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CLIMATOLOGIA Prof. Luiz Teixeira Climatologia • Climatologia: é a ciência que estuda o clima. • Surgimento: Renascimento (antropocentrismo, razão). Antes disso os eventos atmosféricos eram tidos como obra de Deus. • Momentos importantes: a invenção do termômetro por Galileu, em 1593 e do barômetro de mercúrio por Torricelli, em 1643. • Assim, os eventos da atmosfera passaram a ser medidos e estudados. • Mais tarde há separação do estudo dos fenômenos atmosféricos em: climatologia e a meteorologia, cada qual com uma abordagem diferente para os mesmos fenômenos. Clima X Tempo • Tempo: É a característica, ou o comportamento da atmosfera num dado momento (período curto, como um dia, uma semana…) com relação à umidade, temperatura, nebulosidade, precipitação, e outros fatores; • Clima: reflete o comportamento geral da atmosfera, considerando-se os mesmos fatores (umidade, temperatura, precipitação, etc), de determinada região, só que em um período longo de tempo, geralmente de 30 a 35 anos. Por esse motivo, o estudo do clima é bastante complexo, envolvendo diversos fatores e, até mesmo, a influência humana. • Assim a Climatologia tenta entender o funcionamento do clima, tal qual a Meteorologia o faz com os fenômenos da atmosfera (estado físico, químico e dinâmico da atmosfera). Áreas de estudo da climatologia • Climatologia sinótica: objetiva estudar o tempo e o clima de determinada área com relação ao padrão circulatório predominante da atmosfera; • Climatologia regional: tem como objetivo estudar apenas o clima em determinadas regiões; • Climatologia física: tem como objetivo investigar o comportamento dos processos atmosféricos através de princípios físicos que englobam o regime de balanço hídrico da terra e da atmosfera e a energia global; • Climatologia dinâmica: estuda o clima e o tempo com destaque para os movimentos de circulação geral da atmosfera; • Climatologia histórica: é o estudo do clima através do tempo (aqui, no sentido histórico). Sua evolução, variações, padrões e interações; • Climatologia aplicada: é a utilização dos conhecimentos climatológicos para a solução de problemas diários, ou práticos, da sociedade. • Climatologia Agricola: estuda os fenômenos climatológicos ligados à produção animal e vegetal, tentando estimar os fenômenos para evitar perdas críticas na produção. Subdivisões da climatologia • Macroclimatologia: Relacionada com os aspectos dos climas de amplas áreas da terra e com os movimentos atmosféricos em larga escala que afetam o clima. • Mesoclimatologia: Preocupada com o estudo do clima em áreas relativamente pequenas, entre 10 a 100 km de largura: por ex.: O estudo do clima urbano e dos sistemas climáticos severos, tais como, tornados e temporais. • Microclimatologia: Preocupada com o estudo do clima próximo à superfície ou a áreas muito pequenas, com menos de 100 metros de extensão.(importância na gestão de ecossistemas, efeito de borda, etc) Elementos e fatores do clima • Os elementos climáticos são os atributos constitutivos do clima de qualquer porção da superfície do planeta. • fatores geográficos do clima são aqueles agentes responsáveis pela heterogeneidade climática da Terra, pois provocam irregularidades na distribuição dos elementos.. Fatores ou elementos do clima. Mas e daí? Eles agem sozinhos? O clima pode mudar? • Como vimos, os elementos do clima são condicionados pelos fatores climáticos geográficos. • É importante perceber que o clima está sempre mudando, e estas mudanças podem ser a curto prazo ou a longo prazo. Elementos do clima • TEMPERATURA • UMIDADE (CHUVAS) • PRESSÃO (VENTOS) Fatores do clima • Latitude; • Altitude; • Massas de ar; • Continentalidade/maritimidade; • Correntes marítimas; • Relevo; • Vegetação. As coordenadas • Latitude; • Longitude; • Altitude • A Terra não possui apenas um clima, e sim vários tipos climáticos, • Variabilidade se dá, principalmente, com a relação funcional entre a Terra e o Sol. • Esta relação não é estática pois a trajetória da Terra faz com que a perspectiva geométrica entre a Terra e o Sol sofra mudanças, que podem fazer variar os elementos climáticos, e estas variações podem ser de curto ou longo prazo. Radiação solar. Fator climático dos mais importantes. • Os movimentos de rotação e translação da Terra ao redor do Sol proporcionam mudanças nos elementos do clima em um curto espaço de tempo. Movimento de rotação. • Giro da Terra ao redor de seu próprio eixo (eixo terrestre ou eixo polar). Linha imaginária que passa pelo centro da Terra de polo a polo. • Gira na direção oeste para leste • Tempo: 23 horas, 56 minutos e 4 segundos. • Consequência mais importante e o surgimento do dia e da noite. • Determina variação natural diária de insolação na superfície terrestre, fazendo com que qualquer local da Terra experimente uma variação diária em suas condições meteorológicas (temperatura do ar, umidade, força dos ventos). • A inclinação, em relação à vertical, da Terra faz com que a exposição solar seja de variadas intensidades. Movimento de translação • Giro da Terra ao redor do Sol. • A órbita da Terra é completada em 365 dias, 5 horas e 48 minutos, e tem, HOJE EM DIA, uma trajetória elíptica. • O eixo da Terra possui uma inclinação em relação à sua órbita (23º,5’), e esta inclinação, junto com a translação, proporciona uma variação natural anual de insolação (origina as estações do ano) Estações do ano, perspectivas polo N e polo S • O hemisfério Sul inclina-se para longe do Sol no nosso inverno e em direção ao Sol no nosso verão. • Por conta disto, há uma variação no ângulo de elevação do Sol acima do horizonte (altura do Sol). • No verão alturas do Sol maiores, dias mais longos e mais radiação solar. • No inverno alturas do Sol menores, dias mais curtos e menos radiação solar. Dias importantes na incidência solar anual. • 21 ou 22 de dezembro: solstícios Trópico de Capricórnio. • 21 ou 22 de junho: solstício Trópico de Câncer. • 21 ou 22 de março: equinócio. • 22 ou 23 de setembro: equinócio. O que é o solstício? São os dias em que a desigualdade de recebimento de energia solar está em seu extremo. Em 21 ou 22 de dezembro, os raios solares incidem quase que verticalmente sobre o Trópico de Capricórnio. Nesta época consideramos o solstício de verão para o hemisfério Sul (maior incidência solar) e também é o dia do inverno no hemisfério Norte (menor incidência solar). Já nos dias 21 ou 22 de junho, os raios solares estarão incidindo verticalmente sobre o Trópico de Câncer. Este é o período do solstício de inverno para o hemisfério Sul e início do verão no hemisfério Norte. Nos solstícios o fotoperíodo (comprimento de um dia) é mais longo em um hemisfério (>12) e mais curto no outro (<12). Na linha do equador o fotoperíodo é sempre de 12 horas. E os equinócios? O que são? Correspondem aos dias em que os dois hemisférios recebem o mesmo fluxo de energia radiante do Sol. (Duração dos dias e noites é igual em ambos os pontos da Terra). Nestas datas, os raios incidem verticalmente sobre a linha do equador. Então, diz-se que é equinócio de outono para o hemisfério que está indo do verão para o inverno e equinócio de primavera para o hemisfério que está indo do inverno para o verão. Ocorrem nos dias: 21 ou 22/03 – outono no hemisfério Sul e primavera no hemisfério Norte. 22 ou 23/09 – primavera no hemisfério Sul e outono no hemisfério norte Assim.... • Movimentos de rotação e translação da Terraconstituem-se em importantes fatores condicionantes dos elementos do clima. • Variação natural do recebimento de energia solar em curto prazo. As interferências astronômicas nos elementos do clima a longo prazo. • Os demais movimentos cíclicos que a Terra executa geram efeitos praticamente imperceptíveis para os seres humanos, pois levam muito tampo para se completarem. • Estes fatores exercem importante influência sobre os controles climáticos a longo prazo. As interferências astronômicas nos elementos do clima a longo prazo. • Os demais movimentos cíclicos que a Terra executa geram efeitos praticamente imperceptíveis para os seres humanos, pois levam muito tampo para se completarem. • Estes fatores exercem importante influência sobre os controles climáticos a longo prazo. Milutin Milankovitch (1879 – 1958) • 1920 – Milankovitch apresenta explicações sobre os períodos glaciais da Terra (ciclos de Milankovitch). Sugere que a radiação solar que incide sobre a Terra dependeria de 3 fatores astronômicos (excentricidade da órbita da Terra; obliquidade da eclíptica e precessão dos equinócio) 1º fator: Excentricidade da órbita da Terra• Natureza irregular da forma da órbita da Terra, mudando de um formato elipsoidal para quase circular, em um período de cerca de 100 mil anos. • A relativa pequenez da excentricidade afeta pouco a quantidade total de energia global recebida no planeta por ano, mas os contrastes sazonais são importantes e, adicionados aos que derivam de outras variações dos parâmetros orbitais, arrastam a causa primeira da sucessão quase periódica das glaciações terrestres (ciclos de variações climáticas da ordem de 100 mil anos). 1º fator: Excentricidade da órbita da Terra • Se num hemisfério o Verão coincide com o periélio e o Inverno com o afélio então a excentricidade é pronunciada pelo que a radiação solar durante o Verão será muito intensa e a radiação solar no Inverno será muito débil. Pelo contrário, no outro hemisfério os contrastes sazonais estão muito atenuados já que o Verão coincidirá com o afélio e o Inverno com o periélio. • o aumento da excentricidade da órbita terrestre provoca o incremento do contraste Verão – Inverno num hemisfério e a redução desse contraste no outro, dependendo em cada caso das estações do ano em que ocorrem o afélio e o periélio. 2º fator: Obliquidade da eclíptica. • É a variação no ângulo de inclinação do eixo de rotação terrestre em relação ao plano da órbita. • Atualmente este ângulo é de 23,5°, mas pode variar de 21,5 ° a 24,5°, com um ciclo de cerca de 40 mil anos. • Afetam os gradientes térmicos latitudinais Obliquidade da eclíptica • Quando a obliquidade é grande os contrastes sazonais acentuam-se igualmente nos dois hemisférios. Do mesmo modo, os contrastes diminuem quando a obliquidade é menor e se aproxima da perpendicularidade onde seriam nulos para qualquer dos hemisférios. • É de salientar que estas variações afetam de modo complexo as trocas de calor entre as várias latitudes e, igualmente, afetam a circulação geral da atmosfera que é primordial para a dinâmica do tempo e do clima. Precessão da Terra ou precessão dos equinócios • A Terra oscila lentamente, como se fosse um pião, fazendo com que os círculos polares desenhem um cone com ângulo de 23,5° no espaço. Tem uma periodicidade de 19 a 23 mil anos. Movimento de precessão dos equinócios. • Por causa dele, os equinócios se deslocam ao longo da eclíptica no sentido de ir ao encontro do Sol, fazendo com que os dias de equinócio aconteçam, a cada ano, em momentos um pouco diferentes. • A cada 19-23 mil anos, aproximadamente, a inclinação do planeta Terra muda, fazendo com que o hemisfério Sul, por exemplo, fique, alternadamente, mais perto e mais longe do Sol. • Atualmente, o inverno no hemisfério Sul ocorre no afélio, enquanto seu verão ocorre no periélio. Em cerca de 10.500 anos a situação estará invertida. Superposição dos três ciclos de Milankovitch. • Quando os três ciclos são superpostos, com suas diferentes periodicidades e intensidades, são produzidas variações complexas entre o fluxo de radiação solar interceptado em cada latitude e em cada estação do ano, produzindo períodos mais quentes alternados com períodos mais frios na Terra. • Os parâmetros orbitais descritos estão sempre se modificando, variando não só a distância entre a Terra e o Sol, como também a inclinação em relação ao plano da eclíptica e a orientação no espaço do eixo terrestre. • Estas variações permitem que na Terra ocorram vários tipos climáticos, conforme passaremos a descrever em maiores detalhes. Resumindo: A ATMOSFERA • Massa gasosa que envolve a superfície da Terra. Alcança cerca de 800 Km acima da superfície. • Maioria dos gases concentra- se a cerca de 6 Km de altitude. Atmosfera • A importância do estudo sobre a atmosfera fica evidente devido aos efeitos, naturais ou antrópicos, que ocasionam a todos nós. • As alterações da temperatura influenciam as mudanças no CLIMA, alterando os padrões do TEMPO, interferindo em nosso dia-a-dia (alimento, chuvas, enchentes, etc). Atmosfera • A produção de energia e o consumo dos RN é alterada com as mudanças no clima. Invernos ou verões rigorosos, estiagens prolongadas interferem no consumo de energia, Composição da atmosfera Composição da atmosfera • Os gases que estão presentes em maior quantidade na fina camada da atmosfera são o NITROGÊNIO (78,084 %), OXIGÊNIO (20,948 %) e o ARGÔNIO (0,934 %). Tem influência mínima no clima da Terra. Composição da atmosfera • Gases nobres: neônio, hélio, criptônio, xenônio, hidrogênio. São inertes. Praticamente não reagem. • Além destes gases nobres, a atmosfera contém: Vapor de água, material particulado orgânico (pólens, microorganismos) e material particulado inorgânico (areia, fuligem). • As partículas sólidas em suspenção favorecem o surgimento de núcleos de condensação, acelerando formação de nuvens e chuva (coalescência) Composição da atmosfera • Gases que estão presentes em pequena quantidade, mais exercem grande influência nos padrões do clima: • VAPOR D’ÁGUA: menor em regiões áridas (0,2 %) e maior em regiões tropicais (3 a 4 %) • OZÔNIO (0,00006 %) abaixo de 25 Km: presente em grandes altitudes (15 a 35 Km). Baixa concentração na região equatorial e elevada concentração nos polos. Maior produção na região equatorial, porém transportado pelos ventos estratosféricos para as regiões polares Composição da atmosfera: GÁS CARBÔNICO (CO2) :0,0314% Queima combustíveis fósseis Indústrias Composição da atmosfera: O gás METANO (CH4): 0,0002% Decomposição Mat. Orgânica Processos bioquímicos Estrutura da atmosfera Troposfera • Região mais baixa e a de maior importância para nós, por ser ali que ocorrem os grandes acontecimentos climáticos e meteorológicos. • Varia de acordo com o local onde é medida. Em torno de 7 Km nos polos e 17 Km no equador. • Temperatura diminui a medida de alcançamos altitudes maiores (em média, -6,5º C a cada 1.000 mts) Troposfera • Quase todo o vapor de água está na troposfera – fonte deste vapor é o ciclo hidrológico. • Processos de circulação do ar ocorrem na troposfera. (Movimento de convecção do ar) • Aquecimento basal da atmosfera possibilita o surgimento de correntes aéreas, que promovem a transferência de calor e vapor de água. • Contém cerca de 75 % de toda massa atmosférica. Tropopausa • Zona limite da troposfera. Camada de transição entre a troposfera ea estratosfera. • Temperatura diminui 2ºC a cada 1.000 mts. • Geralmente o ar ali presente é seco. • Local onde ocorrem a maioria dos voos comerciais. Evita turbulências atmosféricas da troposfera. ESTRATOSFERA • Inicia com uma zona isotérmica de cerca de 20 Km. Após esta zona isotérmica a temperatura tende a aumentar com a altitude (energia das atividades de formação do ozônio aquecem a região). • A ESTRATOPAUSA justapõe-se ao topo da estratosfera. Região isotérmica. MESOSFERA • Temperatura tende a diminuir com altitude. • Isento de vapor de água. Rarefação do ar. • Apesar de rarefeito, o ar fornece atrito suficiente para fundir a maioria dos meteoritos que venham a colidir com a Terra. • Por conta disso, há uma grande concentração de átomos de ferro e outros metais. Mesopausa • Justapõe-se à mesosfera. • É nessa camada que encontramos as mais baixas temperaturas da atmosfera. TERMOSFERA • Ligeiro aumento de temperatura com a altitude. • Conhece-se pouco desta região. Dificuldades de medições. • Considera-se que inclui duas outras camadas da atmosfera, que se confundem com a termosfera, que são a ionosfera e a exosfera. • Temperatura tende a aumentar com a altura, em virtude da absorção da radiação solar pelas pouquíssimas quantidade de oxigênio ai presente. Termosfera • As temperaturas são altamente dependentes da energia solar. Algumas partículas de gases chegam a aquecer a 2.500 C°. • Não sentimos este calor pois o ar é tão rarefeito que não há contato suficiente entre as partículas dos gases ali presentes que permitam que o calor seja transferido (vácuo). • A incidência de radiação solar faz com que os átomos existentes na termosfera superior sejam ionizados. A esta camada superior chamamos de ionosfera. O que é a ionização. • Os átomos presentes na natureza são, em geral, neutros, pois o número de prótons (+) é igual ao número de elétrons (_). • Quando um átomo é energizado pelo Sol alguns elétrons absorvem esta energia, ficando tão “excitados” que esta energia faz com que o elétrons se “desprenda” do átomo, tornando-se um elétron livre e conferindo carga positiva ao átomo pois o nº de prótons será maior que o de elétrons. Ionosfera • Fotodissociação acarreta aumento na concentração de íons e elétrons livres nesta região. A este conjunto gasoso formado por estes íons e por elétrons livres chamamos de PLASMA. • Absorve e reflete ondas de rádio. Exerce importante papel na rádiocomunicação. • Tempestades solares provocam alterações na densidade de elétrons livres na ionosfera e podem causar um colapso nas radiocomunicações. • Local onde ocorrem as AURORAS BOREAIS. Linha Kármán • É um limite/linha hipotética da ionosfera, considerada, para fins de viagens espaciais, o limite entre a atmosfera terrestre e o espaço sideral. Exosfera • Camada mais externa da atmosfera. • Os gases encontrados na exosfera são os mais leves, principalmente o hidrogênio, hélio e dióxido de carbono. É somente a partir da exosfera que os gases da atmosfera conseguem sair da atmosfera terrestre e ingressar no espaço sideral. Cinturões de Van Allen Van Allen • Localizados a, aproximadamente, 3.600 Km altitude. • Composto basicamente por partículas subatômicas, principalmente elétrons, com muita energia. • Protegem a superfície terrestre dos raios cósmicos, altamente prejudiciais à saúde de seres vivos. Van Allen • Descargas solares atingem os cinturões de Van Allen, são capturadas e direcionadas para os polos magnéticos da Terra. • Tempestades solares provocam grande intensidade no fluxo de partículas solares, interagem com o oxigênio e nitrogênio atômico e provocam as AURORAS BOREAIS. Balanço de radiação. • O Sol é a fonte de energia que controla a circulação da atmosfera. • Emite energia em forma de radiação eletromagnética, de onda curta, da qual uma parte é interceptada pelo sistema Terra- atmosfera e convertida em outras formas de energia como, por exemplo, calor e energia cinética da circulação atmosférica. Balanço de radiação • É a diferença entre a entrada e a saída de elementos de um sistema. • Os principais componentes para o balanço de radiação no sistema terrestre são: superfície, atmosfera e nuvens. • É um dos principais fatores que assegura a vida na Terra. Balanço de radiação • O balanço de energia radiante na Terra é complexo. • Parte da radiação solar (em torno de 30%) é refletida pela atmosfera e pelas nuvens. Nas regiões tropicais os raios solares estão mais perto da vertical, enquanto que nas regiões polares eles estão muito inclinados com relação ao solo. Assim, a radiação solar é mais intensa e penetrante nas primeiras; nas últimas, o aquecimento resultante é escasso ou nulo. Balanço de radiação • Devido ao movimento de rotação algumas latitudes têm um saldo positivo, e outras um saldo negativo. O excesso absorvido nos trópicos é transportado na direção das latitudes maiores, através das correntes oceânicas e pela circulação da atmosfera. A distribuição horizontal e vertical da temperatura, umidade e ventos (incluída a presença de nuvens, aerossol e diversos gases atmosféricos) influenciam no balanço de energia sobre um dado local ou região. Esse balanço é variável no tempo, mas tende a "fechar" em cada local no período de um ano. Suas características definem o clima regional. Balanço de radiação. • Os oceanos, os continentes, as nuvens e alguns gases da troposfera, tais como o gás carbônico, o metano e o vapor de água, tem como característica reter radiações de ondas longas e ruins em reter radiação de ondas curtas. • Quanto mais quente mais curtas são as ondas eletromagnéticas e quanto menos quente mais longas são estas ondas. Balanço de radiação • Os fenômenos climáticos produzidos na TROPOSFERA resultam de processos de transferência, transformação e armazenamento de energia e matéria que ocorrem no ambiente formado pela interface superfície-atmosfera. • Importância do ALBEDO, comumente dado em porcentagem, que se caracteriza pela capacidade que os corpos apresentam de refletirem a radiação solar. ALBEDO • Varia com a cor e características do corpo. Quanto maior o albedo mais frio tende a ser o local pois a reflexão da luz é maior e menor sua absorção. • Solo negro e seco: 14 % o albedo • Solo negro e úmido: 8 % o albedo • Areia 15 a 25 % • Gelo: 50 a 70 % • Cidades: 14 a 18 % Processos no fluxo de energia na atmosfera. • Condução • Convecção • Advecção • Condensação • Radiação. CONDUÇÃO • Transferência de calor por contato de dois corpos. Corpo mais quente cede calor para o mais frio. • O ar pode aquecer se estiver em contato com uma superfície mais quente que ele ou pode perder calor se em contato com superfície mais fria que ele. Condução CONVECÇÃO • Transferência de calor se dá por meio do deslocamento vertical das correntes aéreas. • Ar aquecido tende a subir e o seu espaço ser ocupado por ar frio no entorno. Convecção ADVECÇÃO • Ocorre quando um volume de ar é forçado a deslocar-se horizontalmente, como consequência da instalação de um gradiente de pressão entre áreas contíguas, deslocando- se da área de maior pressão para a de menor pressão, levando consigo as características térmicas da superfície sobre o qual repousava (massa de ar). CONDENSAÇÃO • Transfere para o ar quantidades consideráveis de energia que foram consumidas do ambiente durante a evaporação da água da superfície, e envolve a transformação do calor latente mantido pela molécula de vapor em calor sensível (liberaçãodo calor latente). Radiação • Principal modo de propagação da energia na atmosfera. Uma vez que é por meio da radiação que a energia do Sol chega à Terra. • Interferência das propriedades físicas dos corpos expostos à radiação. • Interferência da capacidade de reflexão da radiação solar (ALBEDO) . Varia de acordo com a cor e constituição do corpo. Máximo nos corpos brancos e mínimo nos corpos pretos. • Estas propriedades que determinam a transferência de calor na atmosfera vão favorecer a formação de áreas com pressões diferentes. Pressão Atmosférica • Peso exercido pelas colunas de ar sobre o indivíduo, em determinado tempo. • Estudo de grande importância. O ar, por ser fluido, tende a movimentar-se em direção a áreas de baixa pressão. • 1643 – Torricelli inventa o barômetro. Barômetros Pressão atmosférica • Alterações nas massas de ar provocadas por alterações na temperatura, na presença de vapor de água ou em ambas. • Normalmente, a massa específica do ar diminui com o aumento da temperatura e da umidade. • Formam os ventos. Cartas isobáricas Centros de alta e baixa pressão • São representadas nos mapas através de linhas isóbaras fechadas, concêntricas ou não, delimitando uma área onde a pressão pode ser maior ou menor que as de regiões próximas. Centros de alta pressão (A) • Centros anticiclônicos. • Superfície isobárica com concavidade voltada para baixo. • Ar da superfície tende a se afastar dela, ocupando seu lugar o ar logo acima, formando um fluxo descendente de massa de ar. • Um anticiclone (ou centro de altas pressões) é uma região em que o ar se afunda vindo de cima (e aquece e fica muito estável) e suprime os movimentos ascendentes necessários à formação de nuvens e precipitação. Por isso bom tempo (seco e sem nuvens) está normalmente associado aos anticiclones Centros de alta pressão • Tendência da parcela de ar é mover-se radialmente, afastando-se do centro para a periferia. • Entra em ação o efeito de Coriolis, agindo perpendicularmente à direção do movimento, desviando-o para a esquerda (antihorário) no hemisfério Sul e para a direita (horário) no Hemisfério Norte Centros de baixa pressão (B). • Linhas isobáricas fechadas, concêntricas ou não, indicam o local do centro de baixa pressão. • Centros ciclônicos. • Superfície isobárica com concavidade voltada para cima. • Um ciclone (ou centro de baixa pressão) é uma região em que ar relativamente quente se eleva e favorece a formação de nuvens e precipitação. Por isso tempo nublado, chuva e vento forte estão normalmente associados a centros de baixas pressões. Centros de baixa pressão. • Parcelas do ar tendem a se movimentar em direção radial, da periferia para o centro. • Entra em ação o efeito de Coriolis, agindo perpendicularmente à direção do movimento, desviando-o para a esquerda (antihorário) no hemisfério Sul e para a direita (horário) no Hemisfério Norte BALÕES METEOROLÓGICOS Balões meteorológicos • Um balão meteorológico é um simples balão de borracha, inflado com gás hidrogênio ou hélio, usado para transportar uma sonda utilizada para medir a pressão atmosférica, a temperatura e a umidade relativa do ar, em altitude, caracterizando um processo chamado radiossondagem. • fabricados para resistir à baixas temperaturas. • Constitui uma ferramenta importante para análise de dados com o objetivo de previsões meteorológicas. Balões meteorológicos • mais eficiência a possibilidade de chuvas, frentes frias e tormentas. Sobem geralmente até a estratosfera podendo chegar a mesosfera. • A sonda é constituída de sensores que transmitem as informações em tempo real, via sinais de rádio, sendo munida também de GPS. Balões meteorológicos • Fundamentais na Meteorologia moderna, esses balões são lançados por Estações Meteorológicas, pertencentes à institutos de pesquisas, universidades, entidades públicas/privadas e às forças armadas. • No Brasil, o maior número dessas Estações pertencem ao Comando da Aeronáutica. Estima-se que mais de 3000 balões são soltos todos os dias na atmosfera . SATÉLITES METEOROLÓGICOS Monitoramento por satélite • A Meteorologia entrou na era do espaço no dia 01 de abril de 1960 (lançamento do primeiro satélite meteorológico TIROS (Television and Infra-Red Observation Satellite)), que levava a bordo um par de câmeras de televisão em miniatura. • Desde então, numerosos satélites foram lançados sempre incorporando novas tecnologias para aprimorar a capacidade de observação. No Brasil, o INPE iniciou suas atividades em Meteorologia por Satélites em 1967. Monitoramento por satélite • Também são utilizados para observar diversas características da superfície terrestre tais como cobertura vegetal, queimadas etc. • Possibilitam ampla cobertura espacial. Isto possibilita monitorar locais onde existem poucas observações meteorológicas (p.e os oceanos e a Região Amazônica). Monitoramento por satélite • Os dados transmitidos pelos satélites meteorológicos podem ser convertidos em imagens fotográficas ou processados na forma digital. • Essencialmente existem dois tipos de satélites meteorológicos: • Geoestacionários : tem a mesma velocidade de rotação da Terra. • Órbita polar: orbitam em um plano quase perpendicular ao equador, Geoestacionários • Os satélites geoestacionários fornecem imagens de uma mesma região geográfica, 24 horas por dia, a cada 30 minutos, no canal visível (sensor equivalente ao que o olho humano enxerga) durante o dia, e no espectro infravermelho (sensor que mede a energia/temperatura emitida pelos corpos) dia e noite. Um satélite em órbita geossíncrona equatorial (GEO) está localizado diretamente acima da linha do equador, aproximadamente a 36.000 Km de altura. Geoestacionários • Nesta distância o satélite demora 24 horas para dar uma volta completa no planeta. Podemos observar que o satélite e a Terra se movem juntos. • Sendo assim, o satélite GEO sempre está parado em relação ao mesmo ponto na terra. • A órbita geossíncrona também pode ser chamada de órbita Geoestacionária. Utilizado para prever os sistemas meteorológicos severos. Imagem Satélite Geoestacionário Por causa desta longa distancia, um satélite GEO tem um a grande visão da Terra. Por exemplo o foot-print de um satélite ECHOSTAR, cobre toda a América do Norte. Geoestacionários • Como o campo de visão de um satélite geoestacionário é fixo, ele sempre vê a mesma região geográfica. • Isto é ideal para acompanhar de maneira quase continua a evolução do estado da atmosfera e dos padrões de nuvens numa certa região. Geoestacionário • Sabendo que ele está sempre acima do mesmo ponto da Terra, nós sempre saberemos onde um satélite GEO está. Com a nossa antena apontada na direção correta, sempre estaremos em contato direto com o satélite. • Muitas comunicações via satélites trafegam em órbitas geoestacionária, incluindo aquelas que enviam sinais de TV para nossa casa. Geoestacionários • Nossos meteorologistas tem acesso às imagens dos satélites da série GOES (Este e Oeste) (Geostationary Operational Environmental Satellites). • É muito utilizado na área operacional. Disponível nos diversos centros meteorológicos no Mundo, são consultados na internet, salas de tráfego aéreo, apresentações de televisão, etc. Atualmente existem os seguintes satélites meteorológicos geoestacionários: • - GOES-EAST (norte americano); monitora a América do Norte e América do Sul, • - GOES-WEST(norte americano); monitora o Oceano Pacífico Leste, • - GMS(japonês); monitora o Japão e Austrália e o oceano Pacífico Oeste, • - FENGYUN-2 (chinês); monitora a China e oceano Índico, • - ELEKTRO (russo); monitora a Ásia Central e Oceano Indico, • - METEOSAT (europeu); monitora a Europa e África, Órbita Polar Órbita Polar • Os satélites de órbita polar aproximadamente seguem os meridianos, passando sobre os pólos norte e sul em cada revolução. • Mais utilizados para fins científicos e para a inserção de seus dados brutos na modelagem numérica de tempo. Órbita Polar • Os satélites de órbita polar têm a vantagem de fotografarem nuvens diretamente abaixo deles. • Desta forma podem fornecer informações detalhadas sobre tempestades, sistemas de nuvens, queimadas e cobertura vegetal. Órbita Polar • Estes satélites são também chamados de heliosíncronos, por manterem constante a sua posição angular relativa ao sol. Órbita Polar • Atualmente os satélites meteorológicos de órbita polar (NOAA 14 e 15) carregam inúmeros sensores para medir variáveis meteorológicas, tais como temperatura, umidade e ozônio, fornecendo informações importantes para os meteorologistas, agricultores, pescadores e pilotos. • Dentre essas variáveis destacam-se as medidas da temperatura da superfície do mar e medidas de radiação. Órbita Polar • ÓRBITA ELÍPTICA • Um satélite em órbita elíptica tem caminho oval. • Um satélite com este tipo de órbita leva quase 12 horas para circular o planeta. Órbita Polar • COBERTURA POLAR • Mesmo com muitos satélites de comunicação em órbitas Geoestacionárias, seus footprints não cobrem as regiões polares da Terra. Para isso, são necessários os satélites de órbitas elípticas, que cobrem as áreas extremas dos dois hemisférios. PORQUE USAR UMA ÓRBITA POLAR • São muito usadas para a observação da superfície de nosso planeta. • Como a órbita do satélite tem a direção Norte-Sul e a Terra gira na direção Leste- Oeste, isto resulta que um satélite em órbita polar pode eventualmente "varrer" a superfície inteira da Terra. • Por essa razão satélites de monitoração Global estão sempre numa órbita polar. Nenhum outro tipo de órbita consegue uma melhor cobertura da terra. Órbita Polar Aplicações em meteorologia e áreas afins • Temperatura da superfície do mar: • As medidas da temperatura da superfície do mar têm inúmeras aplicações. Em regiões oceânicas o mapeamento da temperatura da superfície tem grande valor para a indústria da pesca, pois possibilita a localização de cardumes de peixes em certas faixas de temperatura. • Além disso, é através desse monitoramento que os meteorologistas identificam o fenômeno El- Niño na região equatorial do Oceano Pacífico. • Temperatura de superfície continental: • Em regiões continentais, o uso de satélites para medir a temperatura da superfície terrestre (sensor infravermelho), é de grande valia para o monitoramento de geadas. Esse fenômeno ocorre quando a temperatura do ar próximo do solo, chega na vizinhança de zero graus centígrados. • Há grande interesse econômico em monitorar geadas durante o inverno, pois os agricultores no sul e sudeste do Brasil podem evitar danos em suas plantações. • Medidas da temperatura da superfície terrestre também são de interesse para a previsão de tempo e aplicações em agrometeorologia. • Nevoeiros: • Os nevoeiros formam-se quando o vapor de água que permanece no ar condensa-se próximo da superfície terrestre, formando uma nuvem de microscópicas gotículas de água líquida. • O nevoeiro pode ser considerado como uma nuvem stratus (nuvem baixa) cuja altura da base encontra-se no chão. • Geralmente os nevoeiros estão associados com tempo bom, mas eles podem reduzir a visibilidade próximo da superfície terrestre a distância menores de 1 km, causando sérios problemas para aeroportos e rodovias • Estimativa de precipitação: • Geralmente isto é feito utilizando métodos estatísticos ou modelos físicos. • Essas estimativas têm como base o fato de que no infravermelho as nuvens que produzem chuvas apresentam topos frios. • Além disso, tendo-se uma sequencia de imagens pode-se acompanhar a taxa de crescimento do topo das nuvens. Essa característica está associada com a quantidade de chuva que cai. Queimadas • Queimada é uma antiga prática (ilegal) agropecuária utilizada nos trópicos para preparar o solo para pastagens e agricultura. Estima-se que em média, cerca de um terço de toda área ocupada do Brasil seja queimada anualmente por ação humana. • Novos desmatamentos na floresta Amazônica ou em cerrados densos, são geralmente feitos com uso do fogo, contribuindo assim para a expansão das queimadas. 1. TEMPERATURA; 2. UMIDADE (Chuvas); 3. PRESSÃO ATMOSFÉRICA (ventos); ELEMENTOS DO CLIMA OBS: Os Elementos Climáticos, estão inseridos no contexto de ação dos Fatores do Clima. 1. TEMPERATURA – corresponde a quantidade de energia absorvida pela atmosfera após a propagação do calor absorvido pelo planeta nas porções sólidas e líquidas. OBS: A atmosfera não é aquecida pelos raios solares quando emitidos diretamente pelo sol e, sim, após reagirem com as superfícies sólidas e líquidas do planeta, ou seja a troposfera é aquecida pela irradiação. ELEMENTOS DO CLIMA 20% 40% 40% RELAÇÃO DE ABSORÇÃO E IRRADIAÇÃO DA ENERGIA SOLAR DO PLANETA O ALBEDO Corresponde a reflexão dos raios solares em função da cor da superfície de contato. Nas regiões polares, onde o branco predomina a reflexão gira em torno de 75%. Na região Amazônica, por ter predomínio do verde reflete cerca de 15%. Quanto menor o albedo maior a absorção dos raios solares, maior o aquecimento e, por conseguinte, maior a irradiação solar. Albedo • É a medida da quantidade de radiação solar refletida por um corpo ou uma superfície. É calculado como sendo a razão entre a quantidade de radiação refletida pela quantidade de radiação recebida. • O albedo da Terra é 0,39, ou seja, a Terra reflete 39% da luz solar recebida. Diferenças radiação nas latitudes ELEMENTOS DO CLIMA 2. UMIDADE – corresponde a quantidade de vapor de água encontrada na troposfera em um determinado instante. Pode ser expressa { Valor absoluto (g/m 3) Valor Relativo ( % ) OBS: A Umidade é relativa ao ponto de saturação de vapor de água na atmosfera, em média 4%. Chegando a esse número certamente teremos precipitação, ou seja, chuva. Portanto: 80% de umidade relativa, significa que a retenção de vapor na atmosfera é de 3.2% em termos absolutos. Umidade • O vapor de água torna o ar mais leve do que o ar seco. • Calor latente de evaporação ajuda na diminuição da temperatura. Consome calor sensível e o transforma em calor latente (cerca de 600 Cal/g) Formação das nuvens • Condensação do vapor de água presente na atmosfera. • Necessita de núcleos de condensação para que as nuvens se formem (presença de finas partículas em suspensão no ar). • Estudos de laboratório demonstraram que no ar limpo, livre de poeira e outros aerossóis, a condensação (ou deposição) de vapor d’água é extremamente improvável, Classificação das nuvens • Transforma calor latente em calor sensível, aquecendo o ar. • TPO – Temperatura de Ponto de Orvalho. • São classificadas em famílias, de acordo com a altura das nuvens em relação à sua base e o solo. Nuvens baixas - Cumulus – Cu: nuvens isoladas que apresentam uma base sensivelmente horizontal, tem contornos bem definidos, uma cor bem branca quando iluminada pelo sol, pode provocar chuvas na forma de pancadas. Constituídas principalmente por gotículas de água,mas podem conter cristais de gelo no topo. - Congestus: tem bordas protuberantes no topo e considerável desenvolvimento vertical, indica profunda instabilidade e favorecimento por escoamento ciclônico em altitude. - Cumulonimbus – Cb: com grande desenvolvimento vertical apresenta a forma de uma montanha e sua forma só pode ser vista de longe devido ao seu tamanho. No topo, geralmente apresenta a forma característica de uma bigorna. É uma nuvem mais escura formada por grandes gotas de água e granizo, podendo conter cristais de gelo no topo. Está associada a tempestades fortes com raios e trovões. - Stratocumulus – Sc: cinzentas ou esbranquiçadas é formada por gotículas de água e estão associadas a chuvas fracas. - Stratus – St: nuvem cinzenta que provoca chuvisco. De cor cinza forte com base uniforme, costuma encobrir o sol ou a lua. Alturas Médias - Nimbostratus – Ns: nuvens de grande extensão e base difusa formadas por gotas de chuva, cristais ou flocos de gelo com cor bastante escura. - Altostratus – As: assemelham-se a um lençol cinzento, às vezes azulado, sempre tem umas partes finas que permitem ver o sol. É formada por gotas de chuvas e cristais de gelo. - Altocumulus – Ac: nuvem cinza (às vezes branca) que apresenta sombras próprias e tem a forma de rolos ou lâminas fibrosas ou difusas. Raramente contém cristais de gelo e por entre as nuvens deste tipo é possível enxergar pedaços do céu claro. Alturas elevadas - Cirrus – Ci: nuvens com brilho sedoso, isoladas e formadas por cristais de gelo parecendo convergir para o horizonte. Podem se formar da evolução da bigorna da cumulusnimbus. - Cirrocumulus – Cc: nuvens braças compostas quase exclusivamente por cristais de gelo agrupados em grânulos semi-transparentes. - Cirrostratus – Cs: nuvens parecidas com um véu transparente que dão ao céu um aspecto leitoso. Constituída por cristais de gelo. Umidade – As chuvas • São resultados da saturação do vapor d`água que se condensa passando do estado gasoso para o líquido ou para o estado sólido. • Precipitação: Retorno do vapor d’água da atmosfera no estado líquido ou sólido à superfície da terra. • Formas de precipitação: chuva, neve, granizo, orvalho e geada. Os dois últimos ocorrem por deposição na superfície terrestre. Tipos de chuva • A elevação das massa de ar, na América do Sul, ocorrem comumente de três formas, as quais originam os três tipos básicos de chuva • As chuvas podem ser: • Frontais • Orográficas, • Convectivas. Chuvas frontais • São caracterizadas por serem contínuas, apresentarem intensidade baixa a moderada e abrangem grande área. • É uma chuva de menor intensidade, com pingos menores, e de longa duração. Pode ocorrer por vários dias, apresentando pausas e chuviscos entre fases mais intensas. Chuva Frontal • Na metade sudeste do continente, pode ocorrer em qualquer época do ano, mas tem maior duração nos meses frios, quando os fenômenos atmosféricos são menos intensos. • Pode produzir ventos fortes e grande quantidade de raios. Ocorre em uma imensa área simultaneamente. • Ocorre pelo encontro de duas grandes massa de ar. Uma quente e úmida, estacionária ou vinda do quadrante norte, outra fria, vinda do quadrante sul. • A frente fria, mais densa, entra por baixo, levando para cima a massa de ar quente. Quando esta massa de ar quente possui elevada umidade relativa, a chuva é iminente. • A intensidade dos fenômenos (chuvas, ventos, raios), depende da intensidade dos elementos envolvidos (velocidade dos deslocamentos, umidade e temperatura das massas de ar). Frentes frias ocorrem comumente a cada 6 a 8 dias, e poderão ou não provocar chuva. Chuvas Orográficas • Ocorre quando uma nuvem encontra um alto obstáculo em seu caminho, como uma grande elevação do terreno, cadeia de morros, serra, etc. Como se forma • Para a massa de ar transpor o obstáculo, é forçada a subir. Aí ocorre aquela velha história: ar que sobe é ar que se expande pela menor pressão atmosférica, e ar que se expande é ar que "dilui" calor. • Massa de ar que perde calor, perde junto a capacidade de conter umidade, o que gera nuvens e em segmento, chuva. • Daí a grande incidência de nebulosidade e chuvas muitas vezes torrenciais, nas altas encostas dos morros, muito embora apresentem, normalmente, pequena intensidade e longa duração. • Estas nuvens podem provocar tempestades elétricas perigosas, pela proximidade da terra com as nuvens, sobretudo quando ocorre juntamente com outro tipo de chuva (frontal, convectiva). Chuva orográfica Chuva Convectiva • São chuvas causadas pelo movimento de massas de ar mais quentes que sobem e condensam. As chuvas convectivas ocorrem principalmente devido à diferença de temperatura nas camadas próximas da atmosfera terrestre. São caracterizadas por serem de curta duração porém de alta intensidade e abrangem pequenas áreas. Chuvas Convectivas • São chuvas causadas pelo movimento de massas de ar mais quentes que sobem e condensam. • Típica chuva de verão, com grande intensidade e curta duração (é menos comum no inverno). • Pode produzir ventos locais e muitos raios. Ocorre pela formação de "corredores" verticais de ar, provocados pela elevação de massas de ar quente. Chuva Convectiva • Quando o sol aquece a terra, formam-se células convectivas. Estas células são imensas massas de ar aquecido na superfície da terra, que iniciam uma subida em algum local. • Esta subida tende a puxar para cima mais ar aquecido da superfície da terra. O ar aquecido que está subindo empurra para cima e para os lados o ar que está acima dele. Acelera-se o processo como numa ampla e gigantesca chaminé. Chuvas Convectivas • Por isto, estas nuvens tem um formato típico de cogumelo. São muito grandes, podendo ter dezenas de quilômetros de diâmetro e vários quilômetros de altura. • Podem ocorrer isoladas (com céu azul em volta), o que é facilmente observado por pessoa que não esteja sob a imensa nuvem. • Quando o processo produz nuvens muito altas e de grande energia cinética, criam ambiente ideal para formação de granizo. • Apresentam grande atividade elétrica interna, com infinidades de raios e violentos ventos verticais e turbulências diversas. • São um enorme perigo para aeronaves. Podem produzir grandes diferenças de potencial elétrico com a terra, possibilitando intensa ocorrência de raios. • É uma nuvem muito sonora e com muitos relâmpagos. ELEMENTOS DO CLIMA • 3. Pressão atmosférica: • Peso da coluna de ar sobre os seres. • Direção do vento tende a ser dos locais de pressão mais alta para os de pressão mais baixa. • Ar quente indica locais de baixa pressão, locais frios indicam locais de alta pressão. Processos de aquecimento e resfriamento altera força cinética das moléculas, fazendo com que se separem no calor e juntem-se no frio Ventos - Direção Velocidade dos ventos Velocidade dos ventos • Linhas isobáricas próximas indicam ventos fortes; linhas isobáricas afastadas indicam ventos fracos. Efeito Coriolis Ventos constantes • Alísio – São ventos que sopram constantemente dos trópicos para o Equador e que por serem muitos úmidos, provocam chuvas nesses arredores onde ocorre o encontro desses ventos. Por isso, a zona equatorial é a região das calmarias equatoriais chuvosas. • Contra-alísios – São ventos secos, responsáveis pelas calmarias tropicais secas. Sopram do Equador para os trópicos, em altitudes elevadas. Ventos Periódicos • Monções – São os ventos que, durante o verão, sopram do Índico para a Ásia Meridionale durante o inverno, sopram da Ásia Meridional Para o oceano Índico. As monções são classificadas em: • Monções Marítimas : Sopram do oceano Índico para o continente e provocam fortes chuvas na Ásia Meridional, causando enchentes e inundações. • Monções Continentais : Sopram do continente para o oceano Índico provocando secas no sul da Ásia. • Brisas – São ventos repetitivos que sopram do mar para o continente durante o dia e do continente para o mar durante a noite. Ventos locais/variáveis • O vento local se desloca numa certa região em determinadas épocas. No Brasil, um bom exemplo de vento local é o noroeste, massa de ar que, saindo do Amazonas, alcança o Estado de São Paulo entre agosto e outubro. • No deserto do Saara, ocorre um vento extremamente forte conhecido como simum, que provoca enormes tempestades de areia. • Já os ventos variáveis, são massas de ar irregulares que varrem uma determinada área de maneira inesperada. Ventos perigosos Ciclone : é o nome genérico para ventos circulares, como tufão, furacão, tornado e willy-willy. Caracteriza-se por uma tempestade violenta que ocorre em regiões tropicais ou subtropicais, produzida por grandes massas de ar em alta velocidade de rotação. Os ventos os superam 50 km/h. Furacão : vento circular forte, com velocidade igual ou superior a 108 km/h. Os furacões são os ciclones que surgem no mar do Caribe (oceano Atlântico) ou nos EUA. Os ventos precisam ter mais de 119 km/h para uma tempestade ser considerada um furacão. Giram no sentido horário (no hemisfério Sul) ou anti-horário (no hemisfério Norte) e medem de 200 km a 400 km de diâmetro. Sua curva se assemelha a uma parabólica. Ventos perigosos Tufão : é o nome que se dá aos ciclones formados no sul da Ásia e na parte ocidental do oceano Índico, entre julho e outubro. É o mesmo que furacão, só que na região equatorial do Oceano Pacífico. Os tufões surgem no mar da China e atingem o leste asiático. Tornado : é o mais forte dos fenômenos meteorológicos, menor e mais intenso que os demais tipos de ciclone. Com alto poder de destruição, atinge até 490 km/h de velocidade no centro do cone. Produz fortes redemoinhos e eleva poeira. Forma-se entre 10 e 30 minutos e tem, no máximo, 10 km de diâmetro. O tornado é menor e em geral mais breve do que o furacão, e ocorre em zonas temperadas do Hemisfério Norte. Vendaval : vento forte com um grande poder de destruição, que chega a atingir até 150 km/h. Ocorre geralmente de madrugada e sua duração pode ser de até cinco horas. Willy-willy : nome que os ciclones recebem na Austrália e demais países do sul da Oceania. Fatores do clima • Cada região tem seu próprio clima, isto porque os fatores climáticos modificam os elementos do clima. Os fatores climáticos são: • Latitude; • Altitude; • Massas de ar; • Continentalidade/maritimidade; • Correntes marítimas; • Relevo; • Vegetação. Latitude • É o ângulo entre o plano do equador e a normal à superfície de referência. • A latitude mede-se para norte e para sul do equador, entre 90º sul, no Pólo sul (ou pólo antártico, negativa), e 90º norte, no Pólo norte (ou pólo ártico, positiva). A latitude no equador é igual a 0º. • Quanto mais nos afastarmos do Equador, menor a temperatura. A Terra é iluminada pelos raios solares com diferentes inclinações. Quanto mais longe do Equador menor é a incidência de luz solar. Altitude • Quanto mais alto estivermos menor será a temperatura. Isto porque o ar se torna rarefeito, ou seja, a concentração de gases e de umidade à medida que aumenta a altitude, é menor, o que vai reduzir a retenção de calor nas camadas mais elevada da atmosfera. • Há a questão também que o oceano ou continente irradiam a luz solar para a atmosfera, ou seja, quanto maior a altitude menos intensa será a irradiação. Massas de ar • Grandes porções da atmosfera, cobrindo milhares de Km da superfície terrestre e apresenta uma distribuição vertical aproximadamente uniforme em temperatura e umidade. • Isto significa que, a dada altitude, a temperatura e umidade da massa de ar é constante. Massa de Ar • Se forma quando uma grande porção da atmosfera mantém um prolongado contato com uma vasta região, cuja superfície possua características aproximadamente homogêneas (oceanos, extensa floresta, desertos). • Quanto mais prolongado o contato da massa de ar com a superfície mais espessa a camada de ar atingida. Massas de ar • Para que o contato entre a massa de ar e a superfície terrestre seja suficientemente prolongado, é necessário que haja um amplo ANTICICLONE na região, assegurando divergência na superfície, com ventos fracos que provocam pequena turbulência na massa de ar, suficiente para garantir a distribuição espacial das propriedades físicas do local. Massas de ar • Apresentam características particulares da região em que se originaram, como temperatura, pressão e umidade, e se deslocam pela superfície terrestre. • O local de formação da massa de ar é denominado região de origem, é neste local que a massa de ar irá adquirir suas características de temperatura, pressão e umidade. Uma massa de ar que se forma sobre uma superfície gelada, como a Antártida, apresenta características típicas dessa região, ou seja, temperatura baixa, alta pressão e pouca umidade. Origem das massas de ar • As áreas mais favoráveis à formação de massas de ar situam-se nos polos e nas faixas anticiclonicas de latitude 30º . • Ocorrem, preferencialmente, em áreas de alta pressão. Classificação das massas de ar • A troposfera (local de movimentação das massas de ar) não é uma camada homogênea. Nela encontramos basicamente dois tipos de massas de ar que se diferenciam conforme a latitude sobre a qual elas se formaram. São elas: tropical ou polar. • Dentre essa classificação, diferencia-se ainda em continental (formadas em áreas continentais, secas) ou oceânica (formadas em áreas oceânicas, úmidas). Classificação • Do ponto de vista termodinâmico, as massas de ar são discriminadas de acordo com a temperatura (quente ou fria) e umidade (úmida ou seca). • O conceito de quente ou frio é relativo, pois a comparação se dará de acordo com a temperatura do local por onde ela se desloca. Condições do tempo provocadas por invasão de massas de ar. Massa de ar Condição de equilíbrio Gênero de nuvens Caráter da chuva Condições do vento Visibilidade horizontal FRIA INSTÁVEL Cu, Cb Aguaceiro Turbulento com rajadas Boa QUENTE ESTÁVEL St, Sc Contínua Constante Má - Nevoeiro El Niño e La niña • El Niño. • É um evento climático natural que ocorre no Oceano Pacífico, podendo ser definido como um aquecimento anormal das suas águas, seguido pelo enfraquecimento dos ventos alísios, Modificando o sistema climático de distribuição das chuvas e de calor em diversas regiões do planeta. El Niño • O El Niño Oscilação Sul (ENOS) é uma alteração natural e cíclica nas porções central e leste do Oceano Pacífico. Ocorre um maior aquecimento de suas águas, de pelo menos 1 grau Celsius da média de 23°C. Seu nome remete ao menino Jesus, pois sua descoberta está associada às observações de pescadores e marinheiros peruanos, que notaram o aquecimento das águas do mar e a consequente redução da quantidade de peixes na época do Natal. Origens do fenômeno • Não há uma única teoria que defina a origem do El Niño (hipóteses: ciclos solares, erupções vulcânicas, acúmulo sazonal de águas quentes no Oceano Pacífico e quedas de temperatura na Ásia Central). Registros apontam para a sua ocorrência há mais de 500anos. • Envolvem mudanças nas forças dos ventos, transformações na quantidade e intensidade de chuvas, secas, enchentes, atividade pesqueira e produção agrícola. Como se desenvolve o El Niño • O aquecimento das temperaturas provocado pelo El Niño influencia o sistema de alta pressão subtropical, localizado a 30° de latitude. • O enfraquecimento das altas pressões diminui a força dos ventos alísios, que têm a sua origem nessa região subtropical. Os alísios são ventos que sopram dos trópicos em direção ao Equador, sendo responsáveis por carregar calor e umidade em direção às áreas equatoriais. Principais consequências • O El Niño altera a distribuição de calor e umidade em diversas localidades. Na Oceania, em especial a Austrália, e em algumas ilhas do Pacífico, além de países do Sudeste Asiático, como Indonésia e Índia, os verões normalmente úmidos acabam tendo uma redução na quantidade de chuvas. Principais consequências • No litoral da América do Sul e da América do Norte ocorre um aumento das temperaturas e, especialmente nos meses de verão, há também um aumento das chuvas e enchentes. Para as áreas pesqueiras do Pacífico leste, como Peru, Chile e Canadá, o El Niño pode ser dramático, diminuindo consideravelmente a quantidade de peixes de acordo com o nível de aquecimento das águas. O pior El Niño já registrado • O El Niño mais forte registrado pelos equipamentos meteorológicos modernos foi entre 1982 e 1983, com um aquecimento de aproximadamente 6°C da temperatura do Oceano Pacífico. • Seus efeitos foram catastróficos, com perdas econômicas estimadas em oito bilhões de dólares. Apenas as enchentes e tempestades que atingiram os Estados Unidos somaram perdas de dois bilhões de dólares O pior El Niño já registrado • Enormes secas ocorreram na Indonésia, Austrália, Índia e sudeste da África. A Austrália experimentou diversos incêndios florestais, quebra nas safras agrícolas e a morte de milhões de ovelhas por falta de água. A pesca no Peru resultou em metade dos valores pescados no ano anterior. La Niña. • Consiste em uma alteração cíclica das temperaturas médias do Oceano Pacífico, sendo observado principalmente nas águas localizadas na porção central e leste desse oceano. La Niña • Quando a alteração da temperatura das águas do Oceano Pacífico aponta para uma redução das médias térmicas, o fenômeno é nomeado de La Niña. • Resumindo: o efeito La Niña está ligado ao resfriamento das temperaturas médias das águas do Oceano Pacífico, representando exatamente o oposto do fenômeno El Niño, que produz um aquecimento anormal de suas temperaturas. Origens da La Niña • As origens do La Niña ainda são bastante controversas no meio científico, mas sua alternância com o El Niño aponta para as mudanças de intensidade de calor solar, ou seja, ciclos solares que ora determinam maior radiação solar e consequente aquecimento das águas do Pacífico, ora determinam enfraquecimento da radiação solar que alcança o planeta, promovendo o resfriamento da temperatura das águas do Pacífico. Ocorrência • O fenômeno La Niña ocorre nos intervalos entre o El Niño e a situação de normalidade das temperaturas do Oceano Pacífico. Sua ocorrência decorre do fortalecimento das zonas de alta pressão subtropicais, localizadas aproximadamente em uma latitude de 30º. Por esse motivo, os ventos alísios, que nascem exatamente nessa localização, ganham maior intensidade, lembrando que os ventos são originados pela formação de zonas de alta pressão. Consequências • O La Niña diminui a quantidade de chuvas do litoral do Chile, Peru e Equador, pois com o aumento da velocidade dos ventos alísios, a formação de nuvens acaba dispersa em direção à Oceania e Indonésia. A Austrália, por exemplo, possui um aumento considerável de suas chuvas durante a ocorrência do La Niña. Consequências • A pesca, em contrapartida, é favorecida no litoral leste do Oceano Pacífico, junto à América do Sul, o que pode ser explicado pelo fortalecimento das altas pressões, que fazem os ventos soprarem com maior intensidade, deslocando as águas superficiais e fazendo com que os nutrientes e fitoplâncton localizados em águas mais profundas aproximem-se da superfície, o que é chamado de ressurgência. Consequências • No Brasil, o La Niña provoca estiagem nas regiões Centro-Oeste, Sudeste e principalmente Sul. No Nordeste e na Região Amazônica são verificados aumentos na intensidade das estações chuvosas, podendo até mesmo justificar cheias mais expressivas de alguns rios amazônicos e de enchentes mais vigorosas no litoral nordestino. Consequências • Tomando como referência o último evento La Niña, ocorrido entre os anos de 2010 e 2012, é possível verificar algumas de suas consequências para o clima e a economia, em especial para as atividades agrícolas. No caso da produção de cana-de-açúcar, a redução das chuvas no Centro-Sul ajudou a diminuir a safra desse cultivo, o que também pôde ser sentido no aumento dos preços do etanol, combustível fabricado a partir da cana. Consequências • A produção de soja brasileira, apesar de manter seu processo de expansão, também foi limitada pelas estiagens provocadas pelo fenômeno La Niña. • Os Estados Unidos, país que conta com uma agricultura moderna e de precisão, tiveram prejuízos em sua produção de trigo praticada nas planícies do Sul graças às secas relacionadas ao La Niña. Furacões e Tornados • São fenômenos da natureza. • Abril de 2011 – EUA sofrem com tornados. • Estes fenômenos são conhecidos por SISTEMAS METEOROLÓGICOS TROPICAIS ou PERTUBAÇÕES TROPICAIS. Contexto. • Nas regiões tropicais oceânicas, existem movimentos turbilhonários de ar, de grande escala, em torno de centros de baixa pressão atmosférica (B), que são conhecidos como perturbações tropicais. • Nos centros de baixa pressão ocorrência de ventos ascendentes, levando vapor e calor para a atmosfera. Furacões • Surgem, normalmente, nos oceanos. São de grande abrangência, ventos muito fortes, acompanhados de chuva intensa e de grandes ondas no litoral. • Conhecido por três nomes: • Tufões – Formados sobre o Pacífico Noroeste; • Furacões: Atlântico Norte ou Pacífico Nordeste e Sul. • Ciclones Tropicais: Sobre as águas do Pacífico Sudoeste e no sudeste do oceano Índico Formação furacões • Nascem em regiões de baixa pressão atmosférica, sobre águas quentes dos oceanos tropicais. • Sol aquece água, vapor ascende, formam várias nuvens de tempestade (Cb). Estas Cb combinam-se para formar grandes áredes de nuvens que giram em redemoinhos de baixa pressão, por ação da força de coriolis. Formação • Vapor d’água oriundo dos oceanos tropicais é o “combustível” para o aumento da força dos ventos ao redor do centro de baixa pressão. • Condensação do vapor libera calor latente, que intensifica a força dos ventos. • Geram ventos de mais de 119 Km/h. • No centro do redemoinho forma-se um “olho” , que é uma área de céu limpo no centro da tempestade. Formação. • Desloca-se sobre os oceanos. Quando chega ao continente perde o calor e a umidade necessárias para sua manutenção e vão perdendo força/desaparecendo. Escala criada em 1969 pelo Eng. Civil Herbert Saffir e pelo meteorologista Robert Simpson. Conhecida como Escala Saffir-Simpson. Furacões no Brasil • Não apresenta condições favoráveis: • Águas quentes do oceano favorecem, contudo: • Centros de baixa pressão não se desenvolvem com a força necessária. • Na costa do Brasil os ventos na altura do que seria o topo das nuvens são fortes, impedindo desenvolvimentode centros de baixa pressão. • Ocorrência: 2004 - Furacão Catarina (controverso). Furacão ou ciclone extratropical? Ciclones extratropicais • São centros de baixa pressão, assim como os furacões, porém são formados fora da região tropical. • É sempre acompanhado de frente fria, não tem formato circular e nem formação de um “olho”. • Geralmente provocam ressacas, destelhamento, queda de árvores e, em casos extremos, destruir pequenas edificações. Os Tornados • É uma grande coluna de ar que se estende até o solo, gira muito rápido e muda muito depressa de lugar. • Visto normalmente como uma nuvem em forma de funil que causa estragos por onde passa. • Visíveis por conta da poeira e sujeira e pelo vapor condensado. • Pequena dimensão, maior poder destruidor. Formação • Tem início na base de uma Cb, a nuvem-mãe dos tornados. • Formam super células que, ao se desenvolverem fazem com que as correntes de ar quente ascendente ganhe força, absorvendo mais ar úmido e liberando mais calor latente. Quando atinge o topo da troposfera, o ar frio começa a descer, trazendo fortes chuvas com relâmpagos e trovões. Formação • Forte vento cruzado cruzado atravessa a nuvem, fazendo com que as correntes de ar girem em espiral. Forma-se o vórtice de rotação lenta, dentro da nuvem, sugando mais ar úmido e intensificando a tempestade. • Mais compacta, a espiral gira mais rápido, produzindo uma corrente de subida em redemoinho, O VÓRTICE. • Uma nuvem afunilada avança para baixo, girando, até tocar o solo com força explosiva. Corredor de tornados • Principalmente nos EUA nos estados do Texas, Oklahoma, Arkansas, Missouri, Dakota do Sul, Tennesse, Iowa, Illinois e Indiana. • O ar quente e úmido que vem do Golfo do México se encontra com o ar mais fresco e seco provenientes da Califórnia e do Canadá. Nos meses de abril a junho, esse encontro de massas de ar diferentes produz enormes tempestades que geram os tornados. No Brasil • Não é novidade. O Sul do País está localizado no corredor de tornados da América do Sul, uma região que abrange a Argentina, o Paraguai, o Uruguai e as Regiões Sul e Sudeste brasileiras. • Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná são mais propensos à formação de tornados, motivado pelo encontro das massas de ar frio oriundas da Patagônia com massas de ar quente e úmido da Amazônia. Mudanças climáticas • O Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (International Panel on Climate Change IPCC) conclui no seu Terceiro Relatório de Avaliação (IPCC 2001 a) que a temperatura média do ar tem aumentado em 0.6ºC + 0.2ºC durante o Século XX. • O aquecimento global recente tem impactos ambientais intensos (como o derretimento das geleiras e calotas polares) assim como em processos biológicos como as datas de floração ou mesmo na propagação de doenças. Mudanças climáticas • O clima úmido e quente provocado pelo aquecimento global poderia aumentar a incidência de casos de peste bubônica, Malária, Dengue e doenças de estômago. • Seja por causa da piora nas condições de saúde devido à disseminação de doenças como a malária ou por causa da diminuição do suprimento de água, os países da África subsaariana, da Ásia e da América do Sul são os mais vulneráveis às consequências do aquecimento da Terra Mudanças climáticas • Também existem evidências (IPCC 2001b) de que eventos extremos como secas, enchentes, ondas de calor e de frio, furações e tempestades têm afetado diferentes partes do planeta. Por exemplo a onda de calor em Europa 2003, os furacões Katrina, Wilma e Rita no Atlântico Norte em 2005, o inverno extremo da Europa e Ásia em 2006, e no Brasil o furacão Catarina em 16 março 2004 e a seca da Amazônia em 2005 e as secas observadas no Sul do Brasil em 2005 e 2006. • Há ainda impactos relacionados como alterações na biodiversidade, aumento no nível do mar, e impactos na saúde, na agricultura e na geração de energia hidrelétrica. Ferramentas • As ferramentas comumente adotadas para obter e avaliar projeções climáticas passadas e futuras são os modelos de clima, que podem ser modelos globais atmosféricos (GCMs) ou modelos globais acoplados Oceano-Atmosfera (AOGCMs). Panorama genérico. • Utilizam uma visão tridimensional do sistema climático, descrevendo os principais processos físicos e dinâmicos, assim como as interações entre as componentes do sistema climático. • não representam bem as mudanças no clima local como as tempestades ou frentes e chuvas, devido a efeitos orográficos e eventos extremos do clima. Incertezas • - Incerteza nas emissões futuras de gases de efeito estufa e aerossóis, atividades vulcânica e solar que afetam a forçante radiativa do sistema climático. • - Incerteza na inclusão de efeitos diretos do aumento na concentração de CO2 atmosférico nas plantas, e do efeito de comportamento das plantas no clima futuro. • - Incertezas na sensibilidade do clima global e nos padrões regionais das projeções do clima futuro simulado pelos modelos. Clima do presente • A década de 1990 foi a mais quente desde que se fizeram as primeiras medições, no fim do Século XIX. Este aumento nas décadas recentes corresponde ao aumento no uso de combustível fóssil durante este período. • Algumas conseqüências notáveis do aquecimento global foram já observadas, como o derretimento de geleiras nos pólos e o aumento de 10 centímetros no nível do mar em um século, assim uma tendência de aquecimento em todo o mundo, especialmente nas temperaturas mínimas, em grandes cidades do Brasil como São Paulo e Rio de Janeiro, pode ser agravado pela urbanização. • Os modelos globais de clima projetam para no futuro, ainda com algum grau de incerteza, possíveis mudanças em extremos climáticos, como ondas de calor, ondas de frio, chuvas intensas e enchentes, secas, e mais intensos e/o frequentes furações e ciclones tropicais e extratropicais. • a atividade humana é um fator determinante no aquecimento • Desde 1750, nos primórdios da Revolução Industrial, a concentração atmosférica de carbono – o gás que impede que o calor do Sol se dissipe nas camadas mais altas da atmosfera e se perca no espaço – aumentou 31%, e mais da metade desse crescimento ocorreu de cinquenta anos para cá. No Brasil • Impactos do fenômeno El Niño e La Niña têm sido observados nas regiões do país, mais intensamente nas regiões Norte, Nordeste (secas durante El Niño) e Sul do Brasil (secas durante La Niña e excesso de chuva e enchentes durante El Niño). • Se o El Niño aumentar em frequência ou intensidade no futuro o Brasil ficaria exposto à secas ou enchentes e ondas de calor mais frequentes. Nordeste • Mudanças no clima: • Aumento de dias secos consecutivos e de secura do ar • Aumento nas taxas de evaporação de açudes e reservatórios • Possibilidade de secas mais intensas e frequentes • Risco de aridização no semiárido • Possível elevação do nível do mar Nordeste • Consequências: • Perdas nos ecossistemas de caatinga • Risco de desertificação e deterioração ambiental • Níveis mais baixos dos rios, afetando transporte e geração de energia hidroelétrica • Maior secura do ar e condições favoráveis para desbalanço hídrico, que pode afetar agricultura de subsistência • Impactos no fornecimento e qualidade de água para população • Impactos na saúde humana, migração, turismo, e geração de emprego • Conflitos sociais, ameaça a segurança, saques • Possível redução na recarga nos aqüíferos a partir de 2050 Amazônia • A bacia amazônica contém uma gama variada de ecossistemas e grande riqueza em termosde diversidade biológica e étnica. Inclui a maior extensão de floresta tropical da Terra, mais de 5 milhões de km e responde por aproximadamente um quarto das espécies animais e vegetais do planeta. • Possui recursos hídricos abundantes. Amazônia • MUDANÇAS NO CLIMA: • Aumento de extremos de chuva na Amazônia oeste e de dias secos consecutivos na Amazônia de leste • Possibilidade de secas mais intensas e frequentes a partir de 2050; Amazônia • Consequências: • Perdas nos ecossistemas e biodiversidade na Amazônia e dos serviços ambientais fornecidos pela floresta • Níveis mais baixos dos rios, afetando transporte e geração de energia hidroelétrica • Maior secura do ar e condições favoráveis para mais queimadas • Risco de savanização da Amazônia • Impactos na saúde humana, migração, comércio • Efeitos no transporte de umidade atmosférica para o Sudeste da América do Sul Centro Oeste • Mudanças no clima: • De 2-6 ºC mais quente, aumento da chuvas na forma de chuvas intensas e irregulares Centro Oeste • Consequências: • Aumento nos eventos extremos de chuva e dias secos consecutivos • Altas taxas de evaporação e dias secos consecutivos, com maio secura do ar e condições favoráveis para desbalanço hídrico, o que pode afetar agricultura de subsistência, pecuária e agroindústria • Aumento nas ondas de calor, o que pode afetar a saúde e acrescentar o consumo de energia hidroelétrica, com risco de desabastecimento de energia • Conflitos sociais, ameaça a segurança, saques • Impactos no fornecimento e qualidade de água para população • Impactos no Pantanal e cerrado, e maior risco de fogo Sudoeste • Mudanças climáticas: • De 2-4 ºC mais quente, aumento da chuvas na forma de chuvas intensas e irregulares • Possível elevação do nível do mar Sudoeste • Consequências: • Aumento na frequência de enchentes urbanas e deslizamentos de terra em áreas de encosta, afetando moradores. • Altas taxas de evaporação e dias secos consecutivos, com maio secura do ar e condições favoráveis para desbalanço hídrico, o que pode afetar agricultura de subsistência, pecuária e agroindústria • Escassez de alimentos, o que pode elevar preços e produzir desabastecimento • Aumento nas ondas de calor, o que pode afetar a saúde e acrescentar o consumo de energia hidroelétrica, com risco de desabastecimento de energia • Impactos no fornecimento e qualidade de água para população • Impacto na geração de emprego, conflitos sociais, ameaça a segurança, saques • Impactos nos ecossistemas naturais (Mata Atlântica e costeiros) Sul • Mudanças do clima: • De 1-4 ºC mais quente, 5-10% aumento da chuvas na forma de chuvas intensas e irregulares • Aumentos nos extremos de chuva e possivelmente ciclones extratropicais • Aumento na frequência de ondas de calor e de noites quentes • Possível elevação do nível do mar Sul • Consequências: • Impactos na saúde e aumentos dos casos de doenças tropicais • Produção de grãos e frutas comprometida pelas altas temperaturas e chuvas intensas fora de época • Subida nos preços de alimentos • Aumento na frequência de enchentes urbanas e deslizamentos de terra em áreas de encosta, afetando moradores • Crescida dos rios podem afetar portos, e o comercio fluvial e transporte • Conflitos sociais, ameaça a segurança, saques • Impactos nos ecossistemas naturais (Araucária, Campos sulinos) e costeiros.
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