aulas de climatologia

Atmosfera Primitiva• A terra foi formada há cerca de 4,6 bilhões (4,6 x 109) de anos;• A atmosfera primitiva era formada por restos remanescente da

nebulosidade original do qual se condensou o sistema solar;• Há evidências que se predominavam por Nitrogênio (N2),

vapor de água (H2O), dióxido de carbono (CO2), amoníaco (NH3), metano (CH4) e hidrogênio (H2);

Prof. Alex Costa da Silva

Quando a terra se formou a cerca de 4.6 bilhões de anos, está era inabitável. Depois de bilhões de anos aparceram organismo semelhantes de algas azuis e verdes. Como tudo começou?


A Origem da Vida na Terra

• A vida começou no mar com uma criatura de uma única célula

• Os fosseis mais antigos datam ~ 4 bilhões de ano.


Atmosfera Primitiva• Mudanças Atmosfera Primitiva Vs Atmosfera Original

– A atmosfera primitiva foi arrastada para fora da terra a medida que ela se condensava. Prova: A proporção de gases nobres é muito menor do que existe no sol e em outros planetas (júpiter e Saturno);

– Talvez foi arrastada por ser muito leve e se perdeu no espaço (devido a pouca gravidade);

– Talvez foi arrastada para fora pelos ventos solares (pressão de radiação solar);

– Entre todas as diversas teorias, há um consenso de que a segunda atmosfera foi produzida em conseqüência do esfriamento e consolidação do planeta.


Atmosfera Primitiva

– A atual atmosfera de Vênus, Terra e Marte tem origem secundária, ou seja, não se formaram da nebulosa primitiva que deu origem ao sistema solar.

– Acredita-se que tenha se formado a partir dos gases que emanaram dos vulcões após o planeta já ter se formado.

– Esse principio se chama degaseamento, para descrever a formação da atmosfera do planeta, processo que ocorre o esfriamento e a expulsão de gases de uma lava vulcânica, que se solidifica;

– Essa atmosfera secundária que teve origem vulcânica (degasificação vulcânica), deve ter se formado nos primeiros 500 milhões de anos após a formação da Terra, numa fase de intensas atividades vulcânicas, e com a composição inicial sendo CO2 ou anidrído carbônico.


Gases Vulcânicos


Atmosfera Primitiva– Ainda hoje os vulcões emitem em suas erupções grandes

quantidades de CO2 e vapor d'agua. – A principal diferença entre esta atmosfera primitiva e a

atual reside no fato de a primeira não possuir oxigênio (O2).– A hipótese de dissociação química tentou explicar

quimicamente os fenômenos que teriam transformado a atmosfera primitiva na atmosfera atual:

• Admite-se que o metano (CH4) pudesse ter sido substituído pelo dióxido de carbono.• O amoníaco (NH3) ter-se-ia fotodissociado, originando Nitrogênio e hidrogênio.•A água (H2O), teria igualmente sofrido fotodissociação, com libertação de oxigênio e hidrogênio.


Atmosfera Primitiva

Gases da atmosfera primitiva

Metano – CH4 – 5%

Amoníaco – NH3

Vapor de água – H2O – 25%

Dióxido de carbono – CO2 - 30%

Nitrogeni molecular – N2 – 40%

Componentes minoritáriosComponentes maioritários


Gases da atmosfera actual

Árgon – Ar – 0,93% Dióxido de carbono – CO2 - 0,035%Hélio – He – 0,00052%Metano – CH4 – 0,0002%

Nitrogênio – N2 – 78,1%Oxigênio – O2 – 20,9%

Componentes vestigiais ouminoritáriosComponentes maioritários


Fig. 1 - Composição do ar secoProf. Alex Costa da Silva

Existe relação entre a evolução da atmosfera e os gases nelaexistentes actualmente?


Existe relação entre a evolução da atmosfera e os gases nelaexistentes actualmente?

• Os gases existentes na atmosfera atualmente condicionam a evolução da mesma.

• Anteriormente, as erupções vulcânicas eram muito elevadas, não permitindo vida na terra, mas as erupções vulcânicas diminuíram e os gases tornaram-se menos tóxicos.

• O aparecimento das plantas contribuiu para o aparecimento do oxigênio. Atualmente, o principal responsável pela degradação da atmosfera e dos gases nela existente é o ser humano.


A importância de alguns gases da atmosfera

Participação nos processos biológicos, dando origem aos organismos: processo de fotossíntese, alimentação, etc.Exercem um papel fundamental na regulação do clima da Terra

Vapor de água (H2O)Dióxido de carbono (CO2)

Moderador da ação química do oxigênio.Principal constituinte da atmosfera (78% do volume).A sua absorção é indispensável.

Nitrogênio (N2)

Importante para os seres vivos, e essencial para a camada de ozono.

Oxigênio (O2)


Aparecimento do oxigênio (O2)

A capacidade de alguns seres vivos realizarem a fotossíntese oxidativa, ao retirarem o oxigênio do dióxido de carbono e de outros elementos, deverá ter permitido o seu aparecimento na atmosfera;

primeiros organismos a realizar este importante processo biológico: Grupo específico de bactérias - as cianobactérias;

O oxigênio molecular resultante da fotossíntese começou a dissipar-se para a atmosfera no momento em que os oceanos perderam a capacidade de o fixar na totalidade;

Passou de uma atmosfera anaeróbia (sem oxigênio) passou-se para uma aeróbia (com oxigênio).

Quando atingiu uma concentração suficientemente elevada de oxigênio livre, formou-se a camada de ozono (O3), essencial para a vida na Terra.

A massa do planeta foi também um factor relevante no aparecimentoda atmosfera, pois proporcionou-lhe gravidade suficiente para se conseguir conservar.


O ozônio é um gás que existe na atmosfera, constituído por três átomos de oxigênio (O3). É produzido pela energia das descargas eléctricas, que quebra as ligações entre os dois átomos do oxigénio molecular (O2), libertando o oxigênio atômico (O) que fica livre para se ligar com o O2, formando-se, deste modo, a molécula triatómica de ozônio.

O que é o ozônio?O que é o ozônio?


Quando descobriram o buraco na camada de ozônio?Quando descobriram o buraco na camada de ozônio?

Em 1982 os cientistas descobriram um buraco na camada de ozono ,por cima da Antártida. Tinha aproximadamente o tamanho dos Estados Unidos da América e uma profundidade equivalente à altura do Monte Everest ( 8848 m ). Os cientistas já conseguiram descobriram o porquê da sua existência , numa zona onde quase não há poluição. Uma das razões tem a ver com a rotação da terra quepermite que os ventos e o ar frio circulem numa espécie de remoinho em direcção a Oeste.


Quais são as suas consequências?

• A constante destruição da camada de ozono leva a um aumento de raios ultravioletas (UV), altamente energéticos.

• Estes raios ao atingirem a Terra vão promover a destruição das proteínas, e do DNA, provocando cancro de pele, cataratas, alterações no sistema imunitário, danos nas colheitas, nos peixes e no plâncton de que se alimentam.


De que forma pode se destruir o Ozônio?

• As moléculas de clorofluorcarbono, ou Freon, passam intactas pela troposfera, que é a parte da atmosfera que vai da superfície até uma altitude média de 10.000 metros.

• Em seguida essas moléculas atingem a estratosfera, onde os raiosultravioletas do sol aparecem em maior quantidade. Esses raios quebram as partículas de CFC (ClFC) libertando o átomo de cloro. Este átomo, então, rompe a molécula de ozônio (O3), formando monóxido de cloro (ClO) e oxigênio (O2).

• A reação tem continuidade e logo o átomo de cloro liberta o de oxigénio que se liga a um átomo de oxigênio de outra molécula de ozônio, e o átomo de cloro passa a destruir outra molécula de ozônio, criando uma reação em cadeia.


Imagem da destruição da camada de ozônio


• Mudança do estilo de vida.• Eficiência no uso de energia.• Formas alternativas de energia.• Uso mais racional do solo.• Reflorestamento.• Racionalização do uso de carvão e petróleo.• Colocação de filtros nas chaminés das fabricas que emitem

grandes quantidades de gases

Soluções para diminuir a emissão de gases


Qual terá sido a importância da camada do ozônio para a evolução da biosfera?

Biosfera é o conjunto de todos os ecossistemas da Terra.É um conceito da ecologia, relacionado com os conceitos de litosfera, hidrosfera e atmosfera. Incluem-se na biosfera todos os organismos vivosque vivem no planeta, embora o conceito seja comumente alargado paraincluir também os seus habitats fonte: wikipédia.


Qual terá sido a importância da camada do ozônio para a evolução da biosfera?

• A camada do ozônio tem a particularidade de filtrar e, deste modo, proteger a superfície terrestre das radiações ultravioleta;• Após o seu aparecimento, os organismos subaquáticos puderam sair da água e povoar as terras emersas, adaptando-se a novos ambientes;• A camada de ozônio e a elevada concentração de dióxido de carbono provocaram também um aumento de temperatura do planeta, fundamental para a existência de vida. No entanto, o dióxido de carbono em excesso pode ser altamente prejudicial: o aumento da temperatura média da Terra conduzirá ao degelo.


Ao longo do processo evolutivo, atmosfera e biosfera sempreestiveram interdependentes?


Ao longo do processo evolutivo, atmosfera e biosfera sempreestiveram interdependentes?

•Por um lado, foi a vida, ou seja, os primeiros organismos fotossintéticos, que permitiu a evolução da atmosfera.

• Por seu turno, foi a evolução da atmosfera, nomeadamente a existência de oxigênio livre e a constituição da camada de ozônio, que permitiu que a vida evoluísse.

• Desta forma, é importante desenvolvermos campanhas ecológicas com o intuito de proteger as características da nossa atmosfera. Se destruíssemos a camada de ozônio, o resultado seria catastrófico, pois tornar-se-ia impossível viver na superfície terrestre, uma vez que as radiações ultravioleta provocam mutações, e, em casos extremos, a morte.


Early Earth and early Mars were in many ways similar. Both had high impact rates, high rates of volcanism, abundant water, and a N2-H2O-CO2 atmosphere. Both may have had warm climates, although this is not absolutely certain for Mars. Surface conditions on Mars changed around 3.5-3.8 Gyr ago, as indicated by the rates of erosion and valley formation.


3. Climatologia e Meteorologia• A meteorologia (do grego meteoros, que significa elevado no ar, e logos, que significa estudo) é a ciência que estuda a atmosfera terrestre.

• Seus aspectos mais tradicionais e conhecidos são a previsão do tempo e a climatologia.

• O tempo pode ser definido como o estado da atmosfera em determinado instante e lugar.

• O clima tem sido freqüentemente definido como um " tempo médio ", ou seja, um conjunto de condições normais que dominam uma região, obtidas das médias das observações durante um certo intervalo de tempo.

• Contudo, variações e condições extremas do tempo também são importantes para caracterizar uma região; Ex.:A longo prazo é o clima que determina se uma região é ou não habitável e sua vegetação natural; num prazo mais curto, é o tempo que condiciona a segurança dos meios de transporte, a forma de lazer, a dispersão de poluentes e as atividades da agricultura.


3. Climatologia e MeteorologiaAs condições do tempo são descritas em termos de alguns elementos básicos, que são quantidades ou propriedades medidas regularmente. Os mais importantes são :

(1) a temperatura do ar,

(2) a umidade do ar,

(3) a pressão do ar,

(4) a velocidade e direção do vento,

(5) tipo e quantidade de precipitação e

(6) o tipo e quantidade de nuvens.


3. Climatologia e Meteorologia

A Meteorologia é uma ciência extremamente vasta e complexa, pois a atmosfera é muito extensa, variável e sede de um grande número de fenômenos.

Esses conceitos mais gerais são abordados em disciplinas tradicionaisda Meteorologia : a Meteorologia Física, a Meteorologia Sinótica, a Meteorologia Dinâmica, Oceanografia Fisica (interação oceano-atmosfera) e a Climatologia.


3. Climatologia e MeteorologiaA Meteorologia Física estuda os fenômenos atmosféricos relacionadosdiretamente com a Física e a Química:

• processos termodinâmicos, • composição e estrutura da atmosfera, • propagação da radiação eletromagnética e ondas acústicas através daatmosfera, • processos físicos envolvidos na formação de nuvens e precipitação, eletricidade atmosférica, • reações físico-químicas dos gases e partículas, etc...


3. Climatologia e MeteorologiaA Meteorologia Sinótica está relacionada com a descrição, análise e previsão do tempo. Na sua origem era baseada em métodos empíricosdesenvolvidos na 1ª metade do século, seguindo a implantação dasprimeiras redes de estações que forneciam dados simultâneos (isto é, sinóticos) do tempo sobre grandes áreas. Atualmente utiliza osconhecimentos gerados nas diversas disciplinas da Meteorologia e oceanografia, em especial a Meteorologia Dinâmica.



A Meteorologia Dinâmica também trata dos movimentosatmosféricos e sua evolução temporal mas, ao contrário daMeteorologia Sinótica, sua abordagem é baseada nas leis daMecânica dos Fluídos e da Termodinâmica Clássica. É a base dos atuais modelos atmosféricos de previsão do tempo nos principaiscentros de previsão dos países desenvolvidos. Sua principal ferramenta são os computadores. Com a crescente sofisticação dos métodos de análise e previsão do tempo a distinção entre a Meteorologia Sinótica e Dinâmica está rapidamente diminuindo.


3. Climatologia e MeteorologiaClassificar exatamente os diversos ramos da Meteorologia é muito difícil. São áreas do conhecimento que se inter-relacionam e se sobrepõem. Pode-se identificar estes ramos através de vários critérios. A seguir sãodados alguns exemplos desses critérios, bem como os principais objetosde estudo dentro de cada uma dessas áreas da Meteorologia.

a) Segundo a região de estudo;b) Segundo a aplicação;c) Segundo a técnica ou equipamento utilizados;


3. Climatologia e Meteorologiaa) Segundo a região de estudo:

- Meteorologia Tropical: furacões, desertos, interação oceano-atmosfera, El Niño.

- Meteorologia de Latitudes Médias : frentes frias, ciclones, geadas, nevascas, correntes de jato.

- Meteorologia Regional : brisa marítima, circulação de vales e montanhas, "ilhas de calor" urbanas, efeitos topográficos, nevoeiros.

- Micrometeorologia : interações superfície-atmosfera, fluxos de calor e massas, estabilidade atmosférica.

- Meteorologia de meso-escala : fenômenos severos que ocorrem emperíodos de até 1 dia em regiões localizadas, tais como tornados, "micro-explosão", chuvas intensas, ventos fortes e linhas de instabilidade.


3. Climatologia e Meteorologiab) Segundo a aplicação : -Meteorologia Aeronáutica : apoio a operações de pouso e decolagem, planejamento de rotas e aeroportos.

-Meteorologia Marinha : estudos de interação ar-mar, previsão de marés e ondas, planejamento de rotas.

-Meteorologia Ambiental : estudos e controle de poluição atmosférica, planejamento urbano.

-Agrometeorologia : projetos agrícolas, plantio e colheitas, produtividade, novas espécies.

-Hidrometeorologia : planejamento e impacto de reservatórios, controle de enchentes e abastecimento.

- Biometeorologia : influência do tempo sobre a saúde, reações e modo de vida do homem, animais e plantas.


3. Climatologia e Meteorologiac) Segundo a técnica ou equipamento utilizados : -Radiometeorologia : propagação de micro-ondas em enlaces de telecomunicações, quantificação de precipitação por radar, deslocamento de tempestades, ventos com radar Doppler.

- Meteorologia com Satélites : auxílio à previsão, balanços de energia, ventos, precipitação, estrutura térmica e de vapor d'água naatmosfera, estudos de recursos naturais e produtividade agrícola.


3. Climatologia e Meteorologiac) Segundo a técnica ou equipamento utilizados :


Medidas


Pluviômetro Tipoville de Paris

Pluviômetro do TipoData Logger

A imagem do Canal Visível (VIS) pode ser usada para identificar a forma danuvem, texturas, padrões de organização e espessura.

Esses dados podem então ser comparados com a imagem do Canal Infravermelho (IR) de modo a determinar a altura das nuvens.

Quando toda essa informação é colocada junta, é possível fazer umaanálise fiável dos tipos de nuvens, precipitações entre outras que estãopresentes na imagem e o "tempo" associado a cada uma delas.

Imagem de Radar

05/07/2007Fonte:INPE/CPTEC

Imagens do satélite METEOSAT-7

Fonte: FUNCEME

FIGURA. Estimativa de precipitação (na figuma acima) (mm) e anomalia (figura abixo) (mm) usando o Special Sensor Microwave/Imager (SSM/I) precipitação (Ferraro 1997, J. Geophys. Res., 102, 16715-16735). Anomalias foram computadas para os anos de 1987 -2006 baseados em mésdias.


ftp://rain.atmos.colostate.edu/RAINMAP/plots/ssmi/f11/2000/0001/


Imagem IR das 09:30 do dia 01/05/04 Imagem VIS das 09:30 do dia 01/05/04

A imagem VIS pode ser usada para identificar a forma da nuvem, texturas, padrões de organização e espessura. Esses dados podem então ser comparados com a imagem IR de modo a determinar a altura das nuvens. Quando toda essa informação é colocada junta, é possível fazer umaanálise fiável dos tipos de nuvens que estão presentes na imagem e o "tempo" associado a cada uma delas.


a) Macroclima, ou clima regional, que corresponde ao clima médioocorrente num território relativamente vasto.

• Para sua caracterização, dados de um conjunto de postosmeteorológicos;

• Em zonas com relevo acentuado os dados macroclimáticospossuem um valor apenas relativo, especialmente em matériaagrícola.

• Inversamente, um mesmo macroclima poderá englobar áreas de planície muito extensas


Escala do Clima

3. Climatologia e Meteorologiab) Mesoclima, ou clima local, que corresponde a uma situaçãoparticular do macroclima.

• Normalmente é possível caracterizar um mesoclima através dos dados de uma estação meteorológica.

• A superfície abrangida por um mesoclima pode ser muito variávelmas, normalmente, trata-se de áreas relativamente pequenas, podendo fazer referência a situações bastante particulares do pontode vista de exposição, declividade ou altitude, por exemplo.


3. Climatologia e Meteorologiac) Microclima, que corresponde às condições climáticas de umasuperfície realmente pequena.

• Pode-se considerar dois tipos de microclima: microclima natural - que corresponde a superfícies da ordem de 10 e

100 m; microclima da planta - o qual é caracterizado por variáveis climáticasmedidas por aparelhos instalados na própria planta. O termo genéricobioclima é utilizado para essa escala, que visa o estudo do meionatural e das técnicas de cultivo.


4. A Atmosfera• A atmosfera é uma camada relativamente fina de gases e material particulado (aerossóis) que envolve a Terra.

• De fato, 99% da massa da atmosfera está contida numa camada de ~0,25% do diâmetro da Terra (~32 km).

• Esta camada é essencial para a vida e o funcionamento ordenado dos processos físicos e biológicos sobre a Terra.

• A atmosfera protege os organismos da exposição a níveis arriscadosde radiação ultravioleta, contém os gases necessários para os processosvitais de respiração celular e fotossíntese e fornece a água necessáriapara a vida.


4. Composição da Atmosfera• A composição do ar não é constante nem no tempo, nem no espaço. Contudo se removêssemos as partículas suspensas, vapor d'água e certos gases variáveis, presentes em pequenas quantidades, encontraríamos uma composição muito estável sobre a Terra, até uma altitude de ~ 80 km (Fig. 1.1 e Tab. 1.1).


4. Composição da Atmosfera• O nitrogênio e o oxigênio ocupam até 99% do volume do ar seco e limpo.

•A maior parte do restante 1% é ocupado pelo gás inerte argônio. Embora estes elementos sejam abundantes eles tem pouca influênciasobre os fenômenos do tempo.

•A importância de um gás ou aerossol atmosférico não estárelacionado a sua abundância relativa. Por exemplo, o dióxido de carbono, o vapor d'água, o ozônio e os aerossóis ocorrem empequenas concentrações mas são importantes para os fenômenosmeteorológicos ou para a vida.


4. Composição da AtmosferaEmbora constitua apenas 0,03% da atmosfera, o dióxido de carbono é essencial para a fotossíntese:

• O percentual de dióxido de carbono vem crescendo devido à queima de combustíveis fósseis - o carvão, petróleo e gás natural. absorvido pelas águas dos oceanos ou usado pelas plantas mas em torno de 50% permanece no ar. • Prevê que na 2ª metade do próximo século os níveis de CO2 serão o dobro do que eram no início do século 20.


4. Composição da AtmosferaO vapor d'água é um dos mais variáveis gases na atmosfera e também tem pequena participação relativa.

• Nos trópicos úmidos e quentes constitui não mais que 4% do volume da baixa atmosfera, enquanto sobre os desertos e regiões polarespode constituir uma pequena fração de 1%.

• Contudo, sem vapor d'água não há nuvens, chuva ou neve. Alémdisso, o vapor d'água também tem grande capacidade de absorção, tanto da energia radiante emitida pela Terra (em ondas longas), comotambém de alguma energia solar.

• Portanto, junto com o CO2, o vapor d'água atua como uma manta para reter calor na baixa atmosfera.


4. Composição da Atmosfera

O vapor d'água

• Como a água é a única substância que pode existir nos 3 estados(sólido, líquido e gasoso) nas temperaturas e pressões existentesnormalmente sobre a Terra, suas mudanças de estado absorvem ouliberam calor latente.

• O calor absorvido em uma região é transportado por ventos paraoutros locais e liberado. O calor latente liberado, por sua vez, fornece a energia que alimenta tempestades ou modificações na circulaçãoatmosférica.


4. Composição da AtmosferaO OZÔNIO

• O ozônio, a forma triatômica do oxigênio (O3), é diferente do oxigênio que respiramos, que é diatômico (O2). Ele tem presença relativamente pequena e distribuição não uniforme, concentrando-se entre 10 e 50 km (e em quantidades bem menores, no ar poluído de cidades), com um pico em torno de 25 km.

• Sua distribuição varia também com:a) a latitude, b) estação do ano, c) horário e padrões de tempo, d) podendo estar ligada a erupções vulcânicas e atividade solar.


4. Composição da Atmosfera

O OZÔNIO

• A formação do ozônio na camada entre 10-50 km é resultado de uma série de processos que envolvem a absorção de radiação solar. Moléculas de oxigênio (O2) são dissociadas em átomos de oxigênio após absorverem radiação solar de ondas curtas (ultravioleta).


4. Composição da AtmosferaAEROSSÓIS

• Além de gases, a atmosfera terrestre contém pequenas partículas, líquidas e sólidas, chamadas aerossóis.

•Alguns aerossóis - gotículas de água e cristais de gelo - são visíveis em forma de nuvens.

•A maior concentração é encontrada na baixa atmosfera, próximo a sua fonte principal, a superfície da Terra.

•Eles podem originar-se de incêndios florestais, erosão do solo pelo vento, cristais de sal marinho dispersos pelas ondas que se quebram, emissões vulcânicas e de atividades agrícolas e industriais.

•Alguns aerossóis podem originar-se na parte superior da atmosfera, como a poeira dos meteoros que se desintegram.


4. Composição da AtmosferaAEROSSÓIS

• Embora a concentração dos aerossóis seja relativamente pequena, eles participam de processos meteorológicos importantes:

a) Em 1° lugar, alguns aerossóis agem como núcleos de condensação para o vapor d'água e são importantes para a formação de nevoeiros, nuvens e precipitação.

b) Em 2° lugar, alguns podem absorver ou refletir a radiação solarincidente, influenciando a temperatura. Assim, quando ocorrem erupções vulcânicas com expressiva liberação de poeira, a radiação solar que atinge a superfície da Terra pode ser sensivelmente alterada.

c) Em 3° lugar, a poeira no ar contribui para um fenômeno ótico conhecido: as várias tonalidades de vermelho e laranja no nascere pôr-do-sol.


4. Estrutura Vertical da AtmosferaPerfis Verticais de Pressão e Densidade

• Sabemos que o ar é compressível, isto é, seu volume e sua densidade são variáveis.

• A força da gravidade comprime a atmosfera de modo que a máxima densidade do ar (massa por unidade de volume) ocorre na superfície da Terra.

• O decréscimo da densidade do ar com a altura é bastante rápido (decréscimo exponencial) de modo que na altitude de ~5,6 km a densidade já é a metade da densidade ao nível do mar e em ~16 km já é de apenas 10% deste valor e em ~32 km apenas 1%.


3. Estrutura Vertical da Atmosfera

Perfis Verticais de Pressão e Densidade

• O rápido decréscimo da densidade do ar significa também um rápido declínio da pressão do ar com a altitude. A pressão da atmosfera numa determinada altitude é simplesmente o peso da coluna de ar com área de seção reta unitária, situada acima daquela altitude.

• No nível do mar a pressão média é de 1013,25 mb ou 1,013 x 105

pa, que corresponde a um peso de 1kg de ar em cada cm2.


4. Estrutura Vertical da Atmosfera• Perfis Verticais de

Pressão e Densidade

Figura - Perfil vertical médio da pressão do ar

• Perfis Verticais de Temperatura

• Atmosfera é usualmente subdividida em camadas concêntricas, de acordo com o perfil vertical médio de temperatura:

a) A camada inferior, onde a temperatura decresce com a altitude, é a troposfera, que se estende a uma altitude média de 12 km (~ 20 km no equador e ~ 8 km nos pólos).

• A troposfera é o principal domínio de estudo dos meteorologistas, pois é nesta camada que ocorrem essencialmente todos os fenômenos que em conjunto caracterizam o tempo.

• Na troposfera as propriedades atmosféricas são facilmente transferidas por turbulência de grande escala e mistura. O seu limite superior é conhecido como tropopausa.


a) A camada seguinte, a estratosfera, se estende até ~50 km. Inicialmente, por uns 20 km, a temperatura permanece quase constante e depois cresce até o topo da estratosfera, a estratopausa.

• Temperaturas mais altas ocorrem na estratosfera porque é nesta camada que o ozônio está concentrado.Conforme mencionamos, o ozônio absorve radiação ultravioleta do sol. Consequentemente, a estratosfera é aquecida.


• A camada seguinte, a estratosfera ,se estende até ~50 km.

• Temperaturas mais altas ocorrem na estratosfera porque é nesta camada que o ozônio está concentrado. Conforme mencionamos, o ozônio absorve radiação ultravioleta do sol. Consequentemente, a estratosfera é aquecida.


a) Na mesosfera a temperatura novamente decresce com a altura, até a mesopausa, que está em torno de 80 km, onde atinge ~ -90°C. Acima da mesopausa, e sem limite superior definido, está a termosfera, onde a temperatura é inicialmente isotérmica e depois cresce rapidamente com a altitude, como resultado da absorção de ondas muito curtas da radiação solar por átomos de oxigênio e nitrogênio.

• IONOSFERA

• Entre as altitudes de 80 a 900 km (na termosfera) há uma camada com concentração relativamente alta de íons, a ionosfera. Nesta camada a radiação solar de alta energia de ondas curtas (raios Xe radiação ultravioleta) tira elétrons de moléculas e átomos de nitrogênio e oxigênio, deixando elétrons livres e íons positivos.

• Do solo para cima a ionosfera se divide em camadas de ionização. Estas variam conforme a hora do dia, estações do ano e condições solares:

Camada DA mais próxima ao solo, fica entre os 50 e 80 km, é a que absorve a

maior quantidade de energia eletromagnética, seu comportamento é diurno, aparece no momento em que as moléculas começam a adquirir energia solar. Esta camada permanece por alguns instantes no início da noite.

• IONOSFERA

Camada EAcima da camada D, sua altitude média é entre os 80 e os 100-

140km. Semelhante à camada D, durante o dia se forma e se mantém, durante a noite se dissipa.

Camada F1A camada F1 está acima da camada E e abaixo da camada F2 ~100-

140 até ~200 Km.Existe durante os horários diurnos, acompanhando o comportamento

da camada E, podendo esporadicamente estar presente à noite. Serve de refletora em determinadas freqüências, esta reflexão varia conforme a espessura que adquire ao receber energia solar.

Normalmente a radiofreqüência incidente que atravessa a camada E, atravessa a F1. Ao fazê-lo refrata-se, alterando seu ângulo de incidência sobre a camada F2, refletindo nesta.

• IONOSFERA

Camada F2A mais alta das camadas ionosfericas a camada F2, está entre os 200

e 400km de altitude. Acima da F1, E, e D respectivamente. É o principal meio de reflexão ionosferico utilizado para as comunicações em altas freqüências à longa distância.

• Importância da Ionosfera• A ionosfera tem pequeno impacto sobre o tempo, mas tem grande

influência sobre a transmissão de ondas de rádio na banda AM.

• Durante o dia as ondas de rádio tendem a ser absorvidas nas doiscamadas mais baixas, especialmente na camada D. A camada F reflete as ondas de rádio durante o dia e a noite. Contudo , mesmo que as ondas consigam atravessar as camadas D e E e ser refletidas na camada F, elas serão absorvidas no seu caminhode volta para a Terra.

• À noite, contudo, a camada absorvedora D desaparece e as ondas podem atingir a camada F mais facilmente e ser refletidas para a superfície da Terra. Isto explica porque à noite os sinais de rádio atingem grandes distâncias sobre a Terra.

• Importância da Ionosfera

Transmissão de ondas de rádio na banda AM

• A terra é uma elipse com raio equatorial de 6378 km e raio polar de 6357 km. O Raio médio é de 6371 km• Latitude (θ) é a distância ao Equador medida ao longo do meridiano de Greenwich. Esta distância mede-se em graus, podendo variar entre 0º e 90º para Norte ou para Sul. • Longitude (φ) é a distância ao meridiano de Greenwich medida ao longo do Equador. Esta distância mede-se em graus, podendo variar entre 0º e 180º para Este ou para Oeste.

4.2. Movimento Terrestre Conseqüências Meteorológicas

• O Meridiano de Greenwich é o meridiano que passa sobre a localidade de Greenwich (nos arredores de Londres, Reino Unido) e que, por convenção, divide o globo terrestre em ocidente e oriente, permitindo medir a longitude. Definido como o primeiro meridianoserve de referência para estabelecer a relação entre as horas emqualquer ponto da superfície terrestre, estabelecendo os fusos horários. Fonte: wikipédia

Meridiano de Greenwich

Meridiano de Greenwich

Fonte: wikipédia

• Altitude é distância vertical de um ponto ao nível médio do mar. A altitude é considerada positiva quando o ponto está acima do nível médio do mar (NMM). Assim um avião tem altitude positiva e um submarino submerso uma altitude negativa. • O NMM é um conjunto de pontos que definem a posição média temporal assumida pela superfície do oceano, entre a preamar e abaixa-mar.



• Altitude, Longitude e Latitude constituem um sistema de coordenadas que possibilitam determinar a posição de qualquer ponto geográfico situado à superfície terrestre ou em suas vizinhanças. A determinação da latitude, longitude pode ser utilizadas através de equipamentos GPS (Global PositioningSystem).

4. Balanço energético e radiação solar e terrestre• A órbita da terra em torno do sol é quase circular com raio médio de 1.5 x 10 -8 km.

• A terra esta 103.4% mais longe do sol no período de Afélio (derivado do latim "apos", é o ponto da órbita em que o planeta, ou planetóide, está maisafastado do Sol) do que no periélio. Esse ocorre todos os anos no mês de janeiro, e o exato momento varia cerca de 20 minutos por ano;

•O eixo de rotação da Terra está inclinado 23,5º em relação à normal do plano da translação da Terra. Como consequência, ora um hemisfério estávoltado para o Sol e, seis meses depois, o outro hemisfério é que estávoltado para o Sol;

•A Terra passa por seu periélio no início de janeiro, quando é verão no hemisfério sul e inverno no norte, e passa por seu afélio no início de julho, quando é verão no hemisfério norte e inverno no sul.

SOL X TERRA se apresenta no tempo:

Radiação Solar

A principal fonte de energia do sistema Oceano - Atmosfera = SOL;

21 de Junho 21 de dezembro

21 de Março

21 de SetembroAfélioAfélio PeriélioPeriélio

Radiação Solar

Laboratório de Pesquisa

• Linha do equador celeste que fica exatamente sobre o Equadorterrestre. Nos equinócios vemos o Sol sobre essa linha. No nossoSolstício de Inverno, vemos o Sol 23,5º ao norte e no Solstício de Verão23,5º ao sul dessa linha. • O maior dia do ano ocorre no sostício de verão, a maior noite do ano acontece no solstício de inverno e a duração do dia e da noiteé igual nos equinócios.

• Quanto mais distante uma localidade estiver do equador, maior seráa diferença entre o dia e a noite, em qualquer data. Os polos terrestrespassam períodos de seis meses iluminados e seis meses às escuras(de equinócio a equinócio).

Solstício - Equinócio

SOL X Terra se apresenta no espaço:

Laboratório de Pesquisa

Pergunta: Cada hemisfério recebe maior incidência solar no solstíciode verão - não era para esse dia ser o mais quente do ano e corresponder ao meio do verão? Da mesma forma, uma vez que é no solstício de inverno que um hemisfério recebe menor incidência solar, não era para esse dia ser o mais frio do ano e ficar bem no meio do inverno? O que observamos, no entanto, é que o dia mais quente do anoacontece depois do solstício de verão, assim como o dia mais frioacontece depois do solstício de inverno.

RESPOSTA:A defasagem do dia mais quente ou mais frio do ano é devida a um fenômeno que chamamos "inércia térmica". Os hemisférios demoram algum tempo para se aquecerem pelo aumentoda incidência solar, assim como demoram algum tempo para esfriarem, quando diminui essa incidência. Esta inércia é devidaprincipalmente à grande quantidade de água espalhada pela superfície do planeta. A água tem uma grande "capacidade térmica", "demorando" para variar sua temperatura. No solstício de inverno os oceanos ainda retêm uma boa parte do calor absorvido no verão. No solstício de verão os oceanos ainda estão "absorvendo calor" e se aquecendo.

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