tecnologia da informaÇÃo para meteorologia
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TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO PARA METEOROLOGIA
Davi Rocha de Oliveira
Eduardo Ubirajara Pereira Dantas
Gustavo de Faria Rodrigues
Jailson José de Farias
Robison Luís Genuel
Robson
Faculdade Machado de Assis
RESUMO
As atividades de Meteorologia no Brasil estão baseadas em redes integradas de informações e
dados meteorológicos para serem armazenados, tratados e difundidos o mais rapidamente
possível para os usuários. São divididos em Centros Estaduais de Meteorologia, atualmente
24 estados participam e estão organizados por meio de redes estaduais que complementam o
sistema regionalmente e nacionalmente.
Palavras-Chave: Tecnologia, Software Meteorológicos, Banco de Dados
INFORMATION TECHNOLOGY FOR METEOROLOGY
ABSTRACT
The activities of Meteorology in Brazil are based on networks of information and
meteorological data to be stored, processed and disseminated as soon as possible for users.
They are divided into State Centers for Meteorology, 24 currently participating states that are
organized through networks that complement the state system regionally and nationally.
Keywords: Technology, Software Meteorology, Database
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INTRODUÇÃO
A Meteorologia é ciência que estuda o Tempo e o Clima. Seu objetivo principal é
o entendimento dos processos físicos e químicos que determinam o estado da atmosfera nas
mais variadas escalas espaciais e temporais, abrangendo desde a turbulência local até a
circulação atmosférica e oceânica globais. O progresso no conhecimento desta ciência é de
vital importância para o desenvolvimento do País, em especial nos setores agrícola,
energético, conservação do meio ambiente.
Oficialmente a Meteorologia começou com a criação da 1ª Estação
Meteorológica, por Dom João VI na Escola Naval e com a criação pela Princesa Isabel da
Repartição da Carta Meteorológica na Marinha, em 1888. Durante o Império, a Meteorologia
teve suas atividades ligadas ao Observatório Imperial, no Rio de Janeiro, quando foram
realizadas as primeiras observações diárias regulares.
A Meteorologia é um setor de estratégia para a soberania e desenvolvimento
nacional, fornecendo subsídios para o Governo agir preventivamente e corretivamente a fim
de minimizar a vulnerabilidade do Brasil provocada por acidentes naturais, ocupação
irracional do território; exploração e uso indevido de recursos naturais que impactam
negativamente sobre os ecossistemas e as decorrentes mudanças climáticas, como os eventos
extremos. A Meteorologia se apóia no tripé observação por satélites, estações meteorológicas
e modelagem numérica para previsão instantânea de tempo; estudos climáticos e
desenvolvimento econômico. As demais constituem elementos centrais que integram um
sistema maior envolvendo Clima, Recursos Naturais e Mudanças Globais, cujo arranjo
institucional federal situa-se no CPTEC/INPE/MCT e no INMET/MAPA.
O Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) foi fundado em 1909, em 2006
sua estrutura foi reformulada e atualmente possui 315 estações meteorológicas de superfície
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operadas manualmente e 358 estações automáticas, distribuídas no território nacional. Até o
final de 2008 o Instituto operará 500 estações automáticas, transmitindo dados meteorológicos
de hora em hora, em tempo real via satélite ou telefonia celular. Estes dados são
imediatamente colocados gratuitamente à disposição de todos os usuários, através da Internet
(http://www.inmet.gov.br). Além disto, o INMET opera 13 estações de sondagem de ar
superior (até cerca de 10.000 m de altitude) para a medição dos ventos, temperatura, umidade
e pressão, essenciais para a previsão do tempo.
TECNOLOGIA EM GERENCIAMENTO DE BANCO DE DADOS
A Tecnologia da Informação Meteorológica Brasileira possui uma vasta carteira
de produtos a oferecer aos usuários através da internet. A tecnologia é desenvolvida através de
estudos, levantamentos meteorológicos e climáticos que são baixados das estações, executam
programas e projetos de pesquisas de diversas áreas da ciência e tecnologia.
Os dados meteorológicos são coletados em grande parte do planeta através de
diversos tipos de instrumentos e plataformas, como navios, aviões, bóias, radiossondas,
balões, estações meteorológicas, entre outros.
As estações meteorológicas automáticas são constituídas de diversos sensores
meteorológicos que basicamente armazenam informações sobre a velocidade e direção do
vento, temperatura e umidade relativa do ar, precipitações, pressão atmosférica e radiação
solar. Possui um sistema que assegura o registro dos dados provenientes dos sensores
cheguem diretamente a um servidor do laboratório.
Esses dados coletados são utilizados diretamente pelos meteorologistas, para
alimentar os modelos numéricos de previsão de tempo e clima, pois estas informações
definem o estado inicial da atmosfera. O Banco de dados Meteorológicos (BDM) possui
dados globais recebidos através do Global Telecommunication System (GTS), são dados
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provenientes de mensagens Synop, Metar, Ship, Buoy, Temp (formas de coleta), entre outros.
O BDM do CPTEC/INPE possui dados desde 1996, e constituí um conjunto de informações
muito úteis para estudos e pesquisas científicas. Com a finalidade de facilitar o acesso aos
dados armazenados no BDM do CPTEC/INPE, foi desenvolvido um site que dá acesso on-
line, com rapidez e fácil navegabilidade.
Porém a distribuição destes dados e informações estará sujeita a prévia
autorização do CPTEC/INPE, devido a questões relacionadas à propriedade de alguns
conjuntos de dados e informações.
A tecnologia de desenvolvimento utilizou uma interface baseada na arquitetura
cliente|servidor, ou seja, programas executados em máquinas distintas que trocam
informações através de uma rede de computadores. O termo cliente|servidor é usado para
descrever um modelo de interação entre dois processos, que são executados simultaneamente.
O cliente conectado a uma rede de computadores (internet) dispara uma solicitação através de
um browser (navegador). O servidor processa o pedido e envia uma resposta ao Cliente. A
Figura 1 enfatiza a arquitetura cliente/servidor.
No site desenvolvido foram empregadas tecnologia em Java, para construção de
páginas e dos mecanismos de navegação pelo site, e como Sistema Gerenciador de Banco de
Dados (SGBD) o MySQL1, onde são armazenadas e recuperadas informações indispensáveis
para o funcionamento do site. Para a construção dos mapas de cobertura geográfica, foi
1 Sistema de gerenciamento de banco de dados (SGBD), que utiliza a linguagem SQL (Structured Query Language - Linguagem de Consulta Estruturada) como interface.
Banco de DadosServidorCliente
INTERNET
Figura 1 – Cliente/Servidor
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utilizado a ferramenta interativa Grid Analysis and Display System (GrADS)2 que permite
visualizar e analisar dados meteorológicos.
O desenvolvimento da aplicação web, isto é, a edição e compilação de códigos
Java, foi realizada utilizando a Integrated Development Environment (IDE) NetBeans 5.03,
que possui grandes facilidades, como controle de versões, editor de SQL, etc.
Para a geração dos gráficos foi utilizada a API JFreeChart, que possibilita a
criação de gráficos em vários modelos como pizza, barras, linhas, entre outros. A exibição dos
gráficos na web é facilitada pela taglib Cewolf (uma biblioteca de tags customizadas que são
utilizadas na composição de páginas). A aplicação web é executada pelo servidor Tomcat4,
que ao receber uma solicitação do usuário a partir de um browser, executa a aplicação
correspondente ao URL, e retornar, ou seja, mostra ao usuário o conteúdo gerado que
normalmente é um documento no formato Hyper Text Markup Language (HTML) e o
resultado do processamento dos algoritmos Java e acesso ao banco de dados.
As informações disponibilizadas no site são estatísticas das observações
armazenadas no BDM, mapas de cobertura geográfica e permite o download dos dados, em
algumas aplicações.
A funcionalidade estatística apresenta muitas opções de consultas como:
diferentes períodos, tipos de dados e regiões. Entre os diferentes gráficos que podem ser
visualizados, temos o gráfico com a quantidade e a média mensal dos dados (Figura 2) e
gráficos que representam o fluxo dos dados armazenados no BDM (Figura 3).
2 Ferramenta interativa de desktop que é utilizado para acesso fácil, manipulação, e visualização de dados científicos.
3 Ambiente de desenvolvimento de programas Java, conjunto de ferramentas organizadas com o intuito de agilizar o processo de criação de software.
4 Servidor com plataforma corporativa Java Enterprise Edition e capacidade de atuar também como servidor web/HTTP autônomo, ou pode funcionar integrado a um servidor web dedicado.
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Figura 2 - Quantidade e média mensal de observações.
Figura 3 - Gráfico do total de observações de Synop.
Na funcionalidade cobertura geográfica, o usuário pode visualizar mapas com a
distribuição espacial dos locais de onde os dados foram reportados. Os mapas são processados
pelo sistema GrADS, através de um script lê as coordenadas e gera as imagens. Essas
informações estão disponíveis para os últimos quatro horários, para cada tipo de observação
separadamente ou conjunto das observações, como mostra a Figura 4.
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Figura 4 - Mapa de Cobertura Geográfica.
Para ter acesso à funcionalidade download, o usuário deve estar cadastrado no
sistema de cadastro do internauta do CPTEC, que serve de ferramenta de controle e estudo do
perfil dos usuários. Caso o usuário não seja cadastrado, o mesmo poderá efetuar o cadastro a
partir do link “novo cadastro” contido na página. Depois de cadastrado, o usuário deverá
selecionar o tipo de observação (Metar, Synop, Pcd, entre outras), as coordenadas geográficas
(latitude e longitude), a data inicial e a quantidade de dias à frente desejados, conforme ilustra
a Figura 5.
Figura 5 - Solicitação de Dados Meteorológicos.
Esta requisição será adicionada à lista de processos de extração de dados do
BDM, processada, gravada em formato ASCII, compactado em um arquivo no formato ZIP e
disponibilizada em uma área. Em seguida é enviado um e-mail ao usuário informando o
endereço e o prazo em que o arquivo estará disponível.
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SOFTWARES METEOROLÓGICOS
Os Softwares Meteorológicos em grande parte são compatíveis com o sistema
operacional Windows (95/98/2000/ME/XP/NT), o idioma padrão é o inglês. Estes softwares
gerenciam todas as informações e dados coletados a partir de uma estação meteorológica,
possibilitando visualizar gráficos, exportar informações para outros programas, como o Excel.
Ainda é possível configurá-los para gerar emails em determinados horários (Weathers
Reports) ou alertas (Weathers Warning) de acordo com eventos pré-determinados. Exemplo:
Rajada de vento ultrapassou 90 Km/h, umidade relativa do ar superior a 30%. O usuário ainda
pode disponibilizar dados através da internet em seu site pessoal.
O VISITview® que é utilizado para preparar e difundir material para treinamento
via Internet. Este aplicativo permite ao usuário reunir e apresentar sessões de treinamento à
distância em tempo real através da Internet. VISIT significa Virtual Institute for Satellite
Remote Training.
HYDRA® é Utilizado para investigar dados multiespectrais. O aplicativo foi
desenvolvido pelo Centro de Engenharia e Ciência Espacial (Space Science and Engineering
Centre) localizado na Universidade de Wisconsin. Basicamente sua função é realizar cálculos
aritméticos utilizando diferentes canais, cortes transversais ao longo da imagem e gráficos de
dispersão.
McIDAS® é um pacote de programas também desenvolvido pelo Centro de
Engenharia e Ciência Espacial para visualização e manipulação de dados meteorológicos,
particularmente dados de satélites.
RAMSDIS® este sistema se baseia no McIDAS® para visualizar imagens de
satélites em tempo real e imagens anteriores. Os dados podem ser manipulados e analisados
através da utilização de diferentes aplicações como animações e realce de cores.
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CAPACITAÇÃO TÉCNICA DO PESSOAL E POPULAÇÃO
Para maximizar a utilização de dados o CPTEC criou o Laboratório Virtual para
Treinamento em Satélite e Utilização de Dados. Este é um esforço de colaboração unindo os
principais operadores de satélite com os "centros de excelência" em meteorologia por satélite.
No site http://webaula.cptec.inpe.br o usuário encontra diferentes ferramentas
para visualização e manipulação de imagens de satélites e ainda treinamento em meteorologia
por satélite. Um dos sistemas apresentados é o VISITview® que consiste numa ferramenta de
tele-treinamento desenvolvida por Tom Whittaker da Universidade de Wisconsin-Madison
com o intuito de acelerar a transferência dos resultados de pesquisa em meteorologia por
satélite usando técnicas de cursos e treinamentos à distância.
A Biblioteca Nacional de Meteorologia, localizada no INMET em Brasília,
contém um raro e precioso arquivo de livros e publicações desde a época em que era parte
integrante do Imperial Observatório. Este acervo conta com mais de 20.000 volumes e está
aberto para consulta pela Internet e pelo sistema de intercâmbio entre as bibliotecas técnicas
especializadas no País.
REFLEXÃO FINAL
Como reflexão final, chamamos a atenção para os benefícios que este imenso
banco de dados tem, pois auxilia programas e estudos de pesquisas agrometeorológicas e de
acompanhamentos das flutuações e mudanças climáticas e ambientais; contribuindo no
desenvolvimento de produtos para aplicações nos setores da agricultura, recursos hídricos,
defesa civil, saúde pública, transportes, turismo, minimização de riscos na agricultura e em
apoio ao agronegócio brasileiro. Com divulgação em nível nacional a previsão do tempo,
avisos e boletins meteorológicos sobre eventos extremos; ainda coordenam e operam as redes
de observações meteorológicas e de transmissão de dados meteorológicos, inclusive aquelas
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integradas à rede internacional, em coordenação com todos os países membros da
Organização Meteorológica Mundial.
Concluímos que grandes investimentos estão sendo feitos no setor meteorológico
brasileiro e a divulgação das informações e dados obtidos contribuem com a sociedade e tem
grande importância social com alta contribuição no monitoramento climático, na prevenção e
na ocorrência dos fenômenos de furacão, ciclone, temporal e controle territorial.
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