3 aula - Climatologia

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AULA 3 - TEMPERATURA
TEMPERATURA
Distribuição irregular da radiação solar  Variações na temperatura 
A temperatura do ar e suas variações são a causa inicial do grande número de fenômenos meteorológicos. Ex: evaporação.
Na agricultura sua importância é grande, pois influi em todos os fenômenos fisiológicos dos vegetais. Ex: propagação e desenvolvimento de pragas, doenças... 
 
CALOR E TEMPERATURA
CALOR é definido como energia cinética total dos átomos e moléculas que compõem uma substância. 
TEMPERATURA é uma medida da energia cinética média das moléculas ou átomos individuais. 
Calor depende da massa do material , a temperatura não.
Gradientes de temperatura determinam os fluxos de calor de um lugar para outro através da radiação, condução e convecção.
ESCALAS DE TEMPERATURA
Fahrenheit para Celsius
Celsius para Fahrenheit
Celsius para Kelvin
Kelvin para Celsius
Ponto de fusão do gelo  0ºC, 32ºF, 273ºK
Ponto de ebulição  100º C, 212ºF, 373º K 
MEDIDA DA TEMPERATURA
O instrumento usual para monitorar variações na temperatura do ar é o termômetro.
Mercúrio ou álcool 
Ar se aquece, o líquido se expande e sobe no tubo; 
Ar se resfria, o líquido se contrai e desce. 
Leitura correta de um termômetro
Termômetro de máxima,  mercúrio,  tem um afinamento no tubo, logo acima do bulbo. Quando a temperatura sobe, o mercúrio se expande e é forçado através do afinamento. Quando a temperatura cai o filete de fluído não retorna.
Tipos de estrangulamento
Termômetro de mínima  álcool  há um pequeno índice de metal junto ao topo da coluna de fluído. 
Quando a temp. do ar cai, a coluna de fluído diminui e o índice é puxado em direção ao bulbo; 
Quando a temp. sobe novamente, o fluído sobe mas o índice permanece no nível da mínima temperatura atingida.
Termógrafo de tubo de Bourbon : o elemento sensível desse instrumento é um tubo curvo e achatado de metal flexível, fechado, contendo álcool: o tubo de Bourbon. Uma dessas extremidades desse tubo é fixa no chassis do aparelho e a outra presa ao sistema de alavancas. Variações de temperatura do ar alteram o volume do álcool e portanto a curvatura do tubo, causando o movimento na pena registradora. 
Termógrafos bimetálicos: baseado no princípio da expansão térmica diferencial. Entre duas placas com diferentes coeficientes de dilatação: bronze e o invar (liga de cobre e constantan)
Térmografo de mercúrio-em-aço: consiste em um tubo espiralado, que se comunica com um bulbo de aço, através de um tubo capilar, também de aço. Esse conjunto esta cheio de mercúrio, elemento sensível. Quando uma alteração na temperatura ambiente modifica o volume do mercúrio existente no bulbo, ocorre deformação no tubo espiralado e o sistema é acionado. 
Temperatura do ar a superfície
A temperatura do ar na superfície deve ser feita no ar sombra.
Medidas dentro do abrigo meteorológico  1,25 m a 2,00 m de altura em horário determinado
(9, 15, 21 h) local.
Horários padrões de observações, 12; 18; 00 TMG
Temperatura extremas 
Temperatura mínima: 
Em geral = 6 h da manhã (balanço (-))
Ex: Pelotas no inverno = 6 h
 no verão = 4:30 h
 Temperatura máxima:
14 h as 14:30 h
 Amplitude térmica: 
A = Tmáx. – Tmin. 
Temperatura Média 
 Temperatura média diária
Métodos para o cálculo da temperatura média diária 
1º) Somando-se todas as temperaturas horários e dividindo por 24h.
2º) Calcular a média aritmética simples de três observações horárias: T9h T15h T21h.
3º) Calcular a média aritmética simples da soma da Tmáx. e da Tmin.
4º) Temperatura média compensada (usada pelo INMET).
 Temperatura média mensal
EX: 
 Temperatura média anual
 Temperatura normal: 
 dados de pelo menos 30 anos
 Valores normais servem para caracterizar o clima do local
* diária 
* mensal
* anual 
 Gradiente Térmico:
Gradiente vertical de temperatura (GVT)
ÍNDICES DE DESCONFORTO HUMANO
Além da temperatura do ar, outros fatores significativos que controlam o conforto térmico do corpo humano são: umidade relativa, vento e radiação solar. 
O índice de temperatura-umidade (ITU) é um avaliador do conforto humano para o verão, baseado em condições de temperatura e umidade. 
ITU= ID = T - 0.55 (1 – 0,01.UR )( T – 14,5),
ID = T – 0,55 (1 – 0,01.UR )( T – 14,5),
Fonte: USP
No inverno, o desconforto humano com o frio é aumentado pelo vento, que afeta a sensação de temperatura. 
Resfriamento por evaporação, devido ao aumento da taxa de evaporação.
Aumento da taxa de perda de calor sensível (efeito combinado de condução e convecção) devido à constante troca do ar aquecido junto ao corpo por ar frio.
Tabela - Temperatura equivalente "windchill"
CONTROLES DA TEMPERATURA 
        A temperatura do ar é variável, no tempo e no espaço. Pode ser regulada por vários fatores, que são os controles da temperatura: 
a) radiação, 
b) advecção de massas de ar, 
c) aquecimento diferencial da terra e da água, 
d) correntes oceânicas, 
e) altitude, 
f) posição geográfica.  
CONTROLES RADIACIONAIS 
Fatores que influem no balanço local de radiação e conseqüentemente na temperatura local do ar incluem:
(1) latitude, hora do dia e dia do ano, que determinam a altura do sol e a intensidade e duração da radiação solar incidente; 
(2) cobertura de nuvens, pois ela afeta o fluxo tanto da radiação solar como da radiação terrestre e 
(3) a natureza da superfície, pois esta determina o albedo e a percentagem da radiação solar absorvida usada para aquecimento por calor sensível (provoca variação na temp. do corpo) e aquecimento por calor latente (modifica a estrutura física do corpo p/ variar a temp.). 
Ciclo anual de temperatura reflete claramente a variação da radiação solar incidente ao longo do ano.
Entre os trópicos de Câncer e Capricórnio, as temperaturas médias variam pouco. 
Latitudes médias e altas grandes contrastes de temperatura entre inverno e verão são observados. 
CE
MT
MG
RS
BA
AM
Ciclo diurno da temperatura reflete a variação da radiação ao longo do dia. 
Tmin.  ocorre próximo ao nascer do sol, como resultado de uma noite de resfriamento radiativo da superfície da Terra. 
Tmáx.  ocorre usualmente no começo ou meio da tarde, enquanto o pico de radiação ocorre ao meio dia.
A defasagem entre temperatura e radiação resulta principalmente do processo de aquecimento da atmosfera. 
O ar absorve pouca radiação solar, sendo aquecido principalmente por energia provinda da superfície da Terra.
A amplitude do ciclo diurno pode ser afetada por vários fatores. 
Amplitude de variação da altura do sol durante o dia, é maior em latitudes baixas que em altas. 
 A nebulosidade diminui a amplitude da variação porque durante o dia as nuvens bloqueiam a radiação solar, reduzindo o aquecimento e à noite as nuvens retardam a perda de radiação pela superfície e o ar e reirradiam calor para a Terra.
Localidades costeiras podem ter menores variações de temperatura durante o dia. Durante 24 horas o oceano se aquece tipicamente menos que 1ºC. 
ADVECÇÃO DE MASSAS DE AR 
A advecção de massas de ar se refere ao movimento de uma massa de ar de uma localidade para outra. 
Advecção de ar frio ocorre quando o vento sopra através das isotermas de uma área mais fria para outra mais quente.
Advecção de ar quente o vento sopra através das isotermas de uma região mais quente para uma mais fria.
AQUECIMENTO DIFERENCIAL DA TERRA E DA ÁGUA 
Há vários fatores:
As temperaturas da superfície da água aumentam e diminuem mais vagarosamente que as da superfície da terra, pois a água é altamente móvel. 
Como a superfície da terra é opaca, o calor é absorvido somente na superfície. A água, sendo mais transparente, permite que a radiação solar penetre à profundidade de vários metros. 
O calor específico (a quantidade de calor necessária para aumentar de 1º C uma massa
de 1g da substância) é quase 3 vezes maior para a água que para a terra. 
 A evaporação é bem maior sobre a água que sobre a superfície da terra.
Variação na amplitude média anual da temperatura com a latitude
Latitude
Hemisfério Norte
Hemisfério Sul
0
15
30
45
60
75
90
0
3
13
23
30
32
40
0
4
7
6
11
26
31
HN é coberto por 61% de água; a terra ocupa os outros 39%. 
HS tem 81% de água e apenas 19% de terra.
CORRENTES OCEÂNICAS 
Fig. Principais correntes oceânicas. Correntes que se movem para os pólos são quentes e correntes que se movem para o equador são frias.
ALTITUDE
Além de influir sobre a temperatura média a altitude também influi sobre a amplitude do ciclo diurno. 
Densidade do ar diminui com a altitude  o ar absorve e reflete uma porção menor de radiação solar incidente. 
Conseqüentemente, com o aumento da altitude a intensidade da insolação também cresce, resultando num rápido e intenso aquecimento durante o dia. À noite, o resfriamento é também mais rápido. 
POSIÇÃO GEOGRÁFICA 
A posição geográfica pode ter grande influência sobre a temperatura numa localidade específica. 
Uma localidade costeira na qual os ventos dominantes são dirigidos do mar para a terra;
e outra na qual os ventos são dirigidos da terra para o mar podem ter temperaturas consideravelmente diferentes.
Montanhas; Vales 
DISTRIBUIÇÃO GLOBAL DE TEMPERATURAS 
Temperaturas médias ao nível do mar em janeiro (º C) 
DISTRIBUIÇÃO GLOBAL DE TEMPERATURAS 
Temperaturas médias ao nível do mar em julho (º C) 
Leitura Adicional:
Varejão – Cap: 2
Mendonça; Danni-Oliveira – Cap:3; item 3.1