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Os elementos atmosféricos ou climáticos são grandezas meteorológicas, que podem variar no espaço e no tempo e conferem a dinâmica ao tempo. Nesta aula, examinaremos três elementos do clima: umidade, precipitação e nebulosidade. A umidade do ar é a quantidade de vapor d’água contido na atmosfera, classificadas em umidade relativa e umidade absoluta do ar. Quando a umidade presente no ar sofre condensação ou sublimação, ocorre a precipitação com tipos sólidos ou líquidos. A atmosfera pode apresentar vários tipos de nuvens e sua cobertura no céu é que determina a nebulosidade. • Discutir o conceito de umidade absoluta e relativa do ar; • Esclarecer o conceito de precipitação e seus tipos; • Analisar os conceitos de nebulosidade e os tipos de nuvens.; De acordo com Varejão-Silva (2016), a transferência de vapor d’água para a atmosfera é causada pela evaporação da água do solo e das superfícies líquidas (oceanos, lagos, cursos d ‘água, rios e reservatórios), assim como pela sublimação do gelo (existente nos campos de neve e nas geleiras). Por meio da transpiração seres vivos - animais e, principalmente, vegetais -, há o enriquecimento do ar em vapor d’água. No sentido inverso, a atmosfera fornece água, constantemente, para a superfície terrestre, nas formas líquida (chuvas) e sólida (neve e gelo). O vapor d’água pode representar até 4% do volume de gases presentes na atmosfera, mas sua quantidade varia no tempo e no espaço. Nas áreas desérticas, é perto de zero e as áreas nos trópicos úmidos pode alcançar o valor máximo. É a quantidade de vapor d’água contido na atmosfera. Para essa água estar presente na atmosfera, precisa do calor para produzir a evaporação da água. Teoricamente, quanto mais alta a temperatura, maior é a capacidade de evaporação. Mas, é importante analisar a disponibilidade dos recursos hídricos. Uma forma de avaliar a quantidade de vapor na atmosfera é por meio da umidade absoluta, que é a massa do vapor d’água existente na unidade de volume de ar, expressa em g/m3. Quanto maior a temperatura da atmosfera, maior é a capacidade da mesma de conter o vapor d’água. • Transferência de vapor d´água para a atmosfera. • Evaporação + transpiração. • Vapor d´água pode representar até 4% do volume de gases presentes na atmosfera. • “Umidade do ar": quantidade de vapor d’água contido na atmosfera. ✓ Temperatura/Altitude ✓ Disponibilidade hídrica. Climatologia Aula 04 – Elementos Climáticos: Umidade, Precipitação e Nebulosidade. Essa concentração máxima de vapor d’água ou saturação cresce com o aumento da temperatura. Quanto maior a temperatura, maior grau de calor e o ar se torna mais quente e se expande, podendo conter maior quantidade de vapor d’água (Torres e Machado, 2008). A quantidade de vapor d’água presente na atmosfera permanece estável, é a umidade absoluta. Com a redução da temperatura, há a impressão de que o ar está mais úmido, é a umidade relativa do ar, termo muito utilizado nas reportagens meteorológicas e medida em percentagem. É a massa do vapor d’água existente na unidade de volume de ar, expressa em g/m3. . O que acontece se a temperatura reduzir e a quantidade de vapor d´água na atmosfera não se alterar? A quantidade de vapor é igual – Umidade Absoluta A sensação de umidade aumenta – Umidade Relativa do ar. O corpo humano é muito sensível ao teor de umidade do ar: quando o r está saturado, não há perda de líquido pela pele (suor). Essa condição faz com que a temperatura corporal se eleva mais facilmente. • Umidade baixa: O corpo perde muito líquido e fica com as mucosas ressecadas. • Alta Umidade: Sangramentos no nariz, alergias (devido o ressecamento das mucosas), dor de cabeça e cálculos renais. A umidade relativa (UR) é a relação entre o teor parcial de vapor d’água, contido no ar em um dado momento, e o teor máximo de saturação que o ar poderia conter à temperatura ambiente. A umidade relativa do ar varia com os seguintes fatores: temperatura, altitude e quantidade de água para evaporação. A UR aumenta quando ocorre a redução da temperatura. Isso quer dizer que a umidade relativa do ar é inversamente proporcional à temperatura. Quando ocorre a saturação, mesmo com a manutenção do volume do vapor d’água na atmosfera, aumenta a umidade relativa do ar. Nesse caso, chamamos de temperatura do ponto de orvalho. Observe o gráfico da Figura 01, comparando as normais climatológicas (1961-1990) de umidade relativa do ar e temperatura média de Ilhéus, na Bahia. À medida que a temperatura reduz, durante o inverno, a umidade relativa do ar aumenta no mesmo período. Figura 01: Comparação das Normais Climatológicas (1961-1990) de Ilhéus (BA). Fonte: Dados obtidos junto ao INMET. Elaborado pela autora. A umidade relativa do ar pode variar com a altitude. A temperatura é reduzida com o aumento da altitude e quanto menor a temperatura, menor é a capacidade da atmosfera de manter o vapor d’água. Isso quer dizer que quanto maior a altitude, menor será a temperatura e menor será a umidade absoluta. Desse modo, fica-se mais próximo da saturação do ar, ou seja, há aumento da umidade relativa do ar. A umidade relativa do ar está relacionada com a quantidade de água disponível para sofrer evaporação, ou seja, a umidade média anual guarda Saturação Precipitação estreita relação com a precipitação, sobretudo na forma de chuva (líquida). Figura 02: Comparação das Normais Climatológicas de Umidade Relativa do Ar (1961-1990) de Cordeiro e Bangu (RJ). Fonte: Dados obtidos junto ao INMET. Elaborado pela autora. Os psicrômetros são os instrumentos para medir temperatura do ar e entre seus equipamentos está o termômetro de bulbo úmido, que mede a velocidade da evaporação da água, registrando a temperatura de quando ocorre o fenômeno (Figura 03). Com os dados das temperaturas dos termômetros de bulbo seco e de úmido, pode-se inferir a umidade relativa do ar. Figura 03: Psicrômetro dentro do abrigo meteorológico e termômetro de bulbo úmido em destaque. Fonte: Adaptado de Fatec (2017). De acordo com Almeida (2016), o teor de umidade do ar pode variar de modo acentuado, tanto no espaço quanto no tempo. Em determinado local, a variação temporal depende de alguns fatores, entre outros: • Circulação da atmosfera. • Localização relativa das fontes e sumidouros de vapor de água. • Suprimento de energia solar. • Temperatura ambiente. O corpo humano é muito sensível ao teor de umidade do ar; quando o ar está saturado, não há perda de líquido pela pele (suor). Essa condição faz com que a temperatura corporal se eleve mais facilmente. Se a umidade for muito baixa, o corpo perde muito líquido e fica com as mucosas ressecadas (Almeida, 2016). Os sinais mais comuns de baixa umidade relativa do ar são: • Sangramento no nariz. • Alergias (devido o ressecamento das mucosas). • Dor de cabeça. • Cálculos renais. Segundo Almeida (2016), a Organização Mundial de Saúde (OMS) estabelece os seguintes índices de UR: • Ideal (50 a 80%). • Atenção (20 a 30%). • Alerta (12 a 20%) • Alerta máxima (menor que 12%). De acordo com Soares e Batista (2004), a precipitação é o resultado de um estado avançado de condensação, que ocorre quando a força gravitacional supera a força que mantém a umidade suspensa e atinge o solo sob a forma líquida (chuva ou chuvisco/garoa) ou sólida (granizo e neve). Os tipos mais comuns de precipitação são granizo, neve e chuva. ➢ : • Ocorre quando há um resfriamento (temperaturas entre -12ºc e -40ºc) muito rápido da atmosfera saturada de vapor d’água; • Está associado a temperaturas elevadas e alto índice de umidade relativa do ar, típico de regiões localizadas na faixa tropical, que são resfriadas rapidamente. •Ocorrência: Lugares tropicais (temperatura e umidade altas) e há uma súbita redução de temperatura. ➢ • Depende do resfriamento lento do vapor d’água com a diminuição gradual da temperatura na nuvem e na atmosfera. • É mais comum em áreas de altas latitudes e altas montanhas. • No Brasil, sua ocorrência é mais comum na Região Sul, em cidades a grandes altitudes, como Urupema, Urubici, Irani, São Joaquim e Bom Jardim, em Santa Catarina. • Canela, Gramado, Caxias do Sul e Palmeira das Missões, no Rio Grande do Sul. • Ocorrência: Altas latitudes e altas montanhas ➢ • Em estado líquido, na forma de chuva ou chuvisco; • Medido em milímetro (mm); • Existem três tipos de chuvas predominantes: convectivas ou de convecção, frontais ou ciclônicas e chuvas orográficas ou de relevo; • Chuvisco ou a garoa: forma de precipitação de gotículas de água bem pequenas, uniformes e muito unidas entre si; • O orvalho ocorre em presença de superfícies resfriadas, cujas temperaturas ficam abaixo do ponto de orvalho. • As gotículas de orvalho ou geada ocorrem predominantemente em noites claras e frias de inverno, ou seja, só se formam em tempo calmo de céu claro e tempo seco. • Ocorrência: Áreas tropicais e temperadas. - Chuvas Frontais: também chamadas de ciclônicas, são aquelas causadas pelo choque ou encontro direto entre duas massas de ar, sendo uma delas fria e seca e a outra quente e úmida. Sabemos que o ar frio é mais denso e tende a descer, enquanto o ar quente é menos denso e tende a subir. Quando essas duas massas de ar se encontram, o ar quente sobe para as camadas mais frias da atmosfera, onde ele perde temperatura e condensa-se, formando as chuvas. Esquema ilustrativo das chuvas frontais. - Chuvas de Convecção: também ocorre com a interação do ar frio com o ar quente, mas ao contrário do caso anterior, não se formam pelo choque frontal entre duas massas de ar, e sim pelo movimento ascendente do ar quente e do movimento descendente do ar frio, que é mais pesado. Tal processo também se relaciona à evaporação da superfície úmida dos solos, dos rios e dos oceanos, além da evapotranspiração realizada pela vegetação. Esquema ilustrativo das chuvas de convecção. - Chuvas Orográficas: também chamadas de chuvas de relevo, as chuvas orográficas ocorrem pela ação do relevo sobre o clima, quando uma massa de ar é "bloqueada" por uma forma superficial, como uma serra ou uma montanha. Assim, a umidade satura o ar ao redor e provoca fortes índices de precipitação, chamados de chuvas torrenciais. É comum que a região para onde a massa de ar úmido deveria ir apresente problemas de secas recorrentes. Esquema ilustrativo das chuvas orográficas. As chuvas frontais são típicas de latitudes médias, enquanto as de convecção podem ocorrer em qualquer espaço, sendo muito comuns nas áreas equatoriais e em regiões oceânicas. Já as chuvas orográficas dependem da altitude das formas de relevo. • Ponto de Orvalho: temperatura do exato momento de saturação da água. - Orvalho: Ocorre quando o vapor d´água se precipita nas superfícies frias. - Chuvisco: Chuvas muito frias. - Geada: Ocorre quando a água se transforma em folículos de neve nas superfícies geladas. Há vários fatores que podem influenciar na variabilidade das precipitações, mas aqueles que mais se destacam são: O efeito maritimidade-continentalidade influencia as precipitações, sobretudo as chuvas, uma vez que as áreas costeiras recebem ventos úmidos oriundos do oceano, que oferecem umidade para esses lugares. Observe o gráfico (Figura 04) com a comparação da Precipitação Total das cidades do Rio de Janeiro (RJ), localizada no litoral, e Teófilo Otoni (MG), no interior do continente. Observe que a estação carioca registra um índice pluviométrico muito mais acentuado. Figura 04: Comparação das Normais Climatológicas de Precipitação (1961-1990) de Rio de Janeiro (RJ) e Teófilo Otoni (MG). Temperatura Correntes Maritímas Dinâmica da baixa atmosfera Ventos em geral Fonte: Dados obtidos junto ao INMET. Elaborado pela autora. Cidades a sota-vento, ou seja, localizadas no alto das encostas voltadas para o mar também recebem grande quantidade de precipitação. No Rio de Janeiro, as encostas dos Maciços do Gericinó- Mendanha e Pedra Branca, voltadas para sul, recebem os ventos úmidos do oceano e têm mais chances de precipitação do que as encostas a barlavento. A Figura 05, apresenta a comparação da Precipitação Total de Teresópolis, na Serra do Mar e Vassouras, no vale do Rio Paraíba. Observe que a estação de Teresópolis registra um índice pluviométrico muito mais acentuado. Figura 05: Comparação das Normais Climatológicas de Precipitação (1961-1990) de Teresópolis (RJ) e Vassouras (MG). Fonte: Dados obtidos junto ao INMET. Elaborado pela autora. No Brasil, as precipitações são mais acentuadas na Região Norte, onde os ventos úmidos, chamados alísios, e a intensa floresta fornecem umidade suficiente para aumentar os totais pluviométricos. Veja a Figura 06. Figura 06: Normal Climatológica de Precipitação (1961-1990) do Brasil. Fonte: Dados obtidos junto ao INMET. Elaborado pela autora. O gráfico na Figura 06 - com uma gradação de cores do marrom (áreas mais áridas) ao azul (áreas mais úmidas) - mostra baixos valores pluviométricos no sertão nordestino e grande quantidade de chuva no litoral e em grande parte da região Norte. Fonte: INMET (2017). • É a fração do céu coberta pelas nuvens quando observado de uma localização em particular. De acordo com Almeida (2016), essa fração é estimada de forma visual, imaginando-se que a abóboda celeste (o céu), quando coberta totalmente por nuvens, equivale a 100%. Durante as noites enluaradas uma estimativa razoável da nebulosidade pode ser obtida pelo mesmo processo. Não havendo o auxílio da luz refletida por aquele satélite, as áreas sem cobertura de nuvens são estimadas levando-se em conta as estrelas visíveis, desde que a transparência da atmosfera o permita. A nebulosidade é indicada em oitavos ou décimos de céu encoberto, devendo-se esclarecer qual das duas escalas está sendo usada, neste caso em particular usa-se em décimos. Nebulosidade de 5/10 (cinco décimos) ou 0,5 corresponde à metade da abóboda celeste encoberta. O valor zero indica que nenhuma nuvem foi detecta no momento da observação e 1 (10/10) representa a totalidade da abóboda encoberta. A parcela do céu encoberta por nuvens, é dada em décimos (1/10 a 10/10), como pode ser vista na Figura 07. Figura 07: Tipos de céu, segundo a cobertura de nuvens. Denominações Parte do céu cobertas Céu limpo De 0 a 2/10 Céu nublado De 3/10 a 7/10 Céu encoberto De 8/10 a 10/10 Fonte: Tubelis e Nascimento (1984). • De acordo com Tubelis e Nascimento (1984), nuvem é o conjunto visível de partículas de água líquida e/ou de gelo, em suspensão na atmosfera. O principal processo de formação de nuvens é o resfriamento por expansão adiabática (SOARES; BATISTA, 2004), que é o processo de resfriamento atmosférico sem ser por perda de calor. À medida que a massa de ar se eleva, há redução da pressão atmosférica com a altitude, e o ar sofre redução térmica, reduzindo a capacidade de reter o vapor d’água, que condensa e forma as nuvens. Em um céu com certa nebulosidade, as nuvens fazem desenhos curiosos e são classificadas de acordo com a sua altitude e formato. Nas reportagens meteorológicas, o transmissor afirma que chuvas intensas estão chegando, após observar uma nuvem conhecida como cumulonimbus. Figura 08: Nuvens do tipo cumulonimbus. Fonte: Aviation Stack Exchange (2017). De acordo com Varejão-Silva (2016), a Organização Meteorológica Mundial publicou um Atlas Internacional de Nuvens, em 1986, e esse documentoserve como referência para a classificação das nuvens, que foram organizadas em dez formas características principais, mutuamente exclusivas, denominadas gêneros. Cada gênero pode incluir diferentes espécies, levando em conta aspectos particulares da forma e da estrutura da nuvem e os processos físicos (conhecidos ou pressupostos) envolvidos na sua formação. Observe a tabela: (em anexo). Você sabe como se formam aqueles rastros de nuvens que vemos nos céus, em forma de riscas brancas? São rastros de condensação, formados durante a passagem de uma aeronave em voo, já que para o avião a atmosfera está suficientemente fria. Inicialmente, os rastros têm o aspecto de riscos brancos brilhantes. Na maioria das vezes, a duração desses vestígios é curta, mas quando coincidem com nuvens do gênero Cirrus ou Cirrostratus, eles demoram mais. (Almeida, 2016). Você já reparou que as nuvens mudam de cor, à medida que passa o tempo? A cor de uma nuvem depende da cor da luz incidente. Quando o ângulo zenital do Sol é pequeno, as nuvens ou suas partes diretamente iluminadas são brancas ou cinzentas. Quando o disco solar se aproxima do horizonte, passam a exibir coloração progressivamente amarela, laranja e vermelha. Pouco antes do nascimento e logo depois do ocaso do Sol, as nuvens próximas da superfície terrestre são cinzentas (pois se encontram no cone de penumbra da Terra), enquanto as demais, mais altas, são avermelhadas, alaranjadas ou esbranquiçadas, dependendo da altura em que se encontrem, pois ainda (já) estão recebendo luz do Sol. Essas são boas ocasiões para se apreciar as alturas relativas das nuvens presentes no céu (Varejão-Silva, 2016). Como se formam as nuvens? RESFRIAMENTO ADIABÁTICO À medida que a massa de ar se eleva, há redução da pressão atmosférica com a altura e o ar sofre redução térmica, reduzindo a sua capacidade de reter o vapor d´água, que acaba condensando e formando as nuvens. Questão 01 – A umidade do ar é a quantidade de vapor d’água contido na atmosfera. A relação entre as umidades relativa do ar e absoluta com a temperatura pode ser traduzida pela seguinte frase: a) Com o aumento da temperatura, há o aumento da umidade relativa do ar. b) A umidade relativa do ar é inversamente proporcional a temperatura. c) A umidade absoluta é inversamente proporcional a temperatura. d) A umidade relativa do ar é diretamente proporcional a temperatura. e) Quanto menor a temperatura, menor será a umidade relativa do ar. Questão 02 (UFF – 2017): O esfriamento dinâmico ou adiabático é a principal causa da condensação e é o responsável pela maioria das precipitações. Existe um tipo de precipitação que está associada com o movimento das massas de ar de regiões de alta pressão para regiões de baixa pressão. Essas diferenças de pressão são causadas por aquecimento desigual da superfície terrestre. Podem ser classificadas como frontal e não frontal. Este tipo de precipitação é denominado: a) Convectiva. b) Estratificada. c) Concentrada. d) Ciclônica. e) Orográfica. Questão 03 - Nuvem é um conjunto visível de partículas de água líquida e/ou de gelo, em suspensão na atmosfera. Sobre o assunto, julgue as assertivas a seguir: I. O tipo Cirrostratus forma uma camada fina de nuvens brancas de cristais de gelo que podem dar ao céu um aspecto leitoso; II. As nuvens localizadas até, aproximadamente 2km, são chamadas de nuvens baixas ou Stratus.; III. O principal processo de formação de nuvens é o resfriamento por expansão adiabática.; a) Somente as assertivas I e II estão corretas. b) Somente as assertivas I e III estão corretas. c) Somente as assertivas II e III estão corretas. d) Todas as assertivas estão corretas. e) Nenhuma das assertivas está correta. ALMEIDA, Hermes Alves de. Climatologia aplicada à Geografia. Campina Grande: EDUEPB, 2016. TORRES, Fillipe Tamiozzo Pereira; MACHADO, Pedro José de Oliveira. Introdução à Climatologia. Série Textos Básicos de Geografia. Ubá: Editora Geographica, 2008. TUBELIS, Antonio; NASCIMENTO, Fernando José Lino. Meteorologia descritiva: fundamentos e aplicações brasileiras. São Paulo: Nobel, 1984. VAREJÃO-SILVA, Mario Adelmo. Meteorologia e Climatologia. Publicado em 2016.