As Bóias Meteoceonográficas

A previsão é na sua maior parte feita por imagens de satélites, através de modelos matemáticos que cruzam vários dados como pressão, altimetria, ventos e correntes. Mas e as boias, aonde elas estão, para que elas servem e como funcionam?

É com essa questão que o SurfConnect entrou em contato com a oceanógrafa Laura Azevedo para obter essas informações e começar uma série chamada: Previsão das ondas. Formada em Oceonografia Física pela University of Maine com mestrado em Geofísica pela University of Houston, Laura explica todo aparato tecnológico necessário para informar no continente, como estão as ondas, aonde os olhos não alcançam.

Quem instala e aonde ficam?

Existem programas da Marinha do Brasil que visam coletar dados tanto meteorológicos como oceanográficos para melhorar o conhecimento que temos sobre o mar e tempo no nosso país. 
Além da Marinha, existem também projetos de Universidades públicas (Federais ou Estaduais) brasileiras, que através de dinheiro conseguido para pesquisa no Brasil, conseguem comprar equipamentos e bóias para medir dados de ondas e melhorar modelos próprios.
Finalmente temos a Petrobras, que é (era) a entidade que mais investia neste tipo de levantamento de dados, tanto com bóias e sensores próprios, como dando dinheiro para Universidades fazerem projetos e pesquisas com estes equipamentos.

Ilustração: Localização das bóias no Brasil.

Como funcionam as Boias?

As Bóias Meteoceanográficas são instrumentos usados para avaliação das condições do mar. Elas são instaladas no oceano e capazes de medir a altura, comprimento, período, direção, frequência e velocidade das ondas, além de outros dados. Após essa medição, os dados brutos são processados e podem ser transmitidos via rádio ou antena de satélite. Os aparelhos eletrônicos que estão na boia, são energizados através de placas solares ou baterias de longa duração. As boias são fixadas a uma ancora no fundo, mas deixando o cabo de ancoragem suficientemente solto para que não interfira nos movimentos da boia.

Esse é um resumo bem simplificado de como as boias meteoceanográficas funcionam, mas muita coisa acontece por trás disso e entender melhor o que está por trás destes aparelhos pode nos ajudar a achar melhores ondas. Será que com um melhor entendimento das boias podemos interpretar melhor os dados de previsão?

Como as boias são capazes de medir os dados das ondas?

As boias contém um sensor chamado acelerômetro, o mesmo sensor presente no seu celular que faz a tela sempre ficar em pé quando você o gira. Este sensor é capaz de medir todo o "movimento" da boia, como por exemplo, afundamento, inclinação, direção e jogo. Então por exemplo, se uma boia está parada e em seguida passa uma onda. Esse movimento de subida e descida é computado, assim como a direção em que a boia está se movendo.

Normalmente, estes dados brutos de “movimento” são adquiridos pelos acelerômetros ao longo de aproximadamente vinte minutos. Passados esses vinte minutos, os computadores sofisticados que ficam dentro da boia, compilam, processam e realizam diversos cálculos e médias, que transformam os dados de posição em parâmetros de ondas (altura, direção, comprimento, período, frequência e swell). Estes parâmetros são então enviados para seus receptores no continente (por satélite ou rádio) geralmente uma vez por hora.

Mas o que são acelerômetros e como funcionam?

Acelerômetros são sensores que, sem saber, utilizamos diariamente, seja no nosso celular, em relógios, vídeo games ou até na máquina de lavar. É possível construirmos vários tipos de acelerômetros simples. Podemos visualizar o seu princípio de funcionamento se imaginarmos um copo com água até a metade.

Se colocarmos o copo sobre uma superfície plana e empurrarmos para frente, desta forma o acelerando, notamos que a água se move em relação ao copo. Quanto mais forte for a aceleração, mais água se desloca em relação ao copo. Outro exemplo, rudimentar é um lustre pendurado em um trem, enquanto o trem acelera, freia ou faz uma curva é possível notar um ângulo entre a linha que segura o lustre e a vertical.

O que significam os dados gerados pelas boias exatamente?

A boia determina a altura significativa da onda, o período entre as vagas e a dirção da ondulação.
A altura é calculada com a medida entre a crista da onda e o vale.
A altura significativa de uma onda na previsão é a altura média de 1/3 das maiores ondas num curto prazo, aproximadamente de uma hora ou menos.
O Período da onda é o intervalo de tempo entre a passagem de cristas consecutivas sobre um ponto estacionário. Quanto mais longo o período do swell, mais energia o vento transferiu para o oceano.

Algumas coisas são importantes ressaltar. Os dados vindos de uma boia geralmente consideram a direção do vento como sendo a direção em que ele está vindo assim como a direção da ondulação, logo, uma ondulação de sul é vinda do sul, assim como o vento leste vem do leste e vai para o oeste. Estes valores são medidos em graus (ângulo com o Norte verdadeiro).

FIGURA 1: Características das ondas. (FONTE: Instituto de Física - Universidade Federal do Rio Grande do Sul)

Como os dados de bóias meteoceanográficas melhoram as previsões de onda?

Os programas de previsão de ondas são baseados em diferentes modelos numéricos computacionais que se necessitam de dados presentes da natureza como input para gerar uma previsão para o futuro. Os dados utilizados são principalmente mapas de vento e altura do mar (altímetro) vindos de satélites; batimetria do fundo do mar e tipo de solo, correntes marítimas, marés e vento; além de dados de outros modelos.

Agora quando esses dados são combinados com dados gerados nas boias que por sua vez, são dados capturados no mar, a precisão dos modelos podem melhorar e muito.

A comparação das previsões de onda com observações reais feita pelas boias são essenciais para a caracterização das deficiências de um modelo e para identificar as áreas de melhoria. Quanto mais sensores locais existem instalados no mar, mais preciso será o nosso modelo e a nossa previsão de onda. É por isso que dados de boias meteoceanográficas são tão importantes, ajudam a saber o que está acontecendo tanto no presente e o que acontecerá no futuro por aprimorar as previsões.

Infelizmente na prática, muitos sistemas de previsão contam essencialmente apenas com dados da previsão anterior e dados atuais de satélite, pela falta de sensores locais como as boias, e se tornam mais suscetíveis ao erro.

Dados das Bóias: 

https://www.mar.mil.br/dhn/chm/meteo/prev/dados/dados.htm

Publicada em: 15/06/2016 17:03:33