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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA FARROUPILHA 
CAMPUS SÃO VICENTE DO SUL/RS 
DISCIPLINA: AGROCLIMATOLOGIA 
 
Aula 4: Atmosfera Terrestre 
 
Prof. Dr. Ivan Carlos Maldaner 
 
A Atmosfera Terrestre 
Camada gasosa de 
espessura muito fina que 
envolve a Terra, sendo 
fundamental para a 
manutenção da vida na 
superfície terrestre 
A atmosfera atua como sede dos 
fenômenos meteorológicos e, 
além disso, é fator determinante 
na qualidade e quantidade de 
radiação solar que atinge a 
superfície terrestre 
Introdução 
• A nossa atmosfera tem um papel chave nas 
condições de existência dos seres vivos: 
– participa no mecanismo da respiração e no 
processo (fotossíntese), 
– intervém no ciclo da água e nos ciclos de vários 
elementos químicos, 
– filtra grande parte da radiação ultravioleta nociva 
proveniente do Sol, 
– suaviza e regulariza a temperatura, transmite os 
sons, e produz condições de luminosidade 
especiais. 
 
 
Principais fatores que determinam a 
estrutura e dinâmica atmosféricas : 
• Gravidade (perfil vertical de pressão) 
• Movimentos da Terra (circulação global, 
variação diurna e com a época do ano, 
estratificação em latitude) 
• Radiação solar (circulação, convecção, 
absorção, perfil vertical de temperatura, 
variação da temperatura com a latitude) 
• Trocas de massa com os outros subsistemas 
(composição química e perfil de temperatura) 
 
Composição da atmosfera terrestre 
Matriz básica (% em 
vol. de ar seco): 
 N2 (~78%) 
O2 (~21%) 
outros gases (~1%) 
Outros componentes com 
concentrações variáveis 
(muito baixas): 
 
CO2 
O3 
CH4, N2O, CFCs 
VAPOR D’ÁGUA (até ~ 4%) 
Apesar da Matriz Básica ser fundamental para a manutenção da vida na 
superfície terrestre, a concentração dos componentes variáveis apresenta 
importância física e biológica. 
Importância Física – no balanço 
de radiação da Terra, retendo parte 
das ondas de calor emitidas pela 
superfície e na atenuação da 
radiação proveniente do Sol 
Importância Biológica – 
suprindo matéria prima para o 
processo da fotossíntese (CO2) 
e regulando o processo de 
transpiração das plantas 
GÁS FONTES DE EMISSÃO 
 naturais antropogênicas 
CONCENTRAÇÃO 
 1750 atual 
TEMPO DE 
RESIDÊNCIA NA 
ATMOSFERA 
 
PODER DE 
AQUECIM. 
CO2 →Respiração →queima combustíveis fósseis 
→ Decomposição de →mudanças na vegetação 
 material orgânico → queima de biomassa 
 → fabricação de cimento 
 
280 ppmv 370 ppmv 50 - 200 anos 1 
CH4 →mat. orgânica em →combustíveis fósseis 
 decomposição →fermentação entérica 
 (pântanos, lagos →arrozais inundados 
 e oceanos ) →dejetos animais 
 →esgotos 
 
700 ppbv 1800 ppb 12 - 17 anos 21 
N2O →oceanos , solos →fertilizantes 
 tropicais e →indústria :nylon, ac.nítrico 
 temperados →queima de biomassa e 
 (bactérias) de combustíveis fósseis 
 →modificação do uso do solo 
 →conversão catalítica (carros) 
 
 275 ppbv 310 ppbv 120 anos 310 
CFCs →propelentes, solventes, 
 refrigeração, espumas 
0 ordem de 
 pptv 
 13 - 102 anos acima de 
 10.000 
 
Gases de Efeito Estufa – fontes, concentração, tempo de 
residência e poder de aquecimento em relação ao CO2 
Oxigênio e Ozônio 
• O oxigênio torna possível a vida aeróbia na 
Terra (oxidação de compostos, respiração) 
• Formação de ozônio na atmosfera. 
• Recombinação fotoquímica 
– Quase todo o ozônio presente no ar 
– Descargas elétricas 
Oxigênio e Ozônio 
• Ozônio: 
– Próximos da superfície terrestre até cerca de 
100 km de altitude. 
– A camada de 10 e 70 km = ozonosfera (camada 
mais rica em ozônio) 
– A concentração varia com a latitude e, em uma 
dada latitude, com a época do ano, com a hora 
do dia e, ainda, com a maior ou menor atividade 
do Sol. 
– Atividades industriais e queima de 
combustíveis fósseis pode aumentar a [O3] 
Oxigênio e Ozônio 
• Ozônio: 
– Próximos da superfície terrestre até cerca de 
100 km de altitude. 
– A camada de 10 e 70 km = ozonosfera (camada 
mais rica em ozônio) 
– A concentração varia com a latitude e, em uma 
dada latitude, com a época do ano, com a hora 
do dia e, ainda, com a maior ou menor atividade 
do Sol. 
– Atividades industriais e queima de 
combustíveis fósseis pode aumentar a [O3] 
Ozônio 
• Diminuição da [O3]: 
– Excesso de radiação solar ultravioleta 
– Queimaduras na epiderme dos seres vivos 
– Câncer de pele 
• Aumento na concentração [O3] 
– Absorção de toda radiação ultravioleta 
• Não haveria formação de vitamina D no organismo animal 
• Comprometeria a fixação do cálcio e do fósforo, indispensáveis 
à formação do tecido ósseo. 
• Na superfície possui poder oxidante causando danos a vegetais 
(queimaduras e inibição da fotossíntese) e animais (destruição 
de enzimas e ressecamento do aparelho respiratório) 
Ozônio 
• Destruição 
– Óxido nitroso (NO) 
• Explosões nucleares 
• Aviões supersônicos 
– Clorina (Cl) 
• Derivadas dos clorofluorcarbonos (CFCs) 
– Freon-11 (CFCl3): Sprays 
– Freon-12 (CF2Cl2): Refrigeradores 
– Cl + O3 →ClO + O2 
– Cl + O → Cl + O2 
 
 
Ozônio como filtro solar 
Vapor d'água 
• A concentração de 0 a 4% 
• Bastante variável 
– Em geral, diminui com a altitude. 
– Regiões tropicais quentes e úmidas 
• 40 g.kg-1 de ar seco 
– Zonas polares frias e secas 
• 0,5 g. kg-1 de ar seco 
Vapor d'água 
• Interfere na distribuição da temperatura 
– Participa ativamente dos processos de absorção e emissão de 
calor sensível pela atmosfera; 
– Atua como veículo de energia ao transferir calor latente de 
evaporação, de uma região para outra, o qual é liberado 
como calor sensível, quando o vapor se condensa. 
• Único constituinte da atmosfera que muda de estado em 
condições naturais 
– Responsável pela origem das nuvens e por uma extensa série 
de fenômenos atmosféricos importantes (chuva, neve, 
orvalho etc.). 
• Sua proporção na atmosfera determina o nível de 
conforto ambiental. 
Gás carbônico 
• 98% se encontra dissolvido na água dos oceanos, sob a 
forma de bicarbonato 
• Quase todo o restante está na atmosfera 
– Sua concentração oscila muito pouco em torno de 0,5 g.kg-1 
– [CO2] varia no tempo e no espaço 
• Local: Cidade = ↑[CO2] x Campo ↓[CO2] 
• Continente = ↑[CO2] x Oceano ↓[CO2] 
• Tempo: Noite = ↑[CO2] x Dia ↓[CO2] 
• Dia Nublado = ↑[CO2] x Dia com céu Limpo ↓[CO2] 
• Entrada de CO2 
– Combustão e queima, respiração, decomposição, erupções 
vulcânicas, reações de rochas calcárias com ácidos 
• Retirada de CO2 
– Fotossíntese e fixação por corais formadores de recifes 
Evolução da concentração de CO2 
Evolução da concentração de CO2 
Gás carbônico 
• Há um intercâmbio contínuo de gás carbônico entre a 
atmosfera e os seres vivos (respiração e fotossíntese), os 
materiais da crosta (combustão e oxidação) e os 
oceanos. 
• 90% dos principais constituintes vegetais não provêm 
do solo, mas da atmosfera, através da atividade 
fotossintética.– O carbono, integrante das moléculas sintetizadas pelos 
vegetais provém do gás carbônico atmosférico. 
• O CO2 também desempenha um papel de destaque na 
energética do sistema globo-atmosfera, absorvendo 
energia solar e terrestre de determinados comprimentos 
de onda. 
• Aumento [CO2] = efeito estufa 
Partículas sólidas e líquidas 
• Núcleos de condensação 
– Papel importante na formação das nuvens 
• Partículas sólidas 
– Pó atmosférico (terra fina, cinza vulcânica, sais, 
fuligem, etc.) e seres vivos ou parte destes 
(bactérias, fungos inferiores, esporos de fungos 
superiores e de outros vegetais e pólen de 
certas plantas) 
Variação vertical de 
propriedades da atmosfera 
• 50% da massa total da atmosfera encontra-
se até 5 km de altitude 
• Abaixo de 10 e de 20 km concentram-se, 
respectivamente, 75 e quase 95% do ar 
existente 
• A progressiva rarefação do ar ao longo da 
vertical é que torna impossível estabelecer 
um limite físico externo para a atmosfera. 
Estrutura vertical da atmosfera 
• Possui estrutura vertical variável 
– Composição, temperatura, umidade, pressão, 
movimentos 
• Não existem limites físicos que separem as 
camadas da atmosfera 
• Camadas interagem entre si 
Estrutura vertical da atmosfera 
• Divisão das camadas com propriedades 
homogêneas 
– Variação da temperatura do ar com a altitude. 
– Camadas onde não há variação da temperatura 
com a altitude são ditas isotérmicas. 
• A atmosfera está dividida em quatro 
camadas: 
– troposfera, estratosfera, mesosfera e termosfera 
– Separadas por três zonas de transição 
• tropopausa, estratopausa e mesopausa 
A atmosfera pode ser dividida de 
acordo com suas características 
físicas e químicas 
Termosfera 
Mesosfera 
Estratosfera – onde encontra-se 
a maior concentração de O3 
Troposfera – onde ocorrem os 
fenômenos meteorológicos 
Estrutura da atmosfera 
Estrutura vertical média da 
atmosfera, segundo o critério térmico 
Variação da temperatura nas diferentes camadas da atmosfera (na Troposfera a temperatura diminui 
devido à rarefação do ar e à redução da pressão, enquanto que na estratosfera o aumento de 
temperatura se deve à absorção da radiação solar pelas moléculas de ozônio). 
Estrutura vertical da atmosfera 
 
Troposfera 
• É a mais importante das camadas da atmosfera 
• Se concentram cerca de 3/4 da massa total da 
atmosfera e quase todo o seu vapor d'água 
• Ambiente natural de praticamente todas as nuvens e 
dos fenômenos meteorológicos direta ou 
indiretamente decorrentes da presença do vapor 
d'água no ar. 
• A temperatura do ar diminui com a altitude cerca de 
6,5 °C km-1 na troposfera 
• O aquecimento do ar se efetua basicamente por 
condução, em contacto com a superfície terrestre 
aquecida pelo Sol. 
 
Perfil térmico normal da troposfera 
Troposfera 
• O aquecimento próximo a superfície proporciona o 
desenvolvimento de correntes aéreas verticais 
(ascendentes e subsidentes) que provocam 
transferência convectiva de calor e de vapor d'água 
para níveis mais elevados da troposfera. 
• A rugosidade natural da superfície, devido à 
resistência que oferece ao vento, gera turbulência 
(maior sobre os continentes que sobre os oceanos), 
contribuindo para acelerar, ainda mais, a 
transferência vertical de calor e de vapor d’água. 
• A velocidade do vento, em geral, aumenta com a 
altitude na troposfera, atingindo valores máximos 
perto da tropopausa (150 a 200 km.h-1). 
Troposfera 
• A espessura da troposfera varia com a latitude 
e com a época do ano. 
• Nos pólos, oscila entre um mínimo de 6 km no 
inverno e um máximo de 8 km no verão, em 
média. 
• Na zona tropical são de 15 e 18 km, 
aproximadamente. 
• Grandes perturbações atmosféricas (como os 
ciclones) podem estar associadas à elevação ou 
à redução da espessura da troposfera. 
Importância Agroclimática 
• Ação termorreguladora: 
– Absorve parte da radiação solar (não é 
completamente transparente), evitando o 
super-aquecimento durante o dia 
– Retém parte da radiação terrestre, evitando o 
super-resfriamento noturno da superfície 
– Se não houvesse atmosfera: 
• De dia: +95ºC 
• De noite: -180ºC 
• Ionosfera: ondas de rádio 
P
o
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te
 
Comprimentos de onda (nm) 
 10.000 5.000 1.000 500 100 
IV 
Vis 
Metano 
Óxido Nitroso 
Oxigênio (O2) 
e Ozônio (O3) 
Dióxido de 
Carbono 
Vapor d´água 
A 
Atmosfera 
Absorção de Energia 
Radiante pelos 
Componentes 
Atmosféricos em 
Diferentes 
Comprimentos de Onda 
Indica o espectro teórico da 
radiação solar antes da 
interação com a atmosfera, 
com a proporção de cada faixa 
de comprimento de onda 
Indica o espectro real da 
radiação solar antes da 
interação com a atmosfera 
(1), e após o processo de 
absorção, causado pelos 
principais constituintes 
absorvedores da atmosfera 
(2). A área cinza indica a 
banda absorvida. 
Absorção da radiação solar 
Difusão da radiação solar 
Os constituintes atmosféricos, normalmente aerossóis, partículas de poeira e 
gotículas de água (nuvens, nevoeiros, etc.) mudam a direção dos raios solares. 
Esse processo gera a radiação multi-direcional, denominada de difusa. Parte 
dessa radiação retorna ao espaço sideral. Quanto maior a espessura da camada 
da atmosfera a ser atravessada pela radiação solar, maior a difusão. 
Difusão 
Essa figura mostra a energia associada a cada comprimento de onda. Observe que 
da energia global, somente uma parte é proveniente da radiação direta (Direct), o 
restante é proveniente da radiação difusa, ou seja, a diferença entre Global e Direta. 
Quando a difusão é proporcionada 
por partículas de diâmetro muito 
pequeno, como os aerosóis, há 
difusão predominantemente nos 
comprimentos de onda mais 
curtos (violeta/azul). 
Quando ocorre difusão por 
partículas de poeira a sensação 
visual é do céu avermelhado, como 
observado ao nascer e pôr do sol. 
Nessas condições, nas quais o 
ângulo zenital do Sol é elevado 
(baixa altura do astro), a camada 
que a radiação solar atravessa é 
bem maior e isso permite uma 
maior atenuação da radiação, tanto 
pela absorção como pela difusão. 
Qg 
Qo 
Qd 
Qc 
Ir
ra
d
iâ
n
c
ia
 S
o
la
r 
(M
J
/m
2
h
) 
Horário 
Qg 
Qo 
Qd Qc 
Horário 
Céu Limpo 
Céu Nublado 
Ir
ra
d
iâ
n
c
ia
 S
o
la
r 
(M
J
/m
2
h
) 
Irradiância solar em um dia de céu 
limpo: Qo (RS no topo da 
atmosfera), Qg (RS na superfície 
terrestre), Qd (RS direta), Qc (RS 
difusa). Em um dia como este a Qg 
é composta predominantemente 
por Qd... 
... ao passo que em um dia de 
céu nublado existe uma maior 
proporcionalidade entre Qd e Qc. 
O processo de reflexão da RS 
pelas nuvens também pode ser 
considerado um processo de 
difusão, já que muda a direção 
dos raios solares. 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA FARROUPILHA 
CAMPUS SÃO VICENTE DO SUL/RS 
DISCIPLINA: AGROCLIMATOLOGIA 
Obrigado pela 
atenção! 
Ivan.maldaner@iffarroupilha.edu.br

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