Aula 6 - Unidade II - Parâmetros meteorológicos relevantes aos estudos climáticos

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Universidade Federal de Minas Gerais
Instituto de Geociências
Departamento de Geografia
Climatologia
Prof. Wellington Lopes Assis
Unidade II - Parâmetros Meteorológicos Relevantes aos Estudos
Climáticos
4. Umidade Atmosférica e Precipitação
4.1. Importância do Vapor d’água na Atmosfera
4.2. Mensurações da Umidade Atmosférica
4.3. Evaporação e Evapotranspiração
4.4. Condensação do Vapor d’Água
4.5. Nuvens
4.6. Gênese da Precipitação
4.7. Outras formas de Condensação
Condensação do Vapor D’Água
Segundo Barry e Chorley (2009), a condensação ocorrerá sob as seguintes circunstâncias:
1) Quando o ar se resfria até seu ponto de orvalho, ainda que o volume permaneça
constante;
2) Se o volume do ar aumenta sem que haja aumento de calor, esfriando-se por expansão
adiabática;
3) Quando uma variação conjunta na temperatura e no volume reduz a capacidade de
retenção de umidade do ar, abaixo do conteúdo hígrico existente.
- Na atmosfera, a condensação geralmente ocorre quando o ar se esfria além de seu
ponto de orvalho.
- O resfriamento do ar é o método normal para se atingir a saturação e, daí, a
condensação.
- Além do resfriamento é necessário a presença de núcleos higroscópicos para acelerar a
condensação.
Condensação do Vapor D’Água
Processo Diabático
Quanto há troca de calor da parcela de ar com o meio:
• Perda de calor por radiação;
• Perda de calor por condução;
• Mistura de massas de ar com propriedades termodinâmicas diferentes.
- O resfriamento por contato é normalmente produzido no ar úmido e quente, quando
esse passa sobre uma superfície terrestre fria ou mesmo sobre uma superfície aquática
fria. Ex.: Costa da Namíbia, Gana, Costa oeste da América do Sul, etc.
Processo Adiabático
Não há troca de calor da parcela de ar com o meio.
• Resfriamento por expansão e decréscimo da pressão;
• Resfriamento por ascensão.
Processos Diabáticos
Fonte: http://photosallovertheworld.blogspot.com
Fonte: http://www.iyufera.com
Processos Diabáticos
Fonte: http://photosallovertheworld.blogspot.com
Fonte: http://www.panoramio.com
Condensação do Vapor D’Água
Flutuabilidade: capacidade de ascensão da parcela de ar na atmosfera, estando menos
densa do que o meio circundante. Esta propriedade, faz com que o força de ascensão seja
maior do que a força da gravidade.
FLUTUABILIDADE
INSTABILIDADE
Resfriamento abiabático e 
expansão da parcela de ar
ESTABILIDADE
22,0ºC
25,0ºC 30,0ºC
20,0ºC21,0ºC
25,0ºC
Temperatura do Ar Temperatura da Parcela de Ar
Condensação do Vapor D’Água
• Razão Adiabática Seca (RAS): é a variação da temperatura sofrida por uma parcela de
ar seco até ocorrer a condensação, da superfície até a base da nuvem. A temperatura
cairá a razão de aproximadamente 0,98ºC/100m, para fins práticos utiliza-se 1,0ºC/100m.
• Razão Adiabática Úmida (RAU): gradiente vertical dentro do ar saturado, isto é, dentro
da nuvem e que não possui valor tão constante, variando entre 0,4ºC/100m e quase
1,0ºC/100m. Adota-se, para cálculos práticos o valor de 0,6ºC/100m (2,0ºC/1000ft).
• Gradiente do Ponto de Orvalho (To): a temperatura do ponto de orvalho decresce em
média 0,2ºC/100m, quando uma parcela de ar se eleva na atmosfera convectivamente.
• Gradiente Superadiabático: todo gradiente térmico maior que 1,0ºC/100m.
• Gradiente Auto-Convectivo: valor superadiabático máximo para o ar seco permissível
na atmosfera, seu valor é de 3,42ºC/100m.
• Temperatura Convectiva: é a temperatura que em superfície dá origem ao processo de
convecção que irá formar as nuvens cumuliformes.
Condensação do Vapor D’Água
• Nível de Condensação Convectiva (NCC): é o nível onde o ar saturado se condensa e dá origem à
formação de nebulosidade convectiva, geralmente nuvens cúmulos. Neste nível a temperatura do ar é
igual à temperatura do ponto de orvalho. A altura do NCC equivale à altura da base das nuvens.
H = 125 (T – Td)
onde,
H = altura da base da nuvem
T = temperatura na superfície
Td = temperatura do ponto de orvalho na superfície
NCC
(m)
 RA RAS Td 
8,0 18,0 18,0 1000 
10,0 19,0 18,2 900 
12,0 20,0 18,4 800 
14,0 21,0 18,6 700 
16,0 22,0 18,8 600 
18,0 23,0 19,0 500 
20,0 24,0 19,2 400 
22,0 25,0 19,4 300 
24,0 26,0 19,6 200 
26,0 27,0 19,8 100 
28,0 28,0 20,0 0 
RAU
12,0
12,6
13,2
13,8
14,4
15,0
15,6
16,2
16,8
17,4
18,0RAS: 1,0ºc/100m
RA: Razão Ambiental
RAU: 0,6ºC/100m
Td: 0,2ºC/100m
Estabilidade e Instabilidade Atmosférica
Um volume ou massa de ar é considerado estável, neutro, ou instável se, quando submetido a algum
impulso perturbador, respectivamente, retorna a sua posição original, permanece em sua posição
perturbada ou se afasta de sua posição original quando desaparece o impulso de perturbação
(AYOADE, 1991).
• Instabilidade atmosférica: quando a razão ambiental for maior que a razão adiabática seca (BARRY;
CHORLEY, 2009). A parcela de ar será sempre mais quente que o ar circundante. A característica do ar
instável é sua tendência de continuar se movendo a partir de sua posição original, uma vez iniciado o
movimento.
Razão Ambiental (RA) > Razão Adiabática Seca (RAS)
• Estabilidade atmosférica: num volume ou massa de ar estável a razão ambiental é menor do que a
razão adiabática seca (VIANELLO e ALVES, 1991). Isto significa que se a parcela de ar é forçada a
elevar-se ela será sempre mais fria e mais densa do que o ar circundante e tenderá a retornar a seu
nível original.
Razão Ambiental (RA) < Razão Adiabática Seca (RAS)
• Neutro ou Indiferente: quando ou onde a razão ambiental for igual a razão adiabática seca
(VIANELLO e ALVES, 1991).
Razão Ambiental (RA) = Razão Adiabática Seca (RAS)
Hidrometeoros
São fenômenos meteorológicos que ocorrem pela condensação, congelamento ou sublimação
do vapor d’água. Classifica-se em:
• Depositados: orvalho (condensação) e geada (sublimação)
• Em Suspensão: flutuam na atmosfera, nuvem, nevoeiro e névoa-úmida.
- Nuvem: acima de 30 metros (100ft)
- Nevoeiro: visibilidade menor que 1.000m. Umidade relativa maior ou igual a 90% (97% -
100%)
- Névoa-Úmida: visibilidade maior ou igual a 1.000m e 5.000m. Umidade relativa maior ou
igual a 80%. Difunde mais a cor azul-cinza
• Precipitados:
- Líquidos: chuviscos (gotas com diâmetro menor que 0,5mm) e chuva (gotas com diâmetro
maior que 0,5mm)
- Sólidos: neve (precipitação em forma de flocos, temp. próxima de 0,0ºC), granizo pequeno
(diâmetro menor que 2,0mm) e granizo (diâmetro maior que 5,0mm)
Hidrometeoros
Fonte: http://gessecampos.blogspot.com
Orvalho
Fonte: http://clubedafotopatobranco.blogspot.com
Geada
Hidrometeoros
Fonte: http://www.portalmidia.net
Névoa Úmida
Fonte: http://lua.weblog.com.pt
Nevoeiro
Hidrometeoros
Fonte: http://ssilveira.blogspot.com
Chuva
Chuvisco
Fonte: http://ultradownloads.uol.com.br
Hidrometeoros
Cristais de Neve
Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br
Fonte: http://letrasdobviw.blogspot.com
Precipitação Nival
Fatores ambientais tais como temperatura, pressão e a
umidade determinam as formas dos cristais de neve.
Em geral possuem costumam ter seis lados, em uma
estrutura parecida com um hexágono, pois é desse jeito
que os átomos de hidrogênio e oxigênio (que formam a
água) se ligam no estado sólido.
Hidrometeoros
Granizo
Fonte: http://mythoughtsandsoul.blogspot.com/
Formação do Granizo
Autor: Wellington Lopes Assis
Litometeoros
São minúsculas partículas sólidas em suspensão na atmosfera que ocorrem com
visibilidade entre 0m a 5.000m e umidade relativa maior que 80%. Ex.: névoa seca,
fumaça (partículas resultantes da combustão incompleta, cor azul), poeira (partículas
sólidas, cor amarela).
• Névoa-Seca: visibilidade maior que 5.000m. Umidade relativa menor que80%.
Concentração de partículas sólidas. Difunde mais as cores vermelha, laranja e amarelo.
Fonte: http://www.flickr.com
Nuvens
- As nuvens são agregados de gotículas d’água muitíssimo pequenas, de cristais de gelo,
ou uma mistura de ambos, com suas bases bem acima da superfície terrestre.
- É o resultado direto do resfriamento do ar até que se verifique a condensação ou
sublimação e são consideradas como tais sempre que suas bases formarem-se a partir 30
metros (100ft) de altura.
- As nuvens são formadas principalmente por causa do movimento vertical do ar úmido,
como na convecção, ou ascensão forçada sobre áreas elevadas, ou no movimento vertical
em larga escala, associado a frentes e depressões.
- A forma das nuvens é determinada em parte pela intensidade com que ocorre os
movimentos ascensionais e alcance vertical. As nuvens são normalmente classificadas em
tipos com base em dois critérios:
1) Aspecto e estrutura da nuvem:
• Cirriformes – aparência fibrosa
• Estratiformes – apresentam-se em camadas
• Cumuliformes – aparecem empilhadas
Nuvens
2) A Altura na qual a nuvem ocorre na atmosfera:
• Desenvolvimento Horizontal:
- Altas � não produzem precipitação . Acima das nuvens médias (6.000m – 12.000m).
Ex.: Cirrus (Ci) unicinus (corrente de jato), Cirrostratus (Cs) halo e Cirroscumulus (Cc) -
indicador de turbulência.
- Médias � 2.000m – 4.000m (altas latitudes), 2.000m – 7.000m (médias latitudes) e
2.000m – 8.000m (baixas latitudes). Ex.: Altocumulus (Ac) virga, Altostratus (As) e
Nimbostratus (Ns) produzem precipitação.
- Baixas � próximo ao nível do solo 30m – 2.000m. Ex.: Stratus (St) produz chuvisco e
Stratoscumulus (Sc) não produz precipitação.
• Desenvolvimento Vertical: Cumulus (Cu) e Cumulunimbus (Cb) precipitações intensas.
Classificação das Nuvens
Fonte: http://wiki.fisski.com
Nuvens Altas
Cirrus Cirrostratus
Cirroscumulus
Fonte: http://www.wolkengrenze.de
Nuvens Médias
Altocumulus Altostratus
Nimbostratus
Fonte: http://nuvens-cb.blogspot.com
Nuvens Baixas
Stratus
Stratoscumulus
Autor: Wellington Lopes Assis
Autor: Wellington Lopes Assis
Nuvens de Desenvolvimento Vertical
Cumulus
Fonte: http://www.mountainsurvival.com/
Nuvens de Desenvolvimento Vertical
Cumulonimbus
Fonte: http://dedsifr.blogspot.com
Nuvens
• SKY: Céu claro - 0/8
• FEW: Pouca nebulosidade - 1 a 2/8
• SCATTERING: Nebulosidade esparsa - 3 a 4/8
• BRUKEN: Nublado - 5 a 7/8
• OVER CAST: Céu Encoberto 8/8
As mensurações da nebulosidade na superfície podem ser realizadas em 1-8 e 1-10.
W
S
E
N
6
7
5 4
3
2
18
Precipitação
Em meteorologia o termo “precipitação” é usado para qualquer deposição em forma líquida ou
sólida e derivada da atmosfera (chuva, neve, granizo).
Gênese da Precipitação
- Três condições básicas para a formação de precipitação:
• Umidade
• Flutuabilidade da Parcela de Ar
• Núcleos de Condensação
- Várias teorias sobre a formação das nuvens foram apresentadas em diversas épocas. As duas
teorias aceitas atualmente são:
• Teoria de Bergeron-Findeisen: explicam o crescimento das gotas de chuva em termos de
cristais de gelo que aumentam às custas das gotas d’água. A teoria funciona para as latitudes
médias mas não muito bem para os trópicos.
• Teoria da Coalescência: agrupamento de pequenas gotas que caem por colisão. As gotas
d’água maiores caem das nuvens mais rapidamente do que as menores, alcançando e
absorvendo as gotas menores ao longo do percurso.
Precipitação
Fonte: Dra. Rachel I. Albrecht (2012), CPTEC-INPE.
Precipitação
Tipos de precipitação
É convencional classificar a precipitação em três tipos principais, tomando-se
por base a maneira de elevação do ar que tenha dado origem à precipitação.
Tais como:
• Convectivo: associado com a instabilidade convectiva
• Frontal: associado ao encontro de massas de ar
• Orográfica: associada às áreas acidentadas ou montanhosas
1mm = 1 litro de água por m2
Precipitação Convectiva
Fonte: http://www.americanflyers.net/
Precipitação Convectiva
Fonte: Wellington Lopes Assis
Precipitação Orográfica
Barlavento Sotavento
Fonte: http://www.suu.edu
Precipitação Frontal
Fonte: http://apollo.lsc.vsc.edu