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Universidade de São Paulo Departamento de Geografia

FLG 0253 - CLIMATOLOGIA 1

• ↕ 12km

• 80% do ar

• ¾ da Uabs • -0,6°C/100m

http://castlelearning.com/review/reference/earth21.gif

• Quaisquer deposição em forma líquida ou solida e derivada da atmosfera. (Ayoade,1988)

• 1. Hidrometeoro constituído por um conjunto da partículas aquosas, líquidas ou sólidas, cristalizadas ou amorfas, que caem de uma nuvem ou de um conjunto de nuvens e atingem o solo. 2. Produtos líquidos ou sólidos da condensação do vapor de água, que caem das nuvens ou são depositados pelo ar úmido no solo. 3. Quantidade de precipitação caída sobre uma superfície horizontal, durante um dia, um mês e um ano, designada, respectivamente, como precipitação diária, mensal e anual. (Defesa Civil, 1998)

• A precipitação é composta por qualquer ou todas as formas de partículas de água, líquidos ou sólidos, que caem de nuvens e atingem o solo. Estas formas incluem neve, chuva, chuvisco, e granizo.

http://www.eoearth.org/view/article/153627/

transporte de vapor

precipitação

evaporação transpiração

evaporação

precipitação

oceano lago rio

escoamento

superficial

percolação

continente

fluxo subterrâneo

fluxo de retorno

http://www.eoearth.org/view/article/153627/

transporte de vapor

precipitação

evaporação transpiração

evaporação

precipitação

oceano lago rio

escoamento

superficial

percolação

continente

fluxo subterrâneo

fluxo de retorno

Regime

neve

Sólida granizo nival

Precipitação

Líquida chuva pluvial

chuvisco

1. Chuvisco - precipitação de água líquida em que o diâmetro da gota é

inferior a 0,5 mm.

2. Chuva - precipitação de água líquida em que o diâmetro da gota é

superior a 0,5 mm.

3. Granizo - pequenos pedaços de gelo, com um diâmetro inferior a 5

mm, que se formam a grandes altitudes e atingem a superfície.

4. Saraiva - pequenos pedaços de gelo, com um diâmetro superior a 5

mm, que se formam a grandes altitudes e atingem a superfície.

5. Neve - precipitação de cristais de gelo provenientes da sublimação do

vapor de água ou do congelamento lento das gotículas de água nas altas

camadas da troposfera e que, em certas condições, podem aglomerar-se

produzindo flocos.

Precipitação: 2014-05-08 - 13:00:00

Fonte: http://satelite.cptec.inpe.br/home/novoSite/index.jsp

GOES 13 - Vapor: 2014-05-08 - 13:00:00

Diâmetro de fio de cabelo fino: 0,057 mm

(50 micrômetros)

20 micrômetros = 0,02 mm

1 micrômetro = 0,001 mm

0,2 micrômetros = 0,0002 mm

Gotícula de vapor...

• ...aqueles 4% do volume atmosférico, quase a 100% de umidade relativa... e o seu ponto de orvalho é a mesmo que sua temperatura...

• Equilíbrio entre evaporação e condensação

• Pode ocorrer em altitudes diversas

Saturação

Quando o ar próximo a superfície entra em fase de precipitação, acaba por atingir uma temperatura inferior a do ponto de orvalho, o vapor d'água acaba se condensando e dando origem a fenômenos como a neblina, o orvalho e a geada.

Saturação

•Temperatura à qual o vapor de água presente no ar ambiente passa ao estado líquido na forma de pequenas gotas por via da condensação: o orvalho.

•Em outras palavras, é a temperatura à qual o vapor d'água que está em suspensão no ar condensaria (viraria "orvalho"), sob a mesma pressão.

•Se o ponto de orvalho aumenta (devido ao aumento da umidade) ou se a temperatura do ar diminui, a saturação do ar aumenta (a umidade relativa do ar aproxima-se de 100%)

1) ORVALHO Temperatura do ponto de

orvalho (acima de 0º C)

2) GEADA Temperatura do ponto de

geada (igual ou menor do que 0º C)

•Dependem do resfriamento radiativo

noturno (noites limpas e calmas). Comum

no outono e inverno em nossa latitude.

•São formas de condensação direta sobre

uma superfície: solo, folhas ou carros

•Não são considerados precipitação

3) Nevoeiro é uma suspensão de minúsculas gotículas de água

próximo à superfície

Nevoeiro Visibilidade

horizontal no solo é

inferior a 1 km

Neblina Visibilidade

horizontal no solo é

superior a 1 km

TIPOS de nevoeiro

•Resfriamento radiativo (noite outono/inverno)

•Resfriamento advectivo (massa de ar fria)

•Resfriamento orográfico (serra do mar)

• Adição de vapor (próximo a lagos)

?

http://portal.cnm.org.br/sites/8800/8834/imagens/5376/GoesArtigas(40).JPG http://wp.clicrbs.com.br/blogdopuchalski/files/2014/04/DSC02907.jpg

?

Urupema (SC) -2,1°C

Foto: Marcos Milanesi (2014)

?

• Nuvem é um conjunto visível de partículas minúsculas de água líquida ou de gelo, ou de ambas ao mesmo tempo, em suspensão na atmosfera. É a umidade do ar condensada

umidade do ar saturada e condensada

• Este conjunto pode também conter partículas de água líquida ou de gelo em maiores dimensões, e partículas procedentes de vapores industriais, de fumaças ou de poeiras (aerossóis)

núcleos de condensação

De acordo com a OMM (Organização Meteorológica Mundial) existem três estágios de nuvens:

• Nuvens Altas: base acima de 6 km de altura – sólidas (cirrus).

• Nuvens Médias: base entre 2 a 4 km de altura nos pólos, entre 2 a 7 km em latitudes médias, e entre 2 a 8 km no equador - líquidas e mistas (altocumulos).

• Nuvens Baixas: base até 2 km de altura – líquidas (cumulus e stratus).

Nebulosidade

Cirrus e cirrostratus (Ci e Cs)

Cirrus (Ci)

Cirrocumulus (Cc) Fonte: Inmet, 2010

Altocumulus (Ac)

Altostratus (As)

Fonte: Inmet, 2010 Altocumulus (As)

Cumulus humilis (Cu) Stratocumulus (St)

Fonte: Inmet, 2010 Stratocumulus (St)

Cumulonimbus Capillatus incus Cumulus congestus (Cu)

Fonte: Inmet, 2010

Cumulonimbus (Cb)

A formação de nuvens pode levar à precipitação. A precipitação é composta por qualquer ou todas as formas de partículas de água, líquidos ou sólidos, que caem de nuvens e atingem o solo. Estas formas incluem neve, chuva, chuvisco, e granizo.

Expande e

resfria

Comprime

e aquece

• O resfriamento adiabático consiste no resfriamento da parcela de ar pela diminuição da pressão e da temperatura sem que ocorra troca de calor com o ambiente externo. Esse processo ocorre quando a parcela de ar se eleva na atmosfera. Essa elevação pode ocorrer por diversas razões (que trataremos a seguir).

• O processo pode ocorrer no sentido contrário. Nessa situação temos o compressão e o aquecimento da parcela de ar (aquecimento adiabático neste caso).

Processo Adiabático

• Se as nuvens contém vapor, água e gelo, por que algumas produzem precipitação e outras não?

• Gotículas de nuvem são minúsculas, com diâmetro médio menor que 20 m (evaporariam antes de atingir a superfície)

Nuvens consistem de muitas destas gotículas, em competição pela água disponível; assim, seu

crescimento via condensação é pequeno.

• Uma gotícula com 20 m de diâmetro teria uma velocidade terminal em superfície de 1,2 cm/s levando, portanto, cerca de 50 horas para cair de uma altura de 2200m.

• Portanto, as gotículas de nuvem precisam crescer o suficiente para vencer as correntes ascendentes nas nuvens e sobreviver como gotas ou flocos de neve ou gelo a uma descida até a superfície sem se evaporar. Para isso, seria necessário juntar em torno de um milhão de gotículas de nuvem numa gota de chuva.

Pluviosidade

Diâmetro de fio de cabelo fino: 0,057 mm

(50 micrômetros)

20 micrômetros = 0,02 mm

1 micrômetro = 0,001 mm

0,2 micrômetros = 0,0002 mm

Gotícula de vapor...

• Núcleos de Condensação

Oferecem uma “superfície” para que o vapor de água se condense. Os núcleos de condensação encontrados em nossa atmosfera são de origem natural, orgânica e antrópica.

• Agregação, Acréscimo e Coalescência

Neste processo os núcleos de condensação se recombinam para tornar as gotas maiores. Eventualmente, são grandes o suficiente para cair como precipitação.

Agregação: Dois cristais de gelo se unem.

Acréscimo: Uma gota de líquido colide com um cristal de gelo e congela-se .

Coalescência: 2 gotas de líquido se unem

• Processo de Bergeron-Findeisen

Neste processo, a água torna-se supergelada, mas apenas alguns cristais de gelo formam como não há número suficiente de núcleos de condensação. Estes cristais de gelo, em seguida, quebrar na atmosfera e estes formam mais núcleos para a água para condense. O processo, então, continua e mais núcleos são formados até os lotes de a água condensada.

• Quando a condensação ocorre no ar acima do solo, minúsculas partículas conhecidas como núcleos de condensação servem como superfície sobre a qual o vapor d’água condensa.

• A atmosfera contém abundância de núcleos de condensação, (partículas microscópicas de poeira, fumaça e sal) superfícies sobre as quais a condensação pode ocorrer (núcleos tem raios maiores que 1m).

• Mais importante que a presença de núcleos relativamente grandes é a presença de núcleos higroscópicos, que tem uma afinidade química especial (atração) por moléculas de água (por exemplo, sais marinhos). A condensação começa sobre esses núcleos em umidades relativas abaixo dos 100%.

Processo de

colisão-coalescência

ocorre em nuvens quentes, isto é, nuvens com temperatura acima do ponto de congelamento da água (0° C).

Processo de Bergeron

aplica-se a nuvens frias, que estão em temperaturas abaixo de 0° C.

Fazendeiros do Missouri (EUA), em 1975, após tempestade de

granizo.

18/maio/2014

Chuva Convectiva

Chuva Orográfica

Chuva Frontal

Originada do processo de convecção livre, em que ocorre resfriamento adiabático, formando-se nuvens de grande desenvolvimento vertical.

Características das chuvas convectivas

• Distribuição: localizada, com grande variabilidade espacial, resultado do aquecimento da superfície,

• Intensidade: moderada a forte, dependendo do desenvolvimento vertical da nuvem,

• Predominância: no período da tarde/início da noite,

• Duração: curta a média (minutos a horas),

• Grande problema em áreas urbanas

Chuva Convectiva

Sem escala

Temperatura do ponto

de orvalho (To)

Típica nuvem que resulta em chuva convectiva –

Cumulonimbus (Cb) – Manaus,AM.

Fonte: Arquivo do professor

Típica nuvem que resulta em chuva convectiva –

Cumulonimbus (Cb) – Manaus,AM.

Fonte: Arquivo do professor

O relevo força o ar úmido a se elevar, resultando em resfriamento adiabático e em chuva na face a barlavento. Na face a sotavento, ocorre a sombra de chuva, ou seja, ausência de chuvas devido ao efeito orográfico.

Características das chuvas orográficas

• Distribuição: próxima à vertente, com grande variabilidade espacial, resultado da elevação mecânica do ar

• Intensidade: fraca, dependendo da velocidade do vento

• Predominância: indefinido (período da tarde/início da noite)

• Duração: curta (minutos)

• Potencialmente geradora de problemas em áreas urbanas

Exemplo do efeito orográfico na Serra do Mar (SP) • Santos – P = 2153 mm/ano • Cubatão – P = 2530 mm/ano • Serra a 350m – P = 3151mm/ano • Serra a 500m – P = 3387 mm/ano • Serra a 850m – P = 3874 mm/ano • S.C. do Sul – P = 1289 mm/ano

Chuva Orográfica

Chuva Orográfica

Sem escala

Temperatura do ponto

de orvalho (To)

Fonte: Milanesi, 2007

Perfil Topoclimático de Ilhabela, SP

Perfil Topoclimático de Ilhabela, SP (2004-2005)

Fonte: Milanesi, 2007

Ventos úmidos e

quentes

Originada do encontro de massas de ar com diferentes características de temperatura e umidade. Dependendo do tipo de massa que avança sobre a outra, as frentes podem ser denominadas basicamente de frias e quentes. Nesse processo ocorre a “ascenção forçada”, com a massa de ar quente e úmida se sobrepondo à massa fria e seca. Com a massa de ar quente e úmida se elevando, ocorre o processo de resfriamento, com condensação e posterior precipitação.

Chuva Frontal Características das chuvas frontais

• Distribuição: generalizada na região

• Intensidade: fraca a moderada, dependendo do tipo de frente

• Predominância: sem horário predominante

• Duração: média a longa (horas a dias), dependendo da velocidade de deslocamento da frente,

• Chuvas que predominam nas regiões temperadas e subtropicais, principalmente no Inverno,

• No Centro Sul do Brasil os totais de chuva do inverno são de origem frontal.

Sem escala

Chuva Frontal (vertical)

Chuva Frontal (horizontal)

Chuva Frontal (imagem satélite)

Carta de

superfície.

Instrumento ou aparelho capaz de quantificar a chuva precipitada em algum lugar durante

um período de tempo.

Totalizador Pluviômetro • Manuais

Registrador Pluviógrafo • Automáticos Digital Registrador

• Operado em estações meteorológicas

convencionais, automáticas ou mini-estações termo-pluviométricas.

• Os pluviômetros têm durabilidade e precisão, em função da menor área de captação, são menores do que a dos pluviômetros padrões. A área de captação mínima recomendável é de 100 cm2.

• Pluviômetro padrão da rede de postos do Brasil é o Ville de Paris

Ville de Paris

• Totalizador

• Fornece uma medida do total de chuva em mm (milímetros).

• Diâmetro 20 cm no topo que recolhe a água da chuva.

Fonte: www.inmet.gov.br

• Os pluviógrafos são dotados de um sistema de registro diário, no qual um diagrama (pluviograma) é instalado. Ele registra a chuva acumulada em 24h, o horário da chuva e a sua intensidade. São equipamentos usados nas estações meteorológicas convencionais.

Pluviógrafo

• Registrador

• Fornece uma medida do total de chuva em mm (milímetros)

• assim como, o início e término da chuva (duração e intensidade);

Fonte: www.inmet.gov.br

Pluviógrafo

Varejão-Silva, 2005

Pluviograma: gráfico de chuva do pluviógrafo

Hora do dia

Final da precipitação

Altura da chuva

Início da precipitação

Pluviômetro experimental

(Milanesi e Galvani, 2005)

• Registrador

• Associados a estação meteorológica automática • Ele registra a chuva acumulada em 24h, o

horário da chuva e a sua intensidade

• Sistema de báscula coleta o total de chuva e produz pulso elétrico (0,2 mm)

Pluviômetro digital

1. Quantidade

• A unidade de medida da chuva é a altura pluviométrica que normalmente é expressa em milímetros (mm)

• A altura pluviométrica (h) é dada pela seguinte relação:

h = Volume precipitado / Área de captação

• Se 1 litro de água for captado por uma área de 1 m2, a lâmina de água coletada terá a altura de 1mm. Em outras palavras, 1mm = 1L / 1m2

h = 1L / 1m2 = 1.000 cm3 / 10.000 cm2 = 0,1 cm = 1mm

(Se um pluviômetro coletar 52 mm, isso corresponderá a 52 litros por 1m2)

2. Duração

• Intervalo de tempo entre o início e o fim da precipitação

3. Intensidade

• De acordo com a taxa de precipitação (quociente entre a altura precipitada e o tempo da chuva) I=(h/t)

Chuva forte > 25mm/h

http://dalilabalekjian.files.wordpress.com/2012/04/12118237.gif

• Área da bacia = 10 km2

10km2 = 10.000.000 m2

• Total = 26,4 mm

1 mm = 1litro/m2

Qual o volume de água produzido na

bacia?

• 26,4 litro--------------------1 m2

X --------10.000.000 m2

• Volume total = 264.000.000 litros ou 264.000 m3

x

Universidade de São Paulo Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas

Departamento de Geografia - Disciplina: Climatologia I Professor: Emerson Galvani – Exercício 9

1) Com o gráfico do Pluviógrafo determine o início, término e a duração (horas e minutos) da precipitação pluvial (chuva);

2) Determine o total precipitado (mm) (cada vez que a água é sifonada totaliza-se 10 mm);

3) Determine a intensidade da chuva (total de mm dividido pela duração da chuva);

4) Considerando que essa localidade não apresenta grandes variações topográficas, como podemos classificar esta chuva: convectiva, frontal ou orográfica? Por quê?

5) Imaginando uma bacia hidrográfica com 180 km2 qual o volume total precipitado nesta bacia?

6) Nesta bacia a vazão máxima do rio para que não haja alagamento das várzeas é de 120 m3/segundo. Pergunta-se: em função do volume precipitado na área da bacia e do intervalo de tempo de duração da chuva será que vai ocorrer transbordamento do leito do rio?

• Lembrar que: 1 mm é igual a 1 litro de água por metro quadrado; 1 m3 tem 1000 litros, 1 km2 tem 1.000.000 m2.

Pluviograma

Total=26,4 mm, Duração= 9h20min=9,3h, I = 2,8 mm/h

• GALVANI, E., AZEVEDO, T. R. A frente polar Atlântica e as características de tempo associadas. IN: Simpósio Brasileiro de Geografia Física Aplicada, 10. Rio de Janeiro, UERJ, 2003

• Disponível em: http://www.geografia.fflch.usp.br/inferior/laboratorios/lcb/Emersom/2003/eventos/SBGFA2003.PDF

• Capítulo 8: • VAREJÃO-SILVA, M.A. Meteorologia e Climatologia. INMET: Brasília, 2000. 515p. (disponível

no site www.agritempo.gov.br)

• Capítulo 8: • AYOADE, J.O. Introdução a Climatologia para os trópicos. 3ª ed. São Paulo: Bertrand Brasil,

1991. 332p. (tradução Professora Maria Juraci Zani dos Santos)

• Capítulo 08 do livro: • PEREIRA, A.R., SENTELHAS, P.C., ANGELOCCI, L.R. Agrometeorologia: Fundamentos e

aplicações práticas. Guaíba: Agropecuária, 2002. 478p.

• Dissertação de Mestrado do aluno Marcos Alexandre Milanesi, 2007. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/8/8135/tde-04012008-114406/

• https://water.usgs.gov/edu/watercycleportuguese.html#atmosphere

• http://www.defesacivil.mg.gov.br/conteudo/arquivos/manuais/Manuais-de-Defesa-Civil/GLOSSARIO-Dicionario-Defesa-Civil.pdf

• http://www.cmos.ca/ProjectAtmosphere/module12_image_files/water_cycle.gif

• http://www.fin.ucar.edu/netpub/server.np?original=758&site=imagelibrary&catalog=catalog&aspect&width=800

• http://www.kennislink.nl/upload/147072_962_1140617772920-Wegener-Bergeron-Findeisen_proces01.jpg

• http://www.goes-r.gov/users/comet/tropical/textbook_2nd_edition/media/graphics/annual_mean_evaporation.jpg