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Hidrometeorologia

Prof. Fernando Mainardi Fan

Aula 2 - Curso Técnico em Hidrologia (CTH)

Hidrometeorologia

Sumário da Aula

• Elementos e Instrumentos Meteorológicos – Clima e Circulação Atmosférica – Temperatura – Precipitação – Ventos – Radiação Solar – Pressão – Umidade do Ar – Evaporação e Evapotranspiração – Abrigo Meteorológico – Estação Automática

Hidrometeorologia

Clima e Circulação Atmosférica

Hidrometeorologia

A atmosfera da Terra

Gás Proporção

Nitrogênio 78%

Oxigênio 21%

Argônio 0,73%

Outros 0,002%

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Um pouco de astronomia Inclinação do eixo da Terra em relação ao sol

Hidrometeorologia

Um pouco de astronomia

Movimento de rotação

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Um pouco de astronomia

Movimento de translação – Ponto de vista heliocêntrico

Hidrometeorologia

Heliocentrismo

• Descoberta de Nicolar Copérnico

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Heliocentrismo • Durante o Renascimento, alguns

ramos da ciência tiveram grandes avanços. Mas nem sempre as descobertas científicas eram bem vistas pelas autoridades da Igreja católica.

• Alguns cientistas foram obrigados a esconder seus experimentos e invenções, pois podiam ser acusados de heresia.

• Foi o caso do astrônomo polonês Nicolau Copérnico (1473 – 1543).

Hidrometeorologia

Heliocentrismo

• O astrônomo também explicou a existência das estações do ano e a duração dos dias e das noites.

• As teorias de Copérnico só foram aceitas pela Igreja mais de um século depois da sua morte.

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Circulação atmosférica

• Como o ar se movimenta de um lugar para outro?

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• Diferença de pressão!

Hidrometeorologia

• Quem é alta e quem é baixa pressão?

Hidrometeorologia

• Quem é alta e quem é baixa pressão?

Alta Pressão Baixa Pressão

Hidrometeorologia

• Para onde as partículas vão se mover?

Hidrometeorologia

• Para onde as partículas vão se mover?’

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Circulação Atmosférica

Hidrometeorologia

• Pressão do ar, volume de ar e temperatura do ar estão interligados!

• P.V= n.R.T

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Circulação atmosférica • Na atmosfera...

Hidrometeorologia

Circulação atmosférica idealizada

Hidrometeorologia

Se analisarmos a

circulação geral das

massas de ar na Terra,

podemos verificar a

distribuição geral das

precipitações...

...são as chamadas

Células de Hadley...

Circulação com a terra em movimento

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Células de Hadley

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circulação idealizada circulação real

Zonas de pressão atmosférica Circulação com a terra em movimento e considerando os continentes

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Padrões globais de precipitação

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Temperatura

Hidrometeorologia

Temperatura

Hidrometeorologia

Temperatura

Hidrometeorologia

• A temperatura é quantificada através de escalas

padronizadas, as mais utilizadas são a escala Celsius

[ºC] e a Fahrenheit [ºF]. No Sistema Internacional (S.I.)

utiliza-se à escala absoluta Kelvin

• Relação entre as escalas:

15,273K

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Perfil de temperatura

Hidrometeorologia

Ciclo da temperatura

Hidrometeorologia

Ciclo da temperatura em POA entre 19h 23/05/2016 e 18h 24/05/2016

Hidrometeorologia

Hidrometeorologia Estabilidade e instabilidade da atmosfera

Temperatura

Condição normal

O sol aquece a superfície terrestre,

que libera calor. O ar quente sobe

junto com os poluentes. Com o

aumento da altitude, o ar

poluído se resfria e sobe para

camadas ainda mias frias. Os

poluentes se dispersam com os

ventos em altitudes elevadas.

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INVERSÃO

TÉRMICA

Estabilidade e instabilidade da atmosfera

Temperatura A

No inverno, o aquecimento da superfície

terrestre é menos intenso. Uma camada

de ar quente fica acima da camada mais

próxima do solo, que fica mais fria nessa

estação. Os poluentes não conseguem

se dispersar e concentram-se em baixas

altitudes.

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EXEMPLO DE PLUMA - TERMOELÉTRICA DE CHARQUEADAS RS

Hidrometeorologia

Instrumentos para medir a temperatura

Hidrometeorologia

• Classificação

Medidores de Temperatura

Termômetros de

Efeito Mecânico

Termômetros de

Efeito Elétrico

Medidores por Radiação

TM 117 - Sistemas de medição Cap. 9 - Medição de Temperatura

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Termômetros de Efeito Mecânico

TM 117 - Sistemas de medição

Termômetro por expansão de líquido A medição de temperatura é feita através da leitura da posição do liquido na escala graduada

Hidrometeorologia

APLICAÇÃO DOS TERMÔMETROS

Hidrometeorologia

Termômetro bi-metálico

Dois metais de diferentes coeficientes de dilatação linear são unidos numa determinada temperatura. Ao submeter à junta a uma temperatura determinada ela se curvará no sentido da indicação da temperatura

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Termômetros de Efeito Elétrico

Este tipo de medição é mais conveniente já que estes métodos permitem obter um sinal mais facilmente detectável, amplificável e usado para propósitos de controle

Hidrometeorologia

Termômetro por resistência elétrica

Normalmente o sensor é construído em um filme metálico ou em um pequeno enrolamento a partir de um fio muito fino

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Termômetros de Radiação

Todos os métodos de medida de temperatura discutidos até então requeriam que o termômetro estivesse em contato físico com o corpo cuja temperatura se quer medir. Além disso, a temperatura era medida quando o elemento sensor atingia a condição “idealizada” de equilíbrio térmico com o corpo ou sistema que se mede.

Hidrometeorologia

Isto implica em: 1- o termômetro interfere com o meio que se mede, afetando sua temperatura, isto é, a temperatura medida nunca é a real 2- que o termômetro deve ser capaz de suportar a temperatura envolvida em uma dada medição, o que efetivemente representa outro problema prático muito grande no caso da medição de temperatura de corpos muito quentes.

Hidrometeorologia

Um terceiro tipo de problema acontece quando deseja-se medir a temperatura de um corpo, ou superfície móvel, e o termômetro não está “embarcado”. Isto é, como medir a temperatura de corpos sólidos em movimento, usando sensores de contato externos ao sistema em movimento?

Neste caso, dispor-se de um método de medida que não requer contato físico (medição sem interferência) é fundamental. Este tipo de termômetro pode também ser usado para realizar uma varredura da distribuição de temperatura do corpo sem contato ou interferência.

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Câmeras térmicas

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f/c Comprimento de onda (m) = Velocidade da luz (m/s)

Frequência (Hz=1/s)

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Oitava (n) Hz (1/s) wavelenght (m) wavelenght (nm) wnumb (cm-1)

41 2.199.023.255.552 1,364E-04 136.424 73

Calor ou ondas

infra-vermelho

42 4.398.046.511.104 6,821E-05 68.212 147

43 8.796.093.022.208 3,411E-05 34.106 293

44 17.592.186.044.416 1,705E-05 17.053 586

45 35.184.372.088.832 8,527E-06 8.527 1.173

46 70.368.744.177.664 4,263E-06 4.263 2.346

47 140.737.488.355.328 2,132E-06 2.132 4.691

48 281.474.976.710.656 1,066E-06 1.066 9.382

49 562.949.953.421.312 5,329E-07 533 18.765 Luz visível

50 1.125.899.906.842.620 2,665E-07 266 37.530

51 2.251.799.813.685.250 1,332E-07 133 75.060

Ondas ultra-

violetas

52 4.503.599.627.370.500 6,661E-08 67 150.120

53 9.007.199.254.740.990 3,331E-08 33 300.240

54 18.014.398.509.482.000 1,665E-08 17 600.480

55 36.028.797.018.964.000 8,327E-09 8 1.200.960

56 72.057.594.037.927.900 4,163E-09 4 2.401.920

Escala de ondas eletromagnéticas (fótons)

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Em uma estação meteorológica

• Temperatura Instantânea do Ar

• Temperatura Máxima do Ar

• Temperatura Mínima do Ar

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Em uma estação meteorológica • Temperatura Máxima do Ar • A observação de temperatura máxima do ar é feita utilizando o

termômetro de máxima temperatura. Este termômetro indica a maior temperatura do período em que ficou exposto. O termômetro de máxima temperatura possui um estrangulamento em seu capilar, próximo ao bulbo. À medida que a temperatura sobe, o mercúrio expande e avança pelo capilar. Quando a temperatura cai, esse estrangulamento impede que o mercúrio recue. Dessa forma, esse instrumento indicará a maior temperatura do período que ficou exposto.

• Para que ele volte ao valor da temperatura ambiente, depois de um tempo exposto, deve ser chacoalhado. Ou seja, seu funcionamento é idêntico ao dos termômetros médicos tradicionais, mas possui uma escala de valores de acordo com aqueles observados na atmosfera terrestre.

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Em uma estação meteorológica • Temperatura Mínima do Ar • O termômetro de mínima temperatura (também mostrado na

Figura ) mede a menor temperatura do dia, o que normalmente ocorre no final da madrugada.

• Esse termômetro possui um capilar contendo álcool e também um indicador móvel em forma de haltere. Devido à força de tensão superficial, esse haltere acompanha o movimento do álcool sempre que a temperatura diminui. Quando a temperatura sobe, o haltere fica retido indicando sempre o menor valor atingido no intervalo em que o termômetro de mínima ficou exposto. Após a leitura, o termômetro de mínima deve ser levemente inclinado, para forçar esse haltere a encostar-se no nível máximo de álcool (chamado de “menisco”). Um detalhe importante é que o termômetro de mínima possui um bulbo duplo, o que permite uma área de maior contato com o ar ao redor, facilitando a medição.

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• Termohigrógrafo

Registo semanal da temperatura e da humidade relativa do ar.

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Em uma estação meteorológica • Termohigrógrafo • Os principais elementos deste aparelho são: - Uma caixa metálica; - Um cilindro com um dispositivo de relojoaria, sobre o qual se coloca um gráfico especial (duplo gráfico); - Uma barra de metal com duas agulhas de registo. Cada uma destas agulhas possui uma extremidade livre, que se situa junto ao gráfico, e a outra extremidade encontra-se presa a uma fibra sintética. Esta fibra contrai ou distende de acordo com as variações da humidade do ar e da amplitude térmica. • Conforme as condições de temperatura e humidade, as fibras vão-se

distendendo ou contraindo, provocando oscilações nas agulhas. Estas, devido ao movimento de rotação do gráfico vão registando as variações de temperatura (amplitude térmica) e de humidade relativa ao longo dos dias durante uma semana. Ao fim de uma semana os gráficos são substituídos. Nas substituições dos gráficos deve evitar-se ao máximo fazer oscilar as agulhas. Este cuidado deve ter-se diariamente ao manusear os instrumentos colocados no interior do abrigo.

Hidrometeorologia

Em uma estação meteorológica • Termohigrógrafo • Normalmente, o sensor de temperatura é uma placa bimetálica que por

ação da variação da temperatura do ar gera uma expansão / contração nas placas. Como metais com diferentes coeficientes de expansão provoca um movimento que é transmitido a um braço. Esta contém, na sua extremidade uma caneta com traço de tinta sobre a temperatura da folha de papel.

• O sensor de humidade relativa é formado por um feixe de crina de cavalo ou semelhante, que é muito sensível a variações da humidade atmosférica. Similar ao caso de a temperatura de modo que o movimento do braço de papel com caneta de rastreio é transmitido.

• É um instrumento mecânico que tem na base do tambor por sua vez um relógio para fazê-lo. Tem uma engrenagem dupla calibrado para uma volta completa em um dia ou uma semana.

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• Termômetro de Relva

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• Termômetro de Relva • Termômetro de relva, também chamado termômetro de

mínima na relva, é idêntico ao termómetro de mínima (termómetro de álcool) e deve instalar-se num canteiro de relva, horizontalmente, sobre duas forquilhas de madeira a uma pequena altura do solo. Tocando ao de leve na relva destina-se a obter informação sobre a geada.

• Convém referir ainda, que quando exposto ao sol, podem aparecer neste termómetro bolhas na coluna de álcool . Daí que não se deva deixa-lo exposto durante o dia. Recomendasse, principalmente no Verão, após fazer a leitura da manhã, guardá-lo no abrigo e torná-lo a colocar no suporte ao fim do dia.

Hidrometeorologia

• Termômetros de profundidade

Hidrometeorologia

• Termômetros de profundidade

• A Comissão de Meteorologia Agrícola da O.M.M. recomenda que os termômetros de profundidade sejam instalados a 10, 15, 20, 50 e 100 cm.

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Precipitação

Hidrometeorologia

Precipitação

O transporte de ar úmido depende das condições da estabilidade atmosférica.

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Precipitação

• O que é precipitação?

• São todas as partículas hídricas que se precipitam à superfície da Terra:

• Chuva

• Neve

• Granizo

• Etc....

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Precipitação

• Instrumentos de medição

• Pluviômetro, pluviógrafo, medições indiretas por satélite.

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• Pluviômetro

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• Pluviógrafo

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Ventos: Conceituação

• O que são os ventos?

• Equilíbrio da natureza: Fluxo de Centros de Alta Pressão para fluxos de Baixa Pressão

Hidrometeorologia

• Esse fluxo não é reto, mas desviado

Hidrometeorologia

• Esse fluxo não é reto, mas desviado

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• Esse fluxo ocorre em todas as escalas

Hidrometeorologia

• O vento pode ser caracterizado pela velocidade, direção e frequência.

• Velocidade: em km/h, m/s ou knot (kt)

• Direção: em graus verdadeiros, indicando a origem (de onde o vento vem)

• Frequência: o vento pode ser contínuo

ou se apresentar em rajadas.

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Furacões

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Ventos: Frequência

O vento pode ser contínuo (predominante de uma mesma direção e com velocidade mais ou menos constante) ou manifestar-se em rajadas, que são variações bruscas na direção e velocidade do vento.

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Ventos: Direção

• Direção: em graus verdadeiros, indicando a origem (de onde o vento vem)

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Tornados

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Velocidade do vento

• O instrumento que mede a velocidade e a direção do vento é o anemômetro.

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Em uma estação meteorológica • Para medir a velocidade do vento utilizam-se

anemômetros. Os mais usados são os anemômetros de copos de forma hemisférica. Estes copos movimentam-se com uma velocidade proporcional à do vento.

• A sua velocidade média pode ser calculada num curto espaço de tempo, bastando para isso, observar o mostrador e registar duas leituras. A segunda deve ser efetuada três minutos mais tarde do que a primeira, e neste caso, a velocidade é calculada fazendo-se a diferença das duas e multiplicando pelo fator vinte.

• O resultado á dado em km/h ou em m/seg. Registando-se as leituras do contador sempre à mesma hora em cada dia e fazendo-se a subtração em dias consecutivos, o resultado é dado em km/dia.

Hidrometeorologia

Em uma estação meteorológica • A velocidade do vento raramente é

constante durante um período de tempo considerável. De um modo geral, varia rápida e continuamente, e as suas variações são irregulares tanto em período como em duração - propriedade da turbulência.

• Para quase todos os efeitos e necessário considerar a velocidade média.

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Em uma estação meteorológica • O cata-vento instalado na

estação meteorológica consiste em duas folhas plásticas, fazendo um ângulo de cerca de 20º, prolongadas por uma seta que indica o sentido de onde sopra o vento. Este conjunto gira em torno de um suporte vertical por acção do movimento do ar.

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Radiação Solar

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Radiação solar e balanço de energia

• A radiação emitida por um corpo depende da sua temperatura

• Quanto maior a temperatura, maior a freqüência da radiação

• O SOL

• O sol emite radiação como um corpo negro a 6000 K, numa faixa de comprimentos de onda que vai desde ultravioleta até o infravermelho, com um máximo na faixa da radiação visível.

Hidrometeorologia

Espectro da Radiação solar

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Constante Solar

Na posição da Terra

isto significa

~1366 W/m2

O sol gera cerca de 3,84 x 1026 W

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Órbita da Terra

Afélio:

Terra mais distante do Sol Periélio:

Terra mais próxima do Sol

As datas atuais são:

Afélio = 4 de Julho

Periélio = 3 de Janeiro

Mas atenção! A órbita da Terra se altera! Em 10 mil anos será o contrário! Este material didático certamente estará obsoleto no Ano 12013

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Órbita da Terra

As datas atuais são:

Afélio = 4 de Julho

Periélio = 3 de Janeiro

Mas atenção! A órbita da Terra se altera! Em 10 mil anos será o contrário! Este material didático certamente estará obsoleto no Ano 12013

Menos energia por m2 Mais energia por m2

Hidrometeorologia

Efeito da excentricidade da órbita da Terra sobre a energia Solar recebida

• É necessário corrigir o valor da Constante Solar por um fator de excentricidade (dr)

2cos033,01d r

,96000

,97000

,98000

,99000

1,01000

1,02000

1,03000

1,04000

0 100 200 300 400

Dia Juliano

Hidrometeorologia

Fator de excentricidade

,96000

,97000

,98000

,99000

1,01000

1,02000

1,03000

1,04000

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Dia Juliano

2cos033,01d r

Dia Juliano

3 de Janeiro: J=3

1 de Fevereiro: J=32

31 de Dezembro: J=365

Hidrometeorologia

Obstáculos para a radiação do sol

Hidrometeorologia

Fluxo da energia na atmosfera

Espaço

Atmosfera

Superfície (Terra + Oceanos)

refletid

superf

Absorvida na

superfície

Absorvida pelas

nuvens

Absorvida pelo

ar e poeira 16

curtas

Emitida pela

superfície

6 2638

longas

Absorvida pelo

vapor de H2O

Fluxo de calor

sensível

Fluxo de calor

latente

Emitida pelas

nuvens

Emitida pelo

vapor de H2O

Hidrometeorologia

Balanço de energia da Terra

5 10 15 20 25

Comprimento de onda (m)

chegando

saindo

Hidrometeorologia

Obstáculos para a radiação que deixa a Terra

Hidrometeorologia

Radiação que atingiria a Terra caso a atmosfera fosse 100% transparente

• A radiação solar no topo da atmosfera, medida por sattélites, é da ordem de 1367 W.m-2.

• Sobre a superfície da terra esta energia atinge áreas diferentes, de acordo com a latitude e a época do ano.

Hidrometeorologia

Sobre a superfície da terra esta radiação

solar atinge áreas diferentes, de acordo

com a latitude e a época do ano.

Isto depende da declinação solar, que é o

ângulo entre o eixo de rotação da Terra e

uma linha imaginária que une o centro do

sol ao centro da Terra

Hidrometeorologia

Declinação solar

Hidrometeorologia

Declinação solar

Hidrometeorologia

Declinação solar

Hidrometeorologia

Declinação solar

Hidrometeorologia

Declinação solar

Hidrometeorologia

Radiação na superfície com atmosfera transprente

Hidrometeorologia

Em uma estação meteorológica • Heliógrafo de Campbel-Stokes

• Aparelho que mede a Insolação, ou seja, mede o intervalo de tempo de

céu descoberto quando o Sol se encontra acima do horizonte.

• É constituído por uma esfera de vidro maciço e transparente, de 10 cm de diâmetro, que atua como um filtro da radiação solar e a faz convergir sobre uma tira de cartão (heliograma), colocada numa concha metálica em cuja superfície interna existem ranhuras, que permitem a sua fixação. A esfera vai atuar como lente convergente em qualquer direcção que os raios solares incidam.

• O foco forma-se sobre os heliogramas queimando-os ao longo de uma linha, linha esta que é interrompida sempre que o sol é ocultado pelas nuvens. Na concha metálica é ainda possível observar-se uma escala, que tem por finalidade, ajustar o aparelho à latitude da estação. De fato, este instrumento deve estar perfeitamente nivelado e orientado, no sentido sul, devido ao movimento anual aparente do sol.

Hidrometeorologia

• Heliograma

Hidrometeorologia

Não é hidrometeorologia

Hidrometeorologia

• - Como foi a consulta com aquela vidente famosa?

• - Ora, nem quis perder tempo...

• - Por quê??

• - Quando eu bati à porta, ela perguntou: "Quem é?".

Hidrometeorologia

• Passeando pelo parque de diversões, um homem chega à barraca da vidente. Achando que a experiência pode ser divertida, entra e senta – se. -Vejo que o senhor tem dois filhos – diz ela, olhando a bola de cristal. -Haha! Isso é o que você pensa – diz o homem. Tenho três filhos! -Haha! – diz a vidente. – Isso é o que você pensa.

Hidrometeorologia

Pressão Atmosférica

Hidrometeorologia

• Pressão atmosférica é a pressão que o ar da atmosfera exerce sobre a superfície do planeta. Essa pressão pode mudar de acordo com a variação de altitude, ou seja, quanto maior a altitude menor a pressão e, consequentemente, quanto menor a altitude maior a pressão exercida pelo ar na superfície terrestre.

Hidrometeorologia

• Quanto maior a altitude de um dado relevo, isto é, quanto mais elevado ele estiver em relação ao nível do mar, menor será a pressão atmosférica.

• Isso ocorre porque a força da gravidade mantém a maior parte do ar próxima à superfície, o que explica o fato de grandes cadeias de montanhas apresentarem um ambiente mais rarefeito.

Hidrometeorologia

• As temperaturas, por sua vez, também são fatores decisivos sobre os níveis de intensidade da pressão atmosférica. Quimicamente falando, quando as substâncias estão mais frias, as moléculas agrupam-se, e quando as substâncias estão mais quentes, as moléculas afastam-se.

Hidrometeorologia

• Por isso, nas zonas da Terra em que as temperaturas encontram-se menos elevadas, as moléculas de ar unem-se, ficando mais densas e, portanto, mais pesadas, aumentando a pressão. Quando as temperaturas se elevam, as partículas se afastam, o ar fica menos denso e a pressão diminui.

• As variações de pressão atmosférica existentes nos diversos pontos da Terra são responsáveis pela ocorrência dos ventos, que se deslocam das zonas de alta pressão para as zonas de baixa pressão. Por esse motivo, temos a formação da circulação atmosférica e o deslocamento das massas de ar, bem como todos os fenômenos climáticos resultantes desses processos.

Hidrometeorologia

• A pressão atmosférica também interfere nas condições do tempo. Isso porque as zonas de baixa pressão provocam a subida das frentes de ar, o que propicia a formação de nuvens, enquanto as zonas de alta pressão propiciam a descida do ar, impedindo a formação de nuvens e deixando o tempo mais “limpo”.

• O instrumento utilizado para medir a pressão atmosférica de um dado local é o barômetro, que realiza a medição em mb (milibares). A pressão média da Terra é de 1013mb.

Hidrometeorologia

Na estação meteorológica

Hidrometeorologia

• Barógrafo

Hidrometeorologia

• Barômetro

Hidrometeorologia

El barómetro

El barómetro es el instrumento que se utiliza para medir la presión atmosférica, esto es, la presión que ejerce el aire. Los registros de la presión atmosférica en una región determinada permiten establecer las zonas de altas presiones (anticiclones) o de bajas presiones (borrascas).

A la vista del esquema que te

ofrecemos, ¿podrías explicar el

fundamento del funcionamiento

del barómetro?

Actividad

Hidrometeorologia

• Barômetro registador.

• É constituído por uma pilha de caixas caneladas fixas umas às outras. A expansão e contração destas caixas é amplificada por um sistema de alavancas apropriado.

• Este movimento é depois transmitido ao ponteiro, que vai registando sobre um gráfico enrolado em volta de um cilindro. Neste gráfico faz-se o registo semanal das pressões atmosféricas.

Hidrometeorologia

Umidade do Ar

Hidrometeorologia

Umidade do Ar

Hidrometeorologia

Umidade do Ar

Hidrometeorologia

Umidade do Ar

Hidrometeorologia

Umidade do Ar

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Umidade do Ar

• A umidade é a quantidade de vapor de água na atmosfera.

• Fisicamente, a umidade relativa é definida como a razão da quantidade de vapor de água presente numa porção da atmosfera (pressão parcial de vapor) com a quantidade máxima de vapor de água que a atmosfera pode suportar a uma determinada temperatura (pressão de vapor). A umidade relativa é uma importante variável (medida) usada na previsão do tempo, e indica a possibilidade de precipitação (chuva, neve, granizo, entre outros), orvalho ou nevoeiro.

Hidrometeorologia

Umidade do Ar

• A alta umidade durante dias quentes faz a sensação térmica aumentar, ou seja, a pessoa tem a impressão de que está mais calor, devido à redução da eficácia da transpiração da pele, e assim reduzindo o resfriamento corporal.

• Por outro lado, a baixa humidade dos desertos causa uma grande diferença de temperatura entre o dia e a noite. Este efeito é calculado pela tabela de índice de calor.

Hidrometeorologia

Umidade do Ar

Hidrometeorologia

• Termohigrógrafo

Registo semanal da temperatura e da humidade relativa do ar.

Hidrometeorologia

Em uma estação meteorológica • Termohigrógrafo • Os principais elementos deste aparelho são: - Uma caixa metálica; - Um cilindro com um dispositivo de relojoaria, sobre o qual se coloca um gráfico especial (duplo gráfico); - Uma barra de metal com duas agulhas de registo. Cada uma destas agulhas possui uma extremidade livre, que se situa junto ao gráfico, e a outra extremidade encontra-se presa a uma fibra sintética. Esta fibra contrai ou distende de acordo com as variações da humidade do ar e da amplitude térmica. • Conforme as condições de temperatura e humidade, as fibras vão-se

distendendo ou contraindo, provocando oscilações nas agulhas. Estas, devido ao movimento de rotação do gráfico vão registando as variações de temperatura (amplitude térmica) e de humidade relativa ao longo dos dias durante uma semana. Ao fim de uma semana os gráficos são substituídos. Nas substituições dos gráficos deve evitar-se ao máximo fazer oscilar as agulhas. Este cuidado deve ter-se diariamente ao manusear os instrumentos colocados no interior do abrigo.

Hidrometeorologia

Em uma estação meteorológica • Termohigrógrafo • Normalmente, o sensor de temperatura é uma placa bimetálica que por

ação da variação da temperatura do ar gera uma expansão / contração nas placas. Como metais com diferentes coeficientes de expansão provoca um movimento que é transmitido a um braço. Esta contém, na sua extremidade uma caneta com traço de tinta sobre a temperatura da folha de papel.

• O sensor de humidade relativa é formado por um feixe de crina de cavalo ou semelhante, que é muito sensível a variações da humidade atmosférica. Similar ao caso de a temperatura de modo que o movimento do braço de papel com caneta de rastreio é transmitido.

• É um instrumento mecânico que tem na base do tambor por sua vez um relógio para fazê-lo. Tem uma engrenagem dupla calibrado para uma volta completa em um dia ou uma semana.

Hidrometeorologia

• Psicrómetro

Hidrometeorologia

• Psicrómetro

Hidrometeorologia

• Psicrómetro

• O psicrômetro é um aparelho que contém dois termômetros idênticos colocados um ao lado do outro, que irão servir para avaliar a quantidade de vapor de água encontrada no ar.

• A diferença entre esses termômetros é que um deles trabalha com o bulbo seco e o outro com o bulbo úmido. Esse aparelho é muito utilizado para a determinação do ponto de orvalho e da umidade relativa do ar.

Hidrometeorologia

• Psicrómetro • O termômetro de bulbo úmido tem o bulbo coberto por

uma malha porosa (geralmente de algodão), que será mergulhada num recipiente contendo água destilada. Esta malha fica constantemente úmida devido ao efeito de capilaridade.

• A evaporação da água contida na malha que envolve o termômetro retira-lhe energia , fazendo com que o termômetro de bulbo úmido indique uma temperatura mais baixa do que a do outro termômetro; que nos informa a temperatura ambiente.

• Essa redução na temperatura de bulbo úmido é tanto maior quanto mais seco está o ar atmosférico, e é nula quando a atmosfera está saturada de vapor de água.

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Evaporação e Evapotranspiração

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• Evaporação: é o processo natural pelo qual a água, de uma superfície livre (líquida) ou de uma superfície úmida, passa para a atmosfera na forma de vapor, a uma temperatura inferior a de ebulição.

• Transpiração: é a evaporação devida a ação fisiológica dos vegetais, ocorrida, principalmente, através dos estômatos.

• Evapotranspiração: evaporação + transpiração.

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• Na estação meteorológica medimos a evaporação.

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• Evaporímetro de Piche

• Tanque Classe A

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• Mede a evaporação - em mililitro (ml) ou em milímetros de água evaporada - a partir de uma superfície porosa, mantida permanentemente umedecida por água.

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Na estação meteorológica • Evaporímetro de Piche • O evaporímetro de Piche é constituído por um tubo cilíndrico, de vidro, de

aproximadamente 30 cm de comprimento e um centímetro de diâmetro, fechado na parte superior e aberto na inferior. A extremidade inferior é tapada, depois do tubo estar cheio com água destilada, com um disco de papel de feltro, de 3 cm de diâmetro, que deve ser previamente molhado com água. Este disco é fixo depois com uma mola. A seguir, o tubo é preso por intermédio de uma argola a um gancho situado no interior do abrigo. Na preparação do evaporímetro de piche deve atender-se aos seguintes cuidados: - evitar a formação de bolhas de ar no interior do tubo - o disco de papel de feltro deve encontrar-se em boas condições. A evaporação é calculada pelo abaixamento do nível da água no tubo. Nos dias em que não se acrescenta água, apenas é necessário de fazer uma leitura; nos outros dias, é necessário efectuar duas leituras, uma antes e outra depois de acrescentar a água. Se não se acrescentar agua no tubo, a evaporação é o resultado da diferença entre a leitura do dia e a última do dia anterior (que pode ser a única) . Se se acrescentar água a evaporação é dada pela diferença entre a primeira leitura do dia e a última do dia anterior. Nos dias em que se enche totalmente o tubo de vidro deve escrever-se, na segunda leitura, 0,0.

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• Tanque Classe A

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• Tanque Classe A

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• Tanque Classe A

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• Tanque Classe A

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• Tanque Classe A

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• Tanque Classe A

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• Tanque Classe A

• Ou tinas de evaporação, são constituídos por um tanque cilíndrico, em chapa de ferro galvanizado, com 1,2 m de diâmetro e 26 cm de altura, apresentando, aproximadamente 1,20 m de superfície evaporante.

• Os tanques são apoiadas num estrado de madeira a 7 cm do solo para que o ar possa circular livremente por baixo.

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• Tanque Classe A

• O nível da água no tanque deve situar-se sempre próximo de uma marca sinalizada a 6 cm do rebordo, e nunca deve baixar a menos de 18 cm desse mesmo rebordo. De fato, quando o nível da água baixa, o vento deixa de se fazer sentir com a mesmo intensidade, podendo verificar-se diferenças significativas na evaporação.

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• Tanque Classe A • Tal como nas superfícies já citadas, é a radiação solar a

fonte de energia responsável pela evaporação no tanque. Esta evaporação é nos dada pelo abaixamento do nível da água no tanque.

• As medições são efetuadas num poço amortecedor, rodando um parafuso micrométrico até que a ponta toque a película da superfície da água. Este poço consiste num cilindro metálico de 8 cm de diâmetro e 23 cm de altura e serve para evitar a ondulação da água. O parafuso micrométrico está graduado em intervalos tais que nos permite calcular a evaporação até á milésima do milímetro.

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• Tanque Classe A • A evaporação obtém-se subtraindo a leitura de cada dia da

leitura do dia anterior e somando a esta diferença da precipitação ocorrida.

• Se não chover, a evaporação é igual à diferença das referidas leituras.

• Se houver necessidade de acrescentar ou tirar água do tanque, devem-se fazer sempre duas leituras; uma é feita antes de acrescentar ou tirar a água (serve para fazer a diferença com a leitura do dia anterior), a outra, é feita depois de acrescentar ou tirar a água (serve para fazer a diferença com a leitura do dia seguinte). Em dias com precipitação muito elevada é frequente aparecer resultados de evaporação negativa.

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• Tanque Classe A

• Instalados nos tanques existem ainda dois termômetros (um de máxima e outro de mínima) e um anemómetro a 40 cm. Os dois termômetros mantêm-se sempre ao nível da água através de flutuadores.

• O tanque deve ser frequentemente limpo de poeiras, óleos, etc., para evitar problemas de reflexão e perda de propriedades da água capazes de interferir na evaporação.

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• Tanque Classe A

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Abrigo Meteorológico

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Abrigo Meteorológico

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Abrigo Meteorológico Encontra-se a uma altura de 1,5 metros e é construído por ripas de madeira branca, que permitem uma ventilação natural e ao mesmo tempo permitem criar condições de sombra. A porta do abrigo encontra-se virada para o pólo mais próximo, para que quando esta se abra, os raios solares não incidam diretamente sobre os instrumentos contidos no seu interior.

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Abrigo Meteorológico - Termómetro de máxima e de mínima; - Psicrómetro; - Termohigrógrafo; - Barógrafo; - Evaporímetro de Piche.

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Estação Automática

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Estação Automática Uma estação meteorológica de superfície automática é composta de uma unidade de memória central ("data logger"), ligada a vários sensores dos parâmetros meteorológicos (pressão atmosférica, temperatura e umidade relativa do ar, precipitação, radiação solar, direção e velocidade do vento, etc), que integra os valores observados minuto a minuto e os disponibiliza automaticamente a cada hora.

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Estação Automática Dados do INMET

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Estação Automática Dados do INMET: http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=estacoes/estacoesautomaticas

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Estação Automática Dados do INMET Vamos dar uma olhadinha hoje?

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Sumário da Aula

• Elementos e Instrumentos Meteorológicos – Clima e Circulação Atmosférica – Temperatura – Precipitação – Ventos – Radiação Solar – Pressão – Umidade do Ar – Evaporação e Evapotranspiração – Abrigo Meteorológico – Estação Automática

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Atividade de Aula

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Atividade de Aula

• Usando a Garrafa PET que você trouxe (tarefa aula passada), vamos construir um pluviômetro.

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Atividade de Aula

• Pluviômetro Garrafa PET

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Atividade de Aula

• Atenção: para fazer este projeto é necessária a presença de um adulto. Utilizaremos estilete ou tesoura com ponta, que são ferramentas perigosas!

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Atividade de Aula • Pluviômetro Garrafa PET • Você vai precisar de:

• – Garrafa PET de 2l;

• – Jarra milimetrada;

• – Estilete ou tesoura com ponta;

• – Caneta permanente (aquelas utilizadas para escrever em CD’s);

• – Água;

• – Filtro de papel (coador de café);

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Atividade de Aula

• Corte a garrafa PET no gargalo (aproximadamente 7cm). Dessa maneira, você fará um funil. É importante fazer isso para remover a parte arredondada da garrafa e aumentar a área de captação de água.

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Atividade de Aula

• Coloque água na jarra milimetrada (ou copo de becker, ou outro) e encha a garrafa PET vagarosamente. A cada 10ml, faça uma marca com a caneta permanente na garrafa PET. Desse modo, você vai construir uma escala.

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Atividade de Aula

• Depois de marcar a escala em toda a garrafa PET, remova a água. Posicione o funil dentro da garrafa, como a figura.

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Atividade de Aula

• Coloque o filtro de café no funil, para barrar qualquer redíduo sólido que possa ser transportado pelo vento e prejudicar o funcionamento do seu pluviômetro (folhas de árvores, etc).

• Posicione a garrafa em um ambiente externo e plano, longe de árvores ou construções que possam atrapalhar as medidas.

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Atividade de Aula

• A maior desvantagem em utilizar uma garrafa PET como pluviômetro é com relação ao seu peso. Ela é muito leve e pode tombar com o vento, por exemplo. Por essa razão, aconselha-se prender a garrafa em uma haste vertical de madeira, por exemplo:

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Atividade de Aula

• Esta atividade não é só diversão!

Pluviômetro de garrafa PET sugerido pela Defesa Civil do RJ – Protegendo pessoas de deslizamentos

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Atividade de Aula

• Agora você vai escolher um local do IPH para posicionar o seu pluviômetro, pode ser qualquer lugar dentro do perímetro:

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Atividade de Aula

• Agora que a atividade vai ficar mais interessante:

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Atividade de Aula

• Você deve monitorar todos os dias, até o dia do trabalho final, aproximadamente no mesmo horário, o seu pluviômetro!

• Os dados levantados no monitoramento dos pluviômetros serão utilizados no trabalho final da disciplina!

• Não se esqueça de instalar seu pluviômetro longe de árvores altas, muros ou construções.

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Atividade de Aula

• Importante: Repare que neste experimento, a garrafa PET é graduada em ml (mililitros) que é uma unidade de volume comum, a milésima parte de 1l.

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Atividade de Aula

• Como converter esta informação para mm (milímetros de chuva)? Vamos aprender passo a passo:

• – Sabemos que 1mm de chuva corresponde a 1l de chuva em 1m² de área (vimos aqui).

• – Podemos então fazer uma “Regra de 3”. Para isso, vamos ter que medir o diâmetro da garrafa PET (diâmetro da parte cortada para formar o funil). Meça o diâmetro de sua garrafa.

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Atividade de Aula

• – Vamos supor que o diâmetro dessa garrafa seja de 10cm (ou 0,10m). A área da área de captação será então dada por:

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Atividade de Aula

• – Vamos agora supor que tenha chovido exatos 10ml de chuva (a marcação na escala de nosso pluviômetro). 10ml correspondem a 0,01l.

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Atividade de Aula

• Bom trabalho!

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