Circulação Atmosférica

Prévia do material em texto

Circulação Atmosferica
Prof. MSc. Ricardo Rodrigues
Escalas do Movimento Atmosférico
• A atmosfera está em constante movimento.
• O movimento atmosférico é a soma de dois principais componentes:
o Movimento em relação a superfície da Terra , i.é, os ventos;
o Movimento em conjunto com a Terra, ao girar em torno do seu eixo.
• Esse segundo movimento exerce importantes efeitos sobre a direção 
dos ventos em relação a Terra.
Escalas do Movimento Atmosférico
• Há duas dimensões para o movimento da atmosfera em relação a 
superfície da Terra – a dimensão horizontal e vertical.
• O próprio movimento ocorre em diferentes escalas temporais e 
espaciais.
Escalas do Movimento Atmosférico
• A causa básica e fundamental do movimento atmosférico, horizontal 
ou vertical, é o desequilíbrio da radiação líquida, na umidade e no 
momentum entre:
• as baixas e as altas latitudes;
• a superfície da Terra e a atmosfera.
Escalas do Movimento Atmosférico
• Outros fatores que influenciam a circulação da atmosfera são:
o A topografia;
o A distribuição das superfícies continentais e oceânicas;
o As correntes oceânicas.
Escalas do Movimento Atmosférico
• As três principais escalas dos sistemas de movimentos
meteorológicos são:
Sistema de Circulação
Escala 
Horizontal 
(km)
Escala 
Vertical 
(km)
Escala de 
Tempo 
(horas)
Macroescala
1 - Ondulações planetárias 5x103 10 2x102 a 4x102
2 - Perturbações sinóticas 5x102 a 2x103 10 10-2
Fenômenos em Mesoescala 1 – 102 1 – 10 1 – 10
Fenômenos em Microescala Menor que 10-1
Menor que 
10-2
10-2 – 10-1
Escalas do Movimento Atmosférico
• Dando ênfase aos sistemas climáticos dentro da atmosfera e as várias
escalas de área e de tempo nas quais ocorrem.
• Uma classificação pode ser feita a respeito do movimento atmosférico ou
da circulação.
• Assim, temos circulações atmosféricas primárias, secundárias e terciárias
em ordem crescente de grandeza, tanto em suas escalas de tempo quanto
de área.
Escalas do Movimento Atmosférico
• A circulação primária é a circulação geral da atmosfera descrita por Barry
e Chorley (1976) como sendo os padrões em larga escala, ou globais, de
vento e pressão que se mantêm ao longo do ano ou se repetem
sazonalmente.
• É a circulação geral que realmente determina o padrão dos climas do
mundo.
Escalas do Movimento Atmosférico
• Inseridos dentro da circulação geral estão os sistemas circulatórios
secundários, tais como os anticiclones das latitudes médias e as várias
perturbações tropicais.
• Comparados à circulação geral da atmosfera, esses sistemas circulatórios
são de existência relativamente breve e se movem muito rapidamente.
Escalas do Movimento Atmosférico
• Os sistemas de circulação terciária consistem principalmente de sistemas
de ventos locais, tais como as brisas terrestre e marítimas.
• Estes sistemas circulatórios são precisamente localizados, sendo
amplamente controlados por fatores locais, e seus períodos de existência
são relativamente mais curtos que os sistemas secundários de circulação.
Leis do Movimento Horizontal
• Há quatro principais fatores que controlam o movimento horizontal do ar
próximo à superfície terrestre.
• São esse:
o A força de gradiente de pressão
o A força de Coríolis;
o A aceleração centrípeta e;
o A força de fricção.
Leis do Movimento Horizontal
• A causa principal do movimento do ar é o desenvolvimento e a
manutenção de um gradiente de pressão horizontal, que funciona como a
força motivadora para o ar se movimentar de áreas de alta pressão para
áreas de menor pressão.
• Diferenças horizontais na pressão são criadas por fatores térmicos e/ou
mecânicos.
Movimento vertical de larga escala na atmosfera
• Os movimentos verticais dentro da atmosfera ocorrem em duas escalas
principais:
o Larga escala
o Pequena escala
Movimento vertical de larga escala na atmosfera
• O movimento vertical em larga escala ocorre sobre grandes áreas de
vários milhares de quilômetros quadrados numa escala de tempo de
poucos metros por segundo.
• O movimento vertical em pequena escala ocorre sobre áreas de poucas
centenas de quilômetros quadrados com uma escala temporal de 1-30
metros por segundo.
Movimento vertical de larga escala na atmosfera
• Os dois tipos de movimentos verticais são diferentes porque são causados
por diferentes mecanismos.
o Os movimentos de pequena escala são geralmente induzidos diretamente pela
superfície da Terra e sua continuação depende da estrutura térmica e da
umidade da atmosfera sobre ela.
o Os movimentos de larga escala são induzidos tanto mecânica quanto
termalmente, ou pela combinação dos dois processos.
Movimento vertical de larga escala na atmosfera
• A ascensão ou a descida do ar ocorre basicamente em resposta a fatores
dinâmicos, que estão relacionados ao fluxo horizontal.
• O movimento vertical do ar em larga escala é somente afetado de modo
secundário pela estabilidade da massa de ar.
Movimento vertical de larga escala na atmosfera
• Se numa unidade de volume de ar sai mais ar do que entra, devido
a aceleração local, há uma perda de massa naquele volume, e isto é
conhecido como divergência.
• Se, por outro lado, há desaceleração no fluxo horizontal, o ar se
acumula no volume e ocorrerá a convergência.
• Se a divergência sobrepõe-se à convergência há subsidência, mas se
a convergência sobrepõe à divergência, ocorre a elevação.
Movimento vertical de larga escala na atmosfera
Superfície
CONVERGÊNCIA
CONVERGÊNCIA
DIVERGÊNCIA
DIVERGÊNCIA
Nível médio
não – divergência
(cerca de 600 mb)
BAIXA PRESSÃO ALTA PRESSÃO
Movimento vertical de larga escala na atmosfera
• A convergência e a divergência podem também ser induzidas pelas formas
topográficas de larga escala (montanhas) ou até mesmo pelo limite
terra/oceano.
• A convergência e a divergência são, geralmente, fenômenos dinâmicos da
atmosfera livre bem acima da camada basal da atmosfera.
Circulação Geral da Atmosfera
• O objetivo do estudo da circulação da atmosfera em escala planetária
consiste em compreender os mecanismos físicos que asseguram a
manutenção do equilíbrio energético.
• O principal problema inerente aos modelos conceituais de circulação geral
da atmosfera não é o de apenas justificar a existência dos ventos
dominantes, mas fazê-lo explicar como acontece o transporte meridional
de energia e de quantidade de movimento angular, necessários à
manutenção do equilíbrio energético do sistema superfície-atmosfera
Circulação Geral da Atmosfera
• Apesar de sua aparente imprevisibilidade, o vento traduz uma contínua
movimentação da atmosfera, resultante da circulação de massas de ar
provocada pela energia radiante do Sol e pela rotação da Terra.
• Entre os principais mecanismos atuantes, destaca-se:
o o aquecimento desigual da superfície terrestre, que ocorre:
• tanto em escala global (latitudes e ciclo dia-noite);
• quanto local (mar-terra, montanha-vale).
• Assim, é natural que as velocidades e direções de vento apresentem
tendências diurnas e sazonais.
Circulação Geral da Atmosfera
• Uma das primeiras contribuições ao modelo clássico de circulação
geral é de George Hadley, em 1735.
• Hadley estava ciente de que a energia solar impulsiona os ventos.
• O aquecimento desigual da Terra faria o ar se mover para
equilibrar as desigualdades.
• Hadley sugeriu que: sobre a Terra sem rotação o movimento do ar
teria a forma de uma grande célula de convecção em cada
hemisfério.
Circulação Geral da Atmosfera
• A circulação global seria muito simples (e as condições 
meteorológicas monótonas):
• Se a Terra não rodasse;
• Se oeixo de rotação fosse perpendicular ao plano orbital da Terra 
em torno do Sol.
Circulação Geral da Atmosfera
Circulação Geral da Atmosfera
• O ar equatorial mais aquecido subiria e se deslocaria para os pólos.
• Eventualmente esta corrente em alto nível atingiria os pólos, onde ela
desceria, se espalharia na superfície e retornaria ao equador.
• Quando o ar polar se aproximasse do equador, se aqueceria e subiria
novamente.
• Portanto, a circulação proposta por Hadley para uma Terra sem rotação:
o tem ar superior indo para os pólos e,
o ar na superfície indo para o equador.
Circulação Geral da Atmosfera
• Na década de 1920 foi proposto um sistema de
três células de circulação em cada hemisfério.
• Na zona entre o equador e aproximadamente 30°
de latitude forma a chamada célula de Hadley.
• Quando a circulação em alto nível se dirige para
os pólos, ela começa a subsidir numa zona entre
20° e 35° de latitude.
• Os ventos são geralmente fracos próximos as
zonas de alta pressão subtropicais, no Hemisfério
Norte e no Hemisfério Sul.
Circulação Geral da Atmosfera
• O vento para o equador é desviado pela força de
Coríolis, adquirindo um componente para oeste,
formando os ventos alísios.
• No Hemisfério Norte - os alísios vem de nordeste.
• No Hemisfério Sul – os alísios vem de sudeste
• Encontrando-se próximo ao equador, que constitui
a zona de baixa pressão equatorial ou a Zona de
Convergência Intertropical.
Circulação Geral da Atmosfera
• A célula da circulação entre 30° e 60° de
latitude é oposta à da célula de Hadley.
• Devido à força de Coríolis, os ventos tem um
forte componente de oeste, formando os
ventos de oeste em latitudes médias, que
são mais variáveis que os ventos alísios.
• A circulação em altitude nas latitudes médias
é dirigida para o equador, e, portanto, a força
de Coríolis produziria um vento de leste.
Circulação Geral da Atmosfera
• A célula da circulação entre 30° e 60° de
latitude é oposta à da célula de Hadley.
• Devido à força de Coríolis, os ventos tem um
forte componente de oeste, formando os
ventos de oeste em latitudes médias, que
são mais variáveis que os ventos alísios.
• A circulação em altitude nas latitudes médias
é dirigida para o equador, e, portanto, a força
de Coríolis produziria um vento de leste.
Circulação Geral da Atmosfera
• Acredita-se que a subsidência nas
proximidades dos pólos produz uma
corrente superficial em direção ao
equador, que é desviada, formando os
ventos polares de leste, em ambos os
hemisférios.
Circulação Geral da Atmosfera
• 1. Célula Tropical (célula de
Hadley):
– Nas baixas latitudes
• O movimento do ar para o
equador com o aquecimento,
ascende verticalmente, com
movimento no sentido dos
pólos nos níveis superiores
da Atmosfera.
• Esta circulação forma a célula
convectiva que domina o
clima tropical e sub-tropical.
Circulação Geral da Atmosfera
• 2. Célula das latitudes
médias (célula de Ferrel):
– É uma célula de circulação
atmosférica média nas
latitudes médias,
denominada por Ferrel no
século XIX.
– Nesta célula, o ar mover-se
para os pólos e para o Leste
junto à superfície e no
sentido do equador e para
Oeste nos níveis mais altos.
Circulação Geral da Atmosfera
• 3. Célula Polar:
– O ar sobe, diverge, e
desloca-se para os pólos.
– Uma vez sobre os pólos, o
ar desce, formando as altas
pressões polares.
– À superfície o diverge para
o exterior da região de alta
pressão.
– Ventos de superfície na
célula polar são para Leste
(ventos polares de Oeste).
Circulação Geral da Atmosfera
• Zonas de Alta e Baixa
Pressão:
– A circulação planetária é
acompanhada por uma
distribuição compatível
de pressão na
superfície, com faixas
zonais de alta e baixa
pressão.
Circulação Geral da Atmosfera
• Zonas de Alta e Baixa
Pressão:
– Na região em torno de 50°
a 60° de latitude, na zona
da frente polar, os ventos
polares de leste e os
ventos de oeste de
latitudes médias formam a
zona de convergência
conhecida como baixa
subpolar.
– Finalmente, junto dos
pólos estão as altas polares
das quais se originam os
ventos polares de leste.
Referencias Bibliográficas
• Mendonça, F., Climatologia: noções básicas e climas do 
Brasil. São Paulo: Oficina de Texto, 2007 - INBN: 978-85-86238-
54-3
• Varejão-Silva, Mário Adelmo. , Meteorologia e Climatologia. 
Brasília: INMET, Gráfica Editora Pax, 532p.: Il. 2001.