Aula 03 - Conteúdo Online - Elementos climáticos - Temperatura e Meio ambiente

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Aula 03 – Elementos climáticos - Temperatura e Meio Ambiente.
Climatologia
Climatologia
Climatologia
Introdução:
Os elementos atmosféricos são grandezas meteorológicas que podem variar no espaço e no tempo e conferem ao clima sua dinâmica. Nesta aula, estudaremos a temperatura. 
A temperatura é um importante elemento de análise climática e inferida por meio de instrumentos meteorológicos convencionais ou digitais. Ocorre, no mundo, um gradual aumento térmico, e o fenômeno pode ser registrado localmente, através das ilhas de calor.
Objetivos:
· Analisar a conceituação da temperatura e sua variação no espaço e no tempo;
· Esclarecer o fenômeno da inversão térmica;
· Examinar o fenômeno da ilha de calor;
Temperatura:
· Calor é uma forma de energia que pode ser transferida de um sistema para outro, sem transporte de massa e sem execução de trabalho mecânico.
OBS: A temperatura nesse caso seria esse processo de transferência de calor.
O frio é a ausência de calor. A temperatura é a condição que determina o fluxo de calor que passa de uma substância para outra. 
Quanto mais rápido a molécula se movimenta, mas elevada é a temperatura, que indica como a atmosfera está sendo aquecida pela energia solar e pela superfície terrestre.
Você já sabe que a temperatura varia ao longo do dia. Observe o gráfico a seguir, com a flutuação da temperatura diária, de Itabuna, na Bahia (Figura 01).
Figura 01: Variação horária da temperatura do ar, em Itabuna, Bahia.
Fonte: ALMEIDA (2014).
Ao longo do tempo, a temperatura varia muito ao longo do dia, assim quando acordamos a temperatura está apresentando algum momento de mais baixa temperatura ao longo do dia. Conforme o sol vai aquecendo a atmosfera, nós temos, portanto, um gradual aumento de temperatura que alcança um pico por volta de 13H a 14H.
Durante a manhã, quando os raios solares começam a incidir sobre a superfície terrestre, de forma oblíqua, a temperatura é mais amena; perto do meio-dia, os raios solares são mais verticais e há maior incidência solar. Na parte da tarde, os raios solares ganham obliquidade novamente e se tornam mais amenos.
Ao anoitecer, sem os raios solares, a atmosfera continua aquecida, por conta da transferência de calor a partir da superfície da Terra, mas perde temperatura gradualmente.
A temperatura pode ser influenciada por vários fatores:
· Latitude.
· Altitude.Elementos principais!
· Continentalidade. 
· Maritimidade.
· Nebulosidade.
· Ventos.
· Correntes marítimas.
· Evapotranspiração.
Sabemos que conforme você se desloca em direção das diferentes camadas da atmosfera, a temperatura tende a sofrer redução, porque quem aquece a atmosfera é a superfície terrestre. Então conforme está mais próximo da superfície terrestre o aquecimento é mais efetivo, e conforme vai se deslocando da superfície terrestre você tende a reduzir a sua temperatura.
· Altitude:
Observe a comparação das temperaturas do Rio de Janeiro, localizada próximo ao nível do mar, e Teresópolis, a quase 900m de altitude. As temperaturas nas áreas mais elevadas são menores do que as perto do nível do mar.
Figura 02: Comparação das normais climatológicas de temperaturas de Rio de Janeiro e Teresópolis.
Fonte: Parte da figura aproveitada de GEOCACHING (2017) e os dados foram adquiridos com o INMET. Elaborado pela autora.
· Continentalidade e Maritimidade:
- A água demora para aquecer e resfriar.
- Há diferença de calor específico entre a terra e as superfícies aquosas.
- A água ameniza a temperatura, seja no frio ou no calor.
A superfície do continente, a rocha, ela aquece e resfria muito mais rápido do que as massas de água.
Observe a diferença de temperatura entre as capitais do Espírito Santo, Vitória, e de Minas Gerais, Belo Horizonte, que estão localizadas em latitudes próximas. A primeira localiza-se na costa atlântica e a segunda, no interior mineiro (Figura 03).
Figura 03: Comparação das normais climatológicas temperaturas anuais de Belo Horizonte e Vitória.
Fonte: Dados obtidos junto ao INMET. Elaborado pela autora.
· Latitude:
- Latitude é a distância, em graus, de um objeto em relação ao Equador.
- Quando mais perto do Equador, mais quente.
- Quanto mais longe do Equador, perto dos polos, mais frio.
Figura 04: Esquema demonstrativo da diferença de incidência solar entre Equador e os Polos.
Pelo meio dia
Pela manhã
Observe o gráfico, que mostra a temperatura em Manaus (AM), próximo à linha do Equador, e Curitiba (PR), com maior latitude, ao Sul do país (Figura 05).
Figura 05: Comparação das normais climatológicas temperaturas anuais de Curitiba (PR) e Manaus (AM).
Fonte: Dados obtidos junto ao INMET. Elaborado pela autora.
Equador geográfico e Equador térmico:
Você já sabe que nas proximidades do Equador, as temperaturas são mais elevadas, mas é bom diferenciar o Equador geográfico e o Equador térmico.
A linha que une os pontos correspondentes às temperaturas médias mais elevadas é denominada Equador térmico. De acordo com Varejão-Silva (2016), a distância entre o Equador térmico e o geográfico, normalmente, é maior sobre os continentes em comparação com os oceanos. Lembre-se do efeito maritimidade-continentalidade! 
Em cima dos continentes, as diferenças térmicas são maiores. As oscilações do Equador térmico revelam que as maiores temperaturas acontecem em janeiro no Hemisfério Sul e em julho no Hemisfério Norte.
Observe a figura 06.
Figura 05: Comparação das normais climatológicas temperaturas anuais de Curitiba (PR) e Manaus (AM).
Fonte: Adaptado de Varejão-Silva (2016).
Em janeiro é verão no Hemisfério Sul e o Equador térmico está localizado mais ao sul da linha do Equador geográfico.
Em julho, quando é verão no Hemisfério Norte, o Equador térmico se desloca para norte.
A medição de temperatura é ponto de interesse da ciência há muitos anos e é comum usar o termômetro em vidro, cujo princípio de funcionamento se baseia na variação do volume de um líquido interno apropriado - elemento sensível -, em resposta a uma variação da temperatura (ALMEIDA, 2016).
Você sabe como funciona? O elemento sensível tem a propriedade de se expandir ou de contrair com o aumento ou diminuição da temperatura. O mercúrio (Hg) é o elemento sensível mais utilizado nos termômetros convencionais, embora o álcool etílico também possa ser utilizado.
Atualmente, o equipamento que mede as temperaturas é o psicrômetro, que tem o objetivo de apoiar instrumentos que medem a temperatura máxima e mínima do dia, bem como a temperatura na hora da medição e levanta os dados para inferência da umidade relativa do ar (Figura 07).
Figura 07: Psicrômetro dentro do abrigo meteorológico.
As escalas mais utilizadas são Celsius (ºC), Fahrenheit (ºF) e Kelvin (K), sendo a primeira largamente usada em território brasileiro.
Fonte: Fatec (2017).
Inversão Térmica:
A inversão térmica é um fenômeno de inversão da temperatura na baixa atmosfera. A temperatura tende a reduzir com a altitude, portanto, o que temos é uma parte da atmosfera com temperaturas quentes e logo acima desse extrato, a temperatura cai, como pode ser visto na Figura 08.
Figura 8 A e B: Inversão térmica.
Fonte: Educa mais Brasil.
O ar perto da superfície terrestre sofre aquecimento, expande-se e sobe na atmosfera. O ar mais frio acima dele acaba descendo e sofrendo aquecimento. Conclui-se que há constante troca de calor e correntes de cima para baixo e vice-versa. Se o ar estiver poluído, por conta das atividades industriais e da movimentação de veículos automotores, a situação é revertida, com a constante troca de ventos.
Na inversão térmica, há uma troca na temperatura dessas camadas, de forma mais permanente. O fenômeno pode acontecer por todo o ano, mas é muito comum no inverno. Em junho, julho e agosto, como os raios solares alcançam o Hemisfério Sul com menos intensidade, o aquecimento da superfície terrestre é menor e a transferência do calor para atmosfera é prejudicado, deixando a baixa atmosfera com pouco calor.
O que acontece então?
A temperatura do ar, perto da superfície terrestre fica menor do que aquela emcamadas posteriores, como pode ser visto no outro lado da figura. O problema é que o ar frio é mais pesado do que o ar quente, então, não há muita movimentação vertical, com troca de calor e correntes.
Segundo a empresa Fragmaq (2016), as grandes cidades geralmente apresentam muitas áreas construídas, desmatadas e impermeabilizadas, por isso, o solo tende a absorver uma grande quantidade de calor durante o dia. O calor retido irradia-se na superfície, aquece as camadas mais baixas da atmosfera.
No inverno, durante a noite, o solo perde o calor, e este ar esfria-se rapidamente. Ainda mais se não houver nuvens na atmosfera para reter o calor da baixa atmosfera! Quando isso acontece, há uma inversão da situação normal: o ar frio fica na superfície, incapaz de subir, enquanto o ar quente acima não consegue descer.
Durante a inversão térmica, a camada de ar poluída não tem a mesma movimentação e fica constantemente sobre a cidade, afetando a saúde dos seres vivos.
Figura 09: Inversão térmica em ambiente urbano.
Esse acúmulo de poluentes é muito prejudicial para a saúde, e pode ocasionar doenças respiratórias associadas à poluição do ar, como bronquite e pneumonia, além de provocar cansaço excessivo e outros problemas (FRAGMAQ, 2016).
Ilhas de Calor:
De acordo com Fialho (2012), a expansão da mancha urbana intensifica os fluxos urbanos, além de incrementar a densidade da área construída. Essa diferença em relação ao campo acarreta um contraste no tempo de absorção da energia solar disponível durante o dia e da reemissão da energia terrestre à noite, resultando em um resfriamento mais lento na cidade.
O que acontece para que tenha esse aumento de temperatura? Nessa área da ilha de calor? O que ela fornece? O que ela tem de diferente? 
É fruto, sobretudo, da urbanização
Figura 10: Ilhas de calor.
Área rural
Área de mata
Área urbana
Essa imagem tenta mostrar a variação da temperatura, considerando esses elementos.
OBS: ao longo do tempo, os pesquisadores observaram que a temperatura dos centros urbanos tem aumentado.
Fatores que ajudam que as áreas de adensamento urbano sejam mais aquecidas do que a periferia:
· Edificações, como prédios, casas, indústrias, postos de gasolina, entre outros que são construídos com cimentos, concretos e telhas, que retêm o calor que chega até a superfície terrestre;
· O asfalto dos arruamentos e estradas apresentam coloração escura;
· A impermeabilização da superfície do solo, com o calçamento de quintais, áreas livres, implica no aumento da velocidade do escoamento superficial da água de chuva, que poderia amenizar os rigores meteorológicos;
· O aquecimento proveniente da combustão de veículos automotores e centrais industriais;
· Os ventos sofrem forte resistência em sua circulação, com a presença de grandes construções.
Com a evolução das cidades e seu natural processo de adensamento, ocorre maior desconforto térmico, com a formação das ilhas de calor, sobretudo nos núcleos urbanos na faixa tropical.
As ilhas de calor são inevitáveis?
O planejamento urbano é a principal forma de coibir a formação do fenômeno, uma vez que ele é resultante da urbanização acelerada, a degradação da vegetal e a ocupação desordenada.
Como as cidades atuais podem amenizar a ocorrência de ilhas de calor?
· Reduzindo a emissão de poluentes atmosféricos no ambiente urbano, porque eles retêm o calor na atmosfera. 
· Arborizando vias públicas e áreas vazias de propriedades públicas e privadas.
· Preservando, recuperando e criando unidades de conservação e áreas verdes nas cidades.
· Usando materiais de construção com menor capacidade de retenção de calor e/ou métodos para aumentar a reflexão da luz solar, em vez de sua absorção, como o uso de cores claras, nos revestimentos externos.
· Criando telhados verdes.
Telhado Verde:
O nome de telhado verde tem tudo a ver com o principal material que compõe esse tipo de cobertura: plantas. Em vez de cerâmica, aço ou qualquer outro material duro, o segredo do telhado verde está em usar a vegetação aparente.
O telhado verde pode servir, também, para captar água da chuva. As plantas e a terra se tornam filtros naturais e com o uso de um sistema de armazenamento, a água pode ser utilizada no banheiro, na limpeza das áreas externas, na cozinha ou até mesmo para molhar as plantas do jardim.
Segundo Ferreira (2011), os telhados verdes têm inúmeros benefícios:
· A redução de até 5 graus na temperatura nos andares superiores em um dia ensolarado;
· Atenuação de ruídos externos (em casos de edifícios sob rotas de avião).
· Filtragem de águas pluviais que poderão ser reaproveitadas (Ferreira, 2011).
Vários municípios têm incentivado o uso do telhado verde e vêm desenvolvendo legislação específica local, como os casos de São Paulo, Rio de Janeiro, Porto Alegre e Recife. Os dispositivos jurídicos preveem descontos no IPTU, para edificações que implantam o eco telhado, sistemas de aquecimento solar e energia solar.
Atividade:
Questão 01 – A temperatura é a condição que determina o fluxo do calor que passa de uma substância para outra. Entre os fatores que podem influenciar a sua variação no tempo e no espaço não está:
a) Radiação Solar.
b) Longitude.
c) Latitude.
d) Altitude.
e) Continentalidade.
Questão 02 (FUVEST/2010): Em algumas cidades, pode-se observar no horizonte, em certos dias, a olho nu, uma camada de cor marrom. Essa condição afeta a saúde, principalmente, de crianças e de idosos, provocando, entre outras, doenças respiratórias e cardiovasculares.
As figuras e o texto se referem a um processo de formação de um fenômeno climático que ocorre em vários centros urbanos do Brasil. Trata-se de:
a) Ilhas de calor, caracterizada pelo aumento de temperatura na periferia da cidade.
b) Zona de convergência intertropical, que provoca o aumento da pressão atmosférica na área urbana.
c) Chuvas convectiva, caracterizada pela formação de nuvens de poluentes que provocam danos ambientais.
d) Inversão térmica, que provoca concentração de poluentes na baixa camada da atmosfera.
e) Ventos alísios de sudeste, que provocam o súbito aumento da umidade relativa do ar.
Questão 03 - A ilha de calor é um fenômeno climático típico das grandes cidades e se caracteriza por apresentar um gradual aumento da temperatura quando no deslocamento entre a periferia e o centro urbano. Assinale a alternativa que não apresenta um fator que contribui para elevar as médias térmicas nos grandes centros urbanos.
a) Asfaltamento das ruas e avenidas.
b) Áreas verdes para atividades coletivas.
c) Presença de áreas concentradas.
d) Grandes quantidades de gás carbônico.
e) Ausência de vegetação.
Questão 04 - Ilha de calor é a designação dada à distribuição espacial e temporal do campo de temperatura sobre a cidade que apresenta um máximo, definindo uma distribuição de isotermas que faz lembrar as curvas de nível da topografia de uma ilha, daí a origem do nome ilha de calor.
Contribui para o desenvolvimento da ilha de calor em ambientes urbanos:
a) A retirada das árvores nas ruas.
b) A retenção de energia solar pela atmosfera.
c) A alta evaporação a partir do solo.
d) A utilização de placas solares.
e) A alta taxa de esfriamento radiante noturno.
Questão 05 (PUC-RJ) – Observe a figura a seguir:
Paisagem de um deserto.
Levando-se em consideração a paisagem selecionada, a única característica climática correta para a região destacada é:
a) Elevada evapotranspiração.
b) Inexistência de pluviosidade.
c) Reduzida taxa de insolação.
d) Alta amplitude térmica.
e) Intensa umidade relativa do ar.
Questão 06 - 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) Radiação Solar.
c) Altitude.
d) Continentalidade.
e) Longitude.
Questão 07 (Mack-2004) - As ilhas de calor fazem parte de um conjunto de fenômenos decorrentes da ação antrópica sobre o meio ambiente, resultado do tipo de sociedade criada e gerada por uma série de fatores, entre os quais podemos destacar:a) A permeabilização dos solos através do calçamento e asfalto, que provoca o lento escoamento das águas da chuva, reduzindo o processo de evaporação.
b) A ação da poluição atmosférica, que dispersa a radiação do calor por toda a superfície, causando o aquecimento da atmosfera ou o que chamamos de efeito estufa.
c) A possibilidade de a inversão térmica diminuir, devido à diminuição gradativa da temperatura nas camadas da atmosfera próximas à superfície das áreas urbanizadas.
d) A escassez de áreas revestidas de vegetação, que prejudica o que chamamos de albedo, ou seja, o poder refletor de determinada superfície, levando a uma maior absorção do calor recebido.
e) A concentração de altas densidades de construções que repelem o calor, bem como da poluição, que tende a subir e se aquecer nas altas camadas da atmosfera, gerando o calor latente nas demais camadas.
Questão 08 (ENEM 2011) - O fenômeno de ilha de calor é o exemplo mais marcante da modificação das condições iniciais do clima pelo processo de urbanização, caracterizado pela modificação do solo e pelo calor antropogênico, o qual inclui todas as atividades humanas inerentes à sua vida na cidade.
BARBOSA, R. V. R. Áreas verdes e qualidade térmica em ambientes urbanos: estudo em microclimas em Maceió. São Paulo: EdUSP, 2005.
O texto exemplifica uma importante alteração socioambiental, comum aos centros urbanos. A maximização desse fenômeno ocorre:
a) Pela reconstrução dos leitos originais dos cursos d’água antes canalizados.
b) Pelo processo de impermeabilização do solo nas áreas centrais das cidades.
c) Pela recomposição de áreas verdes nas áreas centrais dos centros urbanos.
d) Pelo uso de materiais com alta capacidade de reflexão no topo dos edifícios.
e) Pela construção de vias expressas e gerenciamento no tráfego terrestre.
Questão 09 (UCPEL 2012) - Nosso planeta vem sofrendo mudanças climáticas há muito tempo. Um fenômeno ocorre sobre áreas urbanas e consiste na presença de temperaturas à superfície relativamente maiores que as encontradas nas regiões fora da cidade (áreas rurais). Alterações da umidade do ar, da precipitação e do vento também estão associadas à presença desse fenômeno. Ele é claramente antrópico.
O fenômeno climático descrito acima refere-se:
a) As ilhas de calor.
b) À inversão térmica.
c) Ao efeito estufa.
d) Ao El niño.
e) Às chuvas ácidas.
Questão 10 (FUVEST SP 1994) - A continuidade espacial de várias áreas urbanas, fenômeno conhecido como conurbação, pode desencadear mudanças climáticas em escala local, algumas delas já detectadas em cidades brasileiras. As mais significativas são:
a) A supressão da brisa urbana e a redução da pluviosidade
b) O aumento da umidade relativa e o desaparecimento das inversões térmicas.
c) A diminuição da insolação e a redução da temperatura.
d) A diminuição da nebulosidade e a melhor distribuição da pluviosidade ao longo do ano.
e) A formação das “ilhas de calor” e o aumento da nebulosidade.
Os centros urbanos são caracterizados pelo adensamento de carros e edificações.
Com o crescimento das cidades, as áreas no entorno são ocupadas, mas com menos adensamento urbano.
Nas áreas periféricas, há a ocorrência de menos edificações e a vegetação pode ser abundante.
As temperaturas são mais elevadas nos grandes centros urbanos do que na periferia.
Quanto maior a altitude, menor a temperatura, uma vez que os raios solares, que aquecem a atmosfera, são absorvidos pela superfície terrestre.
Quanto mais longe da superfície, menor é a temperatura.
De acordo com Torres e Machado (2008), em média, a temperatura do ar diminui aproximadamente 0,6°C a cada 100 metros de altitude.