ciclo da agua atm_r

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CICLO HIDROLÓGICO
Hidrosfera global, composta de vários reservatórios (ou subsistemas)
conectados pela transferência d’água nas três fases, desempenha um papel
importante no clima da Terra.
Principais reservatórios:
 Oceanos
M d l Massas de gelo
 Continentes
 Atmosfera
Bi f Biosfera
Ciclo Hidrológico-Transporte global da substância água >conservação da
substância água.
Principais componentes do ciclo hidrológico : superfície terrestre e atmosfera.p p g p
O componente superficial consiste da saída, entrada e armazenamento da
substância água nos continentes e oceanossubstância água nos continentes e oceanos.
O componente atmosférica compreende o transporte de vapor d’água.
Estas duas componentes são acopladas pela superfície do planeta.
Evaporação: perda de água da superfície → ganho pela atmosfera.
Precipitação: ganho de água pela superfície → perda para a atmosfera.
A água promove uma ligação importante entre as várias componentes do clima.
As duas componentes devem ser estudadas no todo → aproximação entre as
disciplinas de hidrologia e meteorologia.
P-E>0 : região equatorial (ITCZ), latitudes médias (frente polar).
P-E<0 : regiões subtropicais e polares.P E 0 : regiões subtropicais e polares.
 Vapor d’água é transportado dos trópicos para as regiões equatoriais e polaresp g p p p g q p
(circulação atmosférica)
Dificuldades: dados sobre os oceanos e estimativa da evaporação.
Equações Hidrológicas Clássicas
Aplicação da continuidade à fase terrestre do ciclo hidrológico :
RR-E-PS 0  )1(0
S→Armazenamento 
P→Precipitação
E→Evaporação
)(
E Evaporação
R0→runoff superficial
R→runoff subterrâneo
(para uma bacia hidrográfica)(para uma bacia hidrográfica)
__
( ) = operador média temporal
{ } = operador média espacial
Numa região, para longo intervalo de tempo:
0}{R  0{S}0}{R  0{S}
}{}{}{ 0RPE  )2(}{}{}{ 0RPE )(
Balanço do vapor d’água na atmosfera num dado nível de pressão
DS(q)qωdiv(qv)q



 (3)DS(q)
p
div(qv)
t




(3)
armazenamento
q →umidade específica 
v →vento horizontal
→vento vertical
ã
ω
transporte
p →pressão
S(q) →fonte/sumidouro de q
D →difusão molecular/turbulenta nas fronteiras
dtopo
g
dy(3)
topo
superfície

Equação do balanço da substância água na atmosfera
EP)Qdiv(Q)w(w
t cc 

 )4(
vapor
condensado
vapor
condensado
PEQdiw (5)
transporte
PEQdiv
t


(5)
variações 
locaislocais
para uma área média:
 PE{divQ}
t
w








 (6)
Substituindo (2) → (6):
   









t
w}Q{divSR 0

(ciclo hidrológico atmosférico e superficial)
Transporte horizontal do vapor d’água
]V'[q']*V*q[]V][q[V]q[  )7(
Circulação meridional média (trópicos)
Eddies estacionários de (1) (ciclones e anticiclones semi permanentes)
Transientes (frente polar)
]w'[q']*w*q[]w][q[w]q[  )8(
Transporte vertical do vapor d’água (conecta superfície à atmosfera)
][q]q[]][q[]q[ )(
  
a b c
a -
b -
c - transporte vertical difuso, convecção cumulus, ...
CONCLUSÃO
 Interações dos componentes atmosféricas e superficial do ciclo hidrológico são ç p p g
importantes na manutenção do sistema climático global.
 Quebra do balanço  secas e enchentes
 Radiação Solar  circulação da água
Transições de estado da água → redistribuição de parte da energia solar
d fl b i d di lvapor d’água + nuvens  reflexão + absorção + emissão das radiações terrestre e solar 
COMPONENTE ATMOSFÉRICA DO CICLO HIDROLÓGICO
1) VAPOR D’ÁGUA NA ATMOSFERA)
2) TRANSPORTE DO VAPOR D’ÁGUA
 ZONAL
 MERIDIONAL
 VETICAL
3) DIVERGÊNCIA DO VAPOR D’ÁGUA
4) RUNOFF ATMOSFÉRICO
Precipitação média diária (mm/dia)Precipitação média diária (mm/dia) 
S télit TRMMSatélite TRMM
Precipitação média mensal diária (mm/dia)Precipitação média mensal diária (mm/dia) 
S télit TRMMSatélite TRMM
WV METEOSAT-7
15 a 29/03/2006
A >Amazonas ->
Pl
at
a
<-
La
 
Four Workshop of the 
International 
Precipitation Working
CMORPH 
Precipitação acumulada anual (mm)
2003 20042003 2004
(mm) (mm)
(Pereira et al., 2006)
CMORPH 
Número de horas de Precipitação
2003 2004003 00
(mm) (mm)
(Pereira et al., 2006)
Ciclo diária das chuvasCiclo diária das chuvas 
2003 e 2004
(mm)
(Pereira et al., 2006)
Horário de chuva máximaHorário de chuva máxima
2003 e 2004
(mm)
(UTC)
(Pereira et al., 2006)
(c) Zonal-mean cross section of the day-to-day (transient eddy) standard deviation of the relative humidity in % for annual-
mean conditions. (d) Zonal-mean cross section of the east-west standard deviation of the annual-mean relative humidity field 
in %.
Figure 12.10. Global distributions of the vertical-mean meridional (northward) transport of water vapor by all motions (a) and 
transient eddies (b) in ms-1 g Kg-1 for annual-mean conditions. 
Figure 12.12. Meridional profiles of the vertical- and zonal-mean values of the northward transport of water vapor by all motions
(a), transient eddies (b), stationary eddies (c), and mean meridional circulations (d) in ms-1 gKg-1 for annual, DJF, and JJA mean
conditions.
Figure 12.14. Meridional profiles of the vertical- and zonal-mean values of the vertical transport of water vapor in units of 10-4 g
Kg-1 mb s-1 or 10-6Kg m-2 s-1 by all motions (a), transient eddies (b), stationary eddies (c), and mean meridional circulations (d) for
annual, DJF, and JJA mean conditions. The total curves in (a) and the residual curves in (b) include also the total vertical transport of
water in the condensed form. Negative values indicate upward transports (from Peixoto and Oort, 1983)
Figure 12.15a,b. Global distributions of the horizontal divergence of the total water vapor transport div Q in units of 0.1 m yr-1 for
annual (a), DJF (b) mean conditions. Negative values indicate areas of convergence of moisture or excess of precipitation over
evaporation (from Peixoto and Oort, 1983)
Figure 12.15c. Global distributions of the horizontal divergence of the total water vapor transport div Q in units of 0.1 m yr-1 for
JJA mean conditions. Negative values indicate areas of convergence of moisture or excess of precipitation over evaporation (from
Peixoto and Oort, 1983)