2_O Aquecimento da Terra e da Atmosfera
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2_O Aquecimento da Terra e da Atmosfera


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direção cada um desses irá 
responder. 
 Dados de satélite do Earth Radiation Budget 
Experiment (ERBE - Experimento de Balanço de 
Radiação da Terra) sugerem que as nuvens 
mostram-se como resfriadoras do clima na Terra, 
pois refletem e irradiam para fora mais energia do 
que guardam (a Terra seria mais quente se as 
nuvens não estivessem presentes). Então, um 
aumento na quantidade global de nuvens (se isto 
estivesse para ocorrer) poderia amenizar um pouco 
do aquecimento promovido pela intensificação do 
efeito estufa atmosférico. Portanto, se as nuvens 
atuarem no sistema climático dessa maneira, elas 
proveriam um feedback negativo nas mudanças 
climáticas. 
 Incertezas indiscutíveis existem sobre o impacto 
que o incremento nas quantidades de CO2 e outros 
gases traços terão na intensificação do efeito estufa 
atmosférico. Muitos (mas não todos) estudos 
científicos sugerem que um acréscimo na concentração 
desses gases na nossa atmosfera conduzirá a uma 
mudança climática em escala global durante o próximo 
século. Tal mudança poderá afetar os recursos hídricos 
e a produção agrícola (examinaremos este tópico mais 
adiante no capítulo 13, quando estudarmos mudanças 
climáticas com mais detalhes). 
 
Aquecendo o Ar de Baixo para Cima - 
Num dia limpo, a energia solar passa através da 
baixa atmosfera com pouco efeito sobre o ar. Atinge 
então a superfície aquecendo-a (Fig. 2.10). As 
moléculas de ar em contado com a superfície 
aquecida oscilam se chocando contra ela, ganham 
energia por condução e em seguida se atiram para 
cima como pipocas que acabam de estourar, 
carregando sua energia com elas. Por ser o ar perto 
da superfície muito denso, essas moléculas viajam 
apenas uma pequena distância antes de se 
chocarem com outras moléculas. Durante a colisão, 
essas moléculas se movendo mais rapidamente 
partilham sua energia com moléculas menos 
energizadas, elevando a temperatura média do ar. 
Mas o ar é um fraco condutor de calor de tal modo 
que esse processo é importante apenas dentro de 
 
3 Feedback é um processo no qual uma mudança inicial no 
processo tende ou a reforçar o processo (feedback 
positivo) ou a enfraquecer este processo (feedback 
negativo). 
alguns centímetros perto do solo. 
 Na medida em que o ar da superfície 
esquenta, ele se torna efetivamente menos denso do 
que o ar diretamente acima dele. O ar mais quente 
ascende e o ar mais frio desce, formando as 
térmicas, ou células de convecção livre que 
transferem calor para cima e o distribuem numa 
camada mais profunda de ar. O ar ascendente se 
expande e resfria e, se suficientemente úmido, o 
vapor d\u2019água condensa em gotas de nuvem, 
liberando calor latente que esquenta o ar. Enquanto 
isso, o solo constantemente emite energia 
infravermelha, a qual está sendo absorvida e 
reemitida pelos gases estufa como vapor d\u2019água e 
CO2. Como a concentração de vapor d\u2019água 
decresce rapidamente na medida em que nos 
afastamos do solo, a maior parte da absorção ocorre 
numa camada perto da superfície. Portanto, a baixa 
atmosfera é aquecida principalmente de baixo para 
cima. 
 
A Energia Solar que Chega 
 
Quando a energia radiante do sol viaja pelo 
espaço, essencialmente nada interfere com ela até 
que ela atinge a atmosfera. No topo da atmosfera, a 
energia solar recebida numa superfície perpendicular 
aos raios solares, apresenta-se razoavelmente 
constante e é aproximadamente duas calorias por 
centímetro quadrado a cada minuto - um valor 
chamado constante solar4. 
 Ao entrar na atmosfera, ocorre um número 
de interações entre a atmosfera e a radiação solar. 
Por exemplo, parte da energia é absorvida por 
gases, tal como o ozônio, na alta atmosfera. Além 
disso, quando a luz do sol bate em partículas muito 
pequenas como moléculas de ar e partículas de 
poeira, a luz é defletida em todas as direções - para 
frente, para os lados e para trás. A distribuição da 
luz desta maneira é chamada espalhamento. (Luz 
espalhada é também chamada luz difusa). Sendo as 
moléculas de ar muito menores do que os 
comprimentos de onda da luz visível, elas são mais 
eficazes no espalhamento dos comprimentos de 
onda curta (azul) do que dos comprimentos de onda 
longa (vermelho). Daí, quando olhamos distante do 
raio de luz direta do sol, a luz azul atinge nossos 
olhos de todas as direções, tornando o céu azul 
durante do dia. Ao meio-dia, todos os comprimentos 
de onda da luz visível atingem nossos olhos e o sol é 
percebido como branco. No nascente e no poente, 
quando o raio de luz branco do sol precisa passar 
por uma espessa camada da atmosfera, o 
espalhamento pelas moléculas de ar removem a luz 
azul, deixando os comprimentos de onda longa do 
vermelho, laranja, e amarelo passarem, criando a 
imagem de um sol vermelho ou amarelado (Fig. 
2.11). 
 
4 A constante solar não é realmente \u201cconstante\u201d. Medidas 
recentes feitas por satélite sugerem que a constante solar 
varia vagarosamente na medida em que varia a energia 
radiante emitida pelo sol. 
 A luz do sol pode ser refletida pelas nuvens 
e pela superfície da Terra. Albedo é a porcentagem 
da radiação refletida por uma superfície comparada 
com aquela que a atinge. O albedo, representa 
então, a refletividade da superfície. Note na Tabela 
2.2 que nuvens mais espessas tem um albedo maior 
que nuvens finas. Na média, o albedo das nuvens é 
perto de 60 por cento. Quando a energia solar atinge 
uma superfície coberta com neve, mais de 95 por 
cento da luz solar pode ser refletida. No entanto, 
note na Tabela 2.2 que uma superfície de água 
reflete apenas uma pequena quantidade da luz solar, 
por volta de 10 por cento para um dia inteiro. Uma 
vez que a superfície da Terra é aproximadamente 
três quartos de água e os continentes são salpicados 
com árvores e vegetação, o albedo da superfície 
relativamente escura da Terra é cerca de 4 por 
cento. Consequentemente, podemos ver na Fig. 2.12 
que em uma média calculada para um ano inteiro, a 
Terra e sua atmosfera redirecionam de volta para o 
espaço aproximadamente 30 por cento da radiação 
que chega do sol, o que dá a Terra e sua Atmosfera 
um albedo combinado de 30 por cento. 
 
O Balanço Anual de Energia da Terra - 
Embora a temperatura média em uma localidade 
possa variar consideravelmente de ano para ano, a 
temperatura média global de equilíbrio da Terra 
muda apenas suavemente de um ano para outro. 
Este fato indica que, a cada ano, a Terra e sua 
atmosfera combinadas devem enviar de volta para o 
espaço exatamente a mesma quantidade de energia 
que elas recebem do sol. O mesmo tipo de balanço 
energético deve existir entre a superfície da Terra e 
a atmosfera. Ou seja, a cada ano, a superfície da 
Terra deve devolver a atmosfera a mesma 
quantidade de energia que ela absorve. Se isto não 
ocorrer, a temperatura média da superfície da Terra 
mudará. Como a Terra e a atmosfera mantêm esse 
balanço energético anual? 
 Suponha que 100 unidades de energia solar 
atinjam o topo da atmosfera terrestre. Nós já 
sabemos pela Fig. 2.12 que em média as nuvens, a 
Terra e a atmosfera refletem 30 unidades de volta 
para o espaço e que a atmosfera e as nuvens juntas 
absorvem 19 unidades, o que deixa 51 unidades de 
radiação direta e indireta (difusa) para serem 
absorvidas na superfície da Terra. 
 A figura 2.13 mostra aproximadamente o que 
acontece com a radiação solar que é absorvida pela 
superfície e pela atmosfera. Das 51 unidades 
alcançando a superfície, uma grande quantidade (23 
unidades) é usada para evaporar água e 
aproximadamente 7 unidades são perdidas por 
condução e convecção, o que deixa 21 unidades 
para serem irradiadas para fora como energia 
infravermelha. Observe atentamente a Fig. 2.13 e 
note que a superfície da