Climatologia - Atividades

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CLIMATOLOGIA – ATIVIDADES
Aula 1: 
Pensando na diferença entre o conceito de tempo e clima, como podemos imaginar a relação de cada um deles com o meio ambiente ou com os estudos ambientais?
Conhecer a dinâmica do tempo de uma dada região é fundamental para o estabelecimento do clima. Os elementos como temperatura, umidade, pressão atmosférica, chuva, ventos, radiação solar, insolação e fotoperíodo definem o clima de uma região. O clima está relacionado ao tipo de vegetação (mesófita, xerófita ou hidrófita) presente na região. Esses elementos influenciam nos processos metabólicos das plantas como fotossíntese, abertura/fechamento de estômatos e absorção de nutrientes. Pensando na produção agrícola, o planejamento agroclimático considera o clima da região para estabelecer uma cultura, já a tomada de decisão das atividades realizadas (irrigação, pulverização e preparo do solo, colheita, etc.) nessa área tem como base as previsões de tempo. O tempo por mais que seja considerado em um dado momentâneo, influencia: no conforto térmico dos animais de produção, podendo acarretar em prejuízo (pensando financeiramente) ao produtor; e na incidência de patógenos e pragas pela formação de orvalho na superfície das folhas. O clima influencia no regime hidrológico, resultando na maior ou menor disponibilidade de água, na capacidade do solo em transferir solutos, gases e água, nos padrões reprodutivos de alguns animais e nos padrões migratórios de pássaros, alguns insetos e peixes. 
Aula 2:
Descreva o perfil de temperatura e as camadas da atmosfera, explicando a sua divisão e a origem das inflexões na taxa de variação da temperatura com a altura.
A atmosfera terrestre é dividida em camadas que são determinadas pelo perfil de temperatura presente em cada uma, no qual temos:
Troposfera: representa a camada mais próxima à superfície, sendo maior no Equador e menor nos pólos devido ao aquecimento diferencial dessas regiões, pois no Equador, a atmosfera é mais expandida pelo aquecimento. A temperatura diminui conforme aumenta a altura, pois a redução da densidade dos gases influencia na temperatura e no fluxo de radiação. O aquecimento do ar se dá por condução em contato com a superfície terrestre aquecida pelo sol e na tropopausa, caracterizado por inflexão na variação térmica, a camada começa a ter um perfil isotérmico.
Estratosfera: as temperaturas variam de -60ºC na sua base ao ponto de congelamento (0ºC) no seu limite superior (estratopausa). Percebemos que ocorre aumento da temperatura com acréscimo de altitude, devido a liberação de energia na formação do ozônio (barreira de proteção aos raios UV).
Mesosfera: camada no qual temperatura volta a diminuir com o acréscimo da altura, chegando a aproximadamente -90º C. Nessa camada, à baixa concentração de moléculas devido à redução do calor proveniente da camada de ozônio. O ar torna-se mais rarefeito conforme aumenta a latitude, propiciando a maior incidência doa raios UV. No seu limite superior (mesopausa), a temperatura tende a se elevar e no limite inferior, a temperatura é maior porque absorve parte do calor da estratosfera. Nessa camada, a inversão tem relação com a densidade e irradiação do CO2.
Termosfera: o gradiente de temperatura volta a ser positivo, há poucas moléculas que quando absorvem diretamente a radiação solar (referentes aos raios x, gama e ultravioleta pelos átomos de N e H) e adquirem energia cinética alta, logo a temperatura é maior, chegando a 2000ºC no seu limite superior. Há uma alta concentração de íons (caracterizando o nome ionosfera), provenientes das radiações de alta energia.  
Exosfera: última camada da atmosfera, no qual o ar é muito rarefeito e as moléculas de gás escapam para o espaço. As variações de temperatura decorrem da interação dos componentes da atmosfera com a energia solar e a saída de energia produzida na terra. As temperaturas são elevadas, superando os 1000ºC.
Descreva os três mecanismos básicos de transferência de calor.
Condução: consiste na transferência por contato entre corpos com temperaturas distintas. O calor é transferido pelas colisões entre átomos e moléculas vizinhas, fluindo as temperaturas mais altas (moléculas com maior energia cinética) para as temperaturas mais baixas (moléculas com menor energia cinética).
Convecção: consiste na transferência por deslocamento vertical um fluído através de movimentos do próprio fluído. Ocorre pela diferença na densidade do ar, logo quando o calor é conduzido da superfície quente para o ar sobrejacente, este ar torna-se mais quente que o ar vizinho. O ar quente é menos denso que o ar frio, logo ele sobe o ar frio desce, e então este é aquecido e o processo se repete.
Advecção: transferência por deslocamento horizontal do ar na atmosfera pela diferença de pressão entre áreas próximas.
Temperaturas do ar tendem a diminuir numa noite: sem nuvens
Uma das variáveis importantes do problema do aquecimento global é a concentração de dióxido de carbono na atmosfera. O CO2 é um gás com efeito de estufa, porque absorver facilmente as radiações infravermelhas emitidas pela Terra, contribuindo para aumentar a temperatura global média na superfície da Terra.
Numa sauna, a temperatura constante, uma pessoa sentada num banco de madeira encosta-se a um prego de ferro mal cravado na parede. Essa pessoa tem a sensação de que o prego está mais quente do que a madeira, e esta está mais quente do que o ar. Logo: O ferro é melhor condutor térmico do que a madeira
Classificando como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das afirmações abaixo:
(F) A percentagem da radiação solar incidente que é refletida é maior do que a que é absorvida pela atmosfera e pelas nuvens.
(F) A radiação solar que atinge a superfície da Terra situa-se apenas na faixa visível do espectro eletromagnético.
(V) A percentagem da radiação solar absorvida pela atmosfera é maior à refletida por ela.
(F) A intensidade máxima da radiação emitida pela Terra ocorre na faixa do visível do espectro eletromagnético.
(F) A intensidade máxima da radiação emitida pelo Sol ocorre na faixa do infravermelho do espectro eletromagnético.
(F) Aproximadamente metade da radiação solar incidente é absorvida pela superfície terrestre.
(F) Uma parte da radiação solar incidente é absorvida pela atmosfera, sendo a radiação restante totalmente absorvida pela superfície terrestre.
(V) Da radiação solar que atinge o planeta, cerca de 30% é refletida para o espaço.
Que tipo de radiação é retida na atmosfera terrestre pelo efeito estufa: radiação infravermelha.
Com base no balanço de radiação, sabendo que a terra emite 390W/m2, determine a temperatura média global da superfície do Planeta Terra, usando a equação de Steffan-Boltzmann (E = σT4). R: 14,8ºC
Sabendo que a radiação incidente no topo da atmosfera é de 340W/m2, e que 31% dessa radiação é refletida para o espaço, determine a temperatura média global da superfície do Planeta Terra caso não houvesse o efeito estufa, usando a equação de Steffan-Boltzmann (E = σT4). R: -19,5ºC
As estrelas são muitas vezes classificadas pela sua cor. O gráfico da figura abaixo representa a intensidade da radiação emitida por uma estrela, à determinada temperatura, em função do comprimento de onda da radiação emitida.
Indique a cor da radiação visível emitida com maior intensidade pela estrela: azul
O que aconteceria se a Terra não tivesse atmosfera? Os dias seriam quentes e as noites mais frias.
Qual é a camada mais fria da atmosfera? mesosfera
Em qual camada da atmosfera a temperatura aumenta com a altitude: estratosfera
Calcule a massa da atmosfera terrestre assumindo que a pressão média na superfície é de 1013 mb e o raio da Terra é de 6370 km (g = 9,8 m/s). PS: sabendo que F = m.a e que P = F/A e que 1 Pascal equivale a força de 1kg/m2. Resposta pode ser encontra em pesquisa no google. R: 
Raio da terra: 6370 km = 6.370.000 metros
Área da terra: 4. Π. r2 = 4 x (3,14) x (6.370.000)2 = 5,1. 1014
F= (101,325 Pascals x 5.1 * 1014 m2) = 5.17 x 1019 N
F = m.a M = F/a m = 5.17 x 1019 N / 9,8 m2 = 5,27 x 1018 kgAula 3:
Por que a temperatura mais alta durante o dia tende a ocorrer usualmente no começo ou meio da tarde e não ao meio-dia?
R: Isso ocorre devido à um atraso entre a radiação que incide e a radiação que é emitida e transferida para a atmosfera. A atmosfera apresenta menor temperatura do que a superfície terrestre pois o ar absorve pouca radiação solar, logo, ela é aquecida pela energia advinda da superfície terrestre. Logo, o máximo de radiação (que ocorre por volta do meio dia) não coincide com a máximo de temperatura durante o dia. Somente algumas horas após o máximo de radiação, o calor fornecido à atmosfera pela superfície passa a ser é maior que o emitido pela atmosfera para o espaço. 
A razão entre o vapor d’água contido na atmosfera em um dado momento e a quantidade de vapor que ela poderá armazenar até atingir a saturação indica a: umidade relativa
Se você está de frente para o norte e o vento vem de trás de você, em que direção está a baixa pressão? Considere-se no Hemisfério Sul: estará à frente
Em uma carta sinótica, à medida que as isóbaras estiverem mais próximas entre si, os ventos estarão mais: fortes
Os elementos meteorológicos que sempre decrescem com o aumento da altitude são: pressão e densidade.
O centro de um sistema Ciclônico no Hemisfério Sul, apresenta pressões: aumentando para a periferia
O que significa a umidade relativa do ar de 25%: O ar contém 25% do vapor de água que ele pode conter àquela temperatura
A Organização Internacional da Aviação Civil (ICAO) assume uma atmosfera padrão em que o gradiente vertical de temperatura é de -6,5°/km até uma altitude de 11km; o gradiente é nulo (constante) entre 11 e 20 km; e é inverso (de 1,0ºC/km) entre 20 e 32 km. Com base nisso e sabendo que a temperatura junto a superfície, ao nível do mar, é de 24ºC, indique a temperatura para uma altitude de 25 km:
 - Até 11 km: - 6,5º/km 11 x (-6,5) = -71,5 – 24º = -47,5º C se mantendo constante até o período de 11-20 km. A partir de 20, acréscimo de 1ºC/km: - 47,5ºC + 5º C = - 42,5ºC.
- Se em 11 km, a temperatura é - 47,5ºC, em 8,850 km, será de: - 33,5ºC
Relacione: Advecção: momento horizontal do ar
Ciclone: região de baixa pressão
Tempo: estado da atmosfera em um dado momento
Convecção: movimento vertical do ar
Anticiclone: região de alta pressão
O Equador possui baixa pressão, enquanto as regiões da ordem de 30º ao sul possuem alta pressão.
Quando os valores das isóbaras diminuem à medida que se afastam do centro do sistema de pressão, tem-se um(a): alta pressão
Se a temperatura do ar aumenta sem incremento de vapor de água no ar, a umidade relativa do ar: diminuirá
Uma aeronave, no Hemisfério Sul, mantendo o rumo de 120º graus, sobrevoa o centro de um anticiclone. Ao se aproximar da periferia do referido centro a aeronave receberá ventos de: direita
O máximo de umidade relativa ao longo do dia: Ocorre normalmente ao nascer do sol, quando a temperatura do ar está mais baixa
Uma massa úmida e quente exerce maior pressão na superfície que um amassa fria e seca: Falso.
Aula 4: 
Aula 5:
Fale sobre a influência da altitude sobre a temperatura
R: O acréscimo de altitude é caracterizado pela redução da temperatura e pressão mantida pela rarefação do ar, devido a diminuição dos fluxos de energia. O ar não aquece e nem conduz as temperaturas da mesma forma que a superfície, sendo que esta absorve parte da radiação e reflete a outra parte, aquecendo as áreas mais próximas a ela. Nas regiões mais altas, a incidência de ventos e precipitação são maiores, contribuindo também para a queda da temperatura.
Calcule a altura do Sol ao meio-dia em 21 de junho e 21 de dezembro em Curitiba, cuja latitude é aproximadamente 25,5° considerando que o ângulo entre o eixo de rotação da Terra e uma perpendicular ao plano da eclíptica seja 23,5°.
ΔZ=lat ± dec.Sol ΔZ= 25,5 º - 23,5º = 2º
H = 90º-(ΔZ) H = 90º- 2º = 88º
Duas cidades estão situadas na mesma latitude. Uma está localizada no litoral, com o vento dominante vindo do mar para o continente e a outra está no centro do continente. Com base apenas nestas informações, o que você esperaria a respeito das amplitudes do ciclo anual de temperatura dessas cidades? A cidade no interior do continente teria maior amplitude térmica.
Qual latitude apresenta maior amplitude de variação da altura do Sol ao meio dia, entre o inverno e o verão? Qual apresenta a menor amplitude? (50ºN, 20º S, 0º) R: 50º e 0º respectivamente.
Supondo que o terreno inclinado da figura abaixo esteja sob o Tropico de Capricórnio e voltado para o norte, a inclinação solar na Figura ocorrerá em algum momento? Se ocorrer, em que data seria?
R: Sim, próximo ao solstício de verão no HN
Sabendo que:
• A terra recebe do sol de 1400 W (Joules/s)/m2;
• 1 litro de agua = 1 kg de agua;
• 1m3 de areia ≅ 2000 kg;
• o calor específico da água é de 1 cal/gºC
• 1 cal = 4,18 Joules
A) Qual será a elevação da temperatura da água em uma piscina de 4m3 (1 m de profundidade) após 1 hora?
B) E se fosse uma piscina de areia, qual seria o aumento da temperatura?
C) Essas situações podem ocorrer no mundo real:
Aula 6: 
Considerando o modelo de três células, na região de quais ventos de superfícies está situada a maior parte do Brasil? R: Alísios de SE
 Associe os fenômenos climáticos citados às suas respectivas características descritas 
Contra-alísios: Ventos secos que perderam umidade e se aqueceram na zona equatorial, de onde retornam aos trópicos, latitude na qual contribuem para a formação da maioria dos grandes desertos do planeta.
 Circulação geral da atmosfera: Mecanismo global proveniente do aquecimento desigual da superfície terrestre através do qual o calor é distribuído pelo planeta e possibilita a formação das grandes zonas climática.
Monções: Ventos sazonais que mudam de direção em função da alternância entre as áreas de alta e de baixa pressão atmosférica (continental e oceânica) e definem uma estação seca e outra chuvosa em grandes regiões tropicais e subtropicais do planeta.
Alísios: Ventos que se deslocam das áreas de alta pressão localizadas nos trópicos para as zonas de baixa pressão do Equador. Tais ventos são de nordeste no hemisfério norte e de sudeste no hemisfério sul; na sua zona de convergência são responsáveis pelos maiores índices pluviométricos do planeta.
El Niño: Aquecimento das águas do Pacífico Sul, de causas ainda não conhecidas, com consequências globais ao provocar seca em algumas regiões do planeta e precipitações excessivas em outras.
Analise as afirmativas sobre a circulação geral da atmosfera e assinale a incorreta:
A) Os ventos alísios se formam nas células de Hadley.
B) As células convectivas de Hadley possuem origem dinâmica, não térmica.
C) Células polares se formam devido ao aquecimento diferencial entre as regiões polares e sua vizinhança.
D) O principal responsável pela circulação de grande escala (células convectivas) é a incidência diferencial da radiação sobre a Terra.
E) Diferenças de pressão geram os movimentos de ar, que sempre ocorrem da alta pressão para a baixa pressão.
O clima em latitudes próximas a 90º é normalmente seco porque o ar nessas regiões normalmente: Frio e em subsidência 
Que tipo de frente irá ocorrer se duas frentes vindas de diferentes direções se encontrarem? Frente oclusa
“Forma-se sobre o Oceano Atlântico, com ventos que superam 120km/h, em movimentos ciclônicos. Caracteriza-se ainda pela formação de bandas de tempestade e de um ‘olho’”. A caracterização acima se refere a um(a): Furacão.
“Fenômeno caracterizado pela interação oceano-atmosfera com o aquecimento das águas do Oceano Pacífico, onde a região de subsidência da célula de Walker se desloca para a região sobre a Amazônia Central inibindo a convecção”. Esta descrição caracteriza o fenômeno: El Niño