APOSTILA-04

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APOSTILA 04
Disciplina – Fundamentos de Meteorologia
Curso de Meteorologia
Instituto de Geociências
2.4 - PRESSÃO ATMOSFÉRICA
2.4.1- Conceito de força e pressão
	Sob o ponto de vista da física, conceituamos força como qualquer causa capaz de alterar o estado de repouso ou de movimento dos corpos. E denominamos de pressão, a grandeza escalar definida pela razão entre a força normal aplicada a uma superfície qualquer, pela área da superfície considerada. Considerando uma superfície “S” de área “A”, sujeita a ação de uma força “F”, normal a essa área, a pressão devido a força “F” será então, definida por:
 
 
 ( Pascal
2.4.2 – Pressão atmosférica
	A mistura dos vários gases que compõe a atmosfera possui uma pressão própria que depende da sua temperatura e da sua densidade. Além disso, as camadas superiores da atmosfera comprimem as camadas inferiores, fazendo com que esta apresente pressões mais elevadas. Desta forma, definimos pressão atmosférica em um ponto qualquer da superfície terrestre, como sendo o peso de uma coluna de ar, com secção transversal unitária, que se estende sobre o ponto considerado até o limite superior da atmosfera. Pressão atmosférica, portanto, significa força por unidade de superfície que o ar atmosférico exerce nos corpos materiais em todas as direções. 
2.4.2.1 – Experiência de Torricelli.
	Foi evangelista Torricelli (1608-1647), um físico italiano quem em 1643, demonstrou a existência da pressão atmosférica por meio de uma experiência bastante simples. Ele usou um tubo de aproximadamente 1,0 m de comprimento, cheio de mercúrio (Hg) e com a extremidade tampada. Depois, colocou o tubo, em pé e com a boca tampada para baixo, dentro de um recipiente que também continha mercúrio. Torricelli observou que, após destampar o tubo, o nível do mercúrio desceu e estabilizou-se na posição correspondente a 76 cm, restando o vácuo na parte vazia do tubo. Observe a figura abaixo e veja que o Instrumento inventado por Torricelli, se baseia no principio do equilíbrio hidrostático. Ou seja, as pressões nos pontos A e B são iguais (pontos na mesma horizontal e no mesmo líquido). A pressão no ponto A corresponde à pressão da coluna de mercúrio dentro do tubo, e a pressão no ponto B corresponde à pressão atmosférica ao nível do mar:
Torricelli concluiu da experiência, que a existência da coluna de mercúrio ocorreu, por que o ar atmosférico exerce sobre a superfície livre do mercúrio uma pressão capaz de compensar o peso da coluna formada. Isto é, se a pressão no ponto A aumenta, a coluna de mercúrio sobe e se a pressão diminuir a coluna de mercúrio baixa. Torricelli também observou que num mesmo local o comprimento da coluna de mercúrio variava um pouco ao longo do tempo.
Esse instrumento que permite avaliar a pressão atmosférica é denominado de Barômetro. O barômetro de Torricelli deu origem aos modernos barômetros de mercúrio, que hoje são encontrados nas estações meteorológicas. Outro tipo de barômetro é o aneróide, cujo princípio de funcionamento se baseia no efeito da pressão atmosférica sobre uma ou mais cápsulas metálicas, que se expandem quando a pressão diminui e são comprimidas quando a pressão aumenta.
2.4.2.3 – Leitura do barômetro
	A pressão atmosférica indicada pelo barômetro no momento da leitura do instrumento é simplesmente denominada de pressão barométrica, ou seja, ela ainda não representa a pressão da estação. Para que a pressão lida no barômetro possa representar a pressão atmosférica desse local e permitir sua comparação com valores simultaneamente observados em diversos locais da superfície terrestre são necessárias algumas correções.
 As seguintes condições padrões foram estabelecidas para serem aplicadas na correção da leitura do barômetro de mercúrio:
a) correção da temperatura (correção à temperatura de 0o C)
b) Correção à latitude padrão (45o ), gravidade normal (980,665 cm/s2 ) 
c) correção instrumental
Ressalta-se, porém, que a leitura do barômetro aneróide é compensada para o efeito da temperatura e correção à gravidade normal.
Como dito anteriormente, o elemento sensível do barômetro é o mercúrio e ele (mercúrio) apresenta uma alta capacidade de dilatação e contração. Por isso também é utilizado nos termômetros. No corpo do barômetro há um termômetro que serve para indicar a temperatura do mercúrio do barômetro. Pois bem, imagine o que aconteceria com o mercúrio em dois barômetros, um instalado em Belém, que está próximo da linha equatorial e outro em um dos polos. Em função da diferença marcante de temperatura entre esses locais, você já deve estar inferindo, que o mercúrio do barômetro em Belém estaria mais dilatado e o mercúrio no barometro instalado no pólo estaria mais contraído. Se por hipótese, a pressão atmosférica fosse a mesma, nos dois locais, as indicações barométricas seriam diferentes. Em função disso, é realizada uma correção para determinada temperatura de referência, que foi definida como a temperatura de zero gráu (0 0C). Tabelas contendo o fator de correção para a temperatura de 0 0C foram previamente elaboradas.
	Com relação a correção à gravidade normal, algo semelhante também acontece. Em virtude da rotação da terra, a força de gravidade à superfície é modificada pelo efeito da força centrífuga, uma força aparente que surge em decorrência desse movimento de rotação. Como a rotação da terra na área equatorial é máxima, em torno de 1660 km/h e nos pólos é quase nula, faz com que seja diferente a resultante da gravidade efetiva nas diferentes latitudes do globo terreste. Resumindo, isto significa, que os corpos materiais pesam mais nos pólos e menos na área equatorial e isso afeta também a massa de mercúrio do barometro. Seguindo o exemplo acima dos barometros instalados em Belém e em um dos pólos, segue que na área equatorial o mercúrio fica mais leve e se expande, enquanto que nos pólos, o mercurio fica mais pesado e se contrai. Daí a necessidade de fazer a correção para o efeito da variação da gravidade à superfície, tendo como referência o valor da gravidade em 45 0 de latitude nos dois hemisférios. Assim sendo, a estação meteorológia situada abaixo da latitude de 450, apresenta correção negativa e a que está acima da da latitude de 450, correção positiva. Existem tabelas com esse valor que é fixo para cada estação meteorológica.
	Outra correção que existe para a leitura do barômetro é a correção instrumental. Todo instrumento quando sai da fábrica, passa por um processo de calibração ou aferição, com um instrumento padrão. Com isso, uma ficha sempre acompanha o instrumento, na qual estão anotadas todas as observações importantes para se obter uma exata marcação do instrumento é o que denominamos de certificado de calibração do instrumento. Mesmo que não haja correção a ser feita, isso está expresso no certificado. Se não houver correção instrumntal, o valor implicito para essa situação é 0,0. Porém se a correção é para mais, tem-se valores como + 0,1; + 0,2, + 0,3 etc e se a correção é para menos teremos valores como – 0,1; - 0,2, - 0,3 etc.
	 
Exemplo numérico
Pressão lida no barômetro ......................................................................	1016,4 hPa
Temperatura do barômetro de 30 0, fator de correção para 0 0C ............ 	 - 3,7 hPa
Latitude da estação 5 0 , correção para a gravidade normal ................... 	 - 2,5 hPa
Correção instrumental (se constar no certificado) ................................... 	 + 0,2 hPa
Pressão da estação (leitura barométrica corrigida) ................................ 	 1010,4 Hpa
	
O valor da pressão atmosférica acima determinada, agora tem significado. Ela representa a pressão ao nível da estação, que também é chamada de pressão ao nível da cuba do barômetro.
	Outra questão que precisa ser resolvida é como comparar o valor da pressão da estação entre os diversos locais, que quase sempre apresentam altitudes diferentes.Já aprendemos que a pressão diminui com a altitude e aí precisamos saber em uma região, onde a pressão é mais alta ou é mais baixa, em virtude do valor absoluto da pressão não representar ou não especificar, onde a pressão é mais baixa ou mais elevada, em relação ao valor determinado em dada estação. Então se torna necessário reduzir a pressão da estação ao nível médio do mar. Isso é feito em todo o mundo e permite a comparação da pressão atmosférica entre as diversas estações meteorológicas. 
	Contudo é importante que você saiba conceitualmente a diferença entre altura e altitude. Altura é a distancia vertical de um ponto qualquer da superfície da terra, para outro na atmosfera. Altitude é a distancia vertical de um ponto qualquer sobre a superfície da terra em ralação ao nível médio do mar.
	Vale ressaltar que na disciplina Instrumentos e Métodos de Observação I você terá oportunidade de ler e fazer exercício prático no barômetro. Nesta disciplina, o objetivo é apenas dar informações sobre o assunto. 
Barórafos: Os barógrafos são instrumentos que medem e registram simultaneamente os valores assumidos pela pressão atmosférica durante um dado período de tempo (diário ou semanal).
2.4.2.4 – Unidades e relações utilizadas para a pressão atmosférica. 
Até poucos anos a unidade de pressão recomendada pela Organização Meteorológica Mundial (W M O), para uso internacional era o milibar (mb). Hoje, a unidade utilizada nas medidas da pressão atmosférica é o Hectopascal (hPa).
Conversão entre Unidades
1 atm = 1,01325 × 105 Pa (Pascals)
1 Paatm�� = 1013,25 h (Hectopascals)
1 baratm�� = 1,01325 
1 mmHgatm�� = 760 (milímetros de mercúrio)
1 atm�� = 29,92126 inHg (polegadas de mercúrio)
1 mb = 1 hPa (milibar)
2.4.2.5 – Tipos de variações da pressão atmosfera
	Em um local qualquer da terra, a pressão atmosférica apresenta os seguintes tipos de variação:
Variação com a altitude
Tendo em vista a pressão atmosférica depende do peso da coluna de ar sobre o local considerado, torna-se evidente que nos elevarmos na atmosfera, a pressão diminuirá. A redução da pressão com a altitude, entretanto, não é igual para toda a atmosfera. A redução é grande nos primeiros níveis da troposfera e vai se tornando menor a medida que a altitude aumenta. A pressão cai para cerca da metade do seu valor à superfície, quando a altitude atinge em torno de 5.500 m. Entretanto, a pressão não é 0 mb na altitude de 11.000 m
Variação diurna 
Ao longo do período diário, na região tropical, a pressão atmosférica apresenta variações regulares, das quais resultam dois valores máximos e dois valores mínimos. Na nossa região os valores máximos ocorrem as 10 horas da manhã e as 22 horas, tempo local. Os valores mínimos ocorrem as 4 horas da manhã e as 16 horas.
Exemplo da variação diária da pressão na região tropical
Variação sazonal da pressão
A pressão atmosférica também varia sazonalmente com as estações do ano. Num dado local os valores médios observados no verão são em geral menores do que os verificados no inverno.
2.4.2.6 – Isóbaras e superfícies isobáricas
	Para termos num dado instante a distribuição da pressão sobre uma dada região (variação espacial da pressão) é conveniente colocarmos sobre uma carta geográfica os valores da pressão reduzidos ao nível médio do mar, observados simultaneamente em cada estação meteorológica que opera na região considerada. Feito isso, podemos unir por uma linha todos os pontos que apresentam o mesmo valor de pressão. Essas linhas que unem os pontos de mesma pressão são chamadas de “isóbaras” e uma superfície em que todos os pontos apresentam o mesmo valor de pressão é chamada de “superfície isobárica”. Em Meteorologia, as superfícies isobáricas existem, quando a atmosfera é verticalmente dividida nos conhecidos níveis padrões de pressão, que são: 1000 hPa, 850 hPa, 700 hPa, 500 hPpa, 400 hPa, 300 hPa, 250 hPa, 200 hPa, 150 hPa e 100 hPa. 
	Com a distribuição da pressão mostrada por meio das isóbaras, permiti-nos identificar a existência dos centros de alta e baixa pressão, bem como, o gradiente horizontal de pressão e a direção do movimento do ar na região analisada. Para efeito de previsão do tempo, as isóbaras são traçadas em intervalos de 2 em 2 hectopascal.
2.4.2.7 – Centros de pressão
	O traçado das isóbaras em determinada região, por exemplo o Brasil, vai nos mostrar determinadas configurações, em que aparecem áreas de pressão alta e áreas de pressão baixa. No desenho abaixo você pode observar a definição dessas duas áreas. Os centros de pressão são formados por isóbaras fechadas cuja a área determina a existência desse centros. Um centro de baixa pressão é uma área determinada por uma isóbara fechada, onde todos os valores ao seu redor são maiores. Já o centro de alta pressão é uma área determinada por uma isóbara fechada, onde todos os valores ao seu redor são menores (Figura abaixo). 
2.4.7.1 – Formas de identificação os centros de pressão nas cartas sinóticas
Âmbito Nacional : A (Alta) B (Baixa)
Âmbito Internacional : H (High) B (Low)
Âmbito Internacional : A (Anticiclone) B (Ciclone)
2.4.7.2 – Sentido do movimento do ar nos Ciclones e Anticiclones
 2.4.2.6 – Crista e cavado
	Em algumas situações podemos observar que as áreas de baixa e alta pressão não são identificadas por isóbaras fechadas. Nessa situação, essas áreas passam a ter nomes especiais. Ao analisar um sistema de pressão que viaja no espaço em forma de onda, podemos identificar por meio do sentido do movimento, a existência dos pontos de alta e de baixa pressão, que são denominados de crista e cavado. Observe no desenho abaixo que quando há uma área de baixa pressão e as isóbaras não são fechadas, dizemos que há um cavado e quando há alta pressão e as isóbaras não são fechadas, dizemos que há uma crista. Portanto, denomina-se de “crista”, a parte da onda de pressão que envolve uma alta e um “cavado”, a parte da onda que envolve uma baixa de pressão. Ao nível a superfície terrestre, divergência do ar está associada com a crista e o cavado está associado com convergência do ar. 
 
a) Hemisfério Norte
b) Hemisfério Sul
Crista
Cavado
Cavado
Cavado
Crista
Crista
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