Introdução às Ciências Atmosféricas - Aula8

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Circulação Atmosférica
Leonardo F. Peres
leonardo.peres@igeo.ufrj.br
METEOROLOGIA GERAL
1. Introdução
�O vento é um elemento importante na 
meteorologia.
� Ele é o “cavalo de força” do tempo.
� Ele move as tempestades e os grandes 
sistemas meteorológicos de tempo ao 
redor do globo.
� Transporta calor, umidade, poeira, insetos 
e pólen de um lugar para o outro.
2. Escala de Movimento
� Existem circulações atmosféricas de 
diferentes escalas de tempo e espaço: 
ESCALA DE MOVIMENTO.
� Escalas de movimentos
� Microescala (menor escala do movimento - tamanho 
típico 2m):
� Turbulência – poluição do ar.
� Mesoescala (escala média – tamanho típico – 20 km)
� Circulações térmicas – brisas, tempestades de verão, 
linhas de instabilidade.
� Escala sinótica (tamanho típico – 2000 km):
� Ciclones e anticiclones, frentes.
� Escala global (tamanho típico 5000 km):
� Circulações geral da atmosfera.
2. Escala de Movimento
� Existem circulações atmosféricas de 
diferentes escalas de tempo e espaço: 
ESCALA DE MOVIMENTO.
Os pequenos movimentos de microescala... são parte de movimentos maiores de 
mesoescala... o qual por sua vez são parte de movimentos ainda maiores como os de 
escala sinótica. A medida que a escala se torna maior, os movimentos observados 
em escala menor passam a não serem mais visíveis. 
2. Escala de Movimento
�Turbulência Mecânica
�Quando o vento encontra um objeto 
sólido, um redemoinho de ar – ou vórtice 
– se forma do lado posterior do objeto. 
Causado pelo atrito.
�O tamanho e a forma do vórtice depende 
do tamanho e da forma do obstáculo e 
da velocidade do vento. 
3. Microescala - Vórtices
�Turbulência Mecânica
�O atrito normalmente decresce a medida 
que nos afastamos da superfície 
terrestre e o a velocidade do vento 
normalmente aumenta com a altura.
�A camada atmosférica próxima à
superfície que é afetada pelo atrito 
(turbulência) é chamada de camada 
limite. 
3. Microescala - Vórtices
�Turbulência Mecânica
3. Microescala - Vórtices
�Turbulência Térmica
�O aquecimento da superfície e a 
instabilidade atmosférica também causa 
turbulência que pode ser estender até
grandes alturas.
�Células de convecção formam e o 
movimento vertical resultante cria uma 
turbulência térmica.
3. Microescala - Vórtices
�Turbulência Térmica
3. Microescala - Vórtices
� Turbulência Mecânica e Térmica 
acontecem ao mesmo tempo na 
atmosfera.
�O efeito da superfície no escoamento do 
ar vai depender:
� Aquecimento da superfície (turbulência 
térmica)
� Velocidade do vento (turbulência mecânica)
� Rugosidade da superfície (turbulência 
mecânica)
3. Microescala - Vórtices
(a) Ar estável, ventos fracos produzem pequenos vórtices e pouca mistura vertical. 
3. Microescala - Vórtices
(b) Ar instável e ventos fortes produzem vórtices profundos e bastante mistura vertical.
que produzem ventos fortes (rajadas de vento) e tempestuoso. 
3. Microescala - Vórtices
3. Microescala - Vórtices
3. Microescala - Vórtices
3. Microescala - Vórtices
A medida que o vento sopra sobre a montanha, a direção do escoamento do ar 
é mudada e vórtices circulares se formam do lado posterior da montanha. 
Algumas circulações possuem a direção do ponteiro do relógio e outras na 
direção oposta do ponteiro do relógio. Vórtices von Karman
3. Microescala - Vórtices
� Circulação Térmica.
4. Brisas e Ventos Locais
� Circulação Térmica.
� A circulação térmica é produzida pelo aquecimento diferencial da 
atmosfera próxima do solo. Todas as isóbaras estão paralelas à
superfície da terra; portanto, não existe variação horizontal de pressão (ou 
temperatura) e não existe gradiente de pressão e portanto nenhum vento.
4. Brisas e Ventos Locais
� Circulação Térmica.
� Atmosfera resfriada ao norte e aquecida ao sul. No ar frio e mais denso 
sobre a superfície, as isóbaras ficarão mais próximas uma das outras, se 
agruparão, enquanto no ar mais quente, menos denso, elas se 
espalharam, tornando-se mais afastadas umas das outras. Essa 
inclinação das isóbaras produz uma força do gradiente de pressão (FGP) 
horizontal nos níveis mais acima e provoca o movimento do ar na direção 
das mais altas para as mais baixas pressões
4. Brisas e Ventos Locais
� Circulação Térmica.
4. Brisas e Ventos Locais
� Circulação Térmica.
� Na superfície, a pressão do ar permanece inalterada até que o ar nos 
níveis mais altos comece a se mover. Na medida em que este ar se 
desloca de sul para norte, a pressão atmosférica reduz no sul e aumenta 
a pressão do lado norte. Conseqüentemente, uma FGP é estabelecida na 
superfície de direção norte para sul e, portanto, os ventos à superfície 
começam a fluir de norte para sul.
4. Brisas e Ventos Locais
�Circulação Térmicas:
�As altas e baixas térmicas são 
sistemas rasos com poucos 
quilômetros sobre a superfície.
4. Brisas e Ventos Locais
� Circulação Térmica – Brisa Marítima.
4. Brisas e Ventos Locais
� Circulação Térmica – Brisa Terrestre.
4. Brisas e Ventos Locais
� Circulação Térmica – Brisa 
Marítima/Terrestre.
� As brisas marítimas são mais fortes a tarde.
� A brisa terrestre é bem menos intensa que a brisa marítima.
� Ao longo da costa úmida, as nuvens diurnas tendem a ser formar 
sobre o continente e as nuvens noturnas sobre o mar.
� Isso explica porque à noite se observa relâmpagos ao longe na 
direção do mar.
� O limite extremo da brisa marítima é chamado de frente de brisa 
marítima.
� Convergência dos ventos alísios com a brisa terrestre no litoral do 
Nordeste provoca máximo de precipitação a noite.
4. Brisas e Ventos Locais
� Circulação Térmica – Brisa 
Marítima/Terrestre.
4. Brisas e Ventos Locais
� Brisa de Vale e de Montanha.
� Brisa de Vale
� Forma a medida que a radiação solar aquece as paredes 
dos vales.
� O aquecimento diminui a pressão atmosférica adjacente 
à montanha.
� Uma FGP é criada e direcionada para o topo da 
montanha.
� O ar se move em direção ao cume da montanha 
produzindo algumas vezes nuvens.
� Brisa de Montanha.
� Durante a noite as paredes da montanha se resfriam 
rapidamente, esfriando o ar em contato com elas.
� O ar mais frio e denso se escoa para baixo, para o fundo 
do vale.
4. Brisas e Ventos Locais
� Brisa de Vale e de Montanha.
4. Brisas e Ventos Locais
� Ventos catabáticos - Descem a inclinação de uma 
montanha e são muito mais fortes que as brisas de 
montanha.
� Condições ótimas: Platô coberto por neve, Gera uma forte 
gradiente horizontal de pressão pelo resfriamento do ar em 
contato com a neve.
� Ventos podem atingir altas velocidades.
4. Brisas e Ventos Locais
� Ventos catabáticos.
� Vento Bora - costa norte do Adriático na 
Iugoslávia, uma invasão polar de ar frio vindo 
da Rússia descende a encosta a partir de um 
platô alto e alcança as terras baixas.
� Vento Mistral - Um vento frio similar, mas 
geralmente menos violento desce as 
montanhas oestes no Vale de Rhone na 
França e depois atinge o Mar Mediterrâneo.
4. Brisas e Ventos Locais
� Vento Foehn (Chinook).
4. Brisas e Ventos Locais
� Vento Foehn (Chinook).
� Na base da montanha: T=20C e Td=12C
� Atmosfera condicionalmente estável (8C/km)
� Temperatura decresce primeiro de acordo com o gradiente adiabático 
seco (10C/km) e a temperatura do ponto de orvalho decresce com uma 
taxa de 2C/km
4. Brisas e Ventos Locais
� Vento Foehn (Chinook).
� Quando T=Td, o ar se torna saturado (1000m) e este ponto é chamado de 
nível de condensação
� Temperatura e temperatura do ponto de orvalho decrescem de acordo 
com o gradiente adiabático úmido (6C/km)
4. Brisas e Ventos Locais
� Vento Foehn(Chinook).
� No topo T=Td=-2C, maior que a temperatura do ambiente (-4C). A 
parcela de ar é portanto instável e continuaria a subir.
� Suponha que este ar seja forçado a descer a base da montanha e que a 
nuvem permaneça no outro lado.
� A temperatura do ar que desce aumenta de acordo com o gradiente 
adiabático seco (10C/km) e Td a 2C/km
4. Brisas e Ventos Locais
� Vento Foehn (Chinook).
� Na base T=28C e Td=4C. A temperatura é maior no lado direito como 
resultado do calor latente sendo convertido em calor sensível durante a 
condensação que ocorre no lado esquerdo. Se não houvesse 
condensação a temperatura no topo seria bem menor que -2C ( -10C).
� A menor temperatura de ponto de orvalho (portanto um ar mais seco) é
resultado da condensação do vapor d’água. Posteriormente este vapor 
permanece do lado esquerdo em forma líquida como gotas de nuvem e 
precipitação
4. Brisas e Ventos Locais
� Monções – Ventos com variações 
sazonais: Mausin – estações.
� Um sistema de ventos monçônicos é aquele que 
varia sazonalmente de direção, soprando de uma 
determinada direção no verão e da direção oposta 
no inverno.
� Esta reversão sazonal dos ventos é
especialmente bem desenvolvida nas partes leste 
e sul da Ásia.
� As monções são similares a uma forte brisa 
marítima.
5. Ventos Sazonais
� Monções – Ventos com variações 
sazonais: Mausin – estações.
5. Ventos Sazonais
� Monções – Ventos com variações 
sazonais: Mausin – estações.
5. Ventos Sazonais
� Representa apenas o fluxo médio do ar ao redor da 
terra
� A causa básica da circulação geral é o aquecimento 
desigual da superfície da terra.
� Para manter o equilíbrio, a atmosfera transporta ar 
quente para os pólos e ar frio para o equador
6. Circulação Geral da Atmosfera
�Modelo Unicelular
� Superfície uniforme coberta de água.
� Sol diretamente sobre o equador.
� A terra não gira Uma única célula – Célula de 
Hadley.
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Célula de Hadley
� Nomes das diferentes regiões do planeta e as 
latitudes correspondentes.
6. Circulação Geral da Atmosfera
�Modelo Tricelular
� A superfície da terra é uniformemente coberta de 
água.
� O sol está sempre diretamente sobre o equador.
� A terra gira.
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Modelo Tricelular
� Ventos alísios (de travessia) - Velejadores usavam este 
vento. Águas equatoriais, ar quente, fraco gradiente de 
pressão, ventos fracos. Ventos de NE no H.N. e de SE no 
H.S. Ventos de leste.
� Latitude dos cavalos?
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Modelo Tricelular
� Equador: Zona de Convergência Intertropical – região de 
convergência dos alísios. Ar sobe e Muita chuva.
� 30º - Altas subtropicais: Ar desce e a maioria dos desertos 
do mundo está nesta latitude. Ventos de oeste em direção 
a baixa subploar. SW no H.N e NW no H.S.
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Modelo Tricelular
� 60º - Baixa subploar: cinturão de baixas pressões entre 50 
e 70 graus. Ar sobe e é onde se forma as tempestades de 
latitudes médias.
� Frente polar - uma frente que separa as massas de ar 
tropicais das polares.
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Modelo Tricelular
� Diagrama mostrando as regiões de acordo com as 
pressões e ventos.
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Sistemas de pressão semi permanentes -Altas 
e baixas que movem levemente durante o 
ano:
� Alta das Bermudas-Açores (Atlântico).
� Alta do Pacífico.
� Baixa da Islândia – cobre a Islândia e Groelândia.
� Baixa da Aleutas – Ilhas Aleutas no Pacífico Norte.
� Sistemas Sazonais
� Alta da Sibéria.
� Alta do Canadá.
6. Circulação Geral da Atmosfera
6. Circulação Geral da Atmosfera
6. Circulação Geral da Atmosfera
� ZCIT
6. Circulação Geral da Atmosfera
� ZCIT
6. Circulação Geral da Atmosfera
�ZCIT
�Mais perto do hemisfério Sul no 
verão.
�Chuva na região Nordeste do Brasil 
em Fevereiro.
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Circulação geral e Precipitação
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Circulação geral e Precipitação
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Circulação geral e Precipitação
� Situação Verão
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Correntes de jato
� Centenas de quilômetros de comprimento.
� Alguns quilômetros de largura.
� Cerca de um quilômetro de altura.
� Velocidades maiores que 200 km/h.
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Correntes de jato
� Jato subtropical – situado sobre as altas 
subpotropicais.
� Jato Polar – situado sobre a frente polar
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Correntes de jato
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Correntes Oceânicas
� Largamente geradas pelos ventos.
� 1- Corrente do golfo: 
� 3- laborador current
� 7- north equatorial current
� 8- north equatorial. counter current
� 9- south equatorial current
� 10- south equatorial counter current
� 11- equatorial counter current
� 12- kuroshio current
� 14- Alaska current
� 16- California current
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Correntes Oceânicas
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Ressurgência
� Para que ocorra ressurgência o vento deve 
fluir paralelamente à costa.
� O vento move com ele a água superficial que, 
pelo efeito da força de Coriolis sofre uma 
deflexão, afastando-se da costa.
� A água mais profunda fria e rica em nutrientes 
aflora à superfície (ressurge) substituindo a 
água mais quente. Acontece na costa do 
Peru.
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Ressurgência
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Ressurgência
6. Circulação Geral da Atmosfera
� Ressurgência
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
� Inicialmente referido como a uma semana 
com água quente aparecendo anualmente por 
volta do Natal ao longo da costa do Peru e 
Equador (não é bom para a industria 
pesqueira) 
� Pode produzir conseqüências econômicas e 
atmosféricas significantes em todo o globo. 
� Acontece a cada 3-7 anos.
� O evento de 97-98 foi o mais forte registrado.
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
� El Niño se refere ao movimento para leste de 
água quente do oceano pacífico oeste para o 
o oceano pacífico equatorial leste.
� animação
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
� Durante um ano normal existe uma grande quantidade de 
água quente no pacífico oeste. 
� Baixas pressões dominam o pacífico oeste e altas 
pressões dominam o pacífico leste sobre as águas frias.
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
� Durante um de El Niño, a temperatura da superfície do mar (TSM) no 
pacífico leste se torna mais quente que o normal.
� O sistema de alta pressão se desloca do pacífico leste para o pacífico 
oeste.
� O sistema de baixa pressão se desloca do pacífico oeste para o 
pacífico leste.
� A mudança da pressão em superfície é chamada de Índice de 
Oscilação Sul.
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
� Durante uma ano normal, os ventos alísios de leste 
empurram e empilham a água do pacífico equatorial 
na parte oeste do pacífico.
� O nível da água do mar é maior no pacífico oeste. 
� Há movimento ascendente e precipitação associado 
com o ar quente e a baixa pressão no pacífico oeste.
� Associado a água fria há movimento descendente e 
uma zona de alta pressão no pacífico leste
6. CirculaçãoGeral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
� Durante uma ano de El Niño , os ventos alísios são 
fracos.
� Permite que a água no pacífico oeste se mova 
para o pacífico leste.
� A corrente south equatorial counter current é
também mais forte.
� Há mudança na circulação e na precipitação.
� O que causa a mudança nos ventos alísios, 
temperatura da superfície do mar e nos padrões 
de pressão? Ainda não conhecido totalmente
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
� animação
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
6. Circulação Geral da Atmosfera
� El Niño e a Oscilação Sul
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6. Circulação Geral da Atmosfera