ATMOSFERA DA TERRA Exposição 2013

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ATMOSFERA DA TERRA
Prof. Carlos Sait / DGH UFPI
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ATMOSFERA TERRESTRE:
Dados Gerais
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Estrutura: Camadas
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► Troposfera
Se estende em média até 12 quilômetros acima da superfície da Terra
Contém 80% de todos os gases da atmosfera
Gradiente de temperatura - Esfria 6,5ºC por Km.
É a única parte respirável de toda a atmosfera.
Ocorre os fenômenos meteorológicos, devido a 
 alta porcentagem de vapor d’água. 
Aquecimento e resfriamento por radiação. 
Onde se individualizam os elementos do tempo e do clima 
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► Estratosfera
 Se estende em média entre 12 a 50 quilômetros acima da superfície da Terra.
 A temperatura aumenta com a altitude: acima dos 12 km a influência do calor vindo da crosta perde importância para o calor que chega diretamente pela radiação solar. Com isso, a partir da tropopausa, quanto mais alto se vai, mais quente fica o ar. 
 Rica em ozônio que capta a energia dos raios ultravioleta, reirradiando-a como calor.
 
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COMO O OZÔNIO É PRODUZIDO?
 É produzido naturalmente na estratosfera pela ação fotoquímica dos raios ultravioleta sobre as moléculas de oxigênio. 
 Esses raios são suficientemente intensos para separar os dois átomos que compõem a molécula de O2 produzindo assim o oxigênio atômico.
 A produção de ozônio é realizada numa etapa imediatamente posterior, resultando da associação de um átomo de oxigênio e uma molécula de O2 na presença de um catalizador (Substãncia que afeta a velocidade de uma reação) 
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► Mesosfera
 Entre 50 a 80 km acima da superfície da Terra
 É a parte mais fria de toda a atmosfera.
 A partir dos 50 km de altura, onde está a estratopausa, a temperatura volta a ser o nosso conhecido "quanto mais alto, mais frio". O perfil de temperatura se modifica novamente e passa a diminuir com a altura até os 80 km, quando chega a -90 °C. 
 É a mesosfera, a camada de ar dos meteoros. 
 Na mesosfera a queda de temperatura passa a ocorrer em virtude da baixa concentração de moléculas e da diminuição do calor oriundo da camada de ozônio, que ficou pra baixo. 
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► Termosfera
 Camada final, tênue e se estende no espaço
acima de 80 km de altura. Muito rarefeita devido às baixas densidades.
 A temperatura pode chegar até 1000 ºC, mas como o gás está disperso, os efeitos térmicos não parecem tão quentes.
 A Termosfera está localizada acima da mesopausa, sua temperatura aumenta com a altitude rápida e monotonicamente até onde a densidade das moléculas é tão pequena e se movem em trajetórias aleatórias tal, que raramente se chocam. 
 O aquecimento na Termosfera, é devido a absorção de radiação solar no extremo ultravioleta pelo oxigênio atômico.
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► Exosfera
Estende-se de uma altitude aproximada entre 500 e 750 Km da superfície da Terra e acima dessa altitude.
Os átomos de oxigênio, hidrogênio e hélio formam uma atmosfera muito tênue e as leis dos gases deixam de ser válidas 
 
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► Termosfera
 Camada final, tênue e se estende no espaço
acima de 80 km de altura. Muito rarefeita devido às baixas densidades.
 A temperatura pode chegar até 1000 ºC, mas como o gás está disperso, os efeitos térmicos não parecem tão quentes.
 A Termosfera está localizada acima da mesopausa, sua temperatura aumenta com a altitude rápida e monotonicamente até onde a densidade das moléculas é tão pequena e se movem em trajetórias aleatórias tal, que raramente se chocam. 
 O aquecimento na Termosfera, é devido a absorção de radiação solar no extremo ultravioleta pelo oxigênio atômico.
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Balanço de Radiação
 Sistema aberto – Sistema Superficie-Atmosfera (SSA) – interações de seus componentes controlam os fluxos de matéria e energia que nele ocorrem.
 Os fenomenos climáticos produzidos na Troposfera resultam dos processos de TRANSFERÊNCIA, TRANSFORMAÇÃO e ARMAZENAMENTO de energia e matéria que ocorrem no SSA.
 Os processos de CONDUÇÃO, CONVECÇÃO, ADVECÇÃO, CONDENSAÇÃO E RADIAÇÃO desempenham importante papel no fluxo de energia do SSA, sendo os responsaveis pelo aquecimento do ar na camada da Troposfera.
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 Condução – transferência de calor por contato entre dois corpos com distintas temperaturas.
 Convecção – transferência de calor por meio do deslocamento vertical das correntes aéreas.
 Advecção – ocorre quando um volume de ar é forçado a deslocar-se horizontalmente, como consequencia da instalação de um grande de pressão entre áreas contíguas, levando consigo as características térmicas da superficie sobre a qual repousava.
 Condensação – transfere para o ar quantidades consideraveis de energia que foram consumidas do ambiente durante a evaporação da água da superficie, e envolve a transformação do calor latente em calor sensível – Liberação de calor latente. 
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Processo de Radiação
 A Radiação é o principal modo de propagação de energia no SSA.
 A radiação solar corresponde à emissão de energia sob a forma de ondas eletromagnéticas que se propagam à velocidade da luz.
 Todo corpo que esteja a uma temperatura superior a -273ºC (ou 0K) possui energia, portanto emite radiação.
Assim, a quantidade de radiação emitida por um corpo dependerá de sua temperatura e quanto mais quente o corpo emissor, menor será o comprimento de onda de seu pico de emissão, ou seja, quanto maior a temperatura de um corpo, mais ondas curtas ele emitirá. 
O Sol, que possui uma temperatura de aproximadamente 6.000ºK, irradia preferencialmente na faixa do ultravioleta ao infravermelho próximo, e aTerra, com uma temperatura média de 288ºK, irradia preferencialmente na faixa do infravermelho distante 
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Mudança Climática
Termos associados:
 Gases do Efeito Estufa
 Aquecimento Global
 Mudança Climática
Gases do Efeito Estufa
 Gases do Efeito Estufa são uma classe de gases que podem aprisionar o calor próximo da superfície da Terra. 
 À medida que aumenta sua concentração na atmosfera, o calor extra que eles capturam leva ao aquecimento global. 
 Esse aquecimento exerce uma pressão sobre o sistema climático da Terra e pode levar a uma mudança climática.
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Estimativas da média global do forçamento radiativo (FR) e faixas em 2005 para o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4), o óxido nitroso (N2O) antrópicos e outros agentes e mecanismos importantes, juntamente com a extensão geográfica típica (escala espacial) do forçamento e o nível de compreensão científica (NCC) avaliado. 
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► Dióxido de Carbono - CO2
O CO2 é o mais abundante dos tênues gases do efeito estufa e é produzido sempre que queimamos alguma coisa ou quando algo se decompõe.
O CO2 tem uma vida muito longa na atmosfera: em torno de 56% de todo o CO2 que os seres humanos liberaram pela queima de combustíveis fosseis ainda permanece no ar, o que é a causa – direta e indireta – de cerca de 80% de todo o aquecimento global.
Existem em torno de trinta gases do efeito estufa na atmosfera, todos em pequenas proporções e cujo efeito, para a maioria dos propósitos, é medido tendo o CO2 como referência.
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 O dióxido de carbono é o gás de efeito estufa antrópico mais importante. 
 A concentração atmosférica global de dióxido de carbono aumentou de um valor pré-industrial de cerca de 280 ppm para 379 ppm3 em 2005. 
 A concentração atmosférica de dióxido de carbono em 2005 ultrapassa em muito a faixa natural dos últimos 650.000 anos (180 a 300 ppm), como determinado a partir de testemunhos de gelo.
 A taxa de aumento da concentração anual de dióxido de carbono foi mais elevada durante os últimos 10 anos (média de 1995 a 2005: 1,9 ppm por ano) do que desde o início das medições atmosféricas diretas contínuas (média de 1960 a 2005: 1,4 ppm por ano), embora haja variações de um ano a outro nas taxas de aumento.
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ppm / ppb
ppm (partes por milhão) ou ppb (partes por bilhão, 1 bilhão = 1.000 milhões) é a razão do número de moléculas de gases de efeito estufa em relação ao número total de moléculas de ar seco.
Por exemplo, 300 ppm significam 300 moléculas de um gás de efeito estufa por milhão de moléculas de ar seco.
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 A principal fonte de aumento da concentração atmosférica de dióxido de carbono desde o período pré-industrial se deve ao uso de combustíveis fósseis, com a mudança no uso da terra contribuindo com uma parcela significativa, porém menor. As emissões fósseis anuais de dióxido de carbono aumentaram de uma média de 6,4 [6,0 a 6,8]5 Gt C (23,5 [22,0 a 25,0] Gt CO2) por ano na década de 90 para 7,2 [6,9 a 7,5] Gt C (26,4 [25,3 a 27,5] Gt CO2) por ano no período de 2000 a 2005 (os dados de 2004 e 2005 são estimativas provisórias). As emissões de dióxido de carbono relacionadas com a mudança no uso da terra são estimadas em 1,6 [0,5 a 2,7] Gt C (5,9 [1,8 a 9,9] Gt CO2) por ano na década de 90, embora essas estimativas apresentem uma grande incerteza. {7.3}.
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► Metano – CH4
 Depois do OCO2, o metano é o gás do efeito estufa mais significativo. Embora aparecendo em apenas 1,5 parte por milhão na atmosfera, sua concentração dobrou nos últimos séculos.
 O metano é mais poderoso para captar energia do calor do que o OCO2, mas felizmente dura poucos na atmosfera. 
 O metano é criado por micróbios que vivem em ambientes em ambientes sem oxigênio, como lagoas estagnadas e intestinos, motivo pelo qual é abundante em pântanos, gases intestinais e arrotos.
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A concentração atmosférica global de metano aumentou de um valor pré-industrial de cerca de 715 ppb para 1732 ppb no início da década de 90, sendo de 1774 ppb em 2005. A concentração atmosférica de metano em 2005 ultrapassa em muito a faixa natural dos últimos 650.000 anos (320 a 790 ppb), como determinado com base em testemunhos de gelo. As taxas de aumento diminuíram desde o início da década de 90, de forma condizente com o total de emissões (soma das fontes antrópicas e naturais), ficando aproximadamente constantes durante esse período. É muito provável6 que o aumento observado da concentração de metano se deva às atividades antrópicas, predominantemente a agricultura e o uso de combustíveis fósseis, mas as contribuições relativas de diferentes tipos de fontes não estão bem determinadas. {2.3, 7.4}
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► Óxido Nitroso – N2O
O Óxido Nitroso é 270 vezes mais eficaz que o CO2 na captura do calor e, embora seja muito mais raro que o metano, permanece 150 anos na atmosfera.
Em torno de um terço de nossas emissões vem da queima de combustíveis fósseis e o resto, da queima da biomassa e do uso de fertilizantes que contêm nitrogênio.
 A concentração atmosférica global de óxido nitroso aumentou de um valor préindustrial de cerca de 270 ppb para 319 ppb em 2005. 
 A taxa de aumento foi aproximadamente constante desde 1980. Mais de um terço de todas as emissões de óxido nitroso é antrópica, devendo-se principalmente à agricultura.
 
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► HFC e CFC
São os mais raros entre todos os gases do efeito estufa.
São produto da engenhosidade humana e não existiam antes que os químicos industriais começassem a manufaturá-los.
São mil vezes mais potentes para captar a energia calorífica do que o CO2, podendo permanecer séculos na atmosfera.
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