Aula 3 e 4 Atmosfera e seus constituintes

Prévia do material em texto

Atmosfera e seus 
constituintes
Profª Dra. Ingrid Cavalcanti Feitosa
Curso: Engenharia Ambiental/Civil
Hidrologia e Climatologia
Atmosfera Terrestre
 Atua como sede dos fenômenos meteorológicos;
 Fator determinante na qualidade e quantidade de radiação solar que 
atinge a superfície terrestre
Efeito Estufa
Composição da atmosfera terrestre
Matriz básica 
Nitrogênio (78,08 %);
 Oxigênio (20,95 %);
 Argônio (0.93 %);
Outros (1%)
 CO2
 O3
 CH4, NH3, N2O, CFCs
 VAPOR D’ÁGUA (até 4%)
Apesar da Matriz Básica ser fundamental para a
manutenção da vida na superfície terrestre, a
concentração dos componentes variáveis
apresenta importância física e biológica.
No balanço de radiação da
Terra, retendo parte das
ondas de calor emitidas pela
superfície e na atenuação da
radiação proveniente do Sol.
Suprindo matéria prima para o
processo da fotossíntese (CO2) e
regulando o processo de
transpiração das plantas.
Importância BiológicaImportância Física 
Composição da atmosfera terrestre
Estrutura da atmosfera
A atmosfera é considerada subdividida em camadas
superpostas, as principais são denominadas:
 Alta Atmosfera: presença no seu interior de elementos
especiais: camadas ionizadas, reações fotoquímicas,
contribuição para atividades como a exploração do espaço e as
comunicações.
Influencia indiretamente a distribuição
de água na Terra.
Mesosfera,Termosfera/Ionosfera,Exosfera 
Alta Atmosfera: Mesosfera,Termosfera/Ionosfera/Exosfera 
Satélites ao Redor da Terra
Estrutura da atmosfera
 Baixa Atmosfera: Subdivide-se em duas camadas:
TROPOSFERA ESTRATOSFERA
TROPOSFERA
 Da superfície terrestre até 10-12 Km de altitude.
 A temperatura diminui em média 6,5ºC a cada
1000m.
 Principal meio de transporte de:
- MASSA (água, partículas sólidas, poluentes, etc.);
- ENERGIA (Sol);
- QUANTIDADE DE MOVIMENTO (Vento)
Local onde se origina e acontecem todos 
os fenômenos meteorológicos.
Por estar em contato direto com fontes de partículas
sólidas, a troposfera possui maior conteúdo de
material sólido.
TROPOSFERA
TEMPERATURA: Possuem valores mais altos nas
camadas próximas à superfície terrestre.
Nas camadas inferiores do ar, contêm uma maior quantidade de
vapor de água, gotas e partículas sólidas, fazendo com que
tornem-se mais eficientes para absorver a radiação terrestre.
É por isso que ... a temperatura na atmosfera possui um 
gradiente vertical que permanece, relativamente, constante na 
troposfera.
POR QUÊ????
TROPOSFERA
PRESSÃO: à medida que a altitude aumenta a pressão
atmosférica decai.
 Localiza-se na altitude de 12 a 50 km;
ESTRATOSFERA
TEMPERATURA: aumenta
conforme a altitude aumenta,
devido à presença da camada de
ozônio, a qual absorve radiação
solar na faixa do comprimento de
onda do ultravioleta.
CICLO HIDROLÓGICO 
“Eu sei prever a trajetória dos astros,
nada sei dizer sobre o movimento de
uma pequena gota de água”
(Galileo Galilei)
Ciclo Hidrológico 
A água na verdade não se perde no sistema.
Há uma renovação constante
Intercâmbio das águas dos oceanos, das calotes de 
gelo, das águas superficiais e subterrâneas e da 
atmosfera. 
Fenômeno global de circulação fechada da água 
entre a superfície terrestre e a atmosfera, 
impulsionado fundamentalmente pela energia solar 
associada à gravidade e à rotação terrestre. 
CARVALHO; SILVA (2006)
Ciclo Hidrológico 
Eleva a água da superfície terrestre para a atmosfera
(evaporação), e a gravidade, faz com que a água
condensada caia (precipitação) e que, uma vez na
superfície, circule através de linhas de água que se
reúnem em rios até atingir os oceanos
(escoamento superficial) ou se infiltre nos solos
e nas rochas, através dos seus poros, fissuras e
fraturas (escoamento subterrâneo).
Ciclo Hidrológico 
Ciclo Hidrológico 
Configura as diversas paisagens do nosso planeta 
Através dos efeitos erosivos e deposicionais dos 
rios, ondas e geleiras, associados aos movimentos 
tectônicos.
COMO ?
Etapas do ciclo hidrológico
• Evaporação
• Transpiração
• Condensação
• Precipitação
• Interceptação
• Infiltração
• Escoamento superficial
• Escoamento subterrâneo
UNESP (2012)
Variáveis Hidrológicas
 Precipitação;
 Evapotranspiração;
 Infiltração;
 Escoamento;
 Interceptação;
GARCEZ (1988)
Precipitação
Precipitação
Representa o elo de ligação
entre os fenômenos
meteorológicos e os do
escoamento superficial.
Mecanismo de formação das precipitações
As massas de ar quente (mais leves), vão subir ao encontrarem 
as massas de ar frio (mais densas). Ao subir, a temperatura 
diminui. À medida que se resfria, a nuvem tem menos 
capacidade de segurar a água. A partir de então, as pequenas 
gotas de água começam a crescer e a precipitação ocorre.
UNESP (2012)
Precipitação
Movimento ascendente do vapor de água
Condensação
Formação de gotículas
Crescimento das gotículas das nuvens
(0,01 mm)
Precipitação (0,1 mm a 5 mm)
Mecanismo de Crescimento das Gotas
Precipitação
 Ação frontal de massas de ar; 
 Convecção térmica; 
 Relevo.
Para que ocorra o resfriamento do ar úmido, há necessidade 
de sua ascensão.
Pode ser devida aos seguintes fatores:
A maneira com que o ar úmido ascende caracteriza o tipo de 
precipitação.
Tipos de Precipitação
 Precipitações Ciclônicas;
 Precipitações Convectivas;
 Precipitações Orográficas.
Precipitações Ciclônicas/Frontal
 São de longa duração;
 Apresentam intensidades de baixa a moderada, espalhando-
se por grandes áreas.
São importantes, principalmente no desenvolvimento 
e manejo de projetos em grandes bacias hidrográficas
Estão associadas com o movimento de massas de ar de
regiões de alta pressão para regiões de baixa pressão.
Causadas por aquecimento
desigual da superfície terrestre.
Precipitações Ciclônicas/Frontais
Resulta da ascensão do ar quente sobre o ar frio na zona
de contato entre duas massas de ar de características
diferentes.
Ar quente é
substituído por ar
frio.
FRENTE FRIAFRENTE QUENTE
Massa de ar se move
de tal forma que o ar
frio é substituído por
ar mais quente
Precipitações Convectivas
O aquecimento desigual da superfície terrestre provoca o
aparecimento de camadas de ar com densidades diferentes, o
que gera uma estratificação térmica da atmosfera em equilíbrio
instável. Se esse equilíbrio, por qualquer motivo (vento,
superaquecimento), for quebrado, provoca uma ascensão
brusca e violenta do ar menos denso, capaz de atingir grandes
altitudes
 Típicas de regiões tropicais;
 Caracterizam-se por ser de grande intensidade e
curta duração;
 Concentram-se em pequenas áreas.
 Projetos de pequenas bacias;
 Análise de problemas de drenagem de maneira
geral (cálculo de bueiros, galerias de águas pluviais,
etc.);
 Controle da erosão.
Precipitações Convectivas
Importantes em :
Precipitações Orográficas
Resultam da ascensão mecânica de correntes de ar
úmido horizontal sobre barreiras naturais, tais como
montanhas.
Ex: Precipitações na Serra do Mar.
Precipitações Orográficas
Medições das Precipitações
Altura pluviométrica: lâmina d’água precipitada
sobre uma área. Unidade: mm;
Intensidade de precipitação: é a relação entre a
altura pluviométrica e a duração da precipitação
expressa, geralmente em mm.h-1 ou mm.min-1;
Duração: período de tempo contado desde o início
até o fim da precipitação (h ou min).
Pluviômetro
Pluviógrafo
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
CONCEITOS
Processo pelo qual se transfere água do solo e dos oceanos,
lagos e rios para a atmosfera.
Evaporação (E)
É a evaporaçãod’água das células vivas dos tecidos vegetais,
através dos estômatos (poros de respiração das plantas).
Transpiração (T)
É o processo pelo qual a água da planta ou do solo passa ao
estado de vapor.
Evapotranspiração (Et)
Et = E+T
Evapotranspiração
Numa bacia hidrográfica a superfície do solo vegetada 
costuma ser maior que a superfície livre de água. 
Bacia Hidrográfica do São Francisco
Evaporação
Como as moléculas da água na
fase líquida têm energia
suficiente para romper a
barreira da superfície, entrando
na atmosfera, enquanto
algumas moléculas de água na
forma de vapor do ar retornam
ao estado líquido, fazendo o
caminho inverso.
É o processo físico no qual um líquido ou sólido passa ao estado
gasoso, devido à radiação solar e aos processos de difusão
molecular e turbulência.
Quando a quantidade de
moléculas que deixam a
superfície é maior do que a que
retorna está ocorrendo a
evaporação hidrológica.
Evaporação 
 Poder de evaporação da atmosfera depende da:
 Função da quantidade de água contida na camada superficial
do solo;
 Facilidade de substituição desta água pela água proveniente
dos lençóis freáticos;
Transpiração
 Fruto do poder evaporante da atmosfera 
 UR;
 T;
 Vel. do Vento
 A luz, o calor e uma
grande umidade
abrem os poros das
folhas e influem na
transpiração.
a) Evapotranspiração Potencial (ETp): perda de
água por evaporação e transpiração de uma superfície
natural tal que esta esteja totalmente coberta e o
conteúdo de água no solo esteja próximo à capacidade
de campo;
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
Existem conceitos distintos de evapotranspiração
que devem ser observados:
EX: Floresta Amazônica
EX: Florestas Tropicais
“Rios Voadores”
(Formado pela 
evapotranspiração 
potencial)
b)Evapotranspiração de Referência (ETo): perda
de água de uma extensa superfície cultivada com
grama, com altura de 0,08 a 0,15 m, em crescimento
ativo, cobrindo totalmente o solo e sem deficiência de
água.
c) Evapotranspiração Real ou Atual (ETr): perda de
água por evaporação e transpiração nas condições
reinantes (atmosféricas e de umidade do solo).
EVAPOTRANSPIRAÇÃO 
Fatores Intervenientes no Processo de 
Evaporação e Transpiração 
• Radiação Solar;
• Temperatura de Superfície;
• Vento ;
• Pressão;
• Salinidade da Água.
Radiação Solar
 Constitui a força motora do Ciclo Hidrológico;
 Incidência direta fornece mais energia que a difusa.
Radiação Solar
O processo de fluxo de calor é conduzido pela evaporação da água 
das superfícies. 
A intensidade desta evaporação depende da disponibilidade de 
energia. 
Regiões mais próximas ao Equador recebem maior 
radiação solar, e apresentam maiores taxas de 
evapotranspiração. 
Em dias de céu nublado, a radiação solar é refletida pelas nuvens, 
e chega de forma amena à superfície, reduzindo a energia 
disponível para a evapotranspiração. 
Temperatura/Pressão
Quanto maior a temperatura, maior a pressão de 
saturação do vapor de água no ar, isto é, maior a 
capacidade do ar de receber vapor. 
Temperatura e Umidade do Ar
 > da T > a quantidade de vapor d´agua;
 > da T < da umidade relativa do ar;
 Quanto > a temperatura > a capacidade
do ar conter água e < UR;
 A UR é baixa próximo ao meio dia e alta
durante a noite;
Piracicaba, SP - 11 Jul 2004
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Horário
T
em
p
er
at
u
ra
 d
o
 a
r 
(C
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
U
m
id
ad
e 
R
el
at
iv
a 
d
o
 a
r 
(%
)
T
UR
Vento
 Interfere ativamente no fenômeno de
evaporação.
Afasta das proximidades das superfícies que está
evaporando (superfície da água, do solo, das folhas da
plantas...), as massas de ar de elevado grau de umidade,
diminuindo a saturação desta porção de ar.
> a intensidade da evaporação.
Salinidade da Água
A intensidade da evaporação < com o > do
teor de sal na água.
2% a 3%
Mar Morto
Camada de Ozônio
AURORA BOREAL