Work Plan B: Software that will integrate the warning system for electrical storms and lightning strikes currently in use

• Grant number: 24/08109-6
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Technical Training Program - Technical Training
• Start date: February 01, 2025
• End date: April 30, 2026
• Field of knowledge: Physical Sciences and Mathematics - Geosciences - Meteorology
• Principal Investigator: Moacir Lacerda
• Grantee: Renan Aryel Fernandes da Silva
• CNAE: Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Associated research grant: 22/13044-5 - Lightning Alert: emitting an alert of the risk of a cloud-to-ground lightning strike (Phase 2), AP.PIPE

Abstract

Procedimentos industriais de manutenção, de construção, manobras com material inflamável, ou atividades socio-esportivas em áreas abertas devem ser interrompidas quando da queda de raios de forma a aumentar a segurança das pessoas e reduzir perdas econômicas. No entanto, o tempo de interrupção gera perdas econômicas consideráveis e incômodos à população (paralisação de procedimentos médicos, perda de produtos armazenados em freezers, perda de tempo nos congestionamentos pela queima de faróis, interrupções de atividades em escolas, e em treinamento de agremiações esportivas, etc)(Cooper, 2016; Gosh, 2019; Jensenius, 2013; Heinen, 2017). Além disso, o ideal é retomar o mais rápido possível as atividades sem comprometer desnecessariamente a produção, garantindo também a máxima segurança das pessoas e bens. Neste sentido, sistemas que viabilizem a tomada de decisão para interromper e retornar as atividades sob risco de descargas elétricas tem grande valia econômica e humana. Neste projeto, buscaremos desenvolver um algoritmo que automatiza a metodologia de emissão de alertas de risco de queda de raios em determinada área a partir da integração de três tecnologias disponíveis: Sistema de localização de descargas elétricas (SLT), sensor de radiação eletromagnética de variação lenta (SREVL) e sensores de campo eletrostático (SCE) apoiados por imagem de vídeo em tempo real (MÓDULO DE APOIO). A combinação destas tecnologias permite emitir alertas mesmo quando uma tempestade se desenvolve sobre o local, mas não tem atividade elétrica detectável ou mesmo quando uma tempestade elétrica distante está ativa e raios estão ocorrendo. Além da integração dos diversos sistemas, a novidade da proposta é obter os parâmetros que automatizam a emissão de alertas de queda de raios utilizando dados de uma rede de SCE para monitorar a atividade elétrica da nuvem de tempestade durante seus diversos estágios e localizar os processos de pré-descargas eletrostáticas que antecedem de dez a vinte minutos a ocorrência da primeira descarga nuvem solo (Araujo, 2017). Os modelos clássicos de emissão de alerta usam simplesmente limiares de campo elétrico, o que produz baixa probabilidade de acerto e alta taxa de falso alarme. Este projeto utilizará inicialmente um conjunto de dados previamente coletado e disponibilizado publicamente pelo Laboratório STORM-T da USP. Este conjunto dados compreende a rede de raios STARNET como sendo o SLT e medidas coincidentes de campo elétrico por um SCE e de uma antena alenta do tipo SREVL que conta o número de raios intra-nuvem e nuvem-terra. A partir das medidas de raios da STARNET, o algoritmo a ser desenvolvido irá calcular a orientação e velocidade de propagação da parte ativa das tempestades elétricas e a distância que se encontra da área a ser protegida, bem como a taxa de raios antes e depois da área a ser protegida. Estes parâmetros por sua vez, propiciam a emissão de alertas com antecedência de pelo menos meia hora, bem como a retomada das atividades com maior segurança. O novo produto consiste em fazer uma sinergia entre os diversos sistemas de proteção existentes (SLT e SCE) e já acessíveis à empresa. Serão estudadas as melhores condições de operação do novo sistema a partir da integração desses sistemas de alerta e os critérios de emissão de alerta a partir da análise de situações reais que ocorrerão ao longo da pesquisa. Os resultados esperados são os critérios de alerta combinando essas tecnologias que efetivamente serão o produto final, pois pretende-se colocar no mercado um sistema que já dê esse alerta, automaticamente, mas que possa ser adaptado para cobrir situações novas.