Climatologia Aula 2 - PDF - Elementos Climáticos - Radiação solar, Insolação e Pressão Atmosférica

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Climatologia
Aula 2 - Elementos climáticos - Radiação Solar,
inSolação e pressão atmosférica
INTRODUÇÃO
A ciência climatológica é um dos ramos da Geogra�a que busca discutir as complexidades meteorológicas e
climatológicas, já que sua aplicabilidade é fundamental para o entendimento e a previsão dos fenômenos presentes na
atmosfera. No estudo climatológico, analisamos os elementos do clima, que podem variar de acordo com os fatores
climáticos.
Os elementos atmosféricos ou climáticos são aqueles que conferem ao clima a sua dinâmica, ou seja, são grandezas
meteorológicas, que podem variar no espaço e no tempo.
Entre os elementos do clima tratados nesta disciplina estão a radiação Solar, a inSolação, a pressão atmosférica, a
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temperatura, a umidade e a nebulosidade. Nesta aula, estudaremos a radiação Solar, a inSolação e a pressão
atmosférica.
OBJETIVOS
Discutir as diferenças entre radiação Solar e inSolação e sua in�uência na organização do território nacional.
Analisar o elemento climático pressão atmosférica.
Compreender o processo de formação e desenvolvimento dos ventos.
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O Sol é uma das centenas de bilhões de estrelas na Via Láctea (glossário), a mais importante para a Terra. A
temperatura do Sol é de aproximadamente seis mil graus centígrados e, por isso, emite grande quantidade de energia,
chamada de energia radiante.
Você sabe o que signi�ca radiação eletromagnética?
É uma combinação de campo magnético (glossário) com campo elétrico (glossário), que se propaga no vácuo (espaço
vazio) transportando energia. E é essa energia propagada que interessa aos fenômenos atmosféricos.
Como podemos aquecer ou resfriar a atmosfera, sem a presença ou ausência dessa energia?
Fonte:
Irradiância Solar é a energia radiante emitida pelo Sol. O universo é um imenso vácuo, por isso, a forma de
transferência de energia entre a Terra e o Sol, ocorre por restante da radiação, único processo capaz de atravessar o
vazio e responsável pela transferência de calor entre as diferentes camadas atmosféricas e a superfície terrestre
(Figura 1).
Figura 1: Conceito de Radiação Solar
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Fonte: Elaborado pela autora
A radiação oriunda do Sol pode sofrer três processos, depois de atravessar a atmosfera terrestre:
Transmissão: quando a energia radiante atravessa os objetos. Exemplo: o vidro deixa passar parte da energia que
recebe
Absorção: quando a energia é retida pelos diferentes objetos presentes no planeta Terra. Chamamos de albedo, a
energia re�etida. Exemplo: superfícies escuras absorvem mais energia radiante do que as superfícies mais claras
Re�exão: quando a energia é devolvida à sua origem. Exemplo: como acontece com os espelhos. Roupas claras
re�etem mais a energia radiante do que absorvem
Observe a Figura 2, que apresenta o modelo de Tubelis e Nascimento (1984), para a distribuição de energia radiante
oriunda do Sol, que chega até o Planeta Terra.
Dos 100% da energia do Sol que chegam à atmosfera, cerca de 40% incidem sobre as nuvens.
Do total (40%) que incidem sobre as nuvens, 1% é absorvido.
Do total (40%) que incidem sobre as nuvens, 25% retornam ao espaço, através da re�exão.
Do total (40%) que incidem sobre as nuvens, 14% passam por elas, transmitindo para a superfície.
Dos 100% da energia do Sol que chegam à atmosfera, cerca de 60% incidem sobre áreas sem cobertura de nuvens.
Do total que chega até a Terra, 7% são re�etidos e/ou difundidos por aerossóis.
Do total que chega até a Terra, 16% são absorvidos por gases atmosféricos.
Do total que chega até a Terra, 37% chegam à superfície.
Repare que chegaram 14% vindo das nuvens e mais 37% que vieram por outros caminhos, totalizando 51% de energia
radiante na superfície terrestre. Dessa energia, a terra perde 5% por re�exão.
De toda a energia emitida pelo Sol, apenas 46% dela são realmente utilizadas na superfície terrestre.
Figura 2
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Figura 01: Esquema geral do balanço de radiação Solar médio.
Adaptado de: Tubelis e Nascimento (1984).
A energia retida na superfície terrestre aquece a atmosfera, por isso, quanto mais próximo à superfície, mais quente. Os
locais com grandes altitudes não são aquecidos da mesma maneira.
A reemissão de energia da superfície terrestre para o espaço na forma de calor (glossário) pode ser retida por
elementos presentes na atmosfera, como vapor-d’água (H O) e Dióxido de Carbono (CO ). Esse fenômeno, o Efeito
Estufa, mantém a Terra aquecida à noite, quando o Sol não é capaz de aquecer a parte de sombra.
Assista ao vídeo Efeito Estufa para visualizar o que estudamos.
Animação original possui interação. Acesse este link (glossário) para conferi-la na íntegra.
O balanço de energia apresentado na Figura 2 é um modelo que pode variar dependendo das características de cada
superfície, como solo exposto, recoberto por plantação, recoberto com água, entre outras formas. O albedo, a
transmissão e a absorção são muito variáveis.
Veja o exemplo na Figura 3, com o albedo de algumas superfícies.
Figura 3: Grá�co com albedo de algumas superfícies.
Dados retirados de Soares e Batista (2004). Elaborado pela autora
RADIAÇÃO SOLAR E INSOLAÇÃO
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http://webeduc.mec.gov.br/portaldoprofessor/quimica/cd2/conteudo/aulas/14%20_aula/02_o_efeito_estufa/02_o_efeito_estufa/02_o_efeito_estufa.html
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Radiação solar é muito diferente de inSolação. As duas podem variar de acordo com a nebulosidade (glossário), o
período do ano (estações), período do dia (manhã ou noite), a latitude, entre outros:
Como podemos aquecer ou resfriar a atmosfera, sem a presença ou ausência dessa energia?
É que há maior proporção de oceanos nos continentes do hemisfério Sul, ou seja, maior quantidade de água
evaporando, o que signi�ca maior nebulosidade (Figura 4).
Figura 4: Distribuição latitudinal da inSolação anual
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Adaptado de: Ayoade (2003)
No mundo todo, a variação da inSolação está relacionada a fatores como latitude, cobertura vegetal, nebulosidade, uso
do solo, inclinação do relevo, entre outros.
Observe a Figura 5, com a distribuição média de inSolação no Brasil.
Figura 05: Média anual de inSolação diária no Brasil (horas)
A região equatorial, ao norte do território nacional, não possui a maior inSolação, mesmo que receba grande
quantidade de luz, exatamente por conta da grande nebulosidade regional. O sertão nordestino, onde há poucas chuvas
e nuvens, com um solo exposto e seco, conta com altos níveis de inSolação.
A atmosfera é formada por um conjunto de gases que têm grande movimentação espacial e temporal. Essa camada de
ar é a atmosfera, associada à Terra pela força da gravidade. O ar ocupa espaço e tem peso, por isso, qualquer ponto da
superfície terrrestre está sujeito a uma pressão correspondente ao peso da coluna de ar sobresposta.
Observe na Figura 6 que a coluna de ar B é maior do que a coluna de ar A e exerce maior peso.
Figura 06: Pressão atmosférica segundo o peso da coluna.
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Esse peso representado pela coluna de ar é identi�cado como pressão atmosférica, um dos importantes elementos
climáticos.
Área de Baixa Pressão (BP): locais com menor pressão;
Áreas de Alta Pressão (AP): locais onde há a ocorrência de maiores pressões atmosféricas.
Fonte: Elaborado pela autora
A pressão atmosférica altera-se em função da temperatura, da latitude e da altitude (AYOADE, 2003):
Altitude
Quando a temperatura sobe, a pressão atmosférica desce (Figura 6).
Temperatura
o aumento da temperatura in�uencia na movimentação das moléculas presentes na camada
gasosa. Como eles se movimentam muito, afastam-se uns dos outros. Então, menos
molécula de ar �ca presente um determinado "pedaço" de ar. A temperatura, portanto, torna
o ar mais leve, resultando em menor pressão do ar sobre a superfície (baixa pressão).
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Latitude
Em áreas quentes, como na faixa tropical, as altas temperaturas são acompanhadas de
baixa pressão atmosférica (BP), enquanto nas altas latitudes, perto dos polos, locais muito
frios, o ar mais denso e pesado contribui para a Alta Pressão (AP) - Figura 7.
Figura 7: distribuição latitudinal da InSolação anual.
A in�uência da temperatura sobre a pressão atmosférica também pode ser notada quando se compara a variação
anual da pressão atmosférica com o desenvolvimento das temperaturas no decorrer das estações do ano (Figura 8).
Figura 8: Variação anual da pressão atmosférica e temperatura no Rio de Janeiro, RJ - 1973-1990.
O grá�co mostra a variação da média da temperatura (em vermelho) e da pressão atmosférica (em azul) no Aterro do
Flamengo, no Rio de Janeiro, entre os anos de 1973 e 1990, registradas pelo Instituto Nacional de Meteorologia
(INMET). Observe que as temperaturas mais baixas foram registradas nos meses de inverno no hemisfério Sul, como
junho, julho e agosto. Nos mesmos meses, foram registradas as altas de pressão atmosférica.
Fonte dos dados: Instituto Nacional de Meteorologia (INMET)
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MEDIÇÃO DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA E A MOVIMENTAÇÃO DO AR
Os aparelhos que medem a pressão atmosférica são os barômetros (glossário). De acordo com Varejão-Silva (2016),
antigamente, a pressão atmosférica era expressa em altura da coluna de mercúrio, adotando-se como unidade, mm de
Hg. Hoje, em meteorologia, as unidades mais recomendadas são hectopascal (hPa) e milibar (mb), esta última sendo
utilizada pelos órgãos governamentais do Brasil.
Para registrar a pressão atmosférica em um cartograma é fundamental fazer o levantamento dos dados em vários
locais, mas na mesma altitude, para que a diferença de pressão não sofra os efeitos da coluna de ar.
O mapa que registra a variação da pressão atmosférica é chamado de carta isobárica, que apresenta várias linhas que
ligam pontos com a mesma pressão levantada ao nível do mar. As linhas, chamadas de isóbaras (glossário),
caracterizam a distribuição espacial da pressão.
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A carta isobárica fornece informações preciosas aos meteorologistas, uma vez que os cientistas podem fazer
inferências quanto ao comportamento da atmosfera, a partir da análise da disposição das isóbaras, uma vez que o
vento (e, portanto, o transporte de calor e de vapor-d'água) está fortemente condicionado pela distribuição espacial da
pressão (Varejão-Silva, 2016) - Figura 9.
Figura 9: Con�guração instantânea típica do campo da pressão (hPa) atmosférica ao nível médio do mar, na América
do Sul, indicando-se centros de alta (A) e baixa (B) pressão.
Fonte: Varejão-Silva (2016)
Os ventos movimentam-se de acordo com a variação da pressão atmosférica no espaço e no tempo. As áreas de baixa
pressão (BP) são denominadas ciclones e são receptoras de ventos. Por sua vez, as áreas de alta pressão (AP) são
denominadas de anticiclones e são áreas dispersoras de ventos.
Considerando a superfície do mar, em um ciclone (BP) há convergência de ar, ou seja, um encontro de ventos. Quando
esses ventos convergem, já estão na superfície e tendem a subir (ascender). Quando chegam no meio da troposfera,
dispersam.
Observe a �gura 10.
Figura 10: Relação entre padrões divergentes, movimentos verticais e pressão.
Fonte: Adaptado de Ayoade (2003)
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Nas áreas de anticiclone (AP), o vento cai com muita força do meio da Troposfera. Quando chegam na superfície, eles
se dispersam (divergem).
Os ventos podem gerar gradientes de pressão atmosférica, que são formados por diferenças de pressão atmosférica e
acabam por in�uenciar alterações nos gradientes de pressão em outras localidades, mesmo sofrendo in�uência do
Movimento de Rotação da Terra (glossário) , da Força Centrífuga (glossário) ao seu movimento e do atrito com a
superfície terrestre. Quando o vento se desloca, acaba por levar, para esse novo lugar, as características próprias da
atmosfera de onde originou-se (como temperatura e umidade).
ATIVIDADE
Leia o texto e responda a pergunta.
"O ar atmosférico tem peso e este se manifesta sob a forma de uma pressão que a atmosfera exerce em todas as
direções, especialmente sobre a superfície terrestre" (SOARES; BATISTA; TETTO, 2004).
Por que a pressão atmosférica aumenta ou diminui com a altitude?
Resposta Correta
EXERCÍCIOS
Questão 1: Leia o texto.
“A energia emitida pelo Sol é de 68 milhões de watts por metro quadrado (W. m-2) e equivale a 12,4 milhões de vezes a
potência da usina de Itaipu” (ALMEIDA, 2016).
Sobre radiação Solar, julgue as assertivas a seguir:
I. O Sol é a fonte de energia que controla a circulação da atmosfera terrestre.
II. A radiação eletromagnética é, na realidade, uma combinação do campo elétrico com o magnético, cuja propagação
ocorre no vácuo.
III. Nenhuma transferência de energia entre a Terra e o restante do Universo ocorre por radiação.
A(s) opção(ões) correta(s) é(são):
a) Apenas I.
b) Apenas II.
c) I e II.
d) II e III.
e) I e III.
Justi�cativa
Questão 2: Durante muito tempo, era costume exprimir a pressão atmosférica em altura da coluna de mercúrio e,
atualmente, o sistema nacional de identi�cação de medida de pressão atmosférica é:
a) Graus Centígrados (°C).
b) Milibar (mb).
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c) Quilowatts-hora (Kw/h).
d) Hectopascal (hPa).
e) Milímetro (mm).
Justi�cativa
Glossário
VIA LÁCTEA
É uma das Galáxias presentes no Universo. É onde está o sistema Solar, ao qual o planeta Terra pertence.
Galáxia é um grande conjunto de estrelas, planetas, gás, poeiras e matéria escura ligados pela força da gravidade.
Sistema Solar é formado pelo Sol e todos os corpos celestes que estão sob seu domínio gravitacional, a exemplo dos Planetas
Terra, Vênus e Marte.
CAMPO MAGNÉTICO
É a região próxima a um ímã que in�uencia outros ímãs ou materiais ferromagnéticos e paramagnéticos, como cobalto e ferro.
CAMPO ELÉTRICO
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É o campo de força provocado pela ação de cargas elétricas (elétrons, prótons ou íons).
CALOR
É chamada de radiação infravermelha se a reemissão for na forma de ondas curtas. A radiação infravermelha é apenas um tipo de
radiação que existedentro do espectro eletromagnético. A comunicação entre o controle remoto e a televisão ocorre por radiação
infravermelha.
NEBULOSIDADE
A fração do céu coberta pelas nuvens quando observado de um lugar.
BARÔMETROS
Invento de Evangelista Torricelli, no século XVII.
ISÓBARA
Um tipo de iSolinha, que liga pontos com mesma pressão atmosférica.
ISolinhas são linhas desenhadas para ligar lugares diferentes que partilham um valor comum, ou seja, no mapa, são linhas que
ligam locais com mesmo valor. Podem ser de pressão atmosférica, temperatura, precipitação total, entre outras.
MOVIMENTO DE ROTAÇÃO DA TERRA
Movimento que a Terra faz em volta de si mesma, que dá origem aos dias e noites.
FORÇA CENTRÍFUGA
A força centrífuga consiste numa força aparente (de inércia) que se manifesta nos corpos em rotação e cujo efeito é o
afastamento dos corpos do centro de referência.