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FLG 0355 – Climatologia IIDisciplina Ministrada pelo Prof. Dr. Ricardo

– Circulações Secundárias –

1 – Introdução

Neste resumo, apresentam-se as circulações de escalas menores, descritas nosentido espacial, quanto temporal. Estas circulações demonstram a atuação dosventos, bem como a Física dos fenômenos e sua importância na visão geográfica.

Desta maneira, não se pode esquecer que para gerar estas circulações, umadas forças primordiais de todos os ventos estará presente: a força do gradiente depressão.

2 – Circulações Secundárias

São circulações locais ou de menor amplitude causadas por perturbações nacirculação principal. São elas: brisa marítima-terrestre, brisa vale-montanha, ventosde serras anabático e catabático e as monções. Além destes, temos um dos efeitosatmosféricos que se caracterizam muito com a Geografia por se tratar de umainteração termodinâmica importante entre o relevo, representado pela orografia, e acirculação do ar: o efeito Fönh.

Além da menor amplitude, as circulações secundárias apresentam-se compropriedades universais (aplicam-se em diversas áreas do planeta). Estas circulaçõestêm estreita ligação com a circulação principal (sinóptica ou a meso escala alfa)através de perturbações (ou ligações ondulatórias).

3 – Brisas Marítima e Terrestre

Circulação local produzida nas regiões litorâneas pela diferença deaquecimento entre a água e o continente devido ao retardo térmico nesteaquecimento/resfriamento. A água e constituintes da cobertura terrestre possuemcalores específicos distintos. Devido ao aquecimento diferencial, geram-se áreascom diferentes pressões atmosféricas em superfície. As diferentes pressões implicamem diferentes densidades (haverá uma necessidade de nova estabilidade).

Brisa Marítima: No sentido do mar para a terra, ela ocorre devido ao aquecimentofacilitado da terra durante o dia do que a superfície líquida do mar. Com isto, o arsobre o continente fica menos denso e com menor pressão. Em contrapartida, o ar

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sobre o líquido está mais frio, portanto mais denso e com maior pressão. Isto gerauma compensação que cria um fluxo do mar para a terra. A penetração da brisamarítima chega normalmente de 20 a 30km, com 10 nós (~18km/h) sendo maisintensa nas tardes de verão. Pode atingir marcas destacadas de até 100km (Fig.1);

Fig.1: Isotermas (em preto) e isóbaras (em vermelho). O gradiente vertical de pressão aponta decima para baixo naturalmente, contudo, as variações de temperatura do ar da superfície sãodiferentes sobre o mar (mais frio) e sobre a terra (mais quente). Os centros báricos locais sãogerados pela diferença de densidade. Tal condição fomenta as circulações compensatórias. Duranteo dia, o vento soprará do mar para o continente (fonte: FELICIO, 2004).

Brisa Terrestre: No sentido do terra para o mar, ela ocorre devido ao resfriamentorápido da terra durante a noite enquanto que a superfície líquida do mar acumulou ocalor durante todo o dia e tem maior inércia nesta perda noturna. Com isto, o arsobre o continente fica mais frio, denso e com maior pressão. Em contrapartida, o arsobre o líquido está mais aquecido, portanto menos denso e com menor pressão. Istogera uma compensação que cria um fluxo da terra para o mar. A penetração da brisaterrestre é menor, chegando a 20 ou 25km, com velocidades baixas, sendo maisintensa nas madrugadas do inverno (Fig.2).

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Fig.2: Isotermas (em preto) e isóbaras (em vermelho). O gradiente vertical de pressão aponta decima para baixo naturalmente. As variações de temperatura do ar da superfície são diferentes sobreo mar (mais quente) e sobre a terra (mais fria). Os centros báricos locais são gerados pela diferençade densidade. Neste caso, a condição fomenta as circulações compensatórias noturnas invertidas.Durante a noite, o vento soprará do continente para o mar (fonte: FELICIO, 2004).

4 – Brisas Vale-Montanha

Circulação local produzida nas regiões de vales cercados por montanhas,gerada pela diferença de aquecimento/resfriamento entre o fundo do vale e as cristasdas montanhas no passar do dia/noite. Há diversos fatores que podem ser levados emconta neste caso. Como a observação muda de escala, aparecem outros parâmetrosque devem ser contabilizados, tarefa nada trivial (vegetação, hidrografia, tipo decobertura etc.). Para fins didáticos, assumiremos que a diferença ou defasagem donúmero de horas de incidência de energia seja o fator determinante, principalmenteem relação às cristas, que fomentam toda a circulação com maior intensidade.

De Vale: Durante o dia, as cristas das montanhas começam a se aquecer logo aonascer-do-Sol, com incidência máxima. O tipo de superfície das cristas armazenarápido o calor e aquece o ar ao seu redor. O vale, por ser profundo, recebe energiamais tardiamente, com incidência máxima ~12h local. Além disto, o vale absorvedevagar e pouca energia aquece o ar. No caso das cristas, o aquecimento gera

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pequenos centros de baixa pressão, abaixa a densidade e inicia um processoconvectivo por elevação. Para compensar, o ar do vale sopra para as cristas.

Contudo, poderemos ter duas situações de vales: os abertos e os fechados. Se o valefor aberto, o ar que supre o circuito vem das redondezas ou das planícies de cotasmais baixas (Fig.3A). No caso contrário, se o vale for fechado, gera-se um pequenocentro de alta pressão em seu interior, provido de ar mais frio de altitude (Fig.3B).

Fig.3A: Durante o dia, na situação de vale aberto, as cristas esquentam o ar ao seu redorrapidamente. Formam-se pequenos centros de baixa pressão, já que a densidade do ar diminuiu. Osprocessos convectivos sobre as cristas são acentuados e necessitam ser compensados. Destamaneira, o ar do vale ascende as encostas e ravinamentos. Como o vale é aberto, o ar que supre ocircuito provém das planícies (fonte: FELICIO, 2004).

De Montanha: Durante a noite, as cristas das montanhas começam a se esfriar logoao pôr-do-Sol. O tipo de superfície constituinte das cristas normalmente perderápido o calor, esfriando o ar ao seu redor. Uma vez que o ar esfriou, sua densidadeé maior e por efeito gravitacional, tende a escoar pelas vertentes em sentido aofundo do vale. A partir deste ponto, podem surgir as situações apresentadasanteriormente: de vale aberto e vale fechado.

Se o vale for aberto, o escoamento frio vindo das cristas, “inunda” o vale comuma corrente fria de ar que se concentra nas ravinas. Esta circulação pode gerarrajadas intensas nos afunilamentos. A situação só se ameniza no contato com asplanícies ou onde for possível ocorrer divergência, em áreas mais abertas (Fig.4A).

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Fig.3B: Durante o dia, na situação de vale fechado, as cristas esquentam o ar ao seu redorrapidamente. Formam-se pequenos centros de baixa pressão, já que a densidade do ar diminuiu. Osprocessos convectivos sobre as cristas são acentuadas e necessitam ser compensados. Destamaneira, o ar do vale também ascenderá as encostas e ravinamentos. Contudo, o vale é fechado enecessita ser suprido por ar de altitude para que o circuito se complete. Esta subsidência gera umpequeno centro de alta pressão, em superfície (fonte: FELICIO, 2004).

Fig.4A: Durante a noite, na situação de vale aberto, as cristas esfriam o ar ao seu redor rapidamente.O ar frio e denso necessita descer para se estabilizar e é auxiliado pelos efeitos gravitacionais. Nestecaso, o ar frio escoa pelos ravinamentos com intensidades consideráveis. Como o vale é aberto, o arfrio espalha-se pelas planícies, onde a divergência diminui as velocidades (fonte: FELICIO, 2004).

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Se o vale for fechado e com uma dimensão espacial razoável, pode-se formaruma circulação considerável com os níveis mais altos. Aliado ao escoamento friovindo das cristas, o vale pode receber um pouco de energia, com perda lenta que aopassar das horas, será emitido em forma de onda longa. Esta energia aquece aatmosfera do vale, gerando pequena baixa pressão. O processo de aquecer reduz adensidade e inicia uma suave atividade convectiva por elevação. Ao mesmo tempo,o ar frio que escoa para o interior do vale, concentra-se no seu interior e écomprimido adiabaticamente. Esta convergência de massa pode aumentar aconvecção (Fig.4B). Contudo, se o vale for pequeno, o exemplo acima talvez nãoseja o mais adequado e a situação apenas apresentará um fluxo ascendente fraco, nointerior do vale e a formação de uma “piscina” de ar frio em seu interior, em cotasmais baixas.

Fig.4B: Durante a noite, na situação de vale fechado, as cristas esfriam o ar ao seu redorrapidamente por perda radiativa de onda longa (setas vermelhas). O ar frio e denso necessita descerpara se estabilizar e é auxiliado pelos efeitos gravitacionais. O ar frio escoa pelos ravinamentos.Como o vale é fechado e possui uma amplitude espacial maior, é possível que surja um pequenocentro de baixa pressão, em superfície, que provoque uma convecção forçada, eliminando o ar maisaquecido do fundo do vale para que o ar frio das vertentes tome o seu lugar (fonte: FELICIO, 2004).

5 – Ventos Anabático e Catabático

Também conhecidos como ventos de serras, são fenômenos de ciclo diário,muito parecidos com a brisa Vale/Montanha, contudo aplicam-se às áreas de serrasalongadas e cordilheiras de montanhas. São causados pelo aquecimento ouresfriamento destas encostas durante o passar do dia/noite. Há casos especiais pelomundo.

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Anabático: Durante o dia, as cristas das montanhas aquecem-se mais rapidamente.Este aquecimento sobre as cristas gera baixa pressão, abaixa a densidade e inicia umprocesso convectivo por elevação. Para compensar, o ar das cotas mais baixas soprapara os pontos elevados. Esta virada normalmente ocorre entre 10 e 11h local(Fig.5).

Fig.5: Durante o dia, as cristas esquentam o ar ao seu redor. Formam-se pequenos centros de baixapressão, já que a densidade do ar diminuiu. Os processos convectivos sobre as cristas sãoacentuados e necessitam ser compensados. Desta maneira, o ar das cotas mais baixas ascende asencostas e ravinamentos formando os ventos anabáticos (fonte: FELICIO, 2004).

*OBS.: a pressão QFF utilizada em Fig.5 e 6 representa a pressão atmosférica reduzidaao Nível Médio do Mar – NMM, utilizando a atmosfera real como parâmetro, ouseja, compensa os valores de temperatura em efeito de altitude-densidade.

Catabático: Durante a noite, as cristas das montanhas resfriam-se rapidamente logoapós o pôr-do-Sol. O resfriamento sobre as cristas esfria o ar ao seu redor que porsua vez, fica mais denso. Uma vez mais denso, para estabilizar, o ar das cristas escoa(literalmente desaba) para cotas mais baixas, tanto por efeito de densidade, quantopela ação da gravidade. Esta inversão normalmente ocorre entre 22 e 23h local. Noteque os ventos catabáticos serão mais intensos que os anabáticos (Fig.6).

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Fig.6: Durante a noite, as cristas esfriam o ar ao seu redor rapidamente. O ar frio e denso necessitadescer para se estabilizar e é auxiliado pelos efeitos gravitacionais. O ar frio escoa pelosravinamentos em direção às cotas mais baixas, formando os ventos catabáticos (fonte: FELICIO,2004).

6 – Efeito de Monções

Nome Monção significa sazonal, aplicado em especial à estação chuvosa daÍndia (extrapolado à universalidade). O fenômeno apresenta-se em ciclo sazonal,com escalas temporal e espacial maiores. Ocorre em certas áreas particulares doplaneta e é causado pela diferença do aquecimento ou resfriamento de extensas áreascontinentais em relação às oceânicas adjacentes.

Durante o verão (julho, no hemisfério Norte) a diferença dos caloresespecíficos da água e dos constituintes da superfície terrestre farão com que ocontinente absorva rapidamente a energia e a transferira para a atmosfera,aquecendo-a (calor sensível, mas não latente);

Em contrapartida, o oceano vai absorvendo a energia lentamente, evaporandogrande quantidade de água e pouco aquece a atmosfera ao seu redor (transfere calorlatente, mas não sensível). Desta maneira, uma situação se apresentará com aformação de áreas de baixa pressão atmosférica sobre o continente. Esta

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configuração forçará o escoamento do ar, proveniente do oceano, a tomar o sentidoterrestre (Fig.7). Os efeitos, no caso indiano, são sentidos no campo e nas cidades(Fig.8 e 9).

Fig.7: Esquema pictórico dos efeitos de monção, durante o verão. Neste caso, relata-se a estaçãochuvosa. O esquema apresenta os efeitos em cascata, utilizando a idéia de Geossistemas. Note ainteração com o Homem, no final do processo (fonte: FELICIO, 2008).

Fig.8 e 9: Efeitos das monções indianas, na fase chuvosa, no campo (esq.) e nas cidades (dir.).

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Durante o inverno (janeiro, no hemisfério Norte) novamente pela diferençados calores específicos da água e dos constituintes da superfície terrestre, ocontinente perde rapidamente a energia e resfria a atmosfera (perde calor sensível).

Ao inverso, o oceano atuou como um reservatório de calor. Ainda evaporagrande quantidade de água e também aquece a atmosfera ao seu redor por emissãode onda longa (transfere calor latente e sensível). Neste caso, a situação seapresentará com a formação de áreas de baixa pressão atmosférica sobre o oceano, jáque o mesmo se apresenta muito aquecido. Esta configuração forçará o escoamentodo ar, proveniente do continente, a tomar o sentido para o mar (Fig.10).

Fig.10: Esquema pictórico dos efeitos de monção, durante o inverno. No caso, relata-se a estaçãoseca. O esquema também apresenta os efeitos em cascata, utilizando a idéia de Geossistemas. Ainteração com o Homem aparece no final do processo (fonte: FELICIO, 2008).

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7 – Efeito Föhn

Talvez um dos fenômenos que mais se caracterize como aspecto geográficona interação com a atmosfera da Terra. Demonstra o efeito conectivo do relevo emcontato com a atmosfera. Este relevo se caracteriza como uma elevaçãoconsiderável, distinta dos arredores e que força o fluido atmosférico a sofrerprocessos termodinâmicos especiais durante o seu escoamento.

Em resumo, são ventos que sopram perpendicularmente a uma cadeiamontanhosa e são forçados a subir a encosta (barlavento). Nesta subida, parte daumidade condensa e é perdida em forma de chuva. Ao transpor o obstáculo, o ventodesce a encosta oposta (sotavento) mas por ter perdido umidade, o ar torna-se maisaquecido na mesma altura anterior, além de ser seco.

Fase Ascensional: O ar úmido sobe as escarpas das elevações à barlavento(montanhas, montes, serras e cordilheiras). Esta ascensão é forçada em processoadiabático (o escoamento é rápido e isto garante o fato de ser adiabático). Conformeas parcelas de ar sobem, expandem-se e começam a resfriar. Ao se resfriarem, atemperatura interna da parcela (T) se iguala a temperatura do ponto de orvalho (To).Quando T = To, a umidade presente em forma de vapor, no interior da parcelacomeça a condensar. Desta maneira, surgem as gotas. Será notado um nevoeiro nacrista da orografia e se houver muita umidade e/ou o processo ascensional forintenso, surgem nuvens que causam precipitação (categorias: fraca, moderada ouforte).

Fase Descendente: Após perder sua umidade pela precipitação pela escarpa daserra, o ar está desprovido de sua umidade original. Tornou-se seco! Prosseguindo oescoamento natural, ele desce as escarpas das elevações do lado oposto, à sotavento.Ao descer, a subsidência é forçada em processo adiabático (novamente, umescoamento rápido). As parcelas de ar descem, comprimem-se e começam aesquentar. Contudo, não há água líquida para evaporar (ela precipitou na vertentedurante a ascensão). O ar desce, mais aquecido e seco que o seu correspondente namesma altitude do lado ascensional. Gera-se um vento muito desagradável quefavorece o surgimento de áreas secas, semidesérticas e desérticas.

Em cada fase do processo, observa-se que há taxas de resfriamentodiferenciados. Durante a mudança seca, o ar resfria ou se aquece por uma certa taxa.Esta, por sua vez, não é a mesma quando a parcela está a perder sua umidadeinterna. Este fato ocorre porque ao se condensar (sair de vapor, nível de maiorenergia, para a forma líquida, nível de menor energia) a água libera calor interno àparcela, fornecendo um input de energia que estava acumulado. Isto retarda oresfriamento, em um exemplo ascensional (Fig.11).

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Fig.11: Quando a parcela se expande ou comprime sem envolver processos de troca de fase daágua, a taxa utilizada é a adiabática seca (neste exemplo, 1,0ºC/100m). Se os processos de troca defase estão presentes, como condensação, a taxa utilizada é a adiabática úmida (neste exemplo,0,5ºC/100m). A precipitação acumula-se no setor ascensional (fonte: adaptado por FELICIO, 2004).

8 – Considerações Finais

Em linhas gerais, a circulação secundária possui as seguintes propriedadesgeográficas:

• Modifica os padrões dos fluxos de vento de grande escala pelas característicasespecíficas de cada área;

• A Física por trás destas características são universais (aplicam-se a diversoslocais do planeta);

Apresentam-se mais próximas dos objetos que pertencem a rugosidade do estratogeográfico, sofrendo ou influenciando este e seus constituintes;

Estas associações com outros aspectos as tornarão características regionais doclima. Deve-se ressaltar que, como características universais, os processossecundários dividem-se didaticamente pelo modo que atuam:

• Ciclo diário: Brisas Marítima e Terrestre; Brisas Vale e Montanha; VentosAnabáticos e Catabáticos (este último, possui singularidades);

• Ciclo Sazonal: Efeito Monção;• Ciclo por Fluxos: Efeito Föhn.

Ricardo Augusto FelicioProf. Dr. Climatologia – Depto. Geografia – USP