Quanto choveu em uma determinada comunidade rural, e não apenas no município onde ela está localizada? Duas localidades separadas por poucos quilômetros receberam o mesmo volume de chuva? Por quanto tempo uma área específica permaneceu sem precipitação? Responder a questões como essas exige uma rede de monitoramento capaz de captar variações climáticas em escala local — um desafio particularmente importante no semiárido brasileiro.
Uma pesquisa desenvolvida no campus de Quixadá do Instituto Federal do Ceará (IFCE), em parceria com pesquisadores da Universidade Federal do Ceará (UFC), busca ampliar essa capacidade de observação. O PluviNet propõe a implantação de uma rede de estações meteorológicas automáticas, de baixo custo e conectadas, capaz de aumentar o número de pontos de coleta de informações sobre chuva, temperatura e umidade.
“O principal problema que o PluviNet busca resolver é justamente a falta de dados meteorológicos locais e contínuos. No semiárido isso é ainda mais importante, porque a chuva pode variar muito mesmo entre localidades relativamente próximas”, explica Gustavo Coutinho, professor do IFCE campus de Quixadá e integrante do projeto.
A proposta parte de uma característica determinante do semiárido: a precipitação pode variar consideravelmente mesmo entre localidades relativamente próximas. Quando uma estação meteorológica está distante, seu registro não necessariamente representa o que ocorreu em uma comunidade rural ou propriedade específica. Aumentar a densidade desse monitoramento pode produzir informações relevantes não apenas para a pesquisa climática, mas para decisões relacionadas à agricultura, ao gerenciamento dos recursos hídricos, à Defesa Civil e à formulação de políticas de convivência com o semiárido.
Mais pontos de medição com menor infraestrutura
Um dos obstáculos para ampliar as redes meteorológicas é o custo de aquisição, instalação e manutenção de estações profissionais. O PluviNet busca enfrentar esse problema utilizando componentes eletrônicos disponíveis comercialmente e peças produzidas por impressão 3D, que podem ser novamente fabricadas ou modificadas conforme a necessidade. A estratégia não é substituir indiscriminadamente as redes meteorológicas profissionais existentes, mas tornar possível a instalação de um número maior de pontos de observação e, no futuro, complementar bases climáticas já consolidadas.
Outro diferencial está na transmissão das informações. Os equipamentos utilizam LoRaWAN, tecnologia que permite enviar pequenas quantidades de dados a longas distâncias com baixo consumo de energia. Isso significa que cada estação não precisa estar conectada individualmente à internet, ao Wi-Fi ou à rede celular. Os sensores enviam as informações por rádio para um gateway, que pode estar localizado a quilômetros de distância e concentra a conexão com o servidor.
A arquitetura é especialmente relevante para áreas rurais com infraestrutura limitada de telecomunicações. Nos testes realizados pela equipe, configurações mais robustas da tecnologia permitiram recuperar 100% da entrega dos pacotes de dados em cenários de comunicação mais difíceis.
Perguntar pelo WhatsApp: “quanto choveu aqui?”
Produzir mais dados, porém, não significa necessariamente torná-los acessíveis a quem precisa deles. Por isso, outra frente do PluviNet procura enfrentar uma segunda barreira: a distância entre bases técnicas de informação meteorológica e a população.
A equipe desenvolveu uma prova de conceito de um sistema que permite consultar os dados por meio do WhatsApp, usando linguagem cotidiana. Uma pessoa poderia perguntar, por exemplo: “Quanto choveu em Quixadá no mês passado?”, “Qual foi o ano mais chuvoso?” ou “Quanto choveu em janeiro de 2020?”. A pergunta é recebida pelo sistema e interpretada com auxílio de um modelo de linguagem. Em seguida, é transformada em uma consulta ao banco de dados, que recupera a informação e devolve a resposta ao usuário novamente em linguagem natural.
A proposta elimina a necessidade de conhecer bancos de dados, linguagens de programação ou mesmo aprender a navegar em uma plataforma meteorológica especializada. O próximo passo é testar essa interface diretamente com agricultores. A equipe já demonstrou o funcionamento tecnológico do fluxo, mas ainda precisa avaliar com os usuários se as respostas são compreensíveis, relevantes e adequadas às decisões que eles precisam tomar.
A escala é um dos pontos centrais da pesquisa. Em vez de uma estação isolada, o PluviNet foi concebido como uma rede de equipamentos distribuídos pelo território, enviando continuamente informações para uma base central. “Hoje sabemos bastante sobre o clima da região de uma forma geral, mas ainda temos dificuldade para observar o que acontece em uma escala muito local. Com centenas ou milhares de pontos, poderíamos começar a responder onde realmente está chovendo dentro de uma mesma região e quanto uma chuva varia entre comunidades próximas”, explica Coutinho.
Esse detalhamento interessa diretamente às estratégias de convivência com o semiárido. Uma base de dados mais granular pode subsidiar estudos sobre microclimas, melhorar modelos climáticos e oferecer evidências para decisões específicas de cada território.
Pesquisa reúne clima, computação e inteligência artificial
O PluviNet é resultado de uma colaboração multidisciplinar entre pesquisadores e estudantes dos campi de Quixadá do IFCE e da UFC. Além do professor do IFCE, participam os professores da UFC Francisco Helder Candido, Carlos Igor Bandeira e Elvis Stancanelli e Regis Pires. O projeto já prevê a possibilidade de integração e complementação de iniciativas existentes de monitoramento, incluindo, futuramente, bases da Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos (Funceme).
Os primeiros resultados permitem avaliar até onde o equipamento consegue chegar e quais aspectos ainda precisam ser aperfeiçoados. Nos testes específicos do pluviômetro, uma chuva simulada com intensidade de 10 milímetros por hora apresentou erro de 1%. Nas intensidades de 20 e 30 mm/h, o erro ficou em aproximadamente 3,1%. Até 30 mm/h, portanto, os erros permaneceram abaixo de 3,2%. O desempenho caiu quando a intensidade simulada chegou a 40 mm/h: nesse cenário, o erro foi de aproximadamente 16,8%. O resultado indicou aos pesquisadores a necessidade de aperfeiçoar o equipamento, incluindo uma correção por software para precipitações muito intensas.
A pesquisa agora avança para uma etapa de ampliação dos testes em condições reais. Entre os próximos desafios estão corrigir as medições em episódios de chuva mais intensa, instalar mais estações e avaliar durante períodos maiores a autonomia dos equipamentos, a comunicação e o comportamento dos sensores. A intenção dos pesquisadores é que, progressivamente, o PluviNet possa passar de protótipos experimentais para uma rede capaz de complementar a infraestrutura de observação meteorológica.
Para Coutinho, é justamente essa integração que define o alcance pretendido pela pesquisa: “O objetivo final não é apenas construir um sensor barato. É criar todo um ecossistema, da coleta do dado até ele chegar a quem precisa tomar uma decisão”.
