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Cap 3 Texto Temperatura_do_ar

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
CENTRO DE CIÊNCIAS MATEMÁTICAS E DA NATUREZA 
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS 
DEPARTAMENTO DE METEOROLOGIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A TEMPERATURA DO AR1 
 
 
 
 
 
 
POR 
 
 
 
 
 
MARCELO BELASSIANO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RIO DE JANEIRO, RJ 
NOVEMBRO, 1998 
 
1 Tradução com finalidade didática de: 
AHRENS, A. D. Essentials of Meteorology: an invitation to the atmosphere. West Publishing Company, New York, 1993. Cap. 3, p 53-71. 
Temperatura do Ar 
 
Variações da Temperatura Diurna 
 Aquecimento Diurno 
 Resfriamento Noturno 
 Ar Frio Próximo a Superfície 
Os Controladores de Temperatura 
Dados de Temperatura do Ar 
 Temperaturas Diária, Mensal e Anual 
 O uso de dados de temperatura 
Temperatura do Ar e Conforto Humano 
Medição da Temperatura do ar 
Resumo 
Termos Chave 
Questões de Revisão 
 
 
A temperatura do ar é um elemento 
importante do tempo. Ela não somente dita como 
devemos nos vestir, mas a obtenção e aplicação 
cuidadosa dos dados de temperatura é de extrema 
importância para todos. Isto porque sem 
informações confiáveis deste parâmetro, o trabalho 
de fazendeiros, previsores de tempo, trabalhadores 
da construção civil e muitos outros seria muito mais 
difícil. Por isso, nós começamos este capítulo 
examinando a variação diurna da temperatura do ar. 
Aqui vamos responder perguntas tais como por que 
a temperatura máxima do dia é normalmente a tarde, 
e porque a mínima é geralmente de manhã cedo. E 
por que noites claras e calmas são geralmente mais 
frias que noites claras com vento. Depois de 
examinarmos os fatores que fazem com que a 
temperatura varie de um lugar para o outro, vamos 
ver as médias e amplitudes diurnas, mensais e 
anuais, voltados para aplicações práticas no dia-a-
dia. Perto do final do capítulo, veremos como a 
temperatura do ar é medida e como o vento pode 
mudar nossa percepção desta em relação à 
temperatura do ar. 
 
Variação Diurna da Temperatura 
 
No capítulo 2, nós aprendemos como a 
energia solar associada aos movimentos da Terra 
geravam as diferentes estações. De certa forma, 
cada dia de Sol é como uma pequena estação, uma 
vez que o ar passa por um ciclo diário de 
aquecimento e resfriamento. O ar se aquece durante 
a manhã, enquanto a inclinação solar diminui, 
espalhando uma camada de energia sobre a 
superfície, em forma de calor. O Sol atinge seu 
ponto mais alto perto do meio-dia, quando então ele 
começa sua lenta jornada para o horizonte ocidental. 
É nesta hora que a superfície terrestre recebe os 
raios solares mais intensos. Entretanto não é esta a 
hora mais quente do dia. Ao invés, o ar continua a se 
aquecer, normalmente atingindo a temperatura 
máxima durante o período da tarde. Para 
descobrirmos o porquê deste atraso, precisamos 
examinar uma camada fina de ar em contato com a 
superfície. 
Aquecimento Diurno - Quando o Sol nasce 
pela manhã, aquece o solo, que por sua vez aquece 
o ar em contato com ele por condução. Contudo, o 
ar é um mau condutor de calor, e este processo só 
ocorre até poucos centímetros da superfície. 
Enquanto o Sol ascende, o ar em contato com o solo 
se torna ainda mais quente, e, em um dia calmo, há 
uma diferença substancial de temperatura 
imediatamente acima do solo. Isso explica porque 
corredores, em uma tarde calma e clara de verão, 
podem experimentar temperaturas do ar superiores 
a 50oC nos pés e somente 35oC na cintura. (Veja 
Fig. 3.1.) 
 Próximo à superfície começa a haver 
convecção, e bolhas de ar ascendente ajudam a 
redistribuir o calor. Com tempo calmo, isto não 
mistura o ar efetivamente. Logo, grandes diferenças 
de temperatura na vertical podem ocorrer. Em dias 
com vento, entretanto, vórtices turbulentos são 
capazes de misturar o ar quente da superfície com o 
ar mais frio acima. Esta forma de mistura mecânica, 
as vezes referida como convecção forçada, ajuda a 
transferir o calor em excesso da superfície com 
maior eficiência. Portanto, a diferença de 
temperatura entre o ar próximo à superfície e o ar 
imediatamente acima não é tão grande em dias com 
vento quanto em dias calmos. 
 Podemos agora ver porque a parte mais 
quente do dia é na parte da tarde. Próximo do meio-
dia, os raios solares são mais intensos. Contudo, 
apesar da radiação solar incidente diminuir após o 
meio-dia, esta ainda excede a radiação de onda 
longa emitida pela superfície terrestre por algum 
tempo. Isto leva a um balanço positivo de energia de 
2 a 4 horas a mais além do meio-dia e 
substancialmente contribui para um atraso entre a 
hora do aquecimento máximo solar e a hora da 
temperatura máxima no abrigo meteorológico. 
 A hora exata da temperatura máxima varia. 
Onde o céu no verão permanece claro toda a tarde, 
a máxima ocorrerá entre 15:00 e 17:00. Onde há 
nebulosidade ou névoa seca, ocorrerá uma a duas 
horas antes. Se a nebulosidade persiste ao longo do 
dia, as temperaturas diurnas são normalmente 
menores, pois as nuvens refletem grande parte da 
radiação solar incidente. 
 Perto de grandes massas d’água, ar frio 
advectado para o continente pode modificar o ritmo 
da mudança de temperatura, de tal forma que a 
parte mais quente do dia ocorre ao meio-dia ou até 
mesmo antes. No inverno, as tempestades 
circulando ar quente para a região sul (HS) podem 
fazer com que as temperaturas mais altas ocorram 
até mesmo à noite. 
 Quão quente o ar fica depende de fatores 
tais como tipo de solo, sua umidade e cobertura 
vegetal. Quando o solo é um mau condutor de calor 
(como por exemplo areia), o calor não se transfere 
imediatamente para as camadas mais profundas do 
solo. Isso permite que a temperatura da superfície 
aumente ainda mais, deixando mais energia 
disponível para aquecer o ar acima. Por outro lado, 
se o solo é úmido e vegetado, grande parte da 
energia disponível evapora água, deixando menos 
energia para aquecer o ar. Como você pode esperar, 
as temperaturas mais altas no verão acontecem 
sobre regiões desérticas, onde céus claros 
associados à baixas umidades e vegetação rala 
permite que a superfície e o ar acima aqueçam 
rapidamente. 
 Onde o ar é úmido, névoa e nuvens 
reduzem a temperatura máxima, refletindo parte da 
radiação solar. Em Atlanta (úmido), a temperatura 
média para o mês de julho é de 30,5oC. 
Contrastantemente, Phoenix (seco), na mesma 
latiitude, tem uma média de 40,5oC. 
 
Resfriamento Noturno - Quando o Sol 
descende, sua energia se espalha sobre uma área 
maior, o que reduz o calor disponível para aquecer o 
solo. Em um certo horário no fim da tarde ou 
princípio da noite, a superfície terrestre e o ar acima 
passam a perder mais energia do que recebem (Fig. 
3.2); logo, eles passam a se resfriar. 
 Ambos a superfície e o ar acima se resfriam 
irradiando energia infravermelha, um processo 
chamado de resfriamento radiativo. O solo, que 
tem uma emissividade bem maior que o ar, se resfria 
mais rapidamente. Consequentemente, logo após o 
pôr do Sol, a superfície terrestre está um pouco mais 
fria que o ar diretamente acima. Este passa a 
transferir energia por condução para a superfície, 
que por sua vez irradia para o espaço. 
 Ao longo da noite, o solo e o ar em contacto 
continuam a se resfriar mais rapidamente que o ar 
um a dois metros acima. O ar mais quente acima 
trasfere algum calor para baixo, um processo que é 
lento devido a baixa condutividade termal do ar. Por 
isso, no final da noite e início da manhã, o ar mais 
frio está próximo ao solo, com ar um pouco mais 
quente acima. 
 Este aumento da temperatura do ar pouco 
acima do solo é conhecido como inversão radiativa 
pois se forma principalmente por resfriamento 
radiativo da superfície. Como inversões radiativas 
ocorrem na maioria das noites claras, também sãochamadas de inversões noturnas. 
 
Ar Frio Próximo à Superfície - Uma forte 
inversão radiativa ocorre quando o ar próximo à 
superfície é muito mais frio do que o ar acima. 
Condições ideais para uma forte inversão e, 
portanto, temperaturas noturnas muito baixas 
existem quando o ar está calmo, a noite é longa, e o 
ar está razoavelmente seco e sem nebulosidade. 
Vamos examinar estes ingredientes um por um. 
 Uma noite calma é essencial para que 
tenhamos uma inversão radiativa forte porque uma 
leve brisa tende a misturar o ar frio com o quente 
pouco acima. Esta mistura, junto com o resfriamento 
do ar mais quente ao entrar em contato com a 
superfície fria, gera um perfil vertical de temperatura 
que é quase isotérmico (temperatura constante) em 
uma camada de alguns metros de espessura. Na 
ausência de vento, o ar frio mais denso não se 
mistura prontamente com o ar quente menos denso 
acima, e a inversão se desenvolve com maior 
intensidade, como mostra a Fig. 3.3. 
 Uma noite longa também contribui para uma 
forte inversão. Geralmente, quanto mais longa a 
noite, maior o tempo de resfriamento radiativo e 
maiores são as chances do ar próximo ao solo ser 
muito mais frio que o ar acima. Conseqüentemente, 
noites de inverno oferecem as melhores condições 
para uma forte inversão radiativa, quando os demais 
fatores são mantidos constantes. 
 Finalmente, inversões radiativas são mais 
prováveis com céu claro e ar seco. Sob essas 
condições, o solo é capaz de irradiar sua energia 
para o espaço e portanto se resfria mais 
rapidamente. Entretanto, com céu nublado e ar 
úmido, grande parte da energia infravermelha é 
absorvida e reirradiada para a superfície, retardando 
a taxa de resfriamento. Também, em noites úmidas, 
condensação na forma de neblina ou orvalho irá 
liberar calor latente, que esquenta o ar. Portanto, 
inversões radiativas podem ocorrer em qualquer 
noite. Mas, durante as longas noites de inverno, 
quando o ar está calmo, sem nebulosidade, e 
relativamente seco, essas inversões podem se 
tornar fortes e profundas. 
 Agora já deve estar aparente que quão frio o 
ar noturno fica depende primeiramente da duração 
da noite, do conteúdo de vapor d'água no ar, 
nebulosidade e do vento. Apesar do vento poder 
inicialmente trazer ar frio para uma região fria, as 
noites mais frias geralmente ocorrem quando o ar 
está relativamente calmo e claro. 
 Olhe novamente para a Fig.3.2 e veja que a 
temperatura mais baixa em qualquer dia é 
geralmente observada próximo ao nascer do Sol. 
Contudo, o resfriamento do solo e do ar à superfície 
pode continuar além do nascer do Sol, por uns trinta 
minutos, enquanto a energia emitida no 
infravermelho exceder à energia solar recebida. Isto 
acontece porque a luz do Sol de manhã cedo passa 
por uma camada espessa da atmosfera e atinge o 
solo com um ângulo muito baixo. 
Conseqüentemente, a energia do Sol não aquece 
efetivamente o solo. O aquecimento do solo pode 
ser ainda mais reduzido quando o solo está bastante 
úmido e a energia disponível é usada para evaporar 
água. Logo, a temperatura mínima pode ocorrer 
pouco após o nascer do Sol. 
 Ar frio e denso vagarosamente se move 
colina abaixo durante a noite e conseqüentemente 
se aloja em planícies e vales. Por isso, estes últimos 
são mais frios que as colinas a volta. (veja Fig. 3.4.) 
Nas latitudes médias, essas colinas mais quentes, 
chamadas de cinturões termicos (thermal belts), 
tem menor probabilidade de ocorrência de 
temperaturas negativas. Isto faz com que os 
fazendeiros plantem nestas colinas aquelas árvores 
que não sobreviveriam às temperaturas baixas dos 
vales. 
 No vale, o ar denso e frio não é capaz de 
ascender. Fumaça e outros poluentes concentrados 
neste ar pesado restringem a visibilidade. Portanto, 
no vale não somente é mais frio, mas 
freqüentemente também é mais poluído do que as 
montanhas a volta. Mesmo quando a terra não tem 
inclinação tão íngrime, o ar frio se põe nas áreas 
mais baixas, como em rios e pântanos. Como os 
vales úmidos são áreas ricas para a agricultura, esta 
drenagem de ar frio força os produtores a procurar 
proteção para suas plantações. 
 
Proteção de Culturas contra o ar Frio Noturno- 
Em noites frias, muitas plantas podem ser 
danificadas pelas baixas temperaturas. Para 
proteger pequenas plantas, cubra-as com um lençol 
ou uma lona de plástico. Isto impede que o calor do 
solo seja irradiado para as redondezas. Se a sua 
preocupação é com plantas e flores no jardim 
durante épocas firas, simplesmente embrulhe-as em 
plástico ou cubra cada com um copo de papel. 
 Árvores frutíferas estão particularmente 
vulnerável ao frio durante a primavera, quando já 
estão florescendo. A proteção de tais árvores 
representa um sério problema para o produtor. Uma 
vez que a temperatura mínima em uma noite clara e 
calma ocorre próximo à superfície, os galhos mais 
baixos de uma árvore são os mais susceptíveis a 
danos. Portanto, o aumento da temperatura do ar 
próximo ao solo pode prevenir isto. Uma forma de 
fazermos isto é usando aquecedores de horta, que 
aquecem o ar em volta gerando correntes de 
convecção próximo ao solo. (veja Fig. 3.5.) 
 Outro modo de proteger as árvores é 
misturar o ar frio com o ar mais quente acima, 
aumentando portanto a temperatura do ar próximo à 
superfície. Tal mistura pode ser conseguida usando 
ventiladores (Fig. 3.6), que são hélices que 
lembram as de avião. Fazendeiros que não tenham 
a seus próprios ventiladores podem alugá-los na 
forma de helicópteros, que apesar de serem efetivos 
nesta mistura, são onerosos. 
 Se houver água suficiente disponível, as 
árvores podem ser protegidas por irrigação. Em 
noites muito frias, a horta pode ser alagada. Devido 
à alta capacidade térmica da água, ela se resfriará 
mais lentamente que o solo seco. 
Conseqüentemente a superfície não se tornará tão 
fria quanto se estivesse seca. Além disso, o solo 
úmido tem maior condutividade térmica que o solo 
seco. Por isso, no solo úmido, calor é conduzido 
para a superfície a partir das subcamadas mais 
rapidamente, o que ajuda a manter a superfície mais 
quente. 
 Até agora, nós discutimos como proteger 
árvores contra o ar frio durante uma inversão 
radiativa. Produtores normalmente enfrentam outro 
problema com o resfriamento noturno. Por exemplo, 
quando ar com temperatura negativa é advectado 
para uma região, o ar mais frio não se encontra na 
superfície; o ar realmente se torna mais frio com a 
altura. Esta condição é conhecida como 
congelamento ou geada de advecção. A ocorrência 
de um caso simples deste tipo de geada na 
Califórnia ou na Flórida pode causar prejuízos de 
milhões de dólares às culturas cítricas. 
 Proteger uma horta do ar frio advectado pelo 
vento pode ser um problema. Ventiladores não 
ajudariam pois eles somente misturariam o ar frio à 
superfície com o ar ainda mais frio acima. 
Aquecedores de horta e irrigação são de pouco valor 
pois somente protegeriam os galhos próximos ao 
solo. Contudo, há uma forma de proteção que pode 
funcionar: um sistema de irrigação de horta pode ser 
ligado de forma a emitir um fino jato d'água. No ar 
frio, a água congela sobre os galhos, cobrindo-os 
com uma fina camada de gelo. Enquanto o jato for 
emitido, o calor latente - liberado quando a água 
congela - mantém a temperatura do gelo à 0oC. O 
gelo age como uma proteção às culturas, mantendo 
os fruto e flores à temperaturas mais altas do que 
aquelas que causariam danos. Cuidados precisam 
ser tomados uma vez que muito gelo poderia 
quebrar os galhos. O fruto pode ser salvo do ar frio, 
enquanto que a árvore propriamente dita pode ser 
estragada por excesso de peso deste tipo de 
proteção. 
 
Os Controladores da Temperatura 
 
Os principais fatores que causam variações na 
temperatura de um lugar para outro são chamados 
de controladores datemperatura. No capítulo 
anterior, vimos que o maior fator na determinação da 
temperatura é a quantidade de radiação solar que 
chega à superfície. Isto, obviamente, é determinado 
pelo comprimento do dia e pela intensidade da 
radiação solar incidente. Ambos os fatores são 
função da latitude, logo a latitude é considerada um 
importante controlador da temperatura. Os principais 
controladores são: 
1. latitude 
2. terra e água 
3. correntes oceânicas 
4. altitude 
 Podemos ter uma idéia melhor destes 
fatores examinando as Figs. 3.7 e 3.8, que mostra a 
média mensal de temperatura no mundo para os 
meses de janeiro e julho. As linhas no mapa são 
isotermas - linhas que ligam lugares que tem a 
mesma temperatura. Como a temperatura do ar 
geralmente diminui com a altura, cidades no alto de 
montanhas são muito mais frias do que ao nível do 
mar. Conseqüentemente, as isotermas nas Figs. 3.7 
e 3.8 são corrigidas para o mesmo nível (nível do 
mar), adicionando a cada estação uma correção que 
corresponderia a uma média do gradiente vertical de 
temperatura. 
 As Figuras 3.7 e 3.8 mostram a importância 
da latitude sobre a temperatura. Note que, em 
média, as temperaturas decrescem na direção dos 
pólos a partir dos trópicos, tanto em janeiro como em 
julho. Contudo, devido a maior variação na radiação 
solar entre as latitudes baixas e altas no inverno, as 
isotermas em janeiro estão mais apertadas (um 
maior gradiente) do que em julho no hemisfério 
norte. No hemisfério sul ocorre exatamente o 
inverso, sendo o maior gradiente no mês de julho. 
Isto quer dizer que se você viajar de Manaus para 
Porto Alegre em julho deve haver maior variação de 
temperatura do que em janeiro. Note também nas 
Figs. 3.7 e 3.8 que as isotermas não seguem 
horizontalmente; ao invés disso, elas se inclinam em 
muitos lugares, especialmente ao se aproximarem 
de uma fronteira terra-mar. 
 No mapa de janeiro, as temperaturas são 
muito mais baixas no meio dos continentes no 
hemisfério norte do que próximo do oceano na 
mesma latitude; no mapa de julho, ocorre o inverso. 
A razão para estas variações de temperatura pode 
ser atribuída ao aquecimento diferenciado entre terra 
e água. Em primeiro lugar, a energia solar que 
chega ao solo só é absorvida por uma fina camada; 
chegando no mar, penetra mais fundo. Como a água 
pode circular, esta distribui o calor por uma camada 
muito mais profunda. Além disso, grande parte da 
energia que atinge a água é usada para evaporá-la 
ao invés de aquece-la. 
 Outra razão importante para o contraste de 
temperatura é que a água tem um calor específico 
mais alto que a terra. O calor específico de uma 
substância é a quantidade de calor necessária para 
aumentar a temperatura de um grama de uma 
substância em um grau centígrado. É necessário 
muito mais calor (aproximadamente 5 vezes mais) 
para aumentar a temperatura de uma dada 
quantidade de água em um grau centígrado do que 
para aquecer a mesma quantidade de solo. 
Conseqüentemente, a água tem um calor específico 
muito mais alto do que qualquer dos componentes 
do solo. A água não somente se aquece mais 
devagar que a terra, mas também se resfria mais 
lentamente, então os oceanos funcionam como um 
enorme reservatório de calor. Logo, as temperaturas 
no meio do oceano mudam pouco do inverno para o 
verão comparado com uma variação muito maior no 
meio dos continentes. 
 Ao longo do litoral, as correntes oceânicas 
geralmente influenciam na temperatura do ar. Por 
exemplo, ao longo da costa leste norte-americana, 
correntes marítimas quentes transportam água 
quente para o norte, enquanto que ao longo da costa 
oeste, elas transportam água fria em direção ao 
equador. Algumas áreas litorâneas também são 
influenciadas pela ressurgência, que traz água ainda 
mais fria para a superfície. (Ver Capítulo 7) 
 Até mesmo lagos de grandes proporções 
podem vir a modificar a temperatura à sua margem. 
No verão, os Grandes Lagos norte-americanos 
permanecem mais frios que a terra. 
Conseqüentemente, brisas refrescantes sopram 
terra adentro, aliviando as altas temperaturas. 
Quando chega o inverno, a água se resfria mais 
lentamente que a terra. A primeira massa de ar polar 
vinda do Canadá é modificada ao cruzar os Grandes 
Lagos, e portanto a primeira geada é atrasada na 
margem leste do Lago Michigan. 
 
Dados de Temperatura do Ar 
 
Na seção anterior consideramos como a 
temperatura do ar varia diariamente de um lugar 
para outro. Vamos agora enfocar as maneiras como 
os dados de temperatura são organizados e usados. 
 
Temperaturas Diária, Mensal e Anual - A 
maior variação na temperatura diária ocorre na 
superfície da Terra. De fato, a diferença entre as 
temperaturas máxima e mínima diária - chamada de 
amplitude térmica diária (diurna) - é maior perto 
do solo e se torna progressivamente menor ao 
subirmos. Esta variação diária da temperatura 
também é consideravelmente maior em dias claros 
do que em dias nublados. 
 As maiores amplitudes térmicas diárias 
ocorrem nos desertos, onde o ar é bastante seco, 
normalmente sem nuvens e onde tem pouco vapor 
d'água para reirradiar energia de volta para a 
superfície. De dia, o céu claro permite que a energia 
solar aqueça rapidamente a superfície, que por sua 
vez aquece o ar em contato até temperaturas por 
vezes superiores à 35oC. À noite, o solo se resfria 
rapidamente irradiando energia infravermelha para o 
espaço, e a temperatura mínima nestas regiões 
caem ocasionalmente abaixo de 5oC, implicando em 
uma amplitude térmica diária de mais de 30oC. 
 Em regiões úmidas, a amplitude térmica 
diurna é normalmente pequena. Aqui, a névoa e as 
nuvens diminuem a temperatura máxima ao 
impedirem parte da radiação solar de chegar a 
superfície. À noite, o ar úmido mantém a 
temperatura máxima alta, absorvendo a radiação 
emitida pela superfície e reirradiando parte para a 
mesma. 
 Cidades próximas à grandes massas d'água 
têm menor amplitude térmica diurna do que cidades 
mais continentais. Isto é causado em parte pelo 
vapor d'água adicional no ar e pelo fato da água se 
aquecer e se resfriar bem mais devagar que a terra. 
 A média da temperatura mais alta e da 
temperatura mais baixa em um período de 24 horas 
é conhecida como temperatura média diária (EUA). 
A média da temperatura média diária para uma data 
particular em um período de 30 anos nos dá a 
temperatura normal para aquela data. A temperatura 
média para cada mês é a média das temperaturas 
médias diárias daquele mês. 
 Em qualquer localidade, a diferença entre a 
temperatura média dos meses mais quente e mais 
frio é chamada de amplitude térmica anual. 
Normalmente as maiores amplitudes anuais ocorrem 
sobre terra, as menores sobre água. Logo, cidades 
continentais têm amplitudes anuais maiores que 
cidades litorâneas. Perto do equador (devido à 
pequena variação da duração do dia e ao fato do Sol 
estar sempre alto ao meio-dia), as amplitudes 
térmicas anuais são pequenas, geralmente menos 
de 3oC. Nas latitudes médias e altas, a grande 
variação sazonal da quantidade de radiação solar 
que chega à superfície causa grande contraste de 
temperatura entre inverno e verão. Yakutsk, no 
nordeste da Sibéria, próximo ao círculo polar ártico, 
tem uma amplitude térmica anual extremamente alta 
de 62oC. 
 A temperatura média de qualquer estação 
meteorológica para o ano inteiro é a temperatura 
média anual, que representa a média das doze 
temperaturas médias mensais. Quando duas 
cidades têm a mesma temperatura média anual, 
pode parecer que ambas têm temperaturas similares 
ao longo do ano. Contudo, este geralmente não é o 
caso. Por exemplo, São Francisco, Califórnia, e 
Richmond, Virgínia, ambas nos EUA, estão na 
mesma latitude (37oN). Ambas têm durações dos 
dias similares durante o ano; ambas têm a mesma 
temperatura média anual (14oC).Aqui acabam as 
similaridades. As diferenças de temperatura entre as 
duas cidades são óbvias para qualquer um que 
tenha viajado para São Francisco durante o verão 
com uma mala cheia de roupas para o verão de 
Richmond. 
 A figura 3.9 resume as temperaturas médias 
para São Francisco e Richmond. Note que o mês 
mais frio para ambas cidades é janeiro. Apesar de 
janeiro em Richmond ter uma média de somente 8oC 
menor que o mesmo mês em São Francisco, as 
pessoas em Richmond acordam em janeiro com 
uma temperatura mínima média de -6oC, que é 
bem mais frio do que a menor temperatura já 
registrada em São Francisco. Árvores que vivem 
bem em São Francisco teriam dificuldade de 
sobreviver ao inverno de Richmond. Logo, apesar de 
São Francisco e Richmond terem a mesma 
temperatura média anual, o comportamento e a 
amplitude da temperatura diferem muito. 
 
O Uso de Dados de Temperatura - Uma 
aplicação de temperaturas diurnas desenvolvida por 
engenheiros para estimar a necessidade de energia 
é o grau-dia de aquecimento. O grau-dia de 
aquecimento é baseado na hipótese de que as 
pessoas começarão à usar seus aqucedores quando 
a temperatura cair abaixo de 18oC. Logo, graus-dia 
de aquecimento são determinados pela diferença 
entre a temperatura média do dia e 18oC. Logo, se a 
temperatura média de um dia é 17oC, haveria um 
grau-dia de aquecimento neste dia. 
 Em dias onde a temperatura média é maior 
que 18oC, não há graus-dia de aquecimento. Logo, 
quanto menor a temperatura média diária, mais 
graus-dia de aquecimento e maior será o consumo 
de combustível neste dia. Quando o número de 
graus-dia de aquecimento é calculado para um ano 
inteiro, a quantidade de energia para aquecimento 
para qualquer localidade pode ser estimada. A figura 
3.10 mostra a média anual de graus-dia de 
aquecimento em vários lugares nos EUA. 
 Quando a temperatura média diária sobe 
acima de 18oC, as pessoas passam a resfriar seu 
ambiente interno. Conseqüentemente, um índice, 
chamado de grau-dia de resfriamento, é usado 
para estimar a energia necessária para resfriar o ar 
até um nível confortável. A previsão de temperatura 
média diária é convertida para graus-dia de 
resfriamento subtraindo-se 18oC da temperatura 
média. O valor remanescente é o número de graus-
dia de resfriamento para tal dia. Por exemplo, um dia 
com uma temperatura média de 21oC corresponderia 
à três graus-dia de resfriamento. Valores altos 
indicam tempo quente e produção de energia 
elevada para resfriamento. (Veja Fig. 3.11.) 
Saber o número de graus-dia de 
resfriamento para uma região possibilita ao 
engenheiro planejar o tamanho e o tipo de 
equipamento que deve ser instalado. Também, a 
previsão de graus-dia de resfriamento durante o 
verão dá às companhias de energia uma maneira de 
predizer a demanda de energia durante períodos de 
pico. Uma composição de graus-dia de aquecimento 
e de resfriamento daria uma indicação prática da 
demanda de energia durante o ano. 
 Fazendeiros usam um índice, chamado de 
graus-dia de crescimento, como um guia para 
plantar e para determinar as datas aproximadas de 
colheita. Um grau-dia de crescimento para uma 
colheita particular é definido como um dia quando a 
temperatura média esteve um grau acima da 
temperatura base (também conhecida como zero da 
vegetação) - a temperatura mínima necessária para 
o crescimento daquela cultura. Para ervilhas, por 
exemplo, a temperatura base é de 4oC. 
 Em um dia de verão em Iowa (EUA), a 
temperatura média pode ser 27oC. Da tabela 3.1, 
podemos ver que, neste dia, o milho acumularia 17 
graus-dia de crescimento. Teoricamente, o milho 
pode ser colhido quando acumula 1250 graus-dia de 
crescimento. Logo, se o milho é plantado no começo 
de outubro e cada dia daí por diante tem em média 
11 graus-dia de crescimento, o milho estaria pronto 
para a colheita aproximadamente 110 dias depois, 
ou seja, no meio de janeiro. Embora umidade e 
outras condições não sejam levados em conta, 
graus-dia de crescimento servem como um útil guia 
na previsão aproximada da maturidade das culturas. 
 
Temperatura do Ar e Conforto 
Humano 
 
Provavelmente todo mundo já notou que a 
mesma temperatura pode ser sentida diferentemente 
em ocasiões diferentes. Por exemplo, uma 
temperatura de 20oC em um dia claro, sem vento, 
em Nova Iorque, depois de um longo inverno, é uma 
temperatura agradável. Contudo, esta mesma 
temperatura em uma tarde de verão com vento pode 
ser desagradavelmente fria. A percepção de 
temperatura do corpo humano obviamente muda 
com as diferentes condições atmosféricas. A razão 
para estas mudanças está relacionada com como 
nós trocamos calor com o meio ambiente. 
 O corpo estabiliza sua temperatura 
primeiramente convertendo comida em calor 
(metabolismo). Para manter uma temperatura 
constante, o calor produzido e absorvido pelo corpo 
tem que ser igual ao calor que ele perde para o 
ambiente. Há, portanto, uma troca constante de calor 
- especialmente na superfície da pele - entre o corpo 
e suas redondezas. 
 Uma maneira pela qual o corpo perde calor 
é emitindo energia infravermelha. Mas nós não 
somente emitimos energia radiante, nós também 
absorvemos. Outra maneira que o corpo perde e 
ganha calor é por condução e convecção, que 
transfere calor de e para o corpo pelo movimento do 
ar. Em um dia frio, uma fina camada de moléculas 
de ar quente se forma próximo à pele, protegendo-a 
do ar mais frio à sua volta e da rápida transferência 
de calor. Logo, em um dia frio, sem vento, a 
temperatura que percebemos - chamada de 
temperatura sensível - é normalmente maior do que 
um termômetro pode indicar. 
 Uma vez que o vento começa a soprar, a 
camada isolante de ar quente desaparece, e o calor 
é rapidamente removido da pele pelo constante 
bombardeamento de ar frio. Quando todos os 
demais fatores são iguais, quanto mais rápido o 
vento, maior a perda de calor, e mais frio sentiremos. 
Quão frio o vento nos faz sentir é geralmente 
indicado pelo fator de sensação térmica (wind-chill 
factor). As tabelas de sensação térmica (Tabelas 
3.2 e 3.3) traduzem a habilidade do ar em tirar calor 
do corpo humano com o vento (seu poder de 
resfriamento) em um índice térmico equivalente a 
temperatura sem vento. Por exemplo, uma 
temperatura de -7oC, com um vento de 26 Kts, 
produziria a temperatura equivalente de -28oC. Isto 
quer dizer que a pele exposta perderia em um 
minuto tanto calor com temperatura de -7oC e vento 
de 26 Kts quanto sem vento com uma temperatura 
de -28oC. É claro, quanto frio sentimos depende de 
um número de fatores, incluindo o tipo de roupa que 
usamos e a quantidade de pele exposta diretamente 
ao ar frio. 
 Ventos fortes, em temperatura negativas, 
podem retirar calor da pele exposta tão rapidamente 
que a pele pode realmete congelar. O congelamento 
da pele ocorre geralmente primeiro nas 
extremidades do corpo pois estão mais afastadas da 
fonte de calor do corpo. 
 Em dias frios, o corpo molhado pode ser um 
fator que influi em quanto frio sentimos. Em um dia 
frio, com chuva (chuvisco, ou mesmo neblina) 
normalmente sentimos mais frio do que em um dia 
seco pois água sobre pele exposta conduz calor 
para longe do corpo melhor do que o ar. De fato, 
com tempo frio, úmido e chuvoso, uma pessoa pode 
realmente perder calor mais rapidamente do que o 
corpo pode produzir. Isto pode acontecer mesmo em 
temperaturas não tão frias, em torno de 10oC. A 
rápida perda de calor pelo corpo pode baixar a 
temperatura do corpo abaixo do nível normal e trazer 
uma condição conhecida como hipotermia - o 
rápido e progressivo colapso físico e mental que 
acompanha o resfriamento do corpo humano. 
 O primeiro sintoma de hipotermia é o 
cansaço. Se a exposição continua, a razão e a 
habilidade mental da pessoa começam a 
desaparecer. Exposição prolongada, principalmenteà temperaturas próximas ou abaixo de zero, 
produzem colapso e morte quando a temperatura do 
corpo cai à 26oC. 
 Com tempo frio, o calor é mais facilmente 
dissipado pela pele. Para contrabalançar esta rápida 
perda de calor, as veias do corpo se contraem, 
diminuindo o fluxo de sangue para as camadas 
externas da pele. Com tempo quente, as veias 
dilatam-se, permitindo maior perda de calor para o 
ambiente. Além disso, transpiramos. Com a 
evaporação, a pele se resfria. Quando o ar contém 
muito vapor d'água e está próximo da saturação, o 
suor não evapora imediatamente da pele. Menos 
evaporação causa sensação de calor, mais do que 
realmente está, e as pessoas começam a reclamar 
do calor e da umidade. (Nossa sensação em tempo 
quente será melhor enfocada no capítulo 4, depois 
de examinarmos os conceitos de umidade relativa e 
temperatura do bulbo úmido.) 
 
Medindo a Temperatura do Ar 
 
 Os termômetros foram desenvolvidos no 
final do século XVI para medir a temperatura do ar. 
Os termômetros mais usados para medir a 
temperatura do ar à superfície são os termômetros 
de líquido em vidro, pois são fáceis de ler e baratos 
para construir. 
 Estes termômetros têm um bulbo de vidro 
preso à um tubo selado e graduado de 
aproximadamente 25 cm. Um líquido no bulbo 
(geralmente mercúrio ou álcool colorido de 
vermelho) está livre para se mover pelo tubo. 
Quando a temperatura aumenta, o líquido expande e 
sobe no tubo. Quando a temperatura diminui, o 
líquido se contrai e sai do tubo para o bulbo. Logo, o 
comprimento de líquido no tubo representa a 
temperatura do ar. Como a coluna é muito estreita, 
uma pequena mudança na temperatura vai se 
mostrar como uma mudança relativamente grande 
na altura da coluna de líquido. 
 Termômetros de máxima e de mínima são 
termômetros de líquido em vidro usados 
exclusivamente para determinar as temperaturas 
máxima e mínima de um dia. O termômetro de 
máxima se parece com qualquer outro termômetro 
de líquido em vidro, com uma exceção: tem um 
estrangulamento na coluna próximo ao bulbo (Fig. 
3.12). Quando a temperatura do ar aumenta, o 
mercúrio se expande e passa pelo estrangulamento, 
até que ocorra a temperatura máxima. Contudo, 
quando a temperatura do ar começa a cair, o 
estrangulamento impede que o mercúrio volte para o 
bulbo. Logo, o final da coluna estacionária de 
mercúrio indica a temperatura máxima do dia. O 
mercúrio ficará nesta posição até que ou o ar se 
aqueça mais do que aquela temperatura ou o 
termômetro seja zerado, balançando-o. 
Normalmente, isto basta para que o mercúrio volte 
para o bulbo através do estrangulamento até que a 
coluna indique a temperatura presente. 
 Um termômetro de mínima mede a menor 
temperatura durante um dado período. A maioria dos 
termômetros de mínima usam álcool, uma vez que 
este se congela à uma temperatura muito menor que 
o mercúrio. O termômetro de mínima é similar aos 
demais termômetros de líquido em vidro, exceto pelo 
fato de conter um pequeno halter na coluna, de 
aproximadamente 2,5 cm (Fig. 3.13). Este está livre 
para escorregar dentro da coluna de álcool. Ele não 
pode se mover para fora do líquido pois a tensão no 
fim da coluna (o menisco) não deixa. 
 Um termômetro de mínima é mantido na 
horizontal. Quando a temperatura diminui, o líquido 
se contrai e volta para o bulbo, trazendo consigo o 
halter indicador. Quando ela para de cair, o líquido e 
o indicador param de se mover. Quando o ar se 
aquece, o álcool se expande e se move livremente 
passando pelo halter que fica estacionário, 
registrando portanto a temperatura mínima em sua 
extremidade superior. 
 Para zerar um termômetro de mínima, 
simplesmente vire-o ao contrário. Isto deixa o halter 
escorregar livremente até o alto da coluna de álcool, 
que está indicando a temperatura do ar naquele 
instante. O termômetro é então posto novamente na 
horizontal, de tal forma que o halter se moverá em 
direção ao bulbo quando a temperatura do ar 
diminuir. 
 Medidas de temperatura com alta acurácia 
podem ser feitas com termômetros elétricos, como 
o termistor e o termômetro de resistência elétrica. 
Ambos estes instrumentos não medem diretamente 
a temperatura do ar, mas a resistência elétrica de 
algum material. Uma vez que a resistência de um 
certo material muda com a temperatura, um medidor 
pode medir a resistência e ser calibrado para 
representar a temperatura do ar. 
 A temperatura do ar também pode ser obtida 
com instrumentos chamados de sensores 
infravermelhos, ou radiômetros. Radiômetros não 
medem temperatura diretamente; ao invés, eles 
medem a radiação emitida (geralmente 
infravermelha). Medindo ambos a intensidade da 
energia radiante e o comprimento de onda de 
emissão máxima de um gás em particular (ou vapor 
d'água ou dióxido de carbono), radiômetros em 
satélites podem agora estimar a temperatura do ar 
em níveis selecionados da atmosfera. 
 Um termômetro bimetálico consiste em 
dois pedaços de metais diferentes (normalmente 
ferro e cobre/zinco) postos juntos para formar uma 
tira. Com mudança da temperatura, um metal se 
expande mais que o outro, fazendo com que a tira se 
envergue. Isto é amplificado e calibrado para 
mostrar a temperatura. O termômetro bimetálico é 
normalmente o elemento sensível do termógrafo, 
um instrumento que mede e grava a temperatura a 
cada instante. (Veja Fig. 3.14.) 
 Termômetros e outros instrumentos são 
normalmente postos dentro de um abrigo 
meteorológico (Fig. 3.15). O abrigo cerca os 
instrumentos completamente, protegendo-os da 
chuva, neve, vento e da radiação direta do Sol. É 
pintado de branco para refletir a radiação solar e tem 
buracos dos lados de tal forma que o ar possa 
entrar. Isto ajuda a manter o ar dentro do abrigo à 
mesma temperatura que o ar fora. 
 Os termômetros dentro de um abrigo são 
postos a aproximadamente 1,5 metro do solo. Como 
a temperatura do ar varia consideravelmente acima 
de diferentes tipos de superfícies, os abrigos são 
normalmente postos sobre gramados para garantir 
que a temperatura do ar seja medida à mesma altura 
sobre o mesmo tipo de superfície. Infelizmente, 
alguns abrigos são postos sobre asfalto, outros 
sobre concreto, enquanto outros são postos no alto 
de prédios altos, criando dificuldades para 
compararmos dados de temperatura do ar de 
lugares diferentes. Aliás, se a temperatura máxima 
ou a mínima parecem suspeitas na sua área, 
diferentes de cidades próximas, tente descobrir 
aonde o abrigo meteorológico se situa. 
 
Resumo 
 
 A variação diária da temperatura do ar 
próximo à superfície é controlada principalmente 
pela entrada de energia proveniente do Sol e pela 
saída de energia emitida pela Terra no 
infravermelho. Em um dia claro e calmo, o ar à 
superfície se aquece, enquanto a energia que chega 
à superfície for maior do que a emitida pela mesma. 
O ar à superfície se resfria a noite, enquanto a 
energia que sai da Terra for maior do que a 
incidente. Como o solo se resfria a noite mais 
rapidamente do que o ar acima, o ar mais frio 
geralmente se encontra à superfície, formando uma 
inversão radiativa. Quando a temperatura do ar em 
áreas agrícolas desce a níveis perigosos, árvores 
frutíferas e as demais plantações podem ser 
protegidas do ar frio de várias maneiras, desde a 
mistura do ar até a aspersão de água (simulação de 
chuva). 
 A maior variação na temperatura do ar 
ocorre à superfície. Ambas as amplitudes térmicas 
diurna e anual são maiores em climas secos do que 
em climas úmidos. Mesmo que duas cidades tenham 
média anual de temperatura similares, a amplitude e 
extremos de suas temperaturas podem diferir muito. 
Dados de temperatura influenciam nossas vidas de 
várias formas, desde a roupa que usamos ou que 
levaremos em uma viagem até a predição de uso de 
energia e planejamento agrícola. Nós revimos 
alguns dosvários tipos de termômetros utilizados: de 
máxima, de mínima, bimetálico, elétrico, radiômetro. 
Aqueles feitos para medir a temperatura próximo à 
superfície são mantidos em abrigos meteorológicos 
para serem protegidos da precipitação e da luz solar 
direta. 
 
 
Termos Chave 
 
Os termos a seguir estão listados na ordem em que apareceram no texto. Defina cada um. Fazendo 
isso você estará revendo o material abordado neste capítulo. 
 
resfriamento radiativo temperatura média diária termômetro de máxima 
inversão de radiação amplitude anula de temperatura termômetro de mínima 
cinturão térmico temperatura média anual termômetro elétrico 
aquecedor de horta grau-dia de aquecimento radiômetro 
ventiladores grau-dia de resfriamento termômetro bimetálico 
congelamento grau-dia de crescimento termógrafo 
controladores de temperatura fator de sensação térmica abrigo meteorológico 
isotermas hiportemia 
calor específico termômetro de líquido-em-vidro 
amplitude diária de temperatura 
 
 
Questões de Revisão 
 
1. Explique porque a hora mais quente do dia é geralmente à tarde, após o meio-dia quando os raios 
solares incidem mais diretamente sobre as superfícies. 
2. Em um dia calmo e ensolarado, por que o ar perto do solo normalmente é mais quente do que o ar 
alguns metros acima? 
3. Explique como a energia que chega e a energia que sai regulam a variação diária de temperatura. 
4. Desenhe um perfil vertical de temperatura do ar desde o chão até uma elevação de 3 metros em 
dia sem nuvem e sem vento (a) à tarde (b) no início da manhã exatamente antes do sol nascer. 
Explique porque as curvas de temperatura são diferentes. 
5. Explique como o resfriamento radiativo produz uma inversão de temperatura junto ao solo. 
6. Que condições do tempo são mais favoráveis para a formação de uma noite fria e de uma forte 
inversão radiativa? 
7. O que são cinturões térmicos? 
8. Liste algumas medidas usadas pelos fazendeiros para proteger suas culturas contra o frio. 
Explique o princípio físico atrás de cada método. 
9. Por que os ramos mais baixos das árvores são mais suscetíveis aos danos provocados por baixas 
temperaturas? 
10.Descreva cada um dos controladores da temperatura. 
11.Observe a Figura 3.7 (mapa de temperatura de Janeiro) e explique porque as isotermas se 
inclinam na direção sul (na direção do equador) sobre o continente no Hemisfério Norte. 
12.Durante o inverno, a geada pode se formar sobre o solo quando termômetro de mínima indica 
uma temperatura baixa mas acima do ponto de congelamento. Por quê? 
13.Por que as primeiras geadas no outono e as últimas geadas na primavera ocorrem no fundo dos 
vales? Por que as geadas nesta época costumam causar mais danos às plantas? 
14.Explique porque a variação de temperatura é normalmente maior (a) em regiões secas do que 
nas úmidas e (b) em dias claros do que em dias nublados. 
15.Por que as maiores variações anuais de temperatura são observadas sobre os continentes em 
regiões afastadas de grandes corpos d’água? 
16.Duas cidades tem a mesma média anual de temperatura. Explique porque este fato não significa 
que suas temperaturas durante o ano sejam similares. 
17.O que é grau-dia de aquecimento? Grau-dia de resfriamento?Como estas unidades são 
calculadas. 
18.Durante um dia frio, calmo e ensolarado, por que nós geralmente sentimos mais calor do que o 
termômetro indica? 
19. (a) Assuma que o vento está a 40 km/hr e que a temperatura é de 00 C. Determine a temperatura 
equivalente de “wind chill” pela Tabela 3.2, p. 67; (b) sob estas condições citadas, explique porque 
um termômetro comum mede a temperatura de 00 C. 
20.Qual a sensação térmica em um dia cuja temperatura é de 350C e a umidade relativa do ar é de 
80%? 
21.Que condições atmosféricas podem levar a hipotermia? 
22.Descreva como os seguintes termômetros medem a temperatura do ar: 
 (a) líquido em vidro (b) bimetálico (c) elétrico (e) radiômetro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.1 – Em um dia ensolarado e calmo, o ar perto 
da superfície pode ficar substancialmente mais quente 
que o ar que está localizado a alguns metros da 
superfície. 
 
 
Figura 3.2 – A variação diurna da temperatura do 
ar é controlada pela energia que chega 
(principalmente a que vem do sol) e a energia que 
sai da superfície da terra. Quando a energia que 
chega do sol excede a energia que é liberada pela 
superfície (área amarela), a temperatura do ar 
aumenta. Quando a energia que sai excede a 
energia que chega (área sombreada de azul) a 
temperatura do ar cai. 
 
 
 
 
 
Figura 3.3 – Em uma noite clara e calma, o ar perto da superfície pode ficar bem mais frio que o ar 
localizado a alguns metros acima. Este aumento da temperatura do ar com o aumento da distância à 
superfície é chamado de inversão térmica de radiação. 
 
 
 
Figura 3.4 – Em noites claras e calmas, a permanência do ar frio no fundo dos vales, torna estes locais mais 
frios que as encostas das montanhas em torno. A região onde a temperatura do ar fica acima do ponto de 
congelamento é conhecida como cinturão térmico. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.5 – Os aquecedores mantém o ar circulando 
através da convecção. 
Figura 3.6 – Os ventiladores misturam o ar frio junto 
à superfície com o ar mais quente dos níveis mais 
altos. 
 
Tabela 1 – Alguns recordes mundiais de temperaturas máximas. 
 
 
 
 
Tabela 2 - Alguns recordes mundiais de temperaturas mínimas. 
 
 
 
 
Figura 3.7 – Temperatura média do ar ao nível do mar em janeiro (0F). 
 
 
 
 
Figura 3.8 – Temperatura média do ar ao nível do mar em julho (0F). 
 
 
Figura 3.9 – Dados de temperatura de São Francisco, 
Califórnia (370N) e Richmond, Virgínia (370N) – duas 
cidades com a mesma média anual de temperatura. 
 
 
Tabela 3.1 – Graus-dias de crescimento estimados para 
determinadas culturas até atingirem a maturação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.10 – Total médio anual de graus-
dias de aquecimento em milhares de 0F, onde 
o número 4 no mapa significa 4.000 
(temperatura base 650 F). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.11 - Total médio anual de graus-dias 
de resfriamento em milhares de 0F, onde o 
número 1 no mapa significa 1.000 
(temperatura base 650 F). 
 
 
 
 
Figura 3.12 – Termômetro e máxima. 
 
Figura 3.13 – Um corte do termômetro de mínima 
mostrando tanto a temperatura atual quando a 
temperatura mínima alcançada. 
 
 
 
 
Figura 3.14 – Termógrafo com um sensor bimetálico. 
 
 
 
 
Figura 3.15 – O abrigo meteorológico protege os 
instrumentos que ficam em seu interior dos elementos 
meteorológicos extremos 
 
 
 
 
Tabela 3.2 – Temperatura equivalente resultante do efeito do vento.

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