Resumo Este artigo relata as primeiras medições com um LIDAR obtidas sobre uma plataforma de pesca em Santa Catarina. Um laboratório foi construído para monitorar a estrutura vertical e a variabilidade temporal e direcional dos ventos na região de transição entre o oceano e o continente. Uma estação meteorológica forneceu registros de pressão, temperatura, ventos e umidade. Ventos de NE sopram dominantemente ao longo da costa, influenciados pelo centro de Alta Pressão do Atlântico Sul. Brisas marítimas e terrestres apresentaram amplitude significativa. A componente "maral" (brisa marinha) está ativa entre 11:00 e 20:00 e a "terral" (brisa terrestre) entre 22:00 e 09:00. Baixo cisalhamento vertical e aumento da velocidade do vento são observados no princípio da tarde, enquanto um forte cisalhamento vertical e ventos mais intensos são observados no fim da tarde. O perfil dos ventos do setor oceânico foi mais intenso e menos cisalhado verticalmente. A potência média das turbinas eólicas modernas foi estimada. O potencial encontrado é cerca de 2,5 vezes maior comparado a um ponto continental localizado a 9,3 km de distância. O uso de laboratórios costeiros demonstrou ser uma solução econômica viável para o monitoramento de longo prazo dos recursos eólicos do país.

Abstract This paper reports the first LIDAR measurements obtained on a fishing pier in Santa Catarina, southern Brazil. A laboratory was built to monitor the vertical structure, time and directional variability of winds in the transitional region between the ocean and the continent. A meteorological station provided pressure, temperature, wind and humidity data. Prevailing winds tend to blow from the NE along the coastline, strongly influenced by the South Atlantic Subtropical High Pressure center. Sea and land breezes had significant amplitude. The offshore wind component (sea breeze) was generally active from 11:00 to 20:00 h; the onshore component (land breeze) from 22:00 to 09:00 h. Weak vertical shear and increasing wind speeds were typically observed in the early afternoon, while stronger shear and the highest wind speeds tend to occur in the late afternoon. Winds profiles from the ocean sector were usually more intense and less sheared. The average power of wind turbines was estimated. The local resource is nearly 2.5 times greater than that of a site located 9.3 km inland. The use of coastal laboratories was demonstrated to be a cost-saving solution for long-term monitoring of the country's wind resources.

RESUMO A tecnologia LIDAR é uma alternativa promissora para a medição de ventos, exigindo menor manutenção e custos que as torres meteorológicas. Estes equipamentos são capazes de medir perfis do vento através de um laser infravermelho, o qual é retroespalhado por aerossóis e partículas transportadas pelo ar. O LIDAR pode ser montado em plataformas fixas ou móveis. Quando instalado em plataformas como bóias fundeadas, o movimento causado pelas ondas deve ser avaliado e corrigido. Este estudo descreve o uso de um sistema mecânico e métodos analíticos para a compensação de movimento de um LIDAR montado em uma bóia. Um experimento de 24 horas foi realizado no Reservatório Hidroelétrico de Furnas para testar o sistema de estabilização, avaliar movimentos residuais e analisar os ventos. Algoritmos de correção das velocidades horizontais do vento foram aplicados usando medições de arfagem e rolagem, fornecidas por um sensor inercial. As análises demonstram que os erros de velocidade horizontal do vento são insignificantes para inclinações de bóia inferiores a 20 graus. O LIDAR montado em bóia representa uma solução econômica para perfilagem dos ventos e avaliação de recursos eólicos em ambientes aquáticos.

ABSTRACT LIDAR technology is a promising alternative for the measurement of winds, requiring less maintenance and lower costs than meteorological towers. They are capable of remotely profiling winds by means of an infrared laser, which is backscattered by aerosols and particles carried by the air. The LIDAR can be assembled on fixed or mobile platforms. When installed on platforms such as moored buoys, the motion caused by waves must be evaluated and corrected. This study describes the use of a mechanical system and analytical methods for the motion compensation of a buoy-mounted LIDAR. A 24-hour experiment was conducted on Furnas Hydroelectric Reservoir to test the mechanical system, evaluate residual motions, and assess the winds. Correction algorithms for the horizontal wind speeds were applied using pitch and roll measurements, provided by an inertial sensor. Analyses demonstrate that horizontal wind speed errors are negligible for buoy inclinations of less than 20 degrees. The buoy-mounted LIDAR represents an economical solution for wind profiling and resource assessment of aquatic environments.