Aula 1– Conceitos básicos

O conhecimento climático� Necessidade: superar a condição de meros sujeitos às

intempéries naturais condição de utilitários e de manipuladores de alguns fenômenos.

� Fenômenos x deuses (raio, trovão, seca)� Fenômenos x deuses (raio, trovão, seca)� Conhecimento egípcio: regime do rio Nilo.� Gregos (registros): navegações pelo mar Mediterrâneo

� Aristóteles – 350 a.C – Meteorológica

� Império Romano – queda na produção intelectual (cerca de mil anos) – cristianismo

� Renascimento – Galileu (1593)� Grandes avanços: necessidade de expansão capitalista

européia

O conhecimento climático� Avanço marcante: guerra mundial

� Satélites meteorológicos - 1960

Meterologia� ciência que estuda os fenômenos que ocorrem na

atmosfera, e está relacionada ao estado físico,dinâmico e químico da atmosfera, as interações entreelas e a superfície terrestre subjacente.elas e a superfície terrestre subjacente.

� Foco nos processos físicos – leis da física clássica etécnicas matemáticas.

Climatologia� estuda o comportamento médio da atmosfera para um

determinado período, através de métodos estatísticos.

Tempo e climaO estado da atmosfera pode ser descrito porvariáveis que caracterizam sua condição física.Essas variáveis são o que chamamos deelementos meteorológicos: temperatura do ar,umidade relativa do ar, velocidade e direção dovento, precipitação, pressão atmosférica,vento, precipitação, pressão atmosférica,radiação solar, etc...

Para um dado local, o estado da atmosfera podeser descrito tanto em termos instantâneos,definindo a condição atual, a qual éextremamente dinâmica, como também emtermos estatísticos, definindo a condiçãomédia, a qual é por sua vez uma descriçãoestática.

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Tempo e clima

TEMPO

CLIMA

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Tempo e clima� O tempo atmosférico é o estado momentâneo da

atmosfera em um dados instante e lugar.� Conjunto de elementos que a caracterizam naquele instante

� Clima - síntese do tempo num determinado lugar durante o período de 30-35 anos.

� NORMAIS CLIMATOLÓGICAS

Normal Climatológica� Valor padrão reconhecido de um elemento

meteorológico, considerando a média de suaocorrência em um determinado local, por um númerodeterminado de anos.determinado de anos.

� "Normal" significa a distribuição dos dados dentro deuma faixa de incidência habitual.

� Os parâmetros podem incluir temperaturas, pressãoatmosférica, precipitação, ventos, quantidade denuvens, umidade relativa do ar, etc.

Normal Climatológica� 1901-1930: primeira normal climatológica;� 1931-1960: segunda normal climatológica;� 1961-1990: terceira normal climatológica;� 1991-2020: quarta normal climatológica (ainda em� 1991-2020: quarta normal climatológica (ainda em

avaliação e registro);

� Atenção: Sempre que afirmamos que determinadodia, mês, estação ou ano foi seco ou úmido, quente oufrio, temos que comparar com a média climatológicado local.

Fonte: www.inmet.gov.br clicando em clima.

Movimentos da Terra� Os movimentos de Rotação e Translação da Terraconstituem-se num dos mais importantes fatores acondicionar os elementos meteorológicos, fazendo comque esses variem no tempo, tanto na escala diária como naque esses variem no tempo, tanto na escala diária como naescala anual.

http://laboratorioaberto.wordpress.comhttp://astro.if.ufrgs.br

� Essa variação estacional se deve à inclinação do eixo terrestre em23o27´ em relação à normal ao plano da eclíptica, fazendo com queum observador na superfície terrestre tenha a sensação de que o Sol semovimenta no sentido Norte-Sul ao longo do ano.

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Declinação solar� Esse movimento aparente se dá entre as latitudes de 23o27´N

(+23o27´) e 23o27´S (-23o27´), que correspondem respectivamenteaos Trópicos de Câncer e Capricórnio. O ângulo formado entre aslinhas imaginárias do Equador e a que liga o centro da Terra aoSol denomina-se Declinação Solar (δ). δ indica a latitude naqual o Sol “está passando” num determinado instante no seuqual o Sol “está passando” num determinado instante no seumovimento aparente N-S.

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� Essas informações constituem ferramentas básicas para que se entenda o processo de distribuição de energia solar na superfície da Terra, permitindo sua quantificação em qualquer localidade.

� Essa distribuição porém é função também da composição da atmosfera terrestre.

1. Conceituar e destacar as funções básicas da atmosfera;

2. Descrever a estratificação da atmosfera;

3. Conhecer a composição química da atmosfera;

4. Destacar a importância dos principais constituintes da atmosfera.

A atmosfera da Terra vista do espaço

Fonte: Ahrens, C. D. Meteorology Today, 2003.

� A atmosfera é uma camada relativamente fina queenvolvem a Terra, presa pela força da gravidade.

� A atmosfera terrestre é uma mistura de gases, vapor d’água e partículas sólidas em suspensão.

A atmosfera

d’água e partículas sólidas em suspensão.

� Cerca de 90% da massa total da atmosfera estão confinados nos primeiros 20 km e 99,9% nos primeiros 50 km. Acima de 100 km de altitude, existe apenas cerca de um milionésimo da massa total da atmosfera.

Funções da AtmosferaNo geral, destacam-se as seguintes funções:

� proteger a biosfera da radiação ultravioleta proveniente do Sol;

� fornecer O2 para manutenção da vida dos seres � fornecer O2 para manutenção da vida dos seres aeróbicos (macro e microorganismos);

� proteger a Terra de variações excessivas de temperatura, pela incidência direta dos raios solares;

� equalizar as temperaturas das camadas mais próximas da superfície terrestre através da dinâmica e movimentação de massas de ar.

Estrutura Vertical da Atmosfera� A estrutura vertical da atmosfera é comumente

apresentada tendo-se como principal critério avariação da temperatura com a altitude.

� Cada estrato ou camada apresenta regime térmico ecomposição química específicos.

� A temperatura apresenta em cada estrato uma variaçãopredominantemente linear com a altura.

Estrutura vertical da atmosfera terrestre até 110 km de altura. (Fonte VIANELLO

e ALVES, 1991).

Troposfera� é a camada mais próxima do solo.� é conhecida como a “camada do tempo”, pois praticamente todos

os fenômenos meteorológicos e climáticos que afetam os seres vivos ocorrem nesta camada.

� A temperatura do ar diminui com a altitude (de –6 a –8oC a cada 1.000 m). Causa: emissão radiativa terrestre que aquece a camada

� A temperatura do ar diminui com a altitude (de –6 a –8 C a cada 1.000 m). Causa: emissão radiativa terrestre que aquece a camada de baixo para cima.

� A Troposfera contém cerca de 75% da massa total da atmosfera, e quase a totalidade do vapor e aerossóis.

� O seu limite superior é a Tropopausa.

Tropopausa

� Inversão da temperatura que efetivamente limita a convecção e outras atividades do tempo atmosférico.

� Este limite encontra-se a 8 km de altitude nos pólos � Este limite encontra-se a 8 km de altitude nos pólos onde a temperatura alcança −45oC, de 10 a 11 km de altura nas zonas temperadas (−50oC) e em torno de 17 km de altura (−60oC) sobre os trópicos. Espessura média, portanto, em torno de 12 km.

� não há variação de temperatura com a altura (gradiente térmico = zero)

Estratosfera� Até cerca de 50 km de altitude.� não apresenta condensação de água, com exceção de

certos tipos de nuvens.� os ventos alcançam velocidades maiores que 100 km/h.� os ventos alcançam velocidades maiores que 100 km/h.� a temperatura do ar aumenta com a altura, alcançando

um máximo em torno de 0oC no seu limite superior, a Estratopausa.

� o ozônio O3, um dos principais constituintes da atmosfera, é encontrado em maior concentração na Estratosfera/Estratopausa.

Mesosfera� encontra-se entre 50 e 80 km de altitude.

� volta a predominar uma variação decrescente de temperatura.

� no limite superior, a temperatura alcança valores � no limite superior, a temperatura alcança valores próximos a −95oC.

� Limitada pela Mesopausa.

Termosfera� Temperatura aumenta devido a absorção de radiação

ultravioleta pelo oxigênio atômico.

� Radiação provoca ionização.

Composição Química da Atmosfera

� Até aproximadamente 80 km de altura, a composição da atmosfera é praticamente constante, com exceção do vapor d’água e do dióxido de carbono cujas concentrações são bastante variáveis, nas proximidades da superfície terrestre.da superfície terrestre.

Composição do ar seco, ou seja, desconsiderando o vapor d´água.

http://www.portalsaofrancisco.com.br

Gás Porcentagem Partes por Milhão

Nitrogênio 78,08 780.000,0

Oxigênio 20,95 209.460,0

Argônio 0,93 9.340,0

Dióxido de carbono

0,035 350,0

Importância dos principais constituintes do

ar seco.

� Nitrogênio - é o constituinte mais abundante. Apesar disso não desempenha nenhum papel relevante, em termos químicos ou energéticos, nas vizinhanças da superfície terrestre. Na alta atmosfera, no entanto, esse gás absorve um pouco de energia solar de pequeno comprimento de onda (na faixa do solar de pequeno comprimento de onda (na faixa do ultravioleta), passando à forma atômica.

� O N é fixado por alguns microorganismos do solo, que o retira da atmosfera do solo, constituindo assim, a base para a estruturação de moléculas de vários compostos orgânicos, entre eles as proteínas e ácidos.

Importância dos principais constituintes do

ar seco.

� Oxigênio - o oxigênio desempenha um papel fundamental para os seres vivos, ou seja, torna possível a vida aeróbica no planeta. A ele deve-se a oxidação de compostos orgânicos, através do processo fisiológico compostos orgânicos, através do processo fisiológico da respiração.

� Um outro aspecto importante do O2 na atmosfera é a formação do ozônio, O3.

Importância dos principais constituintes do

ar seco.

� Gás Carbônico - apesar de se apresentar em concentração bastante reduzida na atmosfera, o CO2 é um componente dos mais importantes. É um dos principais reagentes da fotossíntese, processo bioquímico este essencial ao crescimento das plantas clorofiladas.das plantas clorofiladas.

� varia entre a noite e o dia em função da fotossíntese (fixa CO2) e respiração (libera CO2) das plantas.

� O CO2 também desempenha um papel de destaque na energética do sistema Terra-Atmosfera, absorvendo energia solar e terrestre de determinados comprimentos de onda. Por outro lado, emite energia (radiação de onda longa) em direção à superfície terrestre.

EFEITO ESTUFA

EFEITO ESTUFA

Aerossóis � Partículas de poeira em suspensão, fumaça, matéria

orgânica, sal marinho – fonte natural e antrópica.

� Núcleo de condensação.

Climatologia - Noções Básicas e Climas do Brasil

O processo da radiação� Radiação solar: ondas eletromagnéticas que se propaga

a velocidade da luz.

� A radiação é o principal modo de propagação de energia no SSA.

� O Sol (6000 K) irradia preferencialmente na faixa doultravioleta ao infravermelho próximo

� a Terra, com uma temperatura média de 288 K, irradiapreferencialmente na faixa do infravermelho distante.

� Uma vez emitida por um corpo a radiação pode ser:refletida, absorvida ou transmitida por outro corporefletida, absorvida ou transmitida por outro corpoqualquer.

Albedo� Representa a capacidade que os corpos tem de

refletirem a radiação solar que sobre eles incidem.

� O albedo varia de acordo com a cor e constituição queo corpo apresenta.o corpo apresenta.

� Máximo nos corpos brancos e mínimo nos corpospretos.

� Elevado albedo – mínima absorção.

Balanço de radiação� Os processos de emissão, reflexão, transmissão e

absorção são os responsáveis pelos fluxos que efetuamentre a superfície e a atmosfera, que por sua vez sãoresponsáveis pelo aquecimento.responsáveis pelo aquecimento.

� O trânsito desses fluxos pode ser contabilizado pormeio do balanço de energia anual médio para oplaneta.

A partição da Radiação Líquida

� Processos: � - Físicos: aquecimento do ar (H) e do solo (G) e evaporação (LE)

� - Bio-Físico: transpiração (LE)

� - Bio-Químico: fotossíntese (F)

� Considerando-se que o aproveitamento energético na fotossíntese émenor que 3% de Rn e que a evaporação e a transpiração(evapotranspiração) ocorrem simultâneamente e são indistingüiveis, aequação acima pode ser aproximada para:

Rn = H + G + LE + FBalanço de Energia

Rn = H + G + LE

A proporção entre esses três processos irá depender a disponibilidade hídrica da superfície.