estrutura e composição da atmosfera
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Diamantino Henriques Diamantino Henriques
20142014
Formação Básica para Técnicos de MeteorologiaFormação Básica para Técnicos de Meteorologia
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A Atmosfera
É a camada gasosa que envolve a Terra.
O ar
É uma mistura de gases e partículas em suspensão.
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Estrutura vertical da Atmosfera
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As radiosondas permintem um conhecimento detalhado da estrutura vertical da atmosfera
Observação da estrutura vertical da AtmosferaObservação da estrutura vertical da Atmosfera
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Homosfera e HeterosferaHomosfera e Heterosfera
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Estrutura Vertical da AtmosferaEstrutura Vertical da Atmosfera
Em função da variação Em função da variação da da temperaturatemperatura::
•TermosferaTermosfera•MesosferaMesosfera•EstratosferaEstratosfera•TroposferaTroposfera
Em função da variação Em função da variação da da temperaturatemperatura::
•TermosferaTermosfera•MesosferaMesosfera•EstratosferaEstratosfera•TroposferaTroposfera
Em função da variação Em função da variação da composição química:da composição química:
•HeterosferaHeterosfera•HomosferaHomosfera
Em função da variação Em função da variação da composição química:da composição química:
•HeterosferaHeterosfera•HomosferaHomosfera
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IonosferaIonosfera
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IonosferaIonosfera
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Camada Limite PlanetáriaCamada Limite Planetária
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Estrutura vertical da Atmosfera
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Constituinte
Tempo Residência(Anos)
Abundânciappm(v)
Quase -permanentes
Azoto - N2 ≈ 2 × 107 0.781 × 106
Oxigênio - O2 ≈ 4 × 103 0.209 × 106
Argon - Ar > 106 9170
Neon - Ne > 106 18.2
Hélio - He > 106 5.24
Kripton - Kr > 106 1.14
Xenon - Xe > 106 0.086
Variáveis
Dióxido de carbono - CO2 ≈ 3 395
Metano - CH4 ≈ 5 1.6
Monóxido de carbono - CO ≈ 0.5 0.11
Hidrogênio - H2 ≈ 5 0.56
Óxido nitroso - N2O 100 0.3
Cloroflurocarbonetos - CxFyClz 1 -100 0.3 × 10-3
Muitovariáveis
Ozono - O3 ≈ 0.08 0.01 -0.05
Vapor de água - H2O ≈ 0.03 ≈ 1000
Óxidos de azoto - NOx ≈ 0.01 ≤ 10-3
Amoníaco - NH3 ≈ 0.01 ≤ 10-2
Dióxido de enxofre - SO2 ≈ 0.01 ≤ 10-3
COMPOSIÇÃO COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERADA ATMOSFERA
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Medidas de abundâncias atmosféricasMedidas de abundâncias atmosféricas
Razão de mistura molarRazão de mistura molar (em volume):(em volume): p
p
V
v
n
nx iiii ===
% (v) = 10-2 ppm (v)= 10-6
ppb (v) = 10-9 ppt(v) = 10-12
Razão de misturaRazão de mistura (em massa):(em massa): M
Mx
nM
Mn
m
mr i
iiii
i ===% (m) = 10-2
ppm (m) = 10-6
ppb(m) = 10-9 ppt (m)= 10-12
Concentração:Concentração: [ ] ρρ ii
iiii
i rV
m
m
mMi
V
Mn
V
m =====
Concentração molar:Concentração molar: [ ]V
ni i=
gm-3
mg m-3
μg m-3
mol m-3
mol l-3
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ni = número de moles de moléculas do constituinte i.
n = número de moles de moléculas de ar
vi = volume parcial do constituinte i:
V= volume de ar
pi = pressão parcial do constituinte i:
p = pressão atmosférica
mi = massa do constituinte i
m = massa de ar
Mi = massa molecular do constituinte i
M = massa molecular média do ar seco ( ≈ 29 g mol-1)
ρ = densidade do ar seco (≈ 1225 g m-3, para: T= 15°C e p= 1013 hPa)
Medidas de abundâncias atmosféricasMedidas de abundâncias atmosféricas
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Dióxido de Carbono – CODióxido de Carbono – CO22
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Metano – CHMetano – CH44
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Monóxido de Carbono – COMonóxido de Carbono – CO
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Amostrador MAKS (NOAA/CMDL flask sampling programme)
Amostragem de ar para análise laboratorialAmostragem de ar para análise laboratorial
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Problema:Problema:
Qual a concentração de CO2 correspondente a uma razão de mistura de 395 ppmv ?
Medidas de abundâncias atmosféricasMedidas de abundâncias atmosféricas
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M
Mx iii ρρ = ρ=1225 g/m3
M=29 g/molMCO2 =12+16 +16=44 g/mol
ρCO2= 395 × 10-6 × 1225 × 44/29 =
= 0,734 g/m3 = 734 mg/m3
Medidas de abundâncias atmosféricasMedidas de abundâncias atmosféricas
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1 Unidade Dobson (UD) = 2.69×1020 moléculas de O3 por m2
Quantidade total de ozonoQuantidade total de ozono
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Espectrofotómetro de ozono de DobsonEspectrofotómetro de ozono de Dobson
Exploração regular em Lisboa desde 1967 até 2002.
Primeiras observações em 1951 na ilha de Santa Maria com um espectrofotómetro Dobson.
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Espectrofotómetro de ozono BrewerEspectrofotómetro de ozono Brewer
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0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
0 100 200 300 400 500
Concentração O3 (ug/m3)
Alti
tude
(m
)
Lajes
Lisboa
Funchal
Sondagem de OzonoSondagem de Ozono
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Preparação de uma Sondagem de OzonoPreparação de uma Sondagem de Ozono
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Evolução da atmosfera terrestreEvolução da atmosfera terrestre
( 109 years )
methane (CH4) and ammonia (NH3)