1 a “água” na atmosfera. 2 a “Água” na atmosfera –a importância da água –formas de...

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A “água” na Atmosfera

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A “ÁGUA” na Atmosfera

–A Importância da água–Formas de quantificar o vapor

–Saturação –Orvalho, Geada e Nevoeiro–Nuvens e Precipitação

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INTRODUÇÃO

– Importância da Água

– Fases da água e mudanças de fase

– O Ciclo Hidrológico

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O átomo de hidrogênio parcialmente exposto de uma moléculaé atraído pelo átomo de oxigênio negativo de outra molécula. Como os átomos de cada molécula de água são separados por um ângulo de 105°, a união de vários bilhões de moléculas produzem um cristal de gelo de forma hexagonal. Na atmosfera, muitos cristais de gelo podem se juntar para formar um floco de neve.

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O CICLO HIDROLÓGICO

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FORMAS DE QUANTIFICAR O VAPOR D’ÁGUA NA ATMOSFERA

– Umidade Absoluta– Umidade Específica– Razão de Mistura– Saturação– Pressão de Vapor– Pressão de Saturação– Umidade Relativa

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O conteúdo de vapor d’água, ou umidade, dentro de uma parcela de ar pode ser expresso de diversas maneiras.

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UMIDADE ABSOLUTA ( = mv / V )

Com a mesma quantidade de vapor d’água em uma parcela, um aumento no volume diminui a umidade absoluta, enquanto que um decréscimo no volume aumenta a umidade absoluta

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UMIDADE ESPECÍFICA ( = mv / m )

A umidade específica não se altera para uma parcela de ar que sobe ou desce sem

se misturar com seu “ambiente”

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RAZÃO DE MISTURA DE VAPOR( = mv / md )

Razão entre a massa de vapor em uma parcela de ar, (dividida) e a massa de ar “seco” (todos os outros gases, menos o

vapor)Na atmosfera a razão de mistura de

vapor e a umidade específica são aproximadamente iguais

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“SATURAÇÃO”

Em ambos recipientes a água está evaporando e condensando constantemente. No caso do recipiente “A” mais moléculas de água estão evaporando do que condensando. Quando a evaporação e a

condensação estão em balanço (recipiente “B”), o ar acima do liquido está “saturado”. O grau de saturação (representado, por exemplo, pela massa de vapor ou pela pressão parcial de vapor)

só depende da temperatura do ar.

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PRESSÃO DE VAPOR DE SATURAÇÃO PARA VÁRIAS TEMPERATURAS

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RAZÃO DE MISTURA DE SATURAÇÃO PARA VÁRIAS TEMPERATURAS

UMIDADE RELATIVA

Razão (em porcentagem) entre a “massa de vapor d’ água existente no ar, dividida pela massa de

vapor de saturação aquela temperatura”

ou

Razão (em porcentagem) entre a “pressão parcial de vapor d’ água existente no ar, dividida pela

pressão parcial de saturação aquela temperatura”

%100ou %100ss

v

e

eUR

m

mUR

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COMO PODE VARIAR A UMIDADE RELATIVA?

A umidade relativa do ar muda se:a)A quantidade de vapor mudar

b)A temperatura do ar mudar

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VARIAÇÃO DIURNA DA TEMPERATURA E DA UMIDADE RELATIVA (quando não há

mudança na quantidade de vapor na atmosfera)

Quando o ar é frio (pela manhã), a umidade relativa é alta. Quando o ar está quente (à tarde) a umidade relativa é baixa. Essas condições acontecem quando o tempo está bom e o ar está com ventos bem fracos ou constantes.

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UMIDADE ESPECÍFICA PRÓXIMA À SUPERFÍCIE (media anual)

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UMIDADE ESPECÍFICAMÉDIA ANUAL PARA CADA LATITUDE

Os maiores valores médios são observados na região tropical e os mais baixos valores nas regiões polares

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UMIDADE RELATIVAMÉDIA ANUAL PARA CADA LATITUDE

Nas regiões tropicais e polares a umidade relativa é alta. Nas regiões sub-tropicais é baixa.

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INSTRUMENTOS PARA “MEDIR” A UMIDADE RELATIVA

PSICRÔMETRO(TERMOMETRO DE BULBO SECO E TERMOMETRO DE BULBO UMIDO)

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HIGRÓGRAFO de cabelo.........

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Orvalho, Geada e Nevoeiros

TEMPERATURA DO PONTO DE ORVALHO:

“temperatura que uma parcela de ar deve ser resfriada até se tornar

saturada”

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FORMAÇÃO DO ORVALHO

O orvalho se forma em noites sem claras (sem nuvens) e calmas (sem ventos) quando os objetos na superfície (e o ar em contato

com eles) se esfria até uma temperatura abaixo da temperatura do ponto de orvalho. Se a temperatura do ponto de orvalho for menor que 0°C, ou se o ar continua esfriando abaixo dessa temperatura,

se forma a geada.

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Em alguns lugares da Terra o orvalho é primordial para a sobrevivência

(animal e vegetal)

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NUCLEOS DE CONDENSAÇÃO

A atmosfera contém partículas sólidas (“aerossóis”) e boa parte deles se comportam como “ núcleos de condensação”, onde o vapor d’ água tem maior

facilidade de se condensar.(às vezes até quando a UR um pouco abaixo de 100%)

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TAMANHOS CARACTERÍSTICOS E CONCENTRAÇÕES DE NUCLEOS DE CONDENSAÇÃO E GOTÍCULAS DE

NUVENS

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EXEMPLOS DE FORMAÇÃO DE NEVOEIROS

A umidade relativa alta do ar frio sobre um lago pode causar a formação de uma bruma (gotículas de ar em suspensão) em uma

manhã de primavera calma;

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EXEMPLOS DE FORMAÇÃO DE NEVOEIROS

“NEVOEIRO de RADIAÇÃO” no fundo de vales (em noites sem nuvens e sem ventos)

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EXEMPLOS DE FORMAÇÃO DE NEVOEIROS

“NEVOEIRO de ADVECÇÃO”Ocorre quando uma massa de ar quente e úmida se mistura com ar

frio e seco

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EXEMPLOS DE MISTURA DE AR COM DIFERENTES PROPRIEDADES FORMANDO

NEVOEIRO

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NUVENS e PRECIPITAÇÃO

– Processo de Formação de Nuvens– Tipos e Classificação de Nuvens– Tipos de precipitação– Processos de formação da precipitação– Instrumentos de medidas de precipitação

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PRINCIPAL MECANISMO DE FORMAÇÃO DE NUVENS CONVECTIVAS (CUMULUS)

As nuvens convectivas (do tipo cumulus) se forma quando “bolhas” invisíveis (térmicas) de ar quente flutuam a partir da superfície, e sobem esfriando até atingir um “nível de condensação”. Abaixo e dentro nas nuvens o ar sobe.Ao redor, o ar desce.

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TAXA de ESFRIAMENTO (↑) ou AQUECIMENTO (↓) de UMA PARCELA DE AR EM MOVIMENTO VERTICAL

NA ATMOSFERA

“LAPSE-RATE” adiabático seco: Quando ar sobe, se expande e esfria a uma taxa de 10°C por Km. Quando o ar desce, se comprime e aquece a uma taxa de 10°C por Km.

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A altura do “nível de condensação” (NC), que é a altura da base das nuvens convectivas depende da temperatura e da quantidade de vapor: - quanto mais quente o ar, mais alta é o NC;

- quanto mais úmido o ar, mais baixo é NC.

Longe Perto do litoral

Próximo ao litoral, onde o ar é úmido, as bases das nuvens convectivas são mais baixas que em regiões mais internas ao continente.

Km em 8

dNC

TTH

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OUTROS FORMAS DE ASCENSÃO DO AR QUE PODEM PROVOCAR A FORMAÇÃO DE NUVENS

Convergência do ar em superfície Ascensão forçada ao longo de frentes

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Ascensão forçada sobre barreiras topográficas

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ASCENSÃO OROGRÁFICA, DESENVOLVIMENTO DE NUVENS E “SOMBRA DE CHUVA” (RAIN SHADOW)

barlavento sotavento

Regiões a sotavento de cadeias montanhosas são mais áridas que as área a barlavento

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Cadeias de montanhas pode também provocar a formação de “nuvens lenticulares”

.

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39http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/

sobre_meteorologia/atlas_nuvens/atlas_nuvens.html

OS QUATRO GRUPOS PRINCIPAIS DE NUVENS E SEUS TIPOS

Nuvens altas Nuvens baixas

Nuvens médias Nuvens com desenvolvimento vertical

40Ilustração dos tipos básicos de nuvens, baseado na altura acima da

superfície e no desenvolvimento vertical

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ALTURA APROXIMADA DAS BASES DAS NUVENS ACIMA DA SUPERFÍCIE PARA VÁRIAS REGIÕES

NUVENS ALTAS

cirrus cirrostratus

cirrocumuluscirrus spissatus cumulogenitus

NUVENS MEDIAS

altostratus

altocumulus

NUVENS BAIXAS

cumulus stratus

stratocumulus

NUVENS COM DESENVOLVIMENTO VERTICAL

cumulonimbus

Cumulus congestus

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PRECIPITAÇÃO–Tipos

–Formação

–Instrumentos de medidas

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O que diferencia uma “gotícula” de nuvem e uma “gota” de chuva?

tamanho relativo

Velocidade terminal

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Processos de transformação (crescimento) de gotículas de nuvem em gotas de chuva

Uma gotícula de nuvem subindo e descendo em uma nuvem cumulus pode crescer por colisão e coalescência e acabar

caindo através da base da nuvem como ma grande gota de chuva

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Em nuvens cumulonimbus a chuva se forma pela interação entre as gotículas de água da nuvem e cristais de gelo

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CRISTAIS DE GELOFORMAS BÁSICAS

Formas de cristais de gelo que se formam nas diversas temperaturas

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FORMAS DE PRECIPITAÇÃO QUE CHEGAM NA SUPERFÍCIE, EM FUNÇÃO DO PERFIL VERTICAL DE

TEMPERATURA

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PROCESSO DE FORMAÇÃO DO GRANIZO (hail)

Fortes correntes ascendentes nos cumulunimbus mantém as partículas de gelo suspensas dentro da nuvem. As partículas de

gelo colidem com gotículas de água super-resfriadas, que se congelam em contato com o gelo. Subindo e descendo varias vezes, as partículas de gelo vão crescendo até se tornarem

pesadas e grandes o suficiente para atingir o solo como granizo.

ESTIMATIVA DE PRECIPITAÇÃO OBSERVADA

Pluviômetros

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PLUVIÔMETRO

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PLUVIOGRAFO AUTOMÁTICO

Cada vez que o vaso basculante é enchido com uma certa quantidade de chuva, ele manda um sinal elétrico ao

registrador.

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RADAR METEOROLÓGICO

ALGUMAS LIMITAÇÕES DO RADAR METEOROLÓGICO

SATELITES