Publicações

O objetivo desse trabalho de Iniciação Científica é o estudo dos métodos de tratamento e qualificação aplicados aos dados meteorológicos e espaciais utilizados na quantificação do recurso eólico nacional, revisando os algoritmos e propondo melhorias de modo a aumentar a confiabilidade das análises e subsidiar a validação de modelos computacionais de levantamento do recurso eólico. Inicialmente foram estudados os diferentes critérios utilizados pelo Ministério de Minas e Energia (DEA 04/12), Internacional Electrotechnical Comission (IEC 61400-12-1), Measuring Network of Wind Energy Institutes (MEASNET 2009), World Meteorological Organization (WMO 2010), United States Environmental Protection Angency (EPA) e pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Nesse estudo foi possível verificar e analisar as principais diferenças entre os métodos adotados por cada órgão. O trabalho atual trata da elaboração de algoritmos para a aplicação dos métodos de tratamento e qualificação dos dados anemométricos e meteorológicos coletados pela Rede SONDA (INPE), sendo esperado que ao aplicá-los sejam identificados pontos críticos. Através dos conhecimentos adquiridos pelo estudo de outros métodos espera-se que seja possível a elaboração de soluções para melhorar a qualidade dos dados obtidos.

O projeto consiste no desenvolvimento do RaioSAT, um sistema de detecção de raios total por meio de sinais eletromagnéticos tanto no espectro VHF quanto no espectro da luz visível. Baseia-se na plataforma consagrada de satélite CubeSAT, utilizando uma de tamanho 3-U. Com o desenvolvimento do projeto, envolveu-se engenharia de sistemas, a engenharia utilizada para o desenvolvimento de sistemas complexos, como carros, aviões e satélites. Assim, houve a ocorrência de diversas reuniões para definir especificações com a presença do aluno. Como o foco do projeto era o desenvolvimento de uma carga-paga para o CubeSAT, foram vistos pelo aluno conceitos mais avançados de Eletrônica e Computação. Foi preciso projetar um circuito integrador para filtrar apenas os sinais VHF em uma certa faixa de frequências para aumentar a razão sinal para ruído. Com a mesma finalidade, idealizou-se um filtro para a câmera CCD que é responsável pela captura de emissões no espectro visível, selecionando as emissões na faixa do espectro do oxigênio atômico (777.4 nm) e do nitrogênio atômico (868.3 nm), nas quais a potência emitida é maior, aumenta assim a proporção de sinal detectado em relação a ruído. A viabilidade do projeto também foi analisada pelo aluno, através do estudo de projetos anteriores com o mesmo objetivo ou com parte dele. Os principais exemplos foram o LIS e o OTD, que introduziram o mapeamento da superfície terrestre para detecção de raios tanto durante o dia quanto durante a noite, ainda que durante o dia a eficiência fosse reduzida devido à reflexão dos raios solares. O predecessor do projeto foi o satélite FORTE, que continha também em sua carga-paga também tanto antenas para detecção de raios espectro VHF quanto uma câmera para detecção no espectro visível. Os dados coletados por todos os satélites mencionados foram amplamente utilizados na comunidade científica, como por exemplo em estudos na meteorologia. Essas missões que foram realizadas com pleno sucesso, tendo em vista a compatibilidade dos dados obtidos com aqueles obtidos por equipamentos terrestres, tornaram evidente a viabilidade de execução do projeto. O sistema de solo fará controle do satélite e receberá os dados gerados pela carga útil de detecção de descargas. Os dados de descargas serão armazenados em um banco de dados de distribuídos para usuários por um sistema em web. O satélite RaioSAT deve ter a capacidade de detectar raios intra-nuvens e raios nuvem-solo, deve informar a sua localização no momento da detecção dos raios, a duração de sua missão deve ser de no mínimo 6 meses, entre os meses de outubro e março, deve cobrir a totalidade da América do Sul, com interesse particular na Panamazônia e na região compreendida entre o norte da Argentina e centro-sul do Brasil e deve estar definida de forma a maximizar a quantidade de passagens e o tempo de cobertura na área de interesse. A previsão de lançamento para o RaioSAT é outubro de 2018.

Nosso trabalho tem como objetivo estudar as velocidades dos líderes descendentes e ascendentes conectivos (LACS) e não conectivos (LANCS) por meio de câmeras rápidas (V711, V310) situadas no Pico do Jaraguá em São Paulo, mais precisamente em dois prédios idênticos chamados por nós de P1 e P2. Com os vídeos em mãos nós calculamos a velocidade dos líderes usando semelhança de triângulos pela relação da lente da câmera e o tamanho do pixel na lente e a distância do raio com a câmera e a medida real em metros no local. Com isso, tendo o horário utc(GMT) dada pela câmera rápida nós podemos calcular a velocidade dos líderes a cada frame gravado. Com auxílio de medidas complementares como campo elétrico gerado pelo raio, foi possível alcançar uma precisão maior nas velocidades dos líderes. Novos equipamentos estão sendo adquiridos para aumentar o embasamento das medidas e assim alcançar maior nível de precisão. Os resultados que estamos encontrando é que, a velocidade dos líderes descendentes é praticamente a mesma dos líderes conectivos, exceto milissegundos antes da conexão. Nesse momento os líderes conectivos “saltam” em direção ao líder descendente, sendo assim, sua velocidade aumenta bruscamente. E também pelo campo elétrico podemos notar que os líderes descendentes foram todos negativos. No momento da conexão, como foi observado pelas câmeras, há uma evidência dos líderes conectivos “acelerarem” em direção ao líder descendente. Nesse primeiro ano de estudo, foram registrados cerca de 4 relâmpagos que conectaram nos prédios e, como mencionado anteriormente, a velocidade dos líderes descendentes e ascendentes foram as mesmas. Para melhorar nossas análises, esperamos registrar mais casos ao longo do próximo verão.

In this paper we analyze upward connecting leaders induced by some downward negative lightning flashes that struck an ordinary residential building located in São Paulo City, Brazil. Most of what is known about the current of downward flashes comes from information gathered on towers. There are no observational data of lightning attachment to common structures or buildings (under 60 m) that are present in almost every city. For the first time, the attachment process was analyzed by a high-speed camera running at 10,000 images per second. The striking distance observed was larger for return strokes with higher peak currents. The ratios of speeds of the downward leader and the upward connecting leader varied from 1 to 9. The final jump discharge initiated from the positive upward connecting leader.