Oficina de identificação de nuvens

Uma das principais habilidades do ser humano é a de encontrar padrões e criar classificações para eles. Um dos exemplos disso é a pareidolia: fenômeno cognitivo de percepção de padrões em dados aleatórios como algo com significado (por exemplo, uma nuvem que parece um dragão). Além disso, as nuvens podem ter diversas formas e colorações conforme a iluminação local e sombra de outras nuvens, como podem ser observadas no vídeo a seguir:

Essa oficina consiste de uma atividade prática para classificar as nuvens do céu vigente, voltada ao público em geral. A classificação da nuvem em um dos dez gêneros existentes acontece baseando-se no conhecimento do significa de seu nome, o que aponta as principais características de sua aparência, e da comparação com fotos. O mesmo procedimento segue para encontrar sua espécie e outras características especiais e nuvens anexas, assim como sua origem e transformação. Os critérios utilizados foram publicados pela Organização Meteorológica Mundial no Atlas Internacional de Nuvens.

Os slides da apresentação podem ser vistos a seguir (link para arquivo). Para mais informações sobre ele e cada um dos gêneros e classificações das nuvens, visite a página Atlas de Nuvens.

A identificação de nuvens é uma técnica misturada à arte, que ganha precisão com a prática e experiência. Compare fotos de nuvens com sua descrição para praticar. Observe o céu todos os dias e tente identificá-las por quadrantes (N-S-E-W), primeiro pelo gênero e depois por espécie, e então busque nuvens anexas e outras características. Aquelas que parecem um “meio de caminho” entre um tipo e outro, podem ser nuvens com sufixo “genitus” (nuvens geradoras) ou “mutatus”.

Na atividade de visualização de nuvens, sempre use óculos escuros! Você protege sua visão do excesso de luz e consegue observar melhor os contornos. Algumas dicas para diferenciar os gêneros de nuvens:

  • Altostratus: cobre o céu todo, mas não há formação de sombras em objetos junto ao solo; disco solar aparece embaçado
  • Cirrostratus: acontece com o fenômeno óptico do halo (anel de luz formado ao redor do Sol ou da Lua)
  • Estique o braço e o polegar para o céu e tente cobrir uma nuvem: se os elementos forem menores que o dedo, é uma Cirrocumulus; se for mais ou menos do tamanho do seu dedo, é Altocumulus; se a nuvem for maior, é Cumulus
  • Stratus costuma ser mais baixa e não apresentar contornos tão bem definidos quanto a Stratocumulus

No site do Atlas Internacional de Nuvens da OMM, existem três fluxogramas que ajudam a distinguir entre os gêneros (e algumas espécies) de nuvens conforme suas principais características. Veja uma tradução dele a seguir:

Árvore de decisão para classificar os tipos de nuvens. Fonte: Adaptado de WMO
Árvore de decisão para classificar os tipos de nuvens. Fonte: Adaptado de WMO

Previsão de nuvens

O CPTEC/INPE disponibiliza previsões numéricas de tempo para a fração de cobertura do céu coberta de nuvens. Basta entrar no site de previsão do tempo do CPTEC e fazer a busca da sua cidade. Depois, clique na aba “Meteograma” e observe o último gráfico.

O modelo regional roda para algumas cidades e consegue dividir a previsão em nuvens altas, médias e baixas. Para isso, entre no link de previsão numérica do modelo ETA 5 km, escolha o estado e depois a cidade. Para as outras cidades, somente o modelo global está disponível.

Oficina de Identificação de Nuvens durante a Marcha pela Ciência (2017). Foto: Eliana Reis

Computadores classificando nuvens

Para quem está começando na identificação dos gêneros de nuvens, é interessante a utilização de um programa desenvolvido para celular (Android). O SeeCloud é um aplicativo para identificação nuvem. Basta tirar uma foto do céu e imediatamente descobrir o gênero da nuvem (com precisão de 89%). Junto vem um breve descritivo de suas características, permitindo fazer suas próprias previsões meteorológicas a curto prazo.

Mas como um computador consegue identificar uma nuvem? Uma aplicação já realizada a tempos é a estimativa da fração de cobertura do céu por nuvens em fotografia tiradas com lente “olho de peixe”, que cobrem o céu todo. O estudo “Automatic cloud classification of whole sky images” apresenta um algoritmo automático de classificação de nuvens, baseado em um conjunto estatístico de características descrevendo a cor e a textura da imagem. O classificador k-NN (k-nearestneighbour) é um algoritmo de aprendizagem de máquina que armazena os dados de treinamento e quando um novo objeto é submetido para classificação, o algoritmo procura os k registros mais próximos (medida de distância) deste novo registro. Foi utilizado por possuir alto desempenho na resolução de problemas complexos, simplicidade de implementação e baixa complexidade computacional.

Nesse estudo, distinguem-se sete condições de céu diferentes: nuvens altas e finas (Cirrocumulus e Altocumulus), nuvens Stratocumulus, nuvens cumuliformes baixas, nuvens espessas (Cumulonimbus e Nimbostratus), nuvens estratiformes e céu claro. Baseado no “Leave-One-Out CrossValidation”, o algoritmo atinge uma precisão de cerca de 97%.

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13 comments

  1. Ótima iniciativa durante a Marcha pela Ciência, Vinícius. infelizmente não pude participar, com criança pequena fica um pouco difícil. Mas espero pode contribuir no futuro.
    Post excelente, principalmente o quadro que resume as características adicionais das nuvens.

    1. Pena que você não pôde ir, visitar o stand “Mario Festa”. Pensei que ia ter só protestos puramente políticos e pensei de levar um “protesto científico” através de uma atividade de divulgação científica, para atrair o gosto de pessoas que não tem contato com esse lado gostoso das descobertas científicas e do conhecimento. Só que teve mais gente com a mesma ideia e teve uma parte que ficou com cara de Feira de Ciências rsrs mas teve protesto também, teve de tudo, e valeu a pena

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