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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 � http://enos.cptec.inpe.br/ 6. Circulação Geral da Atmosfera
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