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A INTERAÇÃO DOS ELEMENTOS DO CLIMA COM OS FATORES DA ATMOSFERA GEOGRÁFICA: PARTE 02 - PRESSÃO ATMOSFÉRICA Disciplina: Climatologia I (GF-410) Prof. Dr. Raul Reis Amorim UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS (UNICAMP) INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS (IG) DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA (DGEO) PRESSÃO ATMOSFÉRICA PRESSÃO ATMOSFÉRICA – é definido a partir do peso que o ar exerce sobre uma superfície. É resultante da força transmitida pelas moléculas de ar para a superfície. + - PRESSÃO ATMOSFÉRICA A medida que aumenta a altitude a partir do nível do mar na Troposfera, diminui-se a pressão atmosférica → EFEITO DA FORÇA DE GRAVIDADE Unidades de medida da Pressão Atmosférica kg/cm² 1,0132 kg/cm² Mb (milabar) 1.013,2 mb hPa (hectopascoal) 1.013,2 hPa Nível do mar Unidades de medida PRESSÃO ATMOSFÉRICA Diminuição da Pressão Atmosférica Aumento da Altitude 1 mb 10 m A cada 275 m de ascensão – diminui 1/30 do valor da Pressão Atmosférica PRESSÃO ATMOSFÉRICA PRESSÃO ATMOSFÉRICA Distribuição Global de Energia Umidade do Globo Dinâmica do movimento do ar VARIAÇÃO DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA NA SUPERFÍCIE PRESSÃO ATMOSFÉRICA TROCAS DE CALOR DO AR EFEITOS NA PRESSÃO ATMOSFÉRICA Expansão do ar – Baixa pressão Subsidência do ar – Alta Pressão COMPORTAMENTO DO AR Maior distanciamento entre as moléculas Menor distanciamento entre as moléculas MOVIMENTAÇÃO DAS MOLÉCULAS Maior número de choque entre elas Menor número de choque entre elas Aquecimento do ar Resfriamento do ar PRESSÃO ATMOSFÉRICA ZONAS CLIMÁTICAS BAIXAS LATITUDES GANHO DE ENERGIA EXPANSÃO DO AR BAIXA PRESSÃO ALTAS LATITUDES DÉFICIT DE ENERGIA SUBSIDÊNCI A DO AR ALTA PRESSÃO PRESSÃO ATMOSFÉRICA MESMO VOLUME DE AR AR SECO AR MAIS PESADO APRESENTA MAIOR DENSIDADE AR ÚMIDO AR MAIS LEVE APRESENTA MENOR DENSIDADE UMIDADE DO AR O VAPOR D’ÁGUA APRESENTA MENOR DENSIDADE QUE OUTROS GASES COMPONENTES DO AR PRESSÃO ATMOSFÉRICA – MOVIMENTOS VERTICAIS DO AR ADIABÁTICO – alteração da temperatura do ar sem a troca de calor entre o pacote de ar e o ambiente circundante RESFRIAMENTO ADIABÁTICO - relativo ao esfriamento de um pacote de ar ascendente pela expansão AQUECIMENTO ADIABÁTICO – se refere ao aquecimento de um pacote de ar descendente (subsidência) pela compressão. Favorecida em ambiente com ar úmido – Processo de condensação e formação de nuvens Processo de descenso – atração gravitacional. Não ocorre condensação – não há formação de nuvens MEDIDAS DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA – PRINCÍPIO DO BARÔMETRO Torricelli (1643) – ao trabalhar em um problema de drenagem de uma mina, descobriu um método para medir a pressão do ar. O nível da água em um cano vertical oscila de acordo com o dia A pressão do ar varia com as condições meteorológicas Barômetro de MercúrioBarômetro aneroide (barógrafo) REGISTROS DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA FURAÇÃO KATRINA (AGOSTO DE 2005) Formado em área de Baixa Pressão VENTOS “Movimento horizontal de ar em relação à superfície terrestre. É produzido essencialmente pelas diferenças de pressão de um local para outro; sua direção é influenciada pela força de Coriolís e pela fricção superficial.” (CHRISTOPERSON, 2012, p. 714). Forças que determinam a velocidade e a direção dos ventos Força gravitacional Força de gradiente de pressão Força de Coriolís Força de fricção FORÇA GRAVITACIONAL A força gravitacional da Terra sobre a atmosfera é praticamente uniforme. A gravidade comprime igualmente a atmosfera por toda a superfície do Planeta com a densidade decrescendo com o aumento da altitude; A força gravitacional se opõe à força centrífoga existente na superfície da Terra e que é produzida a partir do movimento de rotação. O CAMPO DE PRESSÕES NA ATMOSFERA FORÇA GRAVITACIONAL FORÇA DE GRADIENTE DE PRESSÃO “Movimento do ar de áreas com alta pressão atmosférica (ar mais denso) para áreas de menor pressão atmosférica (ar menos denso), portanto, gerando ventos. Sem a força de gradiente de pressão não existiriam os ventos” (CHRISTOPERSON, 2014, p. 144) FORÇA DE GRADIENTE DE PRESSÃO CONCEITO IMPORTANTE: ISÓBARAS É uma isolinha (uma linha definida por pontos de valor constante) representadas sobre um mapa meteorológico, conectando pontos de igual pressão atmosférica. FORÇA DE GRADIENTE DE PRESSÃO Os ventos trazem consigo as características térmicas e higrométricas (umidade) do ambiente onde se originam; Os ventos são denominados a partir da direção do local de onde procedem A medida que os ventos se deslocam ... Variação na direção dos ventos ALETA E ANEMÔMETRO ALETA - Instrumento meteorológico usado para determinar a direção do vento. ANEMÔMETRO - Instrumento meteorológico usado para determinar a velocidade do vento. ESCALA DE BEAUFORT Escala de Beaufort Velocidade (km/h) Descrição do vento Efeitos observados na superfície do mar Efeitos observados sobre a terra 0 < 1 Calmo Espelhado Mar espelhado, calmo, sem movimento das folhas. 1 1 – 5 Leve Rugosidade da superfície do mar; sem espuma nas cristas. Leve movimento das folhas; desvio da coluna de fumaça; cata-vento parado. 2 6 – 11 Brisa leve Pequenas ondulações; aparência espelhada das cristas que não quebram. Folhas levemente arrastadas pelo vento; sensação de brisa; cataventos se movimentam 3 12 – 19 Brisa suave Ondulação; cristas espumadas dispersas. Galhos menores e folhas mexem-se; pequenas bandeiras desfraldadas. 4 20 – 29 Brisa moderada Ondas menores e longas; numerosas cristas espumadas. Galhos movem-se; poeira suspensa; papel, lixo e folhas secam movimentam-se. 5 30 – 38 Brisa fraca Ondas moderadas bem-definidas; muitas cristas espumadas; alguns espirros de água a partir da quebra das ondas. Pequenas árvores e galhos balançam moderadamente; ondas pequenas formam-se sobre os corpos de água. Escala de Beaufort Velocidade (km/h) Descrição do vento Efeitos observados na superfície do mar Efeitos observados sobre a terra 6 39 – 49 Brisa forte Ondas maiores, cristas espumadas por toda parte, alguns espirros de água a partir da quebra das ondas. Galhos maiores balançam; fiação aérea assoviando; dificuldade de usar guarda-chuva; 7 50 – 61 Vento moderado Mar crescendo; espuma e espirros são levados pelo vento. Árvores balançam; dificuldade de caminhar contra o vento; 8 62 – 74 Ventania Ondas moderadamente altas e de maior comprimento; cristas que formam espirros; estrias de espuma bem marcadas. Galhos menores que quebram; dificuldade para caminhar; veículos em movimento sofrem resistência do vento; 9 75 – 87 Ventania forte Ondas altas; cristas das ondas tombam e o mar começa a rolar; visibilidade reduzida pela forte maresia. Destelhamento de casas e outros danos leves às edificações; galhos quebrados cobrem o solo. ESCALA DE BEAUFORT Escala de Beaufort Velocidade (km/h) Descrição do vento Efeitos observados na superfície do mar Efeitos observados sobre a terra 10 88 – 101 Tempestade Ondas muito altas e pesadas, mar rola em plena atividade; mar com aparência branca da cobertura de espuma; ondas violentas e visibilidade reduzida; Árvores quebradas e desenraizadas; danos estruturais; considerável destruição; evento de ocorrência ocasional. 11 102 – 116 Forte tempestade Mar de ondas excepcionalmente altas coberto por espuma branca; embarcações de pequeno e médio porte desaparecem da vista nas calhas das ondas; as cristas dasondas são vaporizadas. Amplos danos às edificações e árvores, de rara ocorrência. 12-17 > 117 Furacão Ar carregado de espuma e maresia; mar branco, visibilidade mínima e quase inexistente. Danos graves a catastróficos; desastre natural. ESCALA DE BEAUFORT CONSEQUÊNCIA DO GRADIENTE DE PRESSÃO: VENTOS BAROSTRÓFICOS São ventos em que a força do gradiente exerce grande influência por não se fazer sentir a força de Coriolis. Desenvolvem-se nas camadas superficiais e constituem os ventos locais, tais como as brisas de terra e mar, dos vales e das montanhas e as monções. BRISAS TERRA-MAR São decorrentes das diferentes características de aquecimento das superfícies de terra e água. BRISAS MONTANHA-VALE Resultam do rápido resfriamento do ar da montanha e o ar no vale ganha calor rapidamente durante o dia. • o ar quente eleva-se encosta acima durante o dia, particularmente à tarde; • noite o ar frio desce encosta abaixo para o interior dos vales. VENTOS CATABÁTICOS “Um platô elevado ou terras altas são essenciais para a sua formação, onde camadas de ar junto à superfície tornam-se mais densas e fluem vertente abaixo” (CHRISTOPERSON, 2012, p. 164). São ventos de escala regional e, sob certas condições, normalmente mais fortes que as brisas de vale-montanha. Os ventos inóspitos que podem soprar dos mantos de gelo são ventos catabáticos clássicos. VENTOS DE MONÇÃO FORÇA DE CORIOLÍS É uma força de deflação (desvio), faz que o vento que se desloca em linha reta seja aparementemente defletido em relação à rotação da superfície da Terra (CHRISTOPERSON, 2012). FORÇA DE CORIOLÍS Sentido da Deflação DIREITA Hemisfério Norte ESQUERDA Hemisfério Sul “Sem a força de Coriolís os ventos se deslocariam em linhas retas entre as áreas de alta e baixa pressão” (CHRISTOPERSON, 2012, p. 144). É uma força de deflação (desvio), faz que o vento que se desloca em linha reta seja aparementemente defletido em relação à rotação da superfície da Terra (CHRISTOPERSON, 2012). CONSEQUÊNCIA DA FORÇA DE CORIOLÍS X GRADIENTE DE PRESSÃO: VENTO GEOSTRÓFICO “Vento que move-se entre as áreas de pressão ao longo do caminho paralelo às isóbaras. Ele é produto da força do gradiente de pressão e da força de Coriolís” (CHRISTOPERSON, 2012, p. 714). Observam-se em altitude com isóbaras retilíneas ou de pequena curvatura. • A força centrífuga depende da posição do corpo em relação ao centro de rotação, e na maioria das vezes não é nula, mesmo para partículas paradas em relação ao referencial em rotação. • Pode dizer-se que a força centrífuga é o componente estático da força inercial que se manifesta no referencial em rotação enquanto que a força de Coriolís é o componente dinâmico. • O movimento de um objeto (bola preta) conforme observado a partir de um referencial inercial externo e a partir de um referencial dotado de movimento circular (ponto laranja). • A descrição do movimento conforme observado pelo referencial não inercial requer assumir a existência de forças: a destacar-se neste caso a força de Coriolís. FORÇA CENTRÍFUGA INÉRCIA – resistência que a matéria oferece a aceleração. CONSEQUÊNCIA DA FORÇA DO GRADIENTE X FORÇA DE CORIOLÍS X FORÇA CENTRÍPETA: VENTO DO GRADIENTE É o vento que resulta do equilíbrio entre a força do gradiente, força de Coriolis e a força centrífuga. Observa-se em altitude (ausência de atrito) com isóbaras curvilíneas. CONSEQUÊNCIA DA FORÇA DE CORIOLÍS X FORÇA CENTRÍPETA: VENTO CICLOSTRÓFICO É o vento que resulta do equilíbrio entre a força do gradiente e a força ciclostrófica (força centrífuga). Os ventos deste tipo desenvolvem-se nos ciclones tropicais onde a força centrífuga tem maior importância. O ar mover-se-á em espiral, com grandes velocidades. FORÇA DE FRICÇÃO “É o arrasto do vento gerado enquanto ele se movimenta sobre a superfície da Terra; essa força decresce com a altitude. Sem a fricção os ventos simplesmente se moveriam em linhas paralelas às isóbaras e a grandes velocidades” (CHRISTOPERSON, 2014, p. 144). O efeito de fricção verifica-se principalmente na chamada camada de atrito que se situa entre a superfície terrestre e os 1000 metros de altura sobre os continentes ou os 600 metros sobre os oceanos. Suponha-se que um observador no ponto O regista a velocidade de um vento V em vez de VG (vento geostrófico). LEGENDA: V – vento Vg – vento geostrófico Fc – Força de Coriolis Fa – Força de Fricção (atrito) Ph – Gradiente de Pressão R – Força resultante por conta da interação entre FC e Fa LEGENDA: V – vento Vg – vento geostrófico Fc – Força de Coriolis Fa – Força de Fricção (atrito) Ph – Gradiente de Pressão R – Força resultante por conta da interação entre FC e Fa A direção de V corresponde uma força Fc (Força de Coriolís), perpendicular a ela, desviando-a para a direita. LEGENDA: V – vento Vg – vento geostrófico Fc – Força de Coriolis Fa – Força de Fricção (atrito) Ph – Gradiente de Pressão R – Força resultante por conta da interação entre FC e Fa A partícula que se move de O para V é retardada por uma força Fa (força de fricção) que se opõe ao movimento. A resultante das forças Fa e Fc é uma força R. Significa isto que podemos substituir as forças Fc e Fa por R, sendo esta última oposta a PH (força do gradiente de pressão). LEGENDA: V – vento Vg – vento geostrófico Fc – Força de Coriolis Fa – Força de Fricção (atrito) Ph – Gradiente de Pressão R – Força resultante por conta da interação entre FC e Fa Se não houvesse fricção a força do gradiente de pressão PH seria equilibrada por Fc, mas nesta situação (com fricção) PH é equilibrado em parte por Fc e em parte por Fa; pelo que a velocidade do vento é menor com fricção do que sem ela. PRESSÃO + CORIOLIS + FRICÇÃO
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