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Unidade 02: Estrutura e composição 
da atmosfera
Universidade Federal do Oeste do Pará - UFOPA 
Instituto de Ciências e Tecnologia das Águas – ICTA
Profa. Leidiane Leão de Oliveira
1. Atmosfera terrestre
2
 processos físicos, químicos e biológicos
Fonte: Ahrens (2003).
Atmosfera: é uma camada relativamente fina 
de gases e partículas (aerossóis) que envolve a 
terra.
Fonte: Ahrens (2010).
1. A atmosfera terrestre
1.1. Estrutura vertical da atmosfera
3
Donn (1978):
• Capa de ar onde não existe
limite superior perfeitamente
definido.
1. A atmosfera terrestre
1.1. Estrutura vertical da atmosfera
4
Donn (1978):
• Densidade diminui com a
altura até confundir-se com a
“atmosfera solar”.
• 1/2 da massa da atmosfera se
concentra abaixo dos 5,5 Km.
• ¾ da massa da atmosfera
situam-se nos primeiros 11
Km.
• Mais de 99% de todo o ar se
localiza numa faixa de 40 km.
Fonte: Ahrens (2003).
Estrutura vertical da Atmosfera
Raio da terra = 6500 km
Atmosfera = ~100km
Meteorologia=~20 km
Atmosfera =1,5 % do 
raio da terra
Meteorologia 0,3% do raio do planeta, o que justifica, 
a crescente preocupação em preservá-la
Nome Símbolo
Massa 
Molecular
Volume % (ar 
seco)
Mistura 
gasosa
G
as
e
s
N
ão
V
ar
iá
ve
is
Nitrogênio N2 28,016 78,11
Oxigênio O2 31,998 20,95
Argônio Ar 39,942 0,93
Hidrogênio H2 2,016 0,00005
G
as
e
s
V
ar
iá
ve
is
Vapor d’água H2O 18,05 0,0 – 4,0
Dióxido de 
carbono
CO2 44,0 0,03 (variável)
Ozônio O3 47,99 0,00006
Dióxido de 
Enxofre
SO2 64,06 0,0 – 0,0001
Representa 99,9% da composição da atmosfera
+ importantes para os fenômenos meteorológicos 
Devido a sua interação com a radiação solar e terrestre.
O que é efeito estufa
• A importância do vapor d’água para o clima está associada à sua grande capacidade de
absorção da radiação terrestre ou radiação de onda longa.
• Embora a concentração do CO2 na atmosfera seja de apenas 0,03%, este é o segundo
elemento da atmosfera mais importante para o clima. O CO2 é um eficiente absorvedor
da energia emitida pela Terra (onda longa).
atmosfera
Terra
R
a
d
ia
ç
ã
o
 d
e
 o
n
d
a
 l
o
n
g
a
 -
R
O
L
R
a
d
ia
ç
ã
o
 d
e
 o
n
d
a
 c
u
rt
a
 -
R
O
C
H20 e Co2
Metano e oxido nitroso
O3
Balanço de radiação = ROC - ROL
sol Efeito estufa natural
TT=-33°C
1. A atmosfera terrestre
1.2. Composição da atmosfera
Matriz básica (% em 
vol. de ar seco):
N2 (~78%) 
O2 (~21%) 
outros gases (~1%)
Outros componentes com concentrações 
variáveis (muito baixas):
CO2, O3
CH4, N2O, CFCs
VAPOR D’ÁGUA (até ~ 4%)
Apesar da Matriz Básica ser fundamental para a manutenção da vida na
superfície terrestre, a concentração dos componentes variáveis apresenta
importância física e biológica.
Importância Física – no balanço
de radiação da Terra, retendo parte
das ondas de calor emitidas pela
superfície e na atenuação da
radiação proveniente do Sol
Importância Biológica –
suprindo matéria prima para o
processo da fotossíntese (CO2)
e regulando o processo de
transpiração das plantas
11
allposters.pt/-sp/Nitrogen-Fixing-Bacteria-
Rhizobium-Nodules-on-Soybean-Roots-
Glycine-Max-posters_i6014897_.htm
1. A atmosfera terrestre
1.2. Composição da atmosfera
1.2.1. Nitrogênio
❑ Não desempenha nenhum papel relevante, em termos
químicos ou energéticos, nas vizinhanças da superfície
terrestre.
❑Na alta atmosfera, absorve um pouco de energia solar de
pequeno comprimento de onda (no domínio do ultravioleta),
passando à forma atômica. (VAREJÃO-SILVA, 2005).
❑ O nitrogênio presente na molécula de vários compostos
orgânicos vegetais (proteínas) não é oriundo da atmosfera,
mas do solo.
12
❑As rizobactérias e algumas algas
possuem a capacidade de transformar o
nitrogênio livre na atmosfera em
nitrogênio orgânico em forma de amônia.
1. A atmosfera terrestre
1.2. Composição da atmosfera
13
1.2.2. Oxigênio
• Este elemento torna possível a vida aeróbia na Terra.
• Oxidação de compostos orgânicos, através do processo
fisiológico da respiração. Além disso, possibilita a formação de
ozônio na atmosfera.
• Na alta atmosfera o oxigênio molecular (O2) se dissocia
quando absorve energia ultravioleta proveniente do Sol.
• Dessa forma os átomos de oxigênio podem se combinar entre
si ou com moléculas ou átomos de outros constituintes
atmosféricos.
OOtaultravioleradiaçãoO +=+2
1. A atmosfera terrestre
1.2. Composição da atmosfera
14
1.2.3. Ozônio
• Presença relativamente pequena e distribuição não uniforme,
concentrando-se entre 10 e 50 km (e em quantidades bem
menores, no ar poluído de cidades), com um pico em torno de 25
km.
• A formação do ozônio na camada entre 10-50 km é resultado de
uma série de processos que envolvem a absorção de radiação solar.
• É formado por três átomos de oxigênio, através da seguinte reação:
• A presença do ozônio é vital devido a sua capacidade de absorver a
radiação ultravioleta. O átomo livre recombina-se novamente para
formar outra molécula de ozônio, liberando calor.
MOMOO
MOMOO
+++
+++
32
2
1. A atmosfera terrestre
1.2. Composição da atmosfera
15
1.2.4. Gás carbônico
• Embora constitua apenas 0,03% da 
atmosfera, o dióxido de carbono é 
essencial para a fotossíntese.
• Por ser um eficiente absorvedor de
energia radiante (de onda longa)
emitida pela Terra, ele influencia o
fluxo de energia através da atmosfera,
fazendo com que a baixa atmosfera
retenha o calor, tornando a Terra
própria à vida.
➢ Cerca de 90% dos principais constituintes vegetais não provêm do
solo, mas da atmosfera, através da atividade fotossintética.
1. A atmosfera terrestre
1.2. Composição da atmosfera
1.2.5. vapor d’água
• Na atmosfera é bastante variável e, em geral, diminui com a 
altitude.
 Grande capacidade de
absorção, tanto da energia
radiante emitida pela Terra
(em ondas longas), como
também de alguma energia
solar.
1. A atmosfera terrestre
1.2. Composição da atmosfera
1.2.5. vapor d’água
• Nos trópicos úmidos e quentes o vapor d’água representa não
mais que 4% do volume da baixa atmosfera, enquanto sobre
os desertos e regiões polares pode constituir uma pequena
fração de 1%.(GALVANI, 2006).
WaterVapour.mov
Vapor d’água ➔ no estado de vapor
Água ➔ no estado líquido
Gelo ➔no estado sólido
Substância Água 
Um dos gases mais importantes do ponto de vista da
Meteorologia é o “Vapor d’água”, que é um gás invisível
variando de 0 a 4% em volume. Quando não há vapor d’água
no ar, o ar é dito estar seco. Quando está com 4% em
volume no ar, o ar é dito estar saturado.
Além dos gases o ar contém impurezas que são
chamadas de partículas higroscópicas ou de núcleos de
condensação. Como por exemplo, as partículas de sais,
poeira, fuligem, pólen, etc. Essas impurezas têm influência
na condensação do vapor d’água, que precisa de uma
superfície física para a passagem da fase gasosa para a
fase líquida.
A importância do vapor d’água
• Mantém o equilíbrio térmico de um determinado
local.
• Nos desertos, onde o ar tem pouca umidade, as
temperaturas podem variar de 0°C a 50°C e Santarém
onde a umidade é alta (bastante vapor d’água na
atmosfera) a temperatura geralmente varia de 24°C a
34°C.
Características principais das camadas da Atmosfera:
Troposfera
• Superfície da Terra até a base da estratosfera (0 - 7/12 km); 
• 80% do peso atmosférico;
• Única camada em que os seres vivos podem respirar 
normalmente;
• Todos os fenômenos meteorológicos;
• A Temperatura diminui com a altura.
A tropopausa é a camada de transição entre a
troposfera e a estratosfera.
Características principais das camadas 
da Atmosfera:
• CASO PARTICULAR
• Lapse Rate – taxa de variação vertical da
temperatura com a altura.
• Inversão térmica – é quando ocorre o
aumento da temperatura com a altura.
Um dia normal:
Um dia com inversão térmica:
Características principais das camadas 
da Atmosfera:
Estratosfera
• A temperatura aumenta com a altura;
• Estende-se entre 12 e 50 km, aproximadamente;
• Apresentapequena concentração de vapor de água;
• É nesta camada que existe a camada de ozônio e onde
começa a difusão da luz solar (que origina o azul do céu).
---------------------------camada de transição -----------------------
A estratopausa é a camada de transição entre a estratosfera e
a mesosfera.
-------------------------------------------------------------------------------
Curiosidade: por que o céu é azul?
Aerossóis: partículas higroscópicas ou de núcleos de condensação. Como por 
exemplo, as partículas de sais, poeira, fuligem, pólen, etc. 
Características principais das camadas 
da Atmosfera:
Mesosfera
• Estende-se entre 50 e 80/85 km;
• A temperatura diminui com a altura
• Menores temperaturas da atmosfera (-90º C);
• É na mesosfera que se dá a combustão dos meteoritos.
--------------------------- camada de transição -----------------------
• A mesopausa é a camada de transição entre a 
mesosfera e a termosfera.
---------------------------------------------------------------------
Termosfera
• Estende-se entre 80/85 a 640 km de altura;
• A temperatura aumenta com a altura;
• É a camada onde ocorrem as auroras. 
----------- camada de transição ------------------------A 
termopausa é a camada de transição entre a 
termosfera e a exosfera.
-----------------------------------------------------------
• Quais são as principais funções da atmosfera?
• Explique a importância do vapor d’água do ponto de vista
termodinâmico e meteorológico para atmosfera?
• Explique, quantitativamente, a forma do perfil de
temperatura desde o solo até a termosfera?
• Como se dá o efeito estufa? Cite alguns gases que possuem
esta propriedade.
• Explique o fenômeno da inversão térmica? Quais as
conseqüências locais?
Atividade 2
Referências
• ALVES, A. R., VIANELLO, R. L. Meteorologia Básica e
Aplicações. 1ª ed. Viçosa: UFV, 1991. 449p.
• AYOADE, J. O. Introdução à climatologia para os trópicos.
4.ed. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 1996. 322p.
• VAREJÃO SILVA, M.A. Meteorologia e Climatologia. INMET,
2001, 552p. (Digital).