Aula 02 - Conteúdo Online - Elementos climáticos - Radiação solar, Insolação e Pressão Atmosférica

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Climatologia
Climatologia
Aula 02 – Elementos climáticos – Radiação Solar, Insolação e Pressão Atmosférica.
Introdução:
A ciência climatológica é um dos ramos da Geografia que busca discutir as complexidades meteorológicas e climatológicas, já que sua aplicabilidade é fundamental para o entendimento e a previsão dos fenômenos presentes na atmosfera. No estudo climatológicos, analisamos os elementos do clima, que podem variar de acordo com os fatores climáticos.
Os elementos atmosféricos ou climáticos são aqueles que conferem ao clima a sua dinâmica, ou seja, são grandezas meteorológicas, que podem variar no espaço e no tempo. Ela é uma das poucas energias que conseguem ser transmitidas, deslocadas dentro do vácuo.
Entre os elementos do clima tratados nesta disciplina estão a radiação solar, a insolação, a pressão atmosférica, a temperatura, a umidade e a nebulosidade. Nesta aula, estudaremos a radiação solar, a insolação e a pressão atmosférica.
Objetivos:
· Discutir as diferenças entre radiação solar e insolação e sua influência na organização do território nacional;
· Analisar o elemento climático pressão atmosférica.
· Compreender o processo de formação e desenvolvimento dos ventos.
Radiação Solar:
O Sol é uma das centenas de bilhões de estrelas na Via Láctea, a mais importante para a Terra. A temperatura do Sol é de aproximadamente seis mil 
graus centígrados e, por isso, emite grande quantidade de energia, chamada de energia radiante.
· Estrela mais importante para o planeta terra.SOL
· Temperatura: 6.000 ºC.
· Emite grande quantidade de energia
Energia radiante
=
Energia eletromagnética
Você sabe o que significa radiação eletromagnética?
É uma combinação de campo magnético com campo elétrico, que se propaga no vácuo (espaço vazio) transportando energia. E é essa energia propagada que interessa aos fenômenos atmosféricos.
	Campo Magnético
	Campo Elétrico
	É a região próxima a um ímã que influencia outros ímãs ou materiais ferromagnéticos e paramagnéticos, como cobalto e ferro.
	É o campo de força provocado pela ação de cargas elétricas (elétrons, prótons ou íons).
Transmissão
Reflexão
Absorção
OBS: Qualquer objeto tem a capacidade de transmitir, refletir e de absorver, mas tem objetos que tem maior capacidade de fazer cada um deles.
Como podemos aquecer ou resfriar a atmosfera, sem a presença ou ausência dessa energia?
Irradiância Solar é a energia radiante emitida pelo Sol. O universo é um imenso vácuo, por isso, a forma de transferência de energia entre a Terra e o Sol, ocorre por restante da radiação, único processo capaz de atravessar o vazio e responsável pela transferência de calor entre as diferentes camadas atmosféricas e a superfície terrestre. (Figura 01)
“Radiação solar é a energia recebida pela Terra na forma de ondas eletromagnéticas, provenientes do Sol. Ela é a fonte de energia que o globo terrestre dispõe”.
Torres e Machado (2008).
A radiação oriunda do Sol pode sofrer três processos, depois de atravessar a atmosfera terrestre:
Observe a Figura 2, que apresenta o modelo de Tubelis e Nascimento (1984), para a distribuição de energia radiante oriunda do Sol, que chega até o Planeta Terra.
Relação entre transmissão, reflexão e absorção.
A energia retida na superfície terrestre aquece a atmosfera, por isso, quanto mais próximo à superfície, mais quente. Os locais com grandes altitudes não são aquecidos da mesma maneira.
A reemissão de energia da superfície terrestre para o espaço na forma de calor pode ser retida por elementos presentes na atmosfera, como vapor-d ’água (H2O) e Dióxido de Carbono (CO2). Esse fenômeno, o Efeito Estufa, mantém a Terra aquecida à noite, quando o Sol não é capaz de aquecer a parte de sombra.
O balanço de energia apresentado na Figura 2 é um modelo que pode variar dependendo das características de cada superfície, como solo exposto, recoberto por plantação, recoberto com água, entre outras formas. O albedo, a transmissão e a absorção são muito variáveis.
Veja o exemplo na Figura 03, com o albedo de algumas superfícies.
Figura 03: Gráfico com albedo de algumas superfícies.
Dados retirados de Soares e Batista (2004). Elaborado pela autora
Radiação Solar e Insolação:
Radiação solar é muito diferente de insolação. As duas podem variar de acordo com a nebulosidade, o período do ano (estações), período do dia (manhã ou noite), a latitude, entre outros:
- É a energia recebida.
- É medida em piranômetro.
Radiação Solar
Insolação
· É a duração do período do dia com a luz solar.
· Insolação é medida em horas de exposição ao sol.
· As maiores quantidades de insolação são recebidas nas zonas temperas, sobretudo, nos desertos, em que a baixa nebulosidade contribui para a incidência solar.
· Próximo à linha do equador, há forte nebulosidade que contribui para uma leve redução da insolação.
Como podemos aquecer ou resfriar a atmosfera, sem a presença ou ausência dessa energia?
É que há maior proporção de oceanos nos continentes do hemisfério Sul, ou seja, maior quantidade de água evaporando, o que significa maior nebulosidade (Figura 04).
Figura 04: Distribuição latitudinal da insolação anual. 
Adaptado de: Ayoade (2003).
No mundo todo, a variação da insolação está relacionada a fatores como latitude, cobertura vegetal, nebulosidade, uso do solo, inclinação do relevo, entre outros. 
Observe a Figura 05, com a distribuição média de insolação no Brasil
Figura 05: Média anual de insolação diária no Brasil (horas).
A região equatorial, ao norte do território nacional, não possui a maior insolação, mesmo que receba grande quantidade de luz, exatamente por conta da grande nebulosidade regional. O sertão nordestino, onde há poucas chuvas e nuvens, com um solo exposto e seco, conta com altos níveis de insolação.
Radiação Solar x Insolação:
· Radiação solar: a energia recebida do sol (medida em piranômetro). 
· Insolação: a duração do período do dia com luz solar ou a duração do brilho solar (medida em horas de exposição ao sol).
O que pode influenciar a distribuição da insolação?
· Nebulosidade.Pressão atmosférica
X
Temperatura
· Estações do ano.
· Período do dia (manhã ou noite).
· Latitude (equador ou polos).
· Cobertura vegetal.
· Inclinação do relevo.
· Uso do solo
· Etc.
Pressão Atmosférica:
A atmosfera é formada por um conjunto de gases que têm grande movimentação espacial e temporal. Essa camada de ar é a atmosfera, associada à Terra pela força da gravidade. O ar ocupa espaço e tem peso, por isso, qualquer ponto da superfície terrestre está sujeito a uma pressão correspondente ao peso da coluna de ar sobreposta.
Observe na Figura 06 que a coluna de ar B é maior do que a coluna de ar A e exerce maior peso.
Figura 06: Pressão atmosférica segundo o peso da coluna.
Fonte: Elaborado pela autora.
A pressão atmosférica altera-se em função da temperatura, da latitude e da altitude (AYOADE, 2003):
Baixa Pressão (BP) x Alta Pressão (AP):
A pressão atmosférica varia em função da:
· Temperatura;
· Latitude;
· Altitude;
· Altitude:
Quando a temperatura sobe, a pressão atmosférica desce (Figura 06).
Quanto mais quente é o ar
Mais livre é o ar (menor é a pressão).
· Temperatura:
O aumento da temperatura influencia na movimentação das moléculas presentes na camada gasosa. Como eles se movimentam muito, afastam-se uns dos outros. Então, menos molécula de ar fica presente um determinado "pedaço" de ar. A temperatura, portanto, torna o ar mais leve, resultando em menor pressão do ar sobre a superfície (baixa pressão).
· Latitude:
Em áreas quentes, como na faixa tropical, as altas temperaturas são acompanhadas de baixa pressão atmosférica (BP), enquanto nas altas latitudes, perto dos polos, locais muito frios, o ar mais denso e pesado contribui para a Alta Pressão (AP) - Figura 07.
Figura 07: Distribuição latitudinal da Insolação anual.
BT = AP – Próximo aos polos.
AT = BP – Linha do Equador.
BT = AP – Próximo aos polos
Medição da Pressão Atmosférica:
· Aparelhos que medem a pressão atmosférica.
· Criado por Evangelista Torricelli, noséculo XVII.
· Através da altura da coluna de mercúrio.
· Medida em milímetro de mercúrio (mm de Hg).
A influência da temperatura sobre a pressão atmosférica também pode ser notada quando se compara a variação anual da pressão atmosférica com o desenvolvimento das temperaturas no decorrer das estações do ano (Figura 08).
Figura 08: Variação anual da pressão atmosférica e temperatura no Rio de Janeiro, RJ - 1973-1990.
O gráfico mostra a variação da média da temperatura (em vermelho) e da pressão atmosférica (em azul) no Aterro do Flamengo, no Rio de Janeiro, entre os anos de 1973 e 1990, registradas pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Observe que as temperaturas mais baixas foram registradas nos meses de inverno no hemisfério Sul, como junho, julho e agosto. Nos mesmos meses, foram registradas as altas de pressão atmosférica.
Medição pressão atmosférica e a movimentação do ar:
Os aparelhos que medem a pressão atmosférica são os barômetros. De acordo com Varejão-Silva (2016), antigamente, a pressão atmosférica era expressa em altura da coluna de mercúrio, adotando-se como unidade, mm de Hg. Hoje, em meteorologia, as unidades mais recomendadas são hectopascal (hPa) e milibar (mb), esta última sendo utilizada pelos órgãos governamentais do Brasil.
Para registrar a pressão atmosférica em um cartograma é fundamental fazer o levantamento dos dados em vários locais, mas na mesma altitude, para que a diferença de pressão não sofra os efeitos da coluna de ar.
O mapa que registra a variação da pressão atmosférica é chamado de carta isobárica, que apresenta várias linhas que ligam pontos com a mesma pressão levantada ao nível do mar. As linhas, chamadas de isóbaras, caracterizam a distribuição espacial da pressão.
Isolinhas: são linhas desenhadas para ligar lugares diferentes que partilham um valor comum, ou seja, no mapa, são linhas que ligam locais com mesmo valor.
A carta isobárica fornece informações preciosas aos meteorologistas, uma vez que os cientistas podem fazer inferências quanto ao comportamento da atmosfera, a partir da análise da disposição das isóbaras, uma vez que o vento (e, portanto, o transporte de calor e de vapor-d ‘água) está fortemente condicionado pela distribuição espacial da pressão (Varejão-Silva, 2016) - Figura 09.
Figura 09: Configuração instantânea típica do campo da pressão (hPa) atmosférica ao nível médio do mar, na América do Sul, indicando-se centros de alta (A) e baixa (B) pressão.
Fonte: Varejão-Silva (2016). 
Os ventos movimentam-se de acordo com a variação da pressão atmosférica no espaço e no tempo. As áreas de baixa pressão (BP) são denominados ciclones e são receptoras de ventos. Por sua vez, as áreas de alta pressão (AP) são denominadas de anticiclones e são áreas dispersoras de ventos.
Considerando a superfície do mar, em um ciclone (BP) há convergência de ar, ou seja, um encontro de ventos. Quando esses ventos convergem, já estão na superfície e tendem a subir (ascender). Quando chegam no meio da troposfera, dispersam.
Observe a figura 10.
Figura 10: Relação entre padrões divergentes, movimentos verticais e pressão.
Fonte: Adaptado de Ayoade (2003).
Nas áreas de anticiclone (AP), o vento cai com muita força do meio da Troposfera. Quando chegam na superfície, eles se dispersam (divergem).
Os ventos podem gerar gradientes de pressão atmosférica, que são formados por diferenças de pressão atmosférica e acabam por influenciar alterações nos gradientes de pressão em outras localidades, mesmo sofrendo influência do Movimento de Rotação da Terra, da Força Centrífuga ao seu movimento e do atrito com a superfície terrestre. Quando o vento se desloca, acaba por levar, para esse novo lugar, as características próprias da atmosfera de onde originou-se (como temperatura e umidade).
Como se formam os ventos?
CICLONE
ANTICICLONE
Os ventos surgem de variações nas pressões atmosféricas, nas áreas de alta pressão e de baixa pressão. Eles sopram, em geral, das áreas mais altas para as mais baixas, em uma espécie de equilíbrio.
Atividade:
Questão 01 - Leia o texto e responda à pergunta.
"O ar atmosférico tem peso e este se manifesta sob a forma de uma pressão que a atmosfera exerce em todas as direções, especialmente sobre a superfície terrestre" (SOARES; BATISTA; TETTO, 2004).
Por que a pressão atmosférica aumenta ou diminui com a altitude?
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Questão 02 - Leia o texto.
“A energia emitida pelo Sol é de 68 milhões de watts por metro quadrado (W. m-2) e equivale a 12,4 milhões de vezes a potência da usina de Itaipu” (ALMEIDA, 2016).
Sobre radiação Solar, julgue as assertivas a seguir:
I. O Sol é a fonte de energia que controla a circulação da atmosfera terrestre.
II. A radiação eletromagnética é, na realidade, uma combinação do campo elétrico com o magnético, cuja propagação ocorre no vácuo.
III. Nenhuma transferência de energia entre a Terra e o restante do Universo ocorre por radiação.
A(s) opção(ões) correta(s) é(são):
a) Apenas I.
b) Apenas II.
c) I e II.
d) II e III.
e) I e III.
Questão 03 - Durante muito tempo, era costume exprimir a pressão atmosférica em altura da coluna de mercúrio e, atualmente, o sistema nacional de identificação de medida de pressão atmosférica é:
a) Graus Centígrados (ºC).
b) Milibar (mb).
c) Quilowatts-hora (Kw/h).
d) Hectopascal (hPa).
e) Milímetro (mm).
Questão 04 - Os ventos movimentam-se de acordo com a variação da pressão atmosférica no espaço e no tempo. Observe a figura a seguir, que se refere a movimentação de ar, relativa aos ventos alísios e contra-alísios. Os ventos contra-alísios retornam pela troposfera, resfriando-se e direcionam-se para as áreas temperadas. Em relação à movimentação do ar entre as zonas de diferentes pressões, assinale a alternativa correta.
a) As áreas de baixa pressão (BP) são dispersoras de ventos.
b) As áreas de alta pressão (AP) são receptoras de ventos.
c) As áreas de alta pressão (AP) são denominados ciclones.
d) As áreas de baixa pressão (BP) são denominados de anticiclones. 
e) As áreas de baixa pressão (BP) são receptoras de ventos.
Questão 04 - A pressão atmosférica altera-se em função da temperatura e da latitude. Avalie as assertivas a seguir, a respeito desses elementos do clima:
I. Quando a temperatura sobe, a pressão atmosférica aumenta.
II. O aumento da temperatura, torna o ar mais leve, resultando em menor pressão do ar sobre a superfície.
III. Nas altas latitudes, perto dos polos, locais muito frios, o ar mais denso e pesado contribui para a alta pressão. 
A partir da avaliação, o que pode se concluir a respeito das assertivas?
a) I e II estão corretas.
b) II e III estão corretas.
c) Apenas a III está correta.
d) Apenas a I está correta.
e) Todas estão corretas.
Questão 05 FUNDEP – 2014) - Os ventos movimentam-se de acordo com a variação da pressão atmosférica no espaço e no tempo.
Análise esta figura:
ROSS, J.L.S. (org.) Geografia do Brasil. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2008. p: 94. Adaptado.
Os elementos I e II indicados nessa figura correspondem, respectivamente, a:
a) Um topo e um vale.
b) Um vale e um anticiclone.
c) Um anticiclone e um ciclone.
d) Um vale e um topo.
e) Um ciclone e um anticiclone.
Questão 06 - Observe a figura a seguir, que retrata o efeito da pressão atmosférica em diferentes altitudes e avalie as assertivas.
Primeira assertiva: O ar ocupa espaço e tem peso, por isso, qualquer ponto da superfície terrestre está sujeito a uma pressão correspondente ao peso da coluna de ar sobreposta.
PORQUE
Segunda assertiva: Podemos inferir que a atmosfera é formada por um conjunto de gases e essa camada de ar é a atmosfera, associada à Terra pela atração da gravidade.A partir da avaliação das assertivas conclui-se que:
a) A primeira assertiva é verdadeira e a segunda é falsa.
b) As duas assertivas são verdadeiras e a segunda não é uma explicação para a primeira.
c) A primeira assertiva é falsa e a segunda é verdadeira.
d) As duas assertivas são verdadeiras e a segunda é uma explicação para a primeira.
e) As duas assertivas são falsas.
Questão 07 - A temperatura é a condição que determina o fluxo de calor que passa de uma substância para outra. Dentre os fatores que podem influenciar a sua variação no tempo e no espaço não está:
a) Latitude.
b) Altitude.
c) Radiação Solar.
d) Continentalidade.
e) Longitude.
Referências:
AYOADE, John. Introdução à climatologia para os trópicos. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 2003.
SOARES, Ronaldo Viana; BATISTA, Antônio Carlos; TETTO, Alexandre França. Meteorologia e Climatologia Florestal. Curitiba: UFPR, 2004.
TORRES, Fillipe Tamiozzo Pereira; MACHADO, Pedro José de Oliveira. Introdução à Climatologia. Série Textos Básicos de Geografia. Ubá: Editora Geographica, 2008. Livro Eletrônico.
VAREJÃO-SILVA, Mario Adelmo. Meteorologia e Climatologia. Publicado em 2016. 
Aumento da temperatura
Maior movimentação das moléculas no ar.
Afastamento das moléculas.
Menor peso na coluna de ar.
Menor pressão.
Transmissão: quando a energia radiante atravessa os objetos. Exemplo: o vidro deixa passar parte da energia que recebe.
Absorção: quando a energia é retida pelos diferentes objetos presentes no planeta Terra. Chamamos de albedo, a energia refletida. Exemplo: superfícies escuras absorvem mais energia radiante do que as superfícies mais claras.
Reflexão: quando a energia é devolvida à sua origem. Exemplo: como acontece com os espelhos. Roupas claras refletem mais energia radiante do que absorvem.