cap_aqui_tempo_e_clima

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA RURAL 
 
 
 
 
 
 
 
DISCIPLINA: Hidrologia e climatologia (ENR 5512) 
 
 
 
 
 
Capítulo: 
Tempo, clima e atmosfera terrestre 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Rosandro Boligon Minuzzi 
E-mail: rbminuzzi@cca.ufsc.br 
www.labclimagri.ufsc.br 
Telefone: 3721-5484 
 
 
 
 
“Tempo, clima e atmosfera terrestre” 
Hidrologia e climatologia (ENR 5512) – Prof. Rosandro B. Minuzzi 
2
1. Introdução 
 Em sua órbita ao redor do Sol (translação), o planeta Terra passa por diferentes 
exposições à radiação solar ao longo dos 365 dias do ano, o que define as estações do ano, em 
termos de temperaturas e chuvas, dependem de alguns fatores adicionais como a distância até o 
equador, a distância aos oceanos e a altitude do local. O conjunto desses fatores define o que se 
chama clima. 
 A atmosfera, no entanto, é extremamente complexa e desafia as definições mais simples. 
O tempo que sentimos no dia a dia, as chuvas, o calor, o frio, estão associados à atuação de 
sistemas meteorológicos, como frentes frias e quentes, ciclones e anticiciclones, etc. 
 Assim: 
→ Tempo: é a condição da atmosfera terrestre em um dado instante e lugar. Para determinarmos 
a condição da atmosfera terrestre e, portanto, o tempo, precisaremos observar e medir vários 
elementos meteorológicos (ou variáveis meteorológicas), tais como: temperatura do ar, pressão 
atmosférica, velocidade e direção do vento, umidade do ar, etc. 
 
→ Clima: somatório das condições meteorológicas características de um lugar ou região. Para 
definirmos o clima de um lugar ou região é necessário dispormos de uma longa série de 
observações. Esse período para expressar as condições médias deve ser de pelo menos 30 anos, 
conforme estabelecido pela Organização Meteorológica Mundial (OMM) com base em princípios 
estatísticos de tendência do valor médio. A ‘normal climatológica’ (valor médio ou valor esperado) 
de um elemento meteorológico passa a ser o valor de referência para analisar as diversas 
variações do clima (variabilidade climática, flutuação climática, tendência climática, ciclo climático e 
mudança climática) e auxiliar nas previsões de clima. 
 
Como determinamos o CLIMA ? 
Conforme descrito no parágrafo anterior, para definirmos o clima de um lugar necessitamos 
de uma longa série de dados meteorológicos. Assim, inicialmente temos que ter dados diários (ver 
tabela abaixo). Com estes dados diários, ao término de um determinado mês/ano, poderemos 
determinar como foi o comportamento médio da atmosfera deste período (mês/ano). Por sua vez, 
esse valor médio obtido entrará na nossa longa série de dados, a qual, definiremos como é o clima 
neste referido mês. Este exemplo mostrou como obter o clima na escala mensal, mas podemos 
usar o mesmo raciocínio para outras diferentes escalas de tempo (quinzenas, bimestres, anual, 
etc). 
Abaixo, consta a forma de como podemos obter a climatologia para dois elementos 
meteorológicos (chuva e temperatura do ar) em um local (Blumenau) e determinado período 
(janeiro). Outras informações estatísticas podem ser obtidas a partir de uma série de dados 
meteorológicos, como o valor máximo e o valor mínimo, auxiliando no planejamento de diversas 
atividades. Com base nas informações da tabela, vemos que no mês de janeiro, em Blumenau, o 
“Tempo, clima e atmosfera terrestre” 
Hidrologia e climatologia (ENR 5512) – Prof. Rosandro B. Minuzzi 
3
valor médio (esperado) de chuva é de 221,5mm. Assim, como exemplo, quando a previsão de 
clima indica que a quantidade de chuva em janeiro deve ficar abaixo da climatologia na região de 
Blumenau, significa que a quantia de chuva totalizada em janeiro, não deverá exceder 221,5mm. 
Com o valor médio, também podemos analisar o comportamento climático. Pelo gráfico 
abaixo, verificamos que nos primeiros 15 anos da série, houve 12 situações em que as 
quantidades de chuva ficaram abaixo da média e, nos últimos 15 anos, em apenas 5 situações os 
registros estiveram abaixo da média climatológica. Assim, em princípio, podemos afirmar que as 
chuvas em Blumenau, no mês de janeiro, mostraram uma tendência de aumento nos últimos anos. 
Para conclusões mais precisas, é importante adotar metodologias estatísticas. 
Data Temp (°C) Chuva (mm) UR (%)
01/01/1974 16,6 7 85,2
02/01/1974 15,3 3,2 69,9
03/01/1974 17 1,8 55
04/01/1974 19,2 3,9 52,4
05/01/1974 22,6 0 47,1
06/01/1974 21,9 16,2 70,1
07/01/1974 23,6 0 63,5
08/01/1974 22,5 17,2 70
09/01/1974 22,6 0 62,4
.... .... .... ....
.... .... .... ....
26/01/1974 19,4 0 69,3
27/01/1974 19,7 0 61,8
28/01/1974 20,3 0 54,9
29/01/1974 22,1 0 54,7
30/01/1974 20,8 10,4 68,1
31/01/1974 18,9 0 61,7
Média jan/1974 28,4 173,7 63,1
 
 
 
 
“Tempo, clima e atmosfera terrestre” 
Hidrologia e climatologia (ENR 5512) – Prof. Rosandro B. Minuzzi 
4
ANO Chuva (mm) Temp. (°C)
1974 173,7 28,4
1975 178,9 26,4
1976 206,8 25
1977 230 28,1
1978 215,1 29,3
1979 57,8 28,4
1980 sem dados sem dados
1981 117,9 26,3
1982 84,5 26,8
1983 272,4 27
1984 194,7 28,9
1985 48,1 30,1
1986 167,5 29
1987 230,2 28,7
1988 185,2 23,9
1989 575,8 24,8
1990 354,8 25
1991 145,6 25,3
1992 293,7 27,4
1993 301 28,6
1994 125,1 27,5
1995 454,7 29,3
1996 217,2 29,1
1997 339,9 28,2
1998 376,9 24,3
1999 210,5 28
2000 251 28
2001 228 26,8
2002 135,9 29,3
2003 109,6 25,4
2004 161,9 26,9
MÉDIA 221,5 27,3
Máximo 575,8 30,1
Mínimo 48,1 23,9
JANEIRO
Blumenau - SC
 
 
Lembre: 
tempo= descrição instantânea das condições atmosféricas. 
clima= descrição média das condições atmosféricas. 
elemento climático (ou meteorológico)= são grandezas (variáveis) que caracterizam o estado 
da atmosfera (radiação solar, temperatura, umidade do ar, etc). 
 
2. Fatores climáticos 
São agentes causais que condicionam os elementos meteorológicos. Fatores geográficos 
tais como latitude, altitude, continentalidade/oceanidade, corrente oceânica (ou marítima), 
vegetação e tipos de solos, afetam os elementos meteorológicos. A radiação solar pode ser 
tomada ou como fator condicionador ou como elemento dependente da latitude, altitude e época 
do ano. 
Exemplo 1: quanto maior a altitude, menores a temperatura (elemento meteorológico) e a 
pressão atmosférica (elemento meteorológico). 
Chuva janeiro (mm) - Blumenau 
0
100
200
300
400
500
600
700
19
74
19
75
19
76
19
77
19
78
19
79
19
80
19
81
19
82
19
83
19
84
19
85
19
86
19
87
19
88
19
89
19
90
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
Chuva (jan) Clima
Climatologia mensal de chuva (mm) - Blumenau
0
50
100
150
200
250
jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
“Tempo, clima e atmosfera terrestre” 
Hidrologia e climatologia (ENR 5512) – Prof. Rosandro B. Minuzzi 
5
Exemplo 2: quanto maior a latitude, menores a radiação solar e a temperatura (elemento 
meteorológico). 
Exemplo 3: a diferença de calor específico entre a superfície terrestre e as massas de 
água, faz com que o continente se aqueça e se resfrie mais rapidamente que as superfícies 
aquáticas. Assim, o efeito da oceanidade (ou maritimidade) minimiza a amplitude térmica 
(elemento meteorológico). 
Exemplo 4: a densa vegetação das áreas intertropicais (Amazônia, como exemplo) com 
sua intensa evapotranspiração, aumenta a umidade do ar (elemento meteorológico), o que facilita 
a ocorrência de chuvas (elemento meteorológico). 
Exemplo 5: as correntes marítimas influenciam na temperatura do ar, pois podem 
transportar ou transmitir “calor” ou “frio” de uma área para outra. Áreas costeiras banhadas por 
correntes frias,por exemplo, têm temperaturas mais baixas que outras situadas na mesma latitude, 
mas que não são afetadas por tais correntes. 
 
 
3. Importância do tempo e clima no meio ambiente 
 Do ponto de vista termodinâmico, meio ambiente é tudo que envolve e interage com um 
sistema. No caso da aqüicultura, a atmosfera, o solo e a água fazem parte do ambiente, enquanto 
que as plantas, os animais e os microorganismos são os sistemas. 
O clima de uma região é um fator decisivo na escolha das espécies a serem cultivadas e 
no planejamento de áreas para criação dessas espécies. Em termos de temperatura da água 
podemos dividir os peixes em espécies de águas frias e de águas tropicais. Os primeiros se 
desenvolvem bem em águas com temperatura variando entre 10 e 20°C (truta, salmão, etc), 
enquanto os outros necessitam de temperatura entre 20 e 30°C para manter um bom crescimento 
e a reprodução (carpa, pacu, tambaqui, etc). Por sua vez, a temperatura da água (principalmente a 
pequenas profundidades) é influenciada pelas condições atmosféricas. 
Outro fator importante é a pluviosidade, pois a vazão dos rios, córregos e nascentes varia 
muito nos períodos de chuva ou de seca prolongados. Assim, quando calculamos o volume mínimo 
de água necessária ao abastecimento de uma piscigranja, devemos fazer esta medida no período 
em que a vazão do manancial hídrico é mais baixa do ano. Da mesma forma deve ser considerada 
a umidade e evaporação local. 
“Tempo, clima e atmosfera terrestre” 
Hidrologia e climatologia (ENR 5512) – Prof. Rosandro B. Minuzzi 
6
Em climas de grande variação diurna de temperatura (tropical de altitude) recomenda-se 
que os viveiros sejam de 30 a 50cm mais profundos, a fim de amenizar o efeito prejudicial dessas 
variações, já que o metabolismo dos peixes está diretamente associado à temperatura de seu 
ambiente. 
 
5. Observações meteorológicas à superfície 
 Uma observação meteorológica de superfície consiste de procedimentos sistemáticos e 
padronizados, visando à obtenção de informações qualitativas e quantitativas referentes as 
variáveis meteorológicas. A padronização fielmente seguida, foi determinada pela Organização 
Meteorológica Mundial (OMM), tendo em vista o caráter global dos estudos atmosféricos. Tal 
padronização inclui: tipos de equipamentos usados, técnicas de calibração, aferição, ajustes, 
manuseio e procedimentos observacionais. Além disso, os horários das observações, o tratamento 
dos dados observados, as correções efetuadas, as estimativas indiretas de outros parâmetros 
derivados são igualmente realizados segundo padrões rígidos. 
 O valor assumido por cada variável meteorológica numa determinada observação, constitui 
um dado meteorológico. Os dados meteorológicos podem ser classificados em: 
 - instrumentais: quando obtidos a partir da indicação de instrumentos de leitura direta ou 
de registradores (temperatura, chuva, insolação, direção e velocidade do vento, etc); 
 - sensoriais: quando avaliados pelo próprio observador, valendo-se apenas do seu 
tirocínio e dos seus sentidos (tipo, quantidade e altura de nuvens, fenômenos anômalos, etc); 
 - derivados: quando obtidos por intermédio de cálculos aplicados à indicação de 
instrumentos (temperatura do ponto de orvalho, pressão ao nível do mar, etc). 
 As observações meteorológicas são realizadas em locais estrategicamente escolhidos e 
preparados para tais fins, trata-se das estações meteorológicas, que podem ser convencionais 
(exige a presença de um observador para a coleta de dados) e automáticas (são registradas 
automaticamente em intervalos previamente programados, como de 5 em 5 minutos, a cada hora, 
etc – Figura 3). Nas estações automáticas, os dados são armazenados e/ou transmitidos em 
tempo real por diferentes meios (sinal de rádio, SMS, etc) por um datalogger. 
“Tempo, clima e atmosfera terrestre” 
Hidrologia e climatologia (ENR 5512) – Prof. Rosandro B. Minuzzi 
7
 
Figura 3. Ilustração de estação meteorológica automática. 
 
Existem estações de diferentes categorias, segundo os fins específicos a que se destinam: 
 - Estação sinótica: se realizam observações em horários padronizados 
internacionalmente, para fins de previsão do tempo. O horário padrão usado é o Tempo Médio de 
Greenwich (TMG). Com tal procedimento, todas as observações realizadas nas estações sinóticas 
mundiais são efetuadas simultaneamente, independentemente da localização geográfica da 
estação. As observações sinóticas devem ser realizadas às 00h, 12h e 18h TMG, ou seja, no 
horário de Brasília em relação ao TMG, reduzimos em 3 horas. Assim, nas estações sinóticas 
convencionais no Brasil as observações são realizadas às 09h, 15h e 21h (hora local (hora local e 
desconsiderando o “horário de verão”). 
 - Estação climatológica: são usadas em geral, para fins climáticos. Nada impede, 
contudo, que suas observações sejam também utilizadas para fins de previsão, quando realizadas 
nos horários TMG. Denominam-se de estações sinótico-climatológicas aquelas que efetuam 
observações sinóticas e climatológicas. 
 - Estação agrometeorológica: tem por finalidade fornecer informações que permitem 
estabelecer a influência de um ou de vários elementos meteorológicos sobre as atividades 
agrícolas. 
 - Estação meteorológica aeronáutica: em geral estão instaladas nos grandes aeroportos 
e fazem inúmeras observações diárias. As informações destinam-se a segurança de aeronaves, 
mas também podem ser utilizados para fins de previsão do tempo. 
 - Estação hidrológica ou hidrometeorológica: denominação recente de estações, que 
visa obter informações mais voltadas para análise de rios, lagos, etc, como medições da 
precipitação, vazão (Figura 4a) e nível de superfícies líquidas (Figura 4b). 
“Tempo, clima e atmosfera terrestre” 
Hidrologia e climatologia (ENR 5512) – Prof. Rosandro B. Minuzzi 
8
4a 4b 
Figura 4. Medição da vazão de uma tubulação realizada com o uso de um datta loger (4a) um 
datalogger com sensores para medição da temperatura e nível da água (4b). 
 
 - Estação especial: todas as demais estações com qualidades distintas enquadram-se 
como tais. Como exemplos, estação de radar, estação ozonométrica (medição de ozônio), estação 
para experimentos. 
 O local de instalação da estação (exceto para uma ‘estação especial’) deve ser 
representativo na região. 
a) exposição aos ventos gerais da região, não deve ser instalada em fundo de vale; 
b) horizontes amplos, ou seja, evitar barreiras (árvores, edificações, etc) que impeçam a 
incidência da radiação solar ou que modifiquem o vento; 
c) distante de cursos d’água, pois esse modificam o balanço de energia; 
d) terreno plano coberto de grama com altura sempre em torno de 10 cm (Figura 5). 
e) 
Figura 5. Ilustração de uma estação meteorológica. 
 
 
“Tempo, clima e atmosfera terrestre” 
Hidrologia e climatologia (ENR 5512) – Prof. Rosandro B. Minuzzi 
9
Datalogger: O Datalogger (ou “data recorder”) é um equipamento destinado a executar a 
aquisição e a gravação de dados durante um período de tempo, eliminando a necessidade da 
presença de um operador durante a coleta. Estes dados são fornecidos por sensores ou 
equipamentos externos, dos quais desejamos obter um histórico de monitoramento. Normalmente, 
são equipamentos portáteis, supridos de bateria, constituídos de um controlador (que pode ser um 
computador), memória interna para armazenamento dos dados, interface de aquisição e sensores. 
5a 5b 
Figura 5. Exemplo de dois tipos de dataloggers, um fixo, instalado numa estação onde é possível 
conectar vários sensores meteorológicos (5a) e um portátil, destinado a registrar medições de 
temperatura e umidade (5b). 
 
6. Atmosfera terrestre 
A atmosfera terrestre é o conjunto de gases, vapor d’água e partículas, constituindo o que 
se chama de ar (AR = AR SECO (gases) +AR ÚMIDO (vapor d’água)), por isso, possui uma 
estrutura vertical extremamente variável quanto a inúmeros aspectos: composição, temperatura, 
umidade, pressão, movimentos, etc. É de fundamental importância a vida na Terra, pois atua como 
sede dos fenômenos meteorológicos e também como determinante da qualidade e da quantidade 
da radiação solar que atinge a superfície. Não existe um limite superior para a atmosfera, no 
sentido físico, verificando-se apenas uma progressiva rarefação do ar com a altitude. A atmosfera é 
dividida em camadas e zonas de transição, conforme ilustrado na Figura 6. Destas, a Troposfera é 
a mais relevante, por ser a camada onde ocorre a maioria dos fenômenos meteorológicos, por isso, 
é vista em maiores detalhes: 
 Troposfera: Atinge uma altitude aproximada de 15-18km no equador e de 6-8km nos pólos, 
sendo sua espessura variável com as estações do ano. Os movimentos atmosféricos, tanto 
verticais (convecção e subsidência) quanto horizontais, são intensos nessa camada. A temperatura 
na troposfera cai rapidamente com a altitude, numa razão média de 6,5°C/km. É aquecida 
principalmente pela absorção de radiação de ondas longas emitida pela superfície terrestre, a qual, 
por sua vez, se aquece pela absorção da radiação solar (ondas curtas). Por essa razão, a 
superfície do solo é considerada como fonte de calor para a troposfera. Há ocasiões, em geral 
durante a noite, nas quais se observa o fenômeno denominado inversão térmica, em que, a 
temperatura do ar aumenta com a altura acima do solo. 
“Tempo, clima e atmosfera terrestre” 
Hidrologia e climatologia (ENR 5512) – Prof. Rosandro B. Minuzzi 
10
 
Figura 6. Estrutura vertical média da atmosfera segundo o critério térmico. (Fonte: Varejão Silva, 
2006) 
 
 Existe, na atmosfera, um grupo de gases com concentrações aproximadamente constantes 
(até cerca de 90km de altitude). São os chamados gases “permanentes” ou “não variáveis”, como o 
nitrogênio (78,08%) e oxigênio (20,94%). Os demais gases que não apresentam concentração fixa, 
são denominados gases “variáveis”. Dentre estes, destacam-se o vapor d’água, o dióxido de 
carbono (CO2), o ozônio (O3) que, apesar da pequena concentração na atmosfera, são de 
fundamental importância física, química e biológica. 
 Vapor d’água: é o único constituinte da atmosfera que muda de estado físico em condições 
naturais e, em conseqüência, é o responsável pela origem das nuvens e por uma extensa série de 
fenômenos atmosféricos (chuva, neve, orvalho, etc). Sua proporção na atmosfera determina o nível 
de conforto ambiental. Ele é transparente à radiação de onda curta e absorvedor eficiente da 
radiação infravermelha (onda longa), produzindo um “efeito estufa”. Além disso, 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. 
 
Bibliografia recomendada: 
PEREIRA, A.R.; ANGELOCCI, L.R.; SENTELHAS, P.C. Agrometeorologia: fundamentos e 
aplicações práticas. Editora Agropecuária, 478p. 2002 
VIANELLO, R.L.; ALVES, A.R. Meteorologia básica e aplicações. Editora UFV, 449p. 1991 
VAREJÃO SILVA, M.A. Meteorologia e climatologia. INMET, 515p. 2001. Versão digital 
disponível em: 
http://www.agritempo.gov.br/publish/publicacoes/livros/METEOROLOGIA_E_CLIMATOLOGIA_VD
2_Mar_2006.pdf