STORMSCOPE (METEOROLOGIA)

DETECTOR DE RAIOS

DETECTOR DE DESCARGAS ELÉTRICAS ATMOSFÉRICAS

DETECTOR DE RELÂMPAGOS
RADAR METEOROLÓGICO
TEMPESTADE

STRIKEFINDER

STORMSCOPE

INTRODUÇÃO

Um detector de descargas elétricas atmosféricas é um aparelho, um equipamento ou dispositivo eletrônico que detecta relâmpagos e raios, geralmente originados em meio a tempestades com ventos fortes / turbulência e chuva forte. Existem três tipos principais de detectores de descargas elétricas atmosféricas:

Sistemas baseados em terra, que utilizam múltiplas antenas, geralmente usados em institutos de pesquisa científica, institutos de ensino superior e institutos de meteorologia e climatologia;
Sistemas móveis embarcados em veículos, geralmente em aeronaves e embarcações, nesses casos usando antenas direcionais. O sistema móvel embarcado em aeronaves de pequeno e médio portes é mais conhecido no meio aeronáutico como stormscope ou strikefinder, estes dois com ou sem iniciais maiúsculas.
Sistemas espaciais em órbita, para uso científico e militar.

Esse dispositivo eletrônico foi inventado em 1894 por Alexander Stepanovich Popov e é considerado uma das bases tecnológicas usadas para a invenção do rádio transmissor e rádio receptor, embora não haja consenso sobre a origem exata da tecnologia do rádio.

BASE TEÓRICA

Em países de clima tropical e/ou equatorial, como o Brasil, por exemplo, uma tempestade, tormenta ou temporal é uma agitação violenta da atmosfera, quase sempre causada pela aproximação de uma frente fria (gigantesca massa de ar frio) em uma determinada região com uma temperatura mais alta e com umidade mais elevada. Nessas latitudes, as tempestades são formadas por nuvens espessas e instáveis, principalmente a chamada cumulonimbus, acompanhadas por ventos fortes, relâmpagos e raios, chuva, granizo e trovões.
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O relâmpago e o raio são grandes, rápidas e instantâneas centelhas ou faíscas causadas pela descarga elétrica atmosférica ou descarga de eletricidade estática entre duas ou mais nuvens ou entre uma nuvem e o solo. À noite ou em dias muito nublados ou muito chuvosos essa centelha provoca um clarão instantâneo e, quase sempre, um estrondo correspondente, chamado trovão. O relâmpago e o raio são quase idênticos, mas o raio é mais violento e quase sempre provoca danos materiais no solo, na vegetação, em animais e pessoas ao ar livre e nos imóveis.

A presença de gelo dentro das nuvens, temporariamente suspenso ou sustentado por meio de correntes de ar ascendentes, nas partes superiores das nuvens do tipo cumulonimbus tem relação direta com a formação de descargas elétricas atmosféricas.

Todos os anos, cerca de 16.000.000 de tempestades ocorrem no planeta Terra, com raios e relâmpagos ocorrendo, no planeta em que vivemos, cerca de 100 vezes por segundo. Aqui no Brasil foram 78.000.000 de relâmpagos e raios em 2019, o País possui uma das maiores incidências de relâmpagos e raios do mundo, principalmente nos estados de Mato Grosso do Sul, São Paulo, Paraná, Mato Grosso e Goiás. A situação tende a se agravar com a ocorrência do aquecimento global, com a intensificação de tempestades em várias partes do planeta.

O STORMSCOPE

O detector de descargas elétricas atmosféricas embarcado em aeronaves, conhecido também como stormscope ou strikefinder, é um dispositivo eletrônico que sinaliza a ocorrência de relâmpagos e raios. Ele é um aparelho passivo, ou seja, é um aviônico receptor de frequências emitidas por relâmpagos e raios. Assim a tripulação de uma aeronave em rota conta com esse aparelho embarcado para ter condições de identificar a tempo uma tempestade com ventos fortes / turbulência e chuva forte, antes de entrar nela, com antecedência suficiente para desviar da rota originalmente programada, voltar ao seu aeródromo ou aeroporto de origem ou pousar em segurança em um aeródromo ou aeroporto alternativo.

Uma tempestade é uma violenta perturbação atmosférica acompanhada de relâmpagos e raios, trovões, rajadas de ventos / turbulência e pancadas de chuva e/ou granizo. Os tipos mais comuns de tempestades estão associados às ocorrências de formação e maturação de nuvens cumulonimbus, o tipo mais perigoso de nuvem que existe...

A princípio, um raio por si só não seria o causador da destruição de uma aeronave em voo ou o causador de sua queda, já que a maioria dos modelos de aeronaves fabricada usa o conceito de Gaiola de Faraday em sua estrutura. Porém, a tripulação da aeronave em voo trabalha com o pressuposto de que geralmente raios se concentram onde há nuvens cumulonimbus, que são justamente as mais perigosas contra o transporte aéreo em geral.

O stormscope é um sistema de mapeamento meteorológico. Ele foi criado e desenvolvido originalmente para ser embarcado em aeronaves de pequeno porte. Ele é compacto e leve, e sua instalação em uma oficina aeronáutica devidamente homologada / certificada por autoridades aeronáuticas pode ser realizada em dois ou três dias, dependendo do modelo de aeronave.

Os modelos de stormscope mais modernos possibilitam captar atividades elétricas num raio de até 360 graus, ou seja, praticamente todo o espaço aéreo em volta da aeronave em pleno voo é monitorado pelo stormscope. E mais ainda, o seu alcance é impressionante, cerca de 350 quilômetros a partir da aeronave podem ser monitorados pelos modelos mais modernos de stormscope. Isso significa que a tripulação de uma aeronave tem tempo de sobra para identificar formações de tempestades para efetuar um desvio ou realizar, por precaução, um pouso em um aeroporto alternativo.

Não é um exagero, portanto, dizer que o stormscope salva vidas...

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

Os sistemas detectores de descargas elétricas atmosféricas baseados em terra e embarcados em aeronaves e embarcações calculam a direção e a intensidade ou energia de um raio utilizando técnica de radiogoniometria juntamente com uma análise das frequências características emitidas por um raio. Os sistemas terrestres usam o método de triangulação, com cruzamento de dados, a partir de dados obtidos de vários pontos de recepção dessas frequências em vários locais para determinar a distância ou local da descarga elétrica, enquanto os sistemas móveis estimam a distância utilizando a técnica de cálculo de atenuação do sinal de frequência. Os sistemas espaciais embarcados em satélites artificiais em órbita podem localizar as descargas elétricas a partir da observação direta e cálculo de atenuação.

Para aeronaves de pequeno porte da aviação geral existem dois tipos principais de detectores de raios e relâmpagos:

O Stormscope, originalmente produzido pela fabricante de aviônicos Ryan, posteriormente pela BF Goodrich, e atualmente pela fabricante de aviônicos L-3 Communications. O Stormscope WX-1000, por exemplo, é um dos mais vendidos no mercado aeronáutico de aviação geral;
O Strikefinder, produzido pela fabricante de aviônicos Insight.

Os detectores de relâmpagos e raios são mais baratos e mais leves que o radar meteorológico, tornando-se mais atraentes e viáveis tecnicamente e economicamente para proprietários de aeronaves leves a pistão, principalmente aviões monomotores, onde o nariz da aeronave não está disponível para a instalação do radar meteorológico dentro de um radome, já que está ocupado pelo propulsor. Além disso, a grande maioria dos modelos de monomotores a pistão é tracionada com motores de potência limitada a até 300 hp, assim a instalação simultânea de um radar meteorológico e um stormscope acrescentaria peso ao projeto, diminuindo sua capacidade de transportar passageiros.

Entre as poucas exceções está o monomotor a pistão de fabricação americana Piper Malibu, nas suas versões Mirage e Matrix, cujos projetos são dotados de um potente motor Lycoming, turboalimentado e com injeção eletrônica, com 350 hp de potência, o que viabilizou a instalação de um radar meteorológico dentro de um radome fixado em uma das asas.

RADAR METEOROLÓGICO

É comum o uso simultâneo do stormscope e do radar meteorológico em jatos executivos e turboélices executivos para detectar tempestades, pois o stormscope indica atividade elétrica, o que sugere evidentemente uma nuvem de tempestade, enquanto o radar meteorológico indica formação de chuva forte, o que por sua vez também sugere uma tempestade com raios e ventos fortes. Os dois fenômenos meteorológicos, relâmpagos / raios e chuva forte, estão associados a tempestades com ventos fortes / turbulência e, em casos mais graves, até granizo.

Assim, a lógica é que o uso simultâneo do stormscope e do radar meteorológico aumenta a precisão da navegação aérea, reduzindo ainda mais o risco de entrada inadvertida / acidental em uma nuvem cumulonimbus, o que pode ser, no mínimo, muito desconfortável...

Na tela do radar meteorológico embarcado em aeronaves a cor vermelha sinaliza a ocorrência de chuva forte, que passa para a cor magenta quando há forte probabilidade de ocorrência de granizo.

As primeiras versões do radar meteorológico foram criadas durante a Segunda Guerra Mundial, a partir da percepção dos operadores de radares militares sobre os ecos de ondas que retornavam após encontrarem barreiras de formações meteorológicas pesadas, que na época eram tratados pelos operadores como ruídos (ou noises, em inglês) de elementos meteorológicos, incluindo chuva e neve.

Em 1953, um engenheiro elétrico envolvido no conflito mundial observou na tela do radar o ruído e deu a ele a interpretação de formação meteorológica pesada.

O uso do radar meteorológico na aviação civil e militar obedece à especificação técnica Arinc 708 para sistemas de pulso dopler aerotransportados.

As antenas de radar meteorológico embarcadas em aeronaves são móveis, ou seja, elas se mantêm mais ou menos estáveis, independente das vibrações e eventuais instabilidades de uma aeronave em voo.

Os radares meteorológicos analisam a quantidade de água na atmosfera por meio do processo de emissão de ondas eletromagnéticas na faixa de 8.000 até 12.500 Hz e a recepção do eco correspondente, projetando na tela de interface do radar, instalada na cabine de comando, as cores relacionadas ao fenômeno meteorológico:

Verde, o equivalente a chuva leve ou visibilidade restrita;
Amarelo, o equivalente a volume médio de chuva, que merece atenção da tripulação;
Vermelho, sinalizando perigo, com chuva forte com turbulência;
Magenta, sinalizando perigo, com fortes tempestades com granizo.

DETECTORES PORTÁTEIS DE RAIOS

A evolução da tecnologia de detecção de raios permitiu a miniaturização dos dispositivos com essa função. Essa tecnologia chegou a um ponto extremo em que hoje em dia já é possível a fabricação em larga escala de um tipo portátil de detector de raios operado diretamente por golfistas, campistas, ambientalistas / biólogos no desempenho de suas funções a céu aberto, surfistas, banhistas, policiais e bombeiros, entre outras pessoas que trabalham ou descansam / recreiam ao ar livre.

Esse dispositivo tem o tamanho de um pequeno telefone celular / smartphone e já é vendido aos milhares.

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