Aula resumida - Umidade, Condensação e Formação de Nuvens

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Umidade, Condensação e 
Nuvens
Usaremos o termo umidade para 
designar a quantidade de vapor 
d’água no ar.
A água é a única substância que ocorre nas 
três fases na atmosfera. A água na 
atmosfera e suas mudanças de fase 
desempenham papel importantíssimo em 
diversos processos físicos naturais.
Umidade
 Embora se apresente em quantidades
relativamente pequenas na atmosfera
(~1%) o vapor d‟água é de extrema
importância.
 Está ligado a formação de nuvens e
precipitação
 Interfere no balanço de energia do planeta
 …
1. Circulação da água na atmosfera
 Ciclo hidrológico – circulação da água no
Sistema Terra-Atmosfera (transporte e
distribuição de calor)
 Evaporação – a energia do sol transforma
enormes quantidades de água líquida dos oceanos
em vapor d‟água na atmosfera (consumo de
energia)
O vento transporta o vapor para outras 
regiões.
Circulação da água na atmosfera
 Condensação – o vapor retorna para a
forma de líquido formando nuvens
(liberação de energia).
 Precipitação – em certas ocasiões as
partículas das nuvens podem aumentar de
tamanho e cair de volta para a superfície.
Mudanças de estado 
ou SUBLIMAÇÃO 
/Subl. 
O ciclo hidrológico é complexo:
• Parte da precipitação evapora antes de 
chegar a superfície.
• Parte é interceptada pelas plantas.
• Parte penetra no solo.
• Água que é absorvida pelas plantas 
através das raízes é transpirada.
Ciclo hidrológico
 O que é evapotranspiração?
 Soma dos processos de evaporação no solo 
e transpiração nas plantas.
 No ciclo hidrológico:
 15 % evapotranspiração nos continentes
 85 % evaporação nos oceanos
Evaporação, condensação e saturação
 Observar um recipiente com água:
 Moléculas em movimento contínuo.
 Próximo à superfície, moléculas com
velocidade suficiente e „viajando‟ na
direção correta - saem do líquido e vão
para o ar – evaporam...
 Algumas moléculas de água que estavam
no ar retornam ao líquido – condensam!
E se cobrirmos o recipiente?
Saturação
Evaporação e condensação
 Que fatores afetam a evaporação?
 Vento
 Temperatura da água
 O que são núcleos de condensação?
 Ex: poeira, fumaça, sal marinho
A condensação irá acontecer:
 Quando o ar se esfria até o seu ponto de orvalho.
 Se o volume do ar aumenta sem que haja aumento do calor, 
esfriando-se o ar por expansão adiabática (sem troca de calor).
Umidade
 Chamamos de umidade qualquer maneira de 
especificar a quantidade de vapor d‟água na 
atmosfera
 Umidade absoluta
 Umidade específica
 Razão de mistura
 Pressão de vapor
 Temperatura ponto de orvalho
 Umidade relativa
Parcela de Ar
Umidade
 Umidade absoluta ou densidade de
vapor (g/m3) – compara o peso
(massa) de vapor com o volume de ar
na parcela.
 Umidade específica (g/kg) – compara
o peso (massa) do vapor na parcela
com o peso (massa) total de ar na
parcela (incluindo o vapor).
Umidade
 Razão de mistura (g/kg) – compara o
peso (massa) do vapor na parcela com
o peso (massa) do ar seco na parcela.
 Pressão de vapor (hPa - hectopascal) –
força exercida pelas moléculas de vapor
dentro das paredes da parcela.
Pressão de vapor
 O que seria a pressão de saturação de vapor? 
Quantidade de vapor necessária para 
tornar o ar saturado a uma dada 
temperatura.
 A pressão real de vapor indica o conteúdo total de vapor
d‟água, enquanto que a pressão de saturação de vapor
descreve quanto de vapor d‟água é necessário para saturar o ar
a uma dada temperatura.
Importantíssimo
Ponto de orvalho
 Temperatura do 
ponto de orvalho -
é a temperatura que 
o ar teria se fosse 
resfriado, sem alterar
a pressão e o 
conteúdo de umidade, 
até ocorrer a 
saturação.
Para esta quantidade de vapor no ar,
a temperatura do ponto de orvalho é esta
Ponto em que o vapor 
d´água presente no ar 
está prestes a se 
condensar
Umidade relativa
 Maneira mais comum e “mal entendida” 
de descrever a umidade do ar 
Não indica a quantidade real de 
vapor contida no ar
UR é a razão entre a quantidade real de vapor 
contida no ar e a quantidade máxima de vapor 
necessária para a saturação a uma dada 
temperatura.
Umidade relativa
águadvapordecapacidade
águadvapordeconteúdo
UR
'___
'___

• A umidade relativa é dada em %.
• UR de 50% significa que o ar 
contém metade da quantidade de 
vapor necessária para saturação.
• Ar com 100% de UR está saturado.
Umidade relativa
 Como podemos alterar a umidade
relativa do ar?
 Colocando ou removendo vapor 
do ar
 Alterando a temperatura do ar
Na escala anual, a UR média mensal acompanha basicamente o regime de 
chuvas, pois havendo água na superfície haverá vapor d´água no ar. 
Variação anual da umidade relativa do ar 
Variação espacial da umidade do ar
Também segue o regime de chuvas das regiões. No estado de São Paulo a UR 
média anual é maior na faixa litorânea e menor no norte e noroeste do estado.
São Paulo
São Carlos
Ubatuba
Umidade relativa
 Se é tão complicada, por que usar a
umidade relativa como medida de
umidade?
 Condiciona a quantidade de evaporação
nas superfícies úmidas e a transpiração nas
plantas.
 Interfere nas condições de conforto.
Umidade relativa e conforto humano
 Em um dia muito quente, quando a
umidade relativa é alta, por que o
desconforto é maior?
 A principal forma de resfriamento do
corpo é a transpiração.
 Se a UR é alta, o processo de evaporação
da transpiração é ineficiente.
Equipamentos de medida da Umidade do ar
Conjunto Psicrométrico ou 
Psicrômetro
Os psicrômetros podem ser de
ventilação natural, como os dois
apresentados à direita e à
esquerda, ou de ventilação
forçada, como o da figura abaixo.
Para se obter
UR, basta
conhecer as
temperaturas
do bulbo seco
(Ts) e do bulbo
úmido (Tu),
obtidas do
conjunto
psicrométrico.
Ts
Tu
Psicrômetros
Gráfico Psicrométrico 
Pressão Atm = 101,33 
kPa
P
re
s
s
ã
o
 d
e
 v
a
p
o
r 
(e
, 
k
P
a
)
R
a
z
ã
o
 d
e
 M
is
tu
ra
 (
k
g
 v
a
p
o
r 
/ 
k
g
 d
e
 a
r 
s
e
c
o
)
Temperatura do bulbo 
seco (oC)
Ts = 25 oC
Tu = 20 oC
UR = 62% 
O psicrômetro Assmann é considerado padrão para a medida 
da umidade do ar. 
Higrógrafo
Higrógrafo de cabelo
Temperatura 
Umidade Relativa do ar
Os higrógrafos mecânicos, normalmente
associados ao termógrafo bimetálico, usam
como elemento sensor, para umidade do ar, o
cabelo humano, o qual tem a propriedade de
se dilatar e contrair em função da umidade do
ar.
Índice de calor
 O índice de calor determina a
temperatura aparente ou a temperatura
sentida em média por uma pessoa em
várias combinações de temperatura e
umidade relativa do ar.
Índice de calor (pesquisa empírica)
54
49
43
41
38
32
27
Cálculo da Umidade Relativa Média do ar
Estação Convencional:
Estação Automática:
URmed = ( URi) / nReal
URi é a umidade relativa do ar medida a cada 
intervalo de tempo e n é o total de observações 
feitas ao longo de um dia
URmed = (UR9h + URmáx + URmín + 2.UR21h) / 5INMET
IAC URmed = (UR7h + UR14h + 2.UR21h) / 4
Valores 
Extremos
URmed = (URmáx + URmín) / 2
Higró-
grafo
URmed = ( URi) / 24
URi é a umidade relativa do ar medida a cada 
intervalo de 1 hora e 24 é o total de observações 
feitas ao longo de um dia
Meteograma é um gráfico que
podemos encontrar em alguns
sites meteorológicos como no
CPTEC.
-uma previsão 
do tempo que 
contém várias 
informaçõessobre os 
próximos 3 a 5 
dias -
Umidade
 Levando em consideração os conceitos 
de umidade do ar e saturação:
 Vale a pena colocar roupas para secar a 
noite? Por quê?
 Quando é melhor regar as plantas? Pela 
manhã ou a tarde?
Orvalho e geada
 Quando o resfriamento noturno faz a
temperatura do ar junto a superfície baixar
até o ponto de orvalho, ocorre a condensação
sobre a superfície – orvalho
 Quando a temperatrua do ponto de orvalho é
igual ou menor do que o ponto de
congelamento ocorre sublimação - geada
Orvalho e geada
 Quais as condições que favorecem a
formação de orvalho e geada?
 Noites longas
 Noites calmas (sem vento)
 Ausência de nebulosidade
Névoa úmida
 Mesmo sem que haja saturação,
com umidades relativas acima de
75%, se houver bastante núcleos
de condensação no ar (grandes
núcleos higroscópicos), pode haver
condensação no ar
névoa úmida
Nevoeiro
 Se a umidade do ar aumentar e a
quantidade de partículas líquidas
aumentar ao ponto de restringir a
visibilidade a menos de 1 km –
nevoeiro
Nevoeiro
 Sua estrutura não difere de uma nuvem
 Diferença: 
 Lugar onde se formam
 Mecanismo de formação
 Nuvens 
 Resultado da ascensão do ar e do resfriamento 
adiabático.
 Nevoeiro 
 Resfriamento por contato ou mistura.
 Saturação do ar.
Nevoeiro
 Tipos de nevoeiros
 Nevoeiros de radiação
 Nevoeiros de advecção 
 Nevoeiros de inclinação
 Nevoeiros frontais e de precipitação
Nevoeiro de radiação
 Também chamados de nevoeiros terrestres
ou de vales. São pouco extensos.
 Condições favoráveis: as mesmas do orvalho
– noites longas, céu claro, brisa fraca (< 5
nós). Costumam acontecer juntos.
 Nevoeiro “se levanta” com a chegada do sol 
 Mais comuns: final do outono e inverno
 Associados aos anticiclones
Nevoeiro de radiação
Nevoeiro de advecção
 Resultante do resfriamento que sofre
uma massa de ar durante seu
movimento horizontal.
 Ar frio advectado sobre superfície quente
do mar.
 Ar úmido e quente advectado sobre
superfície fria.
Nevoeiro de advecção
 Ar frio advectado sobre superfície
quente do mar – mistura com ar quente
existente. Chamado de nevoeiro de
evaporação.
Nevoeiro de evaporação
Nevoeiro de advecção
 Ar úmido e quente advectado sobre
superfície fria – mistura com o ar frio
existente
 4/5 dos nevoeiros marítimos
 Contrastes entre correntes oceânicas 
facilita sua formação
 Ventos de 6 a 24 Km/h ajudam sua 
formação.
Nevoeiro de advecção
Nevoeiro
 Quando respiramos em uma manhã
fria de inverno, reproduzimos este
efeito.
Nevoeiros
 Nevoeiros frontais e de precipitação
 Os mais frequentes sobre os continentes
 Origem: saturação do com ar com a
passagem da chuva
 Frentes
 No ar quente – nuvens e chuva
 No ar frio - nevoeiro
Frentes
Frentes Frias
Frentes Quentes
Umidade - Exercícios
 
Com os valores de umidade relativa do ar obtido em escala
horária em um sensor elétrico instalado da estação
meteorológica do departamento de Geografia – Estação
Meteorológica/Laboratório de Climatologia e Biogeografia
(EMA/LCB), determine para as datas de 21/12/2001 e
21/06/2002:
a) A umidade relativa média diária com leituras em
intervalos de uma hora.
b) A umidade relativa média com uso da metodologia
proposta pelo INMET - leitura das (9h+15h+2*21h)/4.
Compare os valores com os obtidos na questão a).
c) Qual o valor da umidade relativa máxima (horário) e
mínima (horário). Por que ocorrem nesses horários?
Qual a amplitude higrométrica nas duas datas?
d) Comparando as duas datas qual a possível
explicação para uma maior amplitude higrométrica no
inverno?
e) Retornando ao exercício da aula de temperatura do
ar qual a relação entre esses dois elementos do clima
(temperatura e umidade relativa do ar)?