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Meteorologia e Climatologia - Varejão/ Silva

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METEOROLOGIA
E
CLIMATOLOGIA
Mário Adelmo Varejão–Silva
VERSÃO DIGITAL 2
Recife, Pernambuco
Brasil
Março de 2006
i
SUMÁRIO
SUMÁRIO i
APRESENTAÇÃO v
INTRODUÇÃO vii
AGRADECIMENTOS ix
CAPÍTULO I
CONSEQÜÊNCIAS METEOROLÓGICAS DOS MOVIMENTOS DA TERRA. 1
1. Forma da Terra. 1
2. Pontos, linhas e planos de referência. 2
3. Coordenadas terrestres. 5
4. O referencial local. 8
5. Culminação e declinação de um astro. 10
6. Movimentos da Terra. 10
7. Estações do ano. 16
8. Variação do fotoperíodo. 17
9. Tempo sideral, solar e legal. 31
11. Aceleração de Coriolis. 48
12. Exercícios. 57
CAPÍTULO II
TEMPERATURA. 61
1. Observações da temperatura. 61
2. Unidades de medida. 63
3. Termométros e termógrafos. 63
4. Tempo de resposta de termômetros. 71
5. O abrigo de instrumentos. 72
6. Temperaturas extremas e médias. 74
7. Oscilações da temperatura do ar. 75
8. Distribuição espacial da temperatura. 81
9. Estimativa da temperatura do ar à superfície. 85
10. Influência da temperatura do ar em seres vivos. 87
11. Graus-dia. 89
12. Temperatura do solo. 91
13. Exercícios. 97
CAPÍTULO III
A ATMOSFERA. 99
1. Composição do ar. 99
2. Importância dos principais gases atmosféricos. 100
3. Variação vertical de propriedades da atmosfera. 104
4. Pressão atmosférica. 111
5. Ajuste da pressão ao nível médio do mar. 118
6. Força do gradiente de pressão. 119
ii
7. Configurações típicas do campo da pressão. 121
7.1 - A carta meteorológica de superfície. 121
8. Exercícios. 130
CAPÍTULO I V
UMIDADE DO AR. 133
1. Intercâmbio de água na interface globo-atmosfera. 133
2. Gás ideal. 134
3. Equações de estado do ar seco e do vapor d'água puros. 137
4. Equações de estado do ar seco e vapor na mistura ar úmido. 137
5. Saturação. 138
6. Parâmetros que definem o teor de umidade do ar. 146
7. Instrumentos para medir a umidade do ar. 148
8. Variação espácio-temporal da umidade do ar. 155
9. Temperatura virtual. 156
10. Variação vertical da pressão atmosférica. 159
11. Água precipitável. 160
12. Sondagens atmosféricas. 161
13. Exercícios. 162
CAPÍTULO V
RADIAÇÃO. 165
1. Introdução. 165
2. Grandezas radiativas e unidades de medida. 169
3. Coeficientes de absorção, reflexão e transmissão. 172
4. Leis da radiação. 173
5. Conseqüências da fórmula de Planck. 179
6. Origem da radiação solar. 180
7. Constante solar. 182
8. Espectro da radiação solar. 185
9. Irradiância na ausência da atmosfera. 186
10. A Lei de Beer. 193
11. Saldo de radiação à superfície. 195
12. Instrumentos para medir radiação e insolação. 196
13. Estimativa da radiação global. 201
14. Radiação de ondas longas. 203
15. Balanço global médio de radiação. 208
16. Exercícios. 213
CAPÍTULO VI. 
TERMODINÂMICA DA ATMOSFERA. 215
1. Calores específicos. 215
2. Processos isentrópicos. 219
3. Combinação dos Primeiro e Segundo Princípios da Termodinâmica. 219
4. Equação de Clausius-Clapeyron. 220
5. Processos adiabáticos reversíveis na atmosfera. 223
6. Processos pseudo-adiabáticos. 228
7. Umidificação e desumidificação isobáricas. 230
iii
8. Desumidificação pseudo-adiabática. 232
9. Equilíbrio atmosférico. 234
10. Atmosfera ICAO. 239
12. Diagrama de Stüve. 249
13. Introdução ao uso de diagramas aerológicos. 250
14 - Exercícios. 257
CAPÍTULO VII
A ATMOSFERA EM MOVIMENTO. 259
1. Caracterização do vento. 259
2. Anemometria. 262
3. Alguns aspectos da fluidodinâmica. 269
4. A camada-limite planetária. 273
5. Movimento do ar na subcamada laminar. 274
6. O vento na camada-limite superficial. 276
7. Equação geral do movimento da atmosfera. 282
8. Equação do movimento bidimensional em coordenadas naturais. 284
9. Movimento horizontal: soluções de diagnóstico. 285
10. Efeito da advecção de calor na atmosfera livre. 295
11. Circulação geral da atmosfera. 299
12. Ventos periódicos. 312
13. Exercícios. 314
CAPÍTULO VIII
NUVENS E METEOROS. 317
1. Introdução. 317
2. Classificação das nuvens. 318
3. Distribuição vertical das nuvens. 334
4. Nebulosidade. 335
5. Pressão de saturação do vapor sobre gotas. 335
6. Formação de gotas d'água e de cristais de gelo na atmosfera. 341
7. Estimulação artificial de nuvens. 343
8. Definição e classificação dos meteoros. 344
9. Formação de nevoeiros. 349
10. Formação de orvalho e de geada. 351
11. Desenvolvimento de uma trovoada. 351
12. Pluviometria 352
13. A média temporal de totais pluviométricos. 360
14. Exercícios. 367
CAPÍTULO IX
PERTURBAÇÕES ATMOSFÉRICAS. 369
1. Massas de ar e frentes. 369
2. Ciclones extra-tropicais. 380
3. Ciclones tropicais. 384
4. Ondas de leste. 387
5. Depressões monsônicas. 389
6. Vórtices ciclônicos de altos níveis. 390
iv
7. “Furacões polares”. 392
8. Exercícios. 392
CAPÍTULO X
EVAPORAÇÃO E EVAPOTRANSPIRAÇÃO. 393
1. Fatores intervenientes. 393
2. Importância. 394
3. Medida direta da evaporação. 395
4. Medida direta da evapotranspiração. 402
5. Estimativa da evaporação e da evapotranspiração. 408
6. Métodos empíricos. 421
7. Estimativa do balanço hídrico climático. 430
BIBLIOGRAFIA 443
v
APRESENTAÇÃO
Durante a revolução tecnológica implementada no Instituto Nacional de Meteorologia
(INMET) entre 1994 a 2003, o destino proporcionou, em 1999, um novo encontro com um
velho amigo de trabalho, o Dr. Mário Adelmo Varejão-Silva que conhecemos ainda como
jovem empolgado Professor da "Escolinha da SUDENE", tão bem estruturada e dirigida por
ele na década de 60, para a formação de observadores de estações meteorológicas.
Ao convidá-lo para uma tarefa a ser desenvolvida no INMET, surpreendeu-me com um ini-
gualável oferecimento: um CD cujo conteúdo era um verdadeiro compêndio de Meteorologia e Cli-
matologia, que tivemos a honra e o privilégio de mandar editá-lo em comemoração aos 90 anos do
Instituto, visando beneficiar as novas levas de meteorologistas em formação nas Faculdades do nosso
país. 
O sucesso do lançamento, em março de 2000, foi rápido, tendo ultrapassado nossas fronteiras,
divulgado e oferecido a todos os países de língua portuguesa e espanhola, logo se esgotando. Assim,
tivemos de reeditá-lo em junho de 2001, com uma 2ª Edição revisada e hoje igualmente esgotada.
Há três dias, chegou um e-mail do amigo Mário Adelmo, solicitando minha colaboração para
apresentar uma nova e inovadora "edição digital" do “Meteorologia e Climatologia”, com distribuição
on line, para que todos pudessem ter acesso, inclusive download (texto completo, em formato pdf).
Esta edição deverá ser apresentada e divulgada no XIV Congresso de Agrometeorologia, em Campi-
nas (SP), de 18 a 22 próximos. 
 
Antevejo um novo e grande sucesso por esta iniciativa, cujo intuito é continuar ajudando estu-
dantes e profissionais do ramo, própria de indivíduo singular, a quem deixo aqui os agradecimentos
em nome das novas gerações.
Salvador, 12 de Julho de 2005.
Augusto Cesar Vaz de Athayde
Engº Agrônomo
vi
vii
INTRODUÇÃO
Esta “versão digital 2” de Meteorologia e Climatologia inclui algumas alterações, especial-
mente quanto às ilustrações e ao Capítulo IX, em relação a “versão digital 1” (Julho de 2005) e às
primeira (2000) e segunda (2001) edições convencionais, ambas já esgotadas, publicadas no Brasil por
iniciativa do então Diretor do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), Engo. Agrônomo Augusto
Cesar Vaz de Athayde.
A idéia de lançar o texto pela INTERNET foi procurar atender à demanda potencial de muitos
alunos do Brasil e demais nações integrantes da Comunidade dos Países de Língua Portuguesa, pois é
reconhecidamente difícil o acesso à bibliografia básica em português, tanto em Meteorologia quanto
em Climatologia. A única motivação que nos incentivou a concretizar esse lançamento foi tornar mais
fácil a árdua atividade inerente à aquisição de conhecimentos por estudantes daqueles países. Nossa
recompensa é a convicção que alguns deles encontrarão aqui, gratuitamente, explicação para suas dú-
vidas mais simples. 
Talvez também estejamos contribuindo com docentes da área de Ciências Atmosféricas, que
eventualmente tenham dificuldade em obter figuras, com legendas em português, úteis na abordagem
didática