Ciências Atmosféricas - Resumo

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NUVENS 
O que é uma nuvem? Nuvens são aglomerados de gotículas de água e/ou de cristais de gelo 
em suspensão na atmosfera. Para que ela se forme, são necessárias algumas condições, dentre 
elas: 
Atingir a saturação através do aumento da umidade 
Arrefecimento do ar 
Condições de estabilidade: estabilidade é a tendência de resistência ou intensificação do 
movimento vertical do ar atmosférico. 
Existência de núcleos de condensação para que o vapor de água se condense 
As nuvens podem variar de altura (altas, médias e baixas), aparência, constituição (sólidas, 
líquidas e mistas) e seu desenvolvimento vertical. Nuvens sólidas são compostas de gelo ou 
cristais de gelo, as líquidas são compostas por gotículas de água e a mistas sendo uma mistura 
de gotículas com cristais. 
Nuvens baixas - < 2000m: Tipos: Stratus (St), Stratocumulus (Sc), Nimbostratus (Ns). 
Nuvens médias – alturas dependem da região: São Nuvens líquidas ou mistas. Tipos: 
Altostratus (As) e Altocumulus (Ac). 
Nuvens altas – alturas dependem da região: Constituídas por gotas sólidas, cristais de gelo. 
Principais tipos - Cirrus, Cirrostratus, Cirrocumulus 
Forças que atuam nas nuvens: força da gravidade (peso das parcelas/gotas), empuxo associado 
a presença de parcelas de ar quente e úmida, forças de arrasto aerodinâmico (resistência ou 
atrito) e convergência do escoamento horizontal do vento; 
IMPORTANTE: 
PROCESSO FÍSICO DE FORMAÇÃO DAS NUVENS: 
Como citado anteriormente, 
- Existência de núcleos de condensação, que irão promover a condensação, além de poderem 
ser núcleos de condensação de gotículas de água e também núcleos de formação de gelo; 
- Existência de umidade, próxima a saturação: 
- Esfriamento do ar até a temperatura de saturação, isto é a temperatura do ar deve ser menor 
que a temperatura de orvalho. O nível de condensação é aquele nível no qual o ar se torna 
saturado durante o movimento ascensional. 
- Existência de processos capazes de elevar o ar. Existem 4 processos principais e cada terá uma 
dinâmica diferente e poderá gerar configurações de nuvens distintas. 
O primeiro é convecção térmica, quando ocorre pela ascendência do ar devido a diferença de 
temperatura do ar, esses movimentos estão relacionados com a estabilidade do ar. 
A convergência acontece quando duas massas de ar convergem em centro de baixa pressão e 
são forçados a se elevar (esse tipo de movimento acontece no ZCIT e pode gerar nuvens 
cirrostratus). 
As causas orográficas também são uma das causas, quando existem montanhas ou relevos que 
forçam o ar a subir e ele atingir a temperatura de orvalho, poderá condensar formando uma 
nuvem orográfica. 
E por último, as causas frontais, estando relacionadas com frentes frias ou querentes, que nada 
mais é do que o resultado do encontro de duas massas de ar com temperaturas e umidades 
diferentes. 
 
Estágios da nuvem: estágio inicial de formação (estágio cumulus), estágio de maturidade e 
estágio de dissipação. 
Mas como uma nuvem é dissipada? Pode ocorrer por evaporação quando existem correntes 
verticais descendentes (subsidência) e ocorre principalmente em centros de alta pressão 
(anticiclone), quando há a precipitação, insolação ou mistura com o ar mais seco da vizinhança 
da nuvem. 
 
Mecanismos da precipitação: 
O processo da colisão/coalescência ocorre em nuvens quentes (acima do ponto de 
congelamento > 0°C). As gotículas aqui crescem a custa das menores por choque e acreção ou 
por coalescência quando as gotas pequenas irão evaporar e o vapor de água irá condensar 
sobre as maiores. 
O processo de bergeron resulta na formação de cristais de gelo (abaixo do ponto de 
congelamento 0°C); Os cristais de gelo vão crescendo às custas das gotas de água, seja ou 
contato ou sublimação das gotas que se evaporam sobre os cristais de gelo. 
ELETRICIDADE ATMOSFÉRICA 
Nuvens de tempestades (cumulonibus) podem gerar descarga elétrica, originando os 
relâmpagos, raios e trovão. Para diferenciar, raios são as descargas elétricas que saem da 
nuvem atingindo o solo ou outra nuvem; os relâmpagos é a luz emitida por essa descarga 
elétrica e o trovão é o som que é gerado pela expansão supersônica do ar ocasionada pela 
descarga. 
Para que uma descarga aconteça, é necessário que as cargas excedam a capacidade isolante do 
ar (rigidez dielétrica, que é um valor limite para o campo elétrico aplicado a espessura do 
material, que a partir dele, os átomos se ionizam, passando a ser um condutor). Essa descarga 
tem uma duração muitooo pequenas, chegando a 100 milissegundos. As descargas podem 
acontecer entre nuvem-solo e solo-nuvem (sendo o segundo mais raro) ou até mesmo, dentro 
da própria nuvem, entre nuvens e entre nuvem e o ar. 
 
Como podemos observar, existem centros principais de carga. Sendo o positivo espalhando na 
parte superior da nuvem e um centro negativo. 
O processo de eletrificação das nuvens ainda não é exato, por envolverem processos 
macrofísicos e microfísicos. 
Os macrofísicos refere-se ao gravitacional, onde partículas maiores tendem a permanecer na 
parte inferior da nuvem, enquanto as menores tendem a permanecer na parte superior da 
nuvem. O microfísico é o colisional onde as colisões geram uma separação das cargas por meio 
de polarização das partículas grandes (indução) ou se a temperatura do local da colisão tem um 
papel na separação das cargas (termoelétrico) 
A teoria mais aceita é a teoria não-indutiva que sugere que a nuvem gera separação de cargas 
elétricas pelo choque entre partículas de gelo sem a necessidade da pré-existência de um 
campo elétrico. Reynolds (1957) realizou experimentos que foram capazes de reproduzir isso. 
ESTABILIDADE DA ATMOSFERA 
Movimento ascendente: convecção atmosférica, movimento ascendente do ar, resultado da 
instabilidade numa determinada massa ou parcela de ar. 
Movimento subsidente: subsidência, movimento descendente do ar predominante quando o 
ar está mais frio e mais denso no alto. 
 
Condições de estabilidade: 
Em uma atmosfera instável: é caracterizada pela turbulência mecânica intensificada pela 
estrutura térmica do ar; em uma atmosfera neutra, a estrutura térmica não piora ou resiste a 
turbulência mecânica; já em uma atmosfera estável, a estrutura térmica inibe a turbulência 
mecânica, imprimindo-se lhe movimento ascendente, ela tenda a voltar à posição original. 
 
Como podemos avaliar a estabilidade? Temos que recorrer ao gradiente de temperatura 
adiabático, que é a variação da temperatura que ocorre nas massas em movimento vertical. 
Podendo ser dividido e um gradiente adiabático seco ou úmido (lapse rate seco ou úmida). O 
lapse rate é a taxa de mudança da temperatura com a altura de uma parcela de ar seco a 
qual move-se sobre a atmosfera e segue um processo adiabático. A diferença entre o lapse 
rate seco e úmida está na diferença das condições de condensação do vapor de água que 
acontecem a temperaturas diferentes. 
 
Ele pode ser medido observacionalmente a partir de uma radiossonda. 
Em uma atmosfera instável para ar saturado, o movimento vertical é intensificado e os topos 
das nuvens cumulus sobem. Já se for estável, o crescimento vertical é inibido. 
 
DIAGRAMA TERMODINÂMICO 
O diagrama termodinâmico é uma ferramenta crucial para a previsão do tempo. 
Permite avaliar a estrutura vertical termodinâmica da atmosfera e: 
(i) Identificar ambientes estáveis e instáveis, e o diagnóstico do conteúdo de umidade na 
troposfera; 
(ii) Avaliar o potencial de ocorrência de tempestades; 
(iii) Inferir, com algumas horas de antecedência, o tipo de convecção mais provável de 
ocorrer caso tempestades se formem. 
Um exemplo de diagrama termodinâmico é Skew-T. O diagrama skew-T é composto por uma 
superposição de isolinhas de diversas grandezas termodinâmicas 
Vento, Vento Geostrófico e Força de Coriolis 
Os ventos são movimentos do ar, horizontal e vertical, de grandes massas que se movem em 
velocidadevariáveis. A movimentação do ar ocorre em sentido dos centros de alta pressão 
para os de baixa pressão, isso ocorre devido ao comportamento do ar aquecer devido ao 
aquecimento da superfície terrestre, tornando o ar menos denso e o ar mais frio mais denso. 
Os movimentos horizontais são anticiclônicos e ciclônicos. Os anticiclones são centros de alta 
pressão e o ciclones são de baixa pressão. Já os movimentos verticais são os momentos de 
convergência e subsidência. 
 
 
 
CIRCULAÇÃO GERAL DA ATMOSFERA 
A circulação atmosférica é o movimento de grande escala da atmosfera e o meio através do 
qual o calor é distribuído pela superfície da terra. Pode ocorre em grande escala devido ao 
aquecimento diferencial na linha do equador e nos polos, gerando as células de Hadley, por 
exemplo, ou a rotação do planeta (efeito Coriolis) 
VENTOS PREDOMINANTES NA ATMOSFERA 
Ventos de leste: são ventos convergentes do nordeste e sudeste nas latitudes equatoriais 
Ventos do oeste: é o movimento atmosférico persistente dominante, centrado em latitudes 
médias de cada hemisfério. 
Ventos alísios: são ventos de leste que sopram dos trópicos para o equador e ocorrem 
permanentemente nas regiões sub-tropicais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Forças que dirigem o vento: 
Força do gradiente da pressão; o gradiente de pressão irá dirigir o vento das áreas de alta 
pressão para áreas de menor pressão 
Força de Coriolis; o efeito da rotação da terra também surti um desvio na direção do 
movimento dos ventos. O vento é desviado da direção perpendicular às isóbaras. Indo para 
direita no HN e esquerda no HS 
Força centrípeta; É a força resultante que puxa o corpo para o centro da trajetória em um 
movimento curvilíneo ou circular 
Força de fricção: É a força de contato que atua sempre que dois corpos entram em choque e há 
tendência ao movimento 
O Vento Geostrófico é o escoamento paralelo às isóbaras, no qual a força de gradiente de 
pressão é balanceada pela força de Coriolis. 
 
Sistemas Atmosféricos: Massas de ar e sistemas frontais 
Sistemas atmosféricos são componentes da atmosfera que proporcionam uma termodinâmica 
e dinâmica que interage com todos os elementos que a compõem, consolidam o tempo e clima 
em diferentes regiões do planeta. 
MASSAS DE AR: 
São grandes volumes de ar cobrindo uma grande área da superfície terrestre e possui 
características termodinâmicas uniformes. 
Para que uma massa de ar se forma é necessário que o ar fique estacionado durante algum 
tempo sobre uma região que tenha uma distribuição uniforme de temperatura, de modo a 
adquirir as suas características. 
Elas podem ser classificadas a partir da sua região de origem, influência sofridas e 
comportamento termodinâmico. 
Região de origem: polar (P), tropicais (T) e equatoriais (E) 
Influência sofridas: continentais ( C ) e marítimas (m) 
Comportamento termodinâmico: quentes (w) ou frias (k) 
Ou ainda podem ser classificadas por massas de ar instáveis ou estáveis. 
Durante o deslocamento da massa de ar da sua região de origem até o destino, elas podem 
sofrer influências sobre das regiões as quais circulam modificando suas características, como 
umidade ou temperatura. 
 
Frentes ou sistemas frontais 
As massas de ar diferenciadas por as suas características térmicas (ar polar e ar tropical por 
exemplo), quando elas se encontram não se misturam existindo entre elas uma superfície de 
descontinuidade que se designa por superfície frontal 
 
As frentes são zonas de transição entre duas massas de ar com densidades diferentes, 
normalmente é diferente em temperatura e umidade. Para identificar elas em uma carta 
sinótica, pode-se usar mudanças de temperaturas rápidas em distâncias pequenas, mudanças 
na umidade do ar, mudanças rápidas de pressão, e mais alguns outros. 
Existem diferentes tipos de frentes: 
Frentes frias que é uma zona de transição de uma massa de ar frio e seco que irá substituir 
uma massa de ar quente e úmida. 
Frentes quentes que é uma zona de transição de massa de ar quente substintuindo uma massa 
de ar fria. 
Frentes oclusas que é uma zona onde uma frente fria move-se mais rápido que uma frente 
quente fazendo elevar todo o ar quente. 
Frentes estacionárias onde ambos os lados da frente não se dirige para a massa de ar quente 
ou frio, mas paralelo a linha de frente. 
ZCAS – zona de convergência do atlântico sul: é uma banda de nebulosidade que segue da 
região noroeste-sudeste. Ocorre pela confluência entre o ar da alta subtropical do atlantico sul 
e o ar oriundo de latitudes mais altas, acompanhado de umidade. Fica por pelo menos 4 dias. É 
um dos principais mecanismos causadores de chuva no sudeste e outras regiões do país. 
ZCOU – zona de convergência de umidade: muito similar ao ZCAS, mas difere na duração. 
 
Sistemas Atmosféricos: ciclones, furacões, tempestades severas. Eventos Extremos 
Um ciclone ocorre em núcleos de menor pressão que são causadas pela elevação do ar quente 
que favorece a formação de nuvens. Ciclogênese é o processo de abaixamento da pressão 
atmosférica de superfície com conseqüente formação da circulação ciclônica. 
TIPOS DE CICLONE 
Os ciclones tropicais ocorrem em todas as áreas oceânicas tropicais exceto no Atlantico Sul e 
Pacifico Sul. Normalmente ocorre em épocas mais quentes, as temperaturas do mar devem 
ser maiores que 26,5°C, possui um núcleo quente e simétrico e vento forte sustentado. 
Os ciclones extratropicais são sistemas de escala sinótica que formam entre latitudes de 30° 
e 60°C de cada hemisfério. Contribuem para o equilíbrio térmico das regiões equatoriais e 
regiões polares. 
Eles possuem um núcleo frio e assimétrico, vento forte em forma de rajadas, chuva com 
diversas intensidades e são típicos do Atlântico e Pacífico Sul, e afetam diretamente a 
América do Sul. 
Por último, os ciclones subtropicais são sistemas de baixa pressão híbridos associados a 
transição tropical e extratropical. Original entre latitudes de 20° e 40° e possuem uma 
temperatura da superfície do mar menor que 26,5°C; não são associados a sistemas frontais, 
possuem núcleos frios em altos níveis e quentes em baixos níveis. Esse tipo de ciclone é 
relativamente imprevisível de pode causar grandes danos eventualmente; 
 
Furacões 
Sistemas de baixa pressão em superfície que se forma sobre os oceanos tropicais quentes 
Tem um núcleo “quente” . Tem sua origem num ciclone tropical. 
Possui os seguintes estágios: depressões tropicais, tempestade tropical, furações e tufões, que 
irão se diferencias em velocidade dos ventos. 
Fatores que influenciam a formação de um furacão: TSM quente, águas quentes profundas, 
muita umidade em baixos níveis, convergência em superfície; 
Fatores que inibem a formação de furação: 
TSM fria; 
Ar seco em baixos níveis; Alísios muito fortes; ventos de altos níveis muito fortes; 
Tornados 
É uma coluna giratória e violenta de ar que se estende para baixo de uma nuvem 
cumulonimbus em forma de funil. A maioria gira em sentido ciclônico. Uma região de forma 
cisalhamento de vento força a corrente de ar ascendente dentro de uma trovoada girar em 
sentido ciclônico. Muitos dos tornados duram somente poucos segundos. 
Existem diferentes tipos de tornados, sendo eles tornados de múltiplos vórtices, tromba d’água 
e o redemoinho de pó. 
PREVISÃO METEOROLÓGICA 
A previsão é realizada pelo meteorologista utilizando duas ferramentas: análise observacional – 
fazendo um diagnóstico das condições atmosféricas – e a aplicação de um modelo numérico – 
previsão numérica do tempo. 
Para o diagnóstico, é necessários diversos dados, seja dados de estações meteorológicas 
(dados meteorológicos de superfície), radiossonda (dados de altura), boias e navios (dados 
sobre o oceano), satélites meteorológicos e radares meteorológicos. Essas observações podem 
ser imputadas em mapas ou cartas meteorológicas, como as cartas sinóticas para a análise. 
A observaçãoparte de uma verificação visual e a leitura de diversos instrumentos. A coleta é 
extremamente complexa e feitas diversas vezes ao dia, podendo ser originados e dados de 
aeroportos, rede sinóticas, navios, altitude, rotas aéreas e satélites. 
Cada país tem um centro meteorológico nacional. No Brasil, é o INMET que fica localizado em 
Brasília. A informação é disseminada e reunida em diversos centros, como centros mundiais 
localizados em Melbourne, Washington e Moscou. 
Existem dois tipos de modelos atmosféricos: modelagem numérica e estatística. 
Na modelagem numérica, é regido por algumas equações básicas, como a da massa, momento, 
energia e água, compostas por equações primitivas como a segunda lei de newton, equação do 
gás ideal, primeira lei da termodinâmica e conservação de massa. 
Modelos de grande escala > parametrizações de convecção 
Modelos de pequena escala > parametrizações de microfísica 
Detecção e atribuição das mudanças climáticas. 
Variabilidade climática é uma forma pela qual parâmetros climáticos variam em um 
determinado período, expressos através de desvio padrão, coeficiente de variação ou 
anomalia. Elas podem apresentar tendências positivas, negativas ou não apresentar uma 
tendência. 
Mudanças climáticas são alterações que ocorrem no clima geral do planeta Terra. São 
verificadas através de registros científicos nos valores climáticas médios ou desvios da média. É 
uma variação a longo prazo estatisticamente significante. Como podemos detectar uma 
mudança climática? Através da alteração ou variação de um parâmetro meteorológico. 
O que contribuem para as mudanças? Podem ser fatores externos ou internos. Fatores 
externos são, por exemplo, ciclos de manchas sol ares, alterações na geometria da Terra 
e do Sol, raios cósmicos e colisões de cometas. Já as internas podem ser por processos 
tectônicos, erupções vulcânicas, variações na composição atmosférica ou circulação oceânica. 
Algumas mudanças podem ser atribuídas a causas antrópicas, devido a gases de efeito estufa 
por exemplo. Lembrando que o aquecimento global é diferente do efeito estufa. O 
aquecimento global apresenta um efeito estufa alterado. 
Para evitar que a nossa temperatura média global não subisse mais de 2°C, foram feitos 
diversos acordos globais para evitar a mudança climática e anualmente existem painéis para a 
discussão de ações, como o IPCC. 
A mitigação pode ser feita pela diminuição de emissões de gases de efeito estufa ou ainda a 
partir de geoengenharia climática, a geoengenharia está sendo vista como uma necessidade 
para não atingir o aumento de 2°C na temperatura média, neutralizando os sistemas 
climáticos e neutralizando o aquecimento global. Ela pode incluir diversas coisas, como a 
fertilização do oceano para aumentar a quantidade de fitoplancton, engenharia genética 
para deixar culturas com cores mais claras e refletirem a luz solar, captura e armazenagem de 
carbono através de máquinas que sugam o CO2, pulverização de partículas minúsculas na 
atmosfera da Terra para refletir os raios de sol de volta ao espaço.