as variações anuais devido ao El Niño e outros ciclos climáticos de curto prazo.
De acordo com este estudo:
As influências combinadas de latitude, topografia e distância ao mar resultam em uma distribuição de chuva altamente variável em toda a Europa, variando de menos de 400 mm / ano em partes da região do Mediterrâneo e nas planícies centrais da Europa a mais de 1000 mm / ano ao longo do Costas atlânticas da Espanha à Noruega, os Alpes e sua extensão oriental. Grande parte desta precipitação é perdida como evapotranspiração e a “precipitação efetiva” restante não excede 250 mm / ano na maior parte da Europa. Em partes do sul da Europa, a precipitação real é inferior a 50 mm / ano . Chuvas na Europa têm geralmente aumentado durante o XX th século, um aumento de 6 a 8% em média entre 1901 e 2005. diferenças geográficas grandes aparecem, no entanto, especialmente no Mediterrâneo e na Europa Oriental. Além disso, ocorreram mudanças sazonais, incluindo um aumento na precipitação de inverno na maior parte do oeste e norte da Europa e uma diminuição no sul da Europa e em partes da Europa central. Os modelos climáticos preveem um futuro aumento geral da precipitação no norte da Europa e uma diminuição no sul da Europa.
A classificação dos climas é baseada na precipitação e temperatura. A mais conhecida é a classificação de Köppen que divide a Terra em cinco climas principais: tropical (A), seco (B), latitude média amena (C), latitude média fria (D) e polar (E). Cada um desses climas é então dividido em sub-climas de acordo com a precipitação. Observe a grande semelhança entre a imagem à direita e a precipitação anual da seção anterior.
Esses parâmetros climáticos determinam o tipo de vegetação de uma área, a fauna que nela habitará, bem como a densidade das populações. Como o modo de vida humano depende do ecossistema e da disponibilidade de água, ele também pode ser amplamente classificado de acordo com a precipitação. Por exemplo, a agricultura só é possível com um abastecimento regular de água proveniente diretamente da precipitação ou dos rios, eles próprios alimentados pela precipitação. Por outro lado, um clima seco estimulará as populações ao nomadismo para acompanhar os recursos de fauna e flora disponíveis, ou para alimentar seus rebanhos.
O excesso de chuvas também tem consequências importantes. A tempestade ou um ciclone tropical podem produzir inundações importantes, os deslizamentos de terra ou de lama que sobrecarregam a infraestrutura projetada para eventos normais. Muitas fatalidades são atribuídas a eles.
A qualidade do ar pode influenciar quantitativamente a formação de chuva de várias maneiras:
Assim, nos Estados Unidos percebe-se um "efeito fim de semana" . A probabilidade de aumento das chuvas atinge o pico no sábado, após cinco dias de acúmulo de poluentes atmosféricos durante a semana, principalmente nas áreas mais quentes. Densamente povoadas e localizadas próximo ao leste litoral onde havia na época do estudo ( 1998 ) um aumento de 22% na probabilidade de chuva no sábado em relação à segunda-feira.
Além disso, bolhas de calor se formam dentro e acima das cidades, mas também (+ 0,6 ° C a + 5,6 ° C) acima dos subúrbios e áreas rurais. Esse calor adicional modifica as correntes ascendentes, que podem contribuir para os componentes tempestuosos do clima. A taxa de precipitação a montante das cidades (em relação à direção do vento) aumentou, portanto, de 48% para 116%. Em parte por causa desse aquecimento, a precipitação média mensal é cerca de 28% maior em uma distância entre 32 e 64 km a jusante da cidade (a jusante da direção do vento).
Algumas cidades induzem um aumento no total de chuvas estimado em 51%. Esse fenômeno pode aumentar drasticamente na Ásia (por causa do crescimento conjunto das cidades, da indústria automobilística e do uso do carvão).
Um estudo de 2018 (seção Constantes ) também analisou os efeitos do aumento das concentrações de CO 2 previstas. Testou 36 modelos climáticos diferentes para simular tendências de precipitação entre 2020 e o final do século, em particular para o período 2085-2100 no caso de um cenário de 936 partes por milhão (ppm) de CO 2 em 2100 (contra 408 ppm em 2018). Os resultados mostram que as chuvas torrenciais podem ser ainda mais violentas: entre 1985 e 2100, metade da precipitação anual pode cair em 11 dias em vez de 12, enquanto o total das chuvas anuais também pode aumentar.
Para as temperaturas, a Corrente do Golfo não muda significativamente, mas o aquecimento resultará em uma mudança geográfica e altitudinal simples nas zonas climáticas. Para as chuvas, a mudança nas chuvas em resposta às mudanças climáticas deve ser mais complexa. Os modelos não prevêem que todas as chuvas aumentarão um pouco; apenas algumas chuvas torrenciais por ano deveriam ser ainda mais excepcionais. Assim, na escala de resolução espacial dos modelos 2018 (100 a 200 km aproximadamente), no caso de um cenário de altas emissões de gases de efeito estufa (GEE):
Na estação meteorológica, a mudança é ainda mais óbvia: metade da mudança na precipitação ocorrerá durante os 6 dias mais chuvosos do ano e chuvas excepcionalmente fortes constituirão uma parte crescente da precipitação anual total.
Enchentes e secas podem ser mais graves; os autores concluem que "Em vez de esperar mais chuvas em geral, a sociedade precisa agir para lidar com poucas mudanças na maioria das vezes, mas com um pouco mais de chuvas torrenciais do que hoje).
A pluviometria estuda, portanto, a variação anual e diária nas quantidades e tipos de precipitação para classificar o clima das regiões. Também estuda o período de retorno de eventos excepcionais, como secas e chuvas torrenciais que causam inundações. Vários instrumentos são usados para isso e a resolução de um determinado instrumento dá o valor mínimo mensurável que ele pode relatar.
Qualquer precipitação de água equivalente inferior a 0,1 mm é considerada vestígio . Isso ocorre porque é uma quantidade maior do que zero, mas que é menor do que a menor quantidade mensurável por dispositivos padrão. Isso é importante tanto para a verificação da previsão do tempo quanto para fins climatológicos, pois mesmo quantidades de precipitação muito pequenas para serem medidas podem ter impactos sociais significativos.
O pluviômetro é um instrumento de medição usado para determinar a quantidade de chuva que caiu em uma área. Seu uso pressupõe que a água da precipitação esteja uniformemente distribuída pela região e não esteja sujeita à evaporação . A medição é geralmente expressa em milímetros ou litros por metro quadrado, ou em metros cúbicos por hectare para a agricultura (1 mm = 1 l / m 2 = 10 m 3 / ha para água). Consiste em duas partes importantes:
O coletor deve ser colocado a uma altura suficiente, geralmente a um metro do solo, e a uma distância de vários metros de outros objetos, de modo que não seja encontrada água do ressalto no solo ou desses objetos. As bordas do colar do pluviômetro devem ser chanfradas na parte externa para limitar a incerteza de gotejamento do lado de fora do cone de coleta.
O medidor de neve parece um medidor de chuva, mas muito maior. Consiste em um funil (sino) aberto para cima e um cilindro removível em seu interior. O formato do sino ajuda a reduzir a turbulência acima da aeronave para melhor coletar a neve no cilindro. Apoia-se num pé cuja altura pode ser ajustada durante o inverno, à medida que aumenta a neve no solo. O operador remove o cilindro após uma queda de neve e o derrete para medir a profundidade da água que ele contém. A medição também pode ser realizada em tempo real enquanto um elemento de aquecimento derrete a neve e a variação do peso dá a quantidade de água equivalente caída.
A mesa de neve é uma espécie de mesa pintada de branco, geralmente medindo 930 cm 2 , que normalmente é colocada no solo ou acima da camada de neve anterior. O local ideal para colocar uma mesa de neve é em uma grande área plana, longe de prédios e árvores onde o vento tem pouca influência para formar montes de neve . A maioria dos snowboards ainda são tradicionais, com uma régua vertical simples no centro para medir a profundidade da neve. Alguns complementam o sistema de medição de altura da neve com uma webcam para leitura analógica remota, em tempo real ou com atualização variável.
Um dos principais usos dos radares meteorológicos é ser capaz de detectar remotamente a precipitação para usos hidrométricos . Por exemplo, serviços de controle de fluxo de rios, alerta de enchentes , planejamento de barragens , etc. todos precisam saber a quantidade de chuva e neve que caem sobre grandes áreas. O radar complementa idealmente uma rede de pluviômetros estendendo a coleta de dados por uma grande área, sendo a rede usada para sua calibração .
No entanto, alguns artefatos podem se confundir com os dados reais no retorno ao radar. Para ter uma estimativa mais exata das acumulações, será necessário filtrá-las antes de produzir esses mapas de acumulação.
Os satélites meteorológicos são radiômetros para medir a temperatura da atmosfera e seus hidrometeoros . Eles operam no espectro infravermelho . Os primeiros instrumentos "olhavam" apenas alguns comprimentos de onda, enquanto as novas gerações dividiam esse espectro em mais de 10 canais. Alguns também estão equipados com radares para medir a taxa de precipitação.
Em países pobres, algumas regiões permanecem mal cobertas por observações diretas, bem como por sistemas de sensoriamento remoto por radar e previsão do tempo. Agricultores, pescadores, criadores e marinheiros sofrem com isso. Isso pode mudar em breve com a disseminação das redes de telefonia móvel sem fio para áreas remotas, já que o conteúdo de água no ar afeta a difusão das microondas que são parcialmente absorvidas pela água. A técnica de rádio ocultação já permitia deduzir informações de interesse meteorológico devido à ocultação de parte do sinal de rádio enviado pelos satélites para a terra ( Aplicação do GPS em meteorologia ). Já em 2006, os pesquisadores mostraram que a quantidade de precipitação em uma área pode ser avaliada comparando as mudanças na intensidade do sinal entre as torres de comunicação. Em ambos os casos, os pesquisadores devem ter acesso a dados militares ou comerciais de empresas de telecomunicações ou telefonia móvel, o que tem atrasado a pesquisa, mas experiências recentes na Europa e na África mostram que, por um lado, a meteorologia poderia se beneficiar da análise desses dados e sua integração em modelos de previsão e, por outro lado, que os países pobres poderiam se beneficiar de previsões menos onerosas para eles.
Uma " startup " criada em 2 de abril de 2017 em Boston, Massachusetts, ClimaCell, diz que pode combinar dados de sinal de micro-ondas com outros dados meteorológicos para criar previsões imediatas de alta resolução (nível de rua) com três horas de antecedência de quedas e quantidades decrescentes. Ela menciona que poderá fazê-lo seis horas antes do final de 2017, com base em um método ainda confidencial (não publicado em revista científica revisada por pares). Esta empresa vai lançar comercialmente seu "produto" nos Estados Unidos e em outros países desenvolvidos, mas planeja lançá-lo rapidamente (até o final de 2017) na Índia e em outros países em desenvolvimento, potencialmente onde quer que as pessoas usem. Telefones celulares, mas ele compete com o projeto de um grupo de europeus e investigadores israelitas que testaram sistemas de multiescala que construir sobre a recente criação de um consórcio usando open source software . Este grupo coordenado por Aart Overeem (hidrometeorologista do Real Instituto Meteorológico da Holanda ) está recebendo apoio de quase 5 milhões de euros da Comissão Europeia para desenvolver um protótipo de um sistema de monitoramento de precipitação que provavelmente '' será implantado na Europa e na África. A tecnologia foi testada com sucesso em 2012 na Holanda e em 2015 em Gotemburgo (onde o Instituto Sueco de Meteorologia e Hidrologia (SMHI) coleta cerca de 6 milhões de dados por dia na cidade, graças à empresa de telecomunicações Ericsson e uma operadora de transmissão ( Tower), que permite uma estimativa minuto a minuto da precipitação com resolução de 500 metros sobre a cidade de Gotemburgo.
Dados baseados exclusivamente em microondas costumam superestimar a magnitude da precipitação (até 200 ou até 300%), mas o consórcio diz que corrigiu com sucesso esse viés sem a necessidade de dados de base de pluviômetros ou medidores. Radares meteorológicos baseados em terra . Em 2012, uma equipe liderada por Marielle Gosset (hidróloga do Instituto Francês de Pesquisa para o Desenvolvimento) testou com sucesso esta solução em Burkina Faso e desde então a desenvolveu em outros países ( Níger em particular). Uma parceria com a Orange e financiamento do Banco Mundial e das Nações Unidas deve permitir um desenvolvimento equivalente em Marrocos e Camarões antes do final de 2017.
| Duração | Localidade | Datado | Altura (mm) |
|---|---|---|---|
| 1 minuto | Unionville, Estados Unidos (de acordo com OMM) Barot, Guadalupe (de acordo com a Météo-France) |
4 de julho de 1956 , 26 de novembro de 1970 |
31,2 38 |
| 30 minutos | Sikeshugou, Hebei , China | 3 de julho de 1974 | 280 |
| 1 hora | Holt , Missouri, Estados Unidos | 22 de junho de 1947 | 305 em 42 minutos |
| 2 horas | Yujiawanzi, China | 19/07/1975 | 489 |
| 4,5 horas | Smethport, Pensilvânia | 18/07/1942 | 782 |
| 12 horas | Foc-foc, Reunião | em 01/08/1966 (ciclone Denise) | 1.144 |
| 24 horas | Foc-foc, Reunião | de 07 a 01/08/1966 (ciclone Denise) | 1.825 |
| 48 horas | Cherrapunji , Índia | de 15 a 16/06/1995 | 2.493 |
| 3 dias | Commerson , Reunião | de 24 a 26/02/2007 Ciclone Gamède | 3 929 |
| 4 dias | Commerson, Reunião | de 24 a 27/02/2007 Ciclone Gamède | 4.869 |
| 8 dias | Commerson, Reunião | de 20 a 27/02/2007 Ciclone Gamède | 5 510 |
| 10 dias | Commerson, Reunião | de 18 a 27/01/1980 Ciclone Hyacinthe | 5 678 |
| 15 dias | Commerson, Reunião | de 14 a 28/01/1980 Ciclone Hyacinthe | 6.083 |
| 1 mês | Cherrapunji, Índia | Julho de 1861 | 9.296,4 |
| 1 ano | Cherrapunji, Índia | Agosto de 1860 a agosto de 1861 | 26 466,8 |
| 2 anos | Cherrapunji, Índia | 1860 e 1861 | 40 768 |
| média anual | Mawsynram , Índia | média anual | 11 872 |
Por outro lado, a menor precipitação do mundo é relatada em Arica (Chile), onde nenhuma queda caiu durante 173 meses de outubro de 1903 a janeiro de 1918. Por continente, os locais mais secos por acumulação anual são:
Além disso, vários locais no mundo apresentam precipitação anual superior a 7.000 mm :
Registros de precipitação na França continental:
A quantidade de neve acumulada é importante para saber a progressão das geleiras, o escoamento da primavera e o clima. É expresso como o equivalente à água da neve derretida para uso em chuva, mas os registros geralmente são dados em centímetros de neve por período: