Climatologia Aula 4 - Umidade, precipitação e nuvens

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Climatologia – Aula 4 – Elementos climáticos
Introdução
Os elementos atmosféricos ou climáticos são grandezas meteorológicas, que podem variar no espaço e no tempo e conferem dinâmica ao clima. Nesta aula, examinaremos três elementos do clima: umidade, precipitação e nebulosidade.
A umidade do ar é a quantidade de vapor-d’água contido na atmosfera, classificadas em umidade absoluta e umidade relativa do ar. Quando a umidade presente no ar sofre condensação ou sublimação, ocorre a precipitação com tipos sólidos ou líquidos. A atmosfera pode apresentar vários tipos de nuvens e sua cobertura no céu é que determina a nebulosidade.
UMIDADE DO AR
De acordo com Varejão-Silva (2016), a transferência de vapor-d’água para a atmosfera é causada pela evaporação da água do solo e das superfícies líquidas (oceanos, lagos, cursos-d'água, rios e reservatórios), assim como pela sublimação do gelo (existente nos campos de neve e nas geleiras). Por meio da transpiração seres vivos - animais e, principalmente, vegetais -, há o enriquecimento do ar em vapor-d’água. No sentido inverso, a atmosfera fornece água, constantemente, para a superfície terrestre, nas formas líquida (chuvas) e sólida (neve e gelo).
O vapor-d’água pode representar até 4% do volume de gases presentes na atmosfera, mas sua quantidade varia no tempo e no espaço. Nas áreas desérticas, é perto de zero e as áreas nos trópicos úmidos pode alcançar o valor máximo.
É a quantidade de vapor-d’água contido na atmosfera. Para essa água estar presente na atmosfera, precisa do calor para produzir a evaporação da água. Teoricamente, quanto mais alta a temperatura, maior é a capacidade de evaporação. Mas, é importante analisar a disponibilidade dos recursos hídricos.
Uma forma de avaliar a quantidade de vapor na atmosfera é por meio da umidade absoluta, que é a massa do vapor-d’água existente na unidade de volume de ar, expressa em g/m3. Quanto maior a temperatura da atmosfera, maior é a capacidade da mesma de conter o vapor-d’água.
Essa concentração máxima de vapor-d’água ou saturação cresce com o aumento da temperatura. Quanto maior a temperatura, maior grau de calor e o ar se torna mais quente e se expande, podendo conter maior quantidade de vapor-d’água (Torres e Machado, 2008).
A quantidade de vapor-d’água presente na atmosfera permanece estável, é a umidade absoluta. Com a redução da temperatura, há a impressão de que o ar está mais úmido, é a umidade relativa do ar, termo muito utilizado nas reportagens meteorológicas e medida em percentagem.
A umidade relativa (UR) é a relação entre o teor parcial de vapor-d’água, contido no ar em um dado momento, e o teor máximo de saturação que o ar poderia conter à temperatura ambiente.
A umidade relativa do ar varia com os seguintes fatores: temperatura, altitude e quantidade de água para evaporação.
A UR aumenta quando ocorre a redução da temperatura. Isso quer dizer que a umidade relativa do ar é inversamente proporcional à temperatura. Quando ocorre a saturação, mesmo com a manutenção do volume do vapor-d’água na atmosfera, aumenta a umidade relativa do ar. Nesse caso, chamamos de temperatura do ponto de orvalho - Temperatura até a qual o ar deve ser resfriado para que a condensação de água se inicie.
Observe o gráfico da Figura 1, comparando as normais climatológicas (1961-1990) de umidade relativa do ar e temperatura média de Ilhéus, na Bahia. À medida que a temperatura reduz, durante o inverno, a umidade relativa do ar aumenta no mesmo período.
A umidade relativa do ar pode variar com a altitude. A temperatura é reduzida com o aumento da altitude e quanto menor a temperatura, menor é a capacidade da atmosfera de manter o vapor-d’água. Isso quer dizer que quanto maior a altitude, menor será a temperatura e menor será a umidade absoluta. Desse modo, fica-se mais próximo da saturação do ar, ou seja, há aumento da umidade relativa do ar.
A umidade relativa do ar está relacionada com a quantidade de água disponível para sofrer evaporação, ou seja, a umidade média anual guarda estreita relação com a precipitação, sobretudo na forma de chuva (líquida).
Os psicrômetros são os instrumentos para medir temperatura do ar e entre seus equipamentos está o termômetro de bulbo úmido, que mede a velocidade da evaporação da água, registrando a temperatura de quando ocorre o fenômeno (Figura 4). Com os dados das temperaturas dos termômetros de bulbo seco e de úmido, pode-se inferir a umidade relativa do ar.
De acordo com Almeida (2016), o teor de umidade do ar pode variar de modo acentuado, tanto no espaço quanto no tempo. Em determinado local, a variação temporal depende de alguns fatores, entre outros:
Circulação da atmosfera				Localização relativa das fontes e sumidouros de vapor de água
Suprimento de energia solar				Temperatura ambiente
O corpo humano é muito sensível ao teor de umidade do ar; quando o ar está saturado, não há perda de líquido pela pele (suor). Essa condição faz com que a temperatura corporal se eleve mais facilmente. Se a umidade for muito baixa, o corpo perde muito líquido e fica com as mucosas ressecadas (Almeida, 2016).
Os sinais mais comuns de baixa umidade relativa do ar são:
Sangramentos no nariz						Alergias (devido o ressecamento das mucosas)
Dor de cabeça							Cálculos renais
Segundo Almeida (2016), a Organização Mundial de Saúde (OMS) estabelece os seguintes índices de UR:
Ideal (50 a 80%)
Atenção (20 a 30%)
Alerta (12 a 20%)
Alerta máximo (menor que 12%)
Precipitação
De acordo com Soares e Batista (2004), a precipitação é o resultado de um estado avançado de condensação, que ocorre quando a força gravitacional supera a força que mantém a umidade suspensa e esta atinge o solo sob a forma líquida (chuva ou chuvisco/garoa) ou sólida (granizo e neve).
Os tipos mais comuns de precipitação são granizo, neve e chuva.
Granizo
• Ocorre quando há um resfriamento (temperaturas entre -12ºc e -40ºc) muito rápido da atmosfera saturada de vapor-d’água;
• Está associado a temperaturas elevadas e alto índice de umidade relativa do ar, típico de regiões localizadas na faixa tropical, que são resfriadas rapidamente.
Neve
• Depende do resfriamento lento do vapor-d’água com a diminuição gradual da temperatura na nuvem e na atmosfera.
• É mais comum em áreas de altas latitudes e altas montanhas.
• No Brasil, sua ocorrência é mais comum na Região Sul, em cidades a grandes altitudes, como Urupema, Urubici, Irani, São Joaquim e Bom Jardim, em Santa Catarina;
• Canela, Gramado, Caxias do Sul e Palmeira das Missões, no Rio Grande do Sul.
Chuva
• Em estado líquido, na forma de chuva ou chuvisco;
Medido em milímetro (mm);
• Existem três tipos de chuvas predominantes: convectivas ou de convecção, frontais ou ciclônicas e chuvas orográficas ou de relevo;
• Chuvisco ou a garoa: forma de precipitação de gotículas de água bem pequenas, uniformes e muito unidas entre si;
• O orvalho ocorre em presença de superfícies resfriadas, cujas temperaturas ficam abaixo do ponto de orvalho.
• As gotículas de orvalho ou geada ocorrem predominantemente em noites claras e frias de inverno, ou seja, só se formam em tempo calmo de céu claro e tempo seco.
Há vários fatores que podem influenciar na variabilidade das precipitações, mas aqueles que mais se destacam são:
Temperatura
Correntes marítimas
Dinâmica da baixa atmosfera
Ventos em geral
O efeito maritimidade-continentalidade influencia as precipitações, sobretudo as chuvas, uma vez que as áreas costeiras recebem ventos úmidos oriundos do oceano, que oferecem umidade para esses lugares.
Observe o gráfico (Figura 5) com a comparação da Precipitação Total das cidades do Rio de Janeiro (RJ), localizada no litoral, e Teófilo Otoni (MG), no interior do continente. Observe que a estação carioca registra um índice pluviométrico muito mais acentuado.
Cidades a sota-vento, ou seja, localizadas no alto das encostas voltadas para o mar também recebem grande quantidade de precipitação. No Rio de Janeiro, as encostas dos Maciços do Gericinó-Mendanha e Pedra Branca, voltadas para sul,recebem os ventos úmidos do oceano e têm mais chances de precipitação do que as encostas a barlavento.
A Figura 6 apresenta a comparação da Precipitação Total de Teresópolis, na Serra do Mar e Vassouras, no vale do Rio Paraíba. Observe que a estação de Teresópolis registra um índice pluviométrico muito mais acentuado.
No Brasil, as precipitações são mais acentuadas na Região Norte, onde os ventos úmidos, chamados alísios, e a intensa floresta fornecem umidade suficiente para aumentar os totais pluviométricos. Veja a Figura 7.
Nebulosidade e Tipos de Nuvens
Nebulosidade - É a fração do céu coberta pelas nuvens quando observado de uma localização em particular. De acordo com Almeida (2016), essa fração é estimada de forma visual, imaginando-se que a abóbada celeste (o céu), quando coberta totalmente por nuvens, equivale a 100%. A parcela do céu encoberta por nuvens, é dada em décimos (1/10 a 10/10), como pode ser visto abaixo.
Céu limpo		-		de 0 a 2/10
Céu nublado		-		de 3/10 a 7/10
Céu encoberto		-		de 8/10 a 10/10
A nebulosidade está diretamente associada à insolação, à radiação solar e às diferenças térmicas da atmosfera e essa cobertura pode refletir, difundir e mesmo absorver a radiação solar.
Nuvem - De acordo com Tubelis e Nascimento (1984), nuvem é o conjunto visível de partículas de água líquida e/ou de gelo, em suspensão na atmosfera.
O principal processo de formação de nuvens é o resfriamento por expansão adiabática (SOARES; BATISTA, 2004), que é o processo de resfriamento atmosférico sem ser por perda de calor.
Video sobre o resfriamento por expansão adiabática.
À medida que a massa de ar se eleva, há redução da pressão atmosférica com a altitude, e o ar sofre redução térmica, reduzindo a capacidade de reter o vapor-d’água, que condensa e forma as nuvens.
Em um céu com certa nebulosidade, as nuvens fazem desenhos curiosos e são classificadas de acordo com a sua altitude e formato. Nas reportagens meteorológicas, o transmissor afirma que chuvas intensas estão chegando, após observar uma nuvem conhecida como cumulonimbus.
De acordo com Varejão-Silva (2016), a Organização Meteorológica Mundial publicou um Atlas Internacional de Nuvens, em 1986, e esse documento serve como referência para a classificação das nuvens, que foram organizadas em dez formas características principais, mutuamente exclusivas, denominadas gêneros.
Cada gênero pode incluir diferentes espécies, levando em conta aspectos particulares da forma e da estrutura da nuvem e os processos físicos (conhecidos ou pressupostos) envolvidos na sua formação. Observe a Figura 10.
Figura 10: Classificação das nuvens.
Vídeo sobre os 10 tipos de nuvem.
Em 2017, um novo Atlas Internacional de Nuvens foi publicado pela Organização Mundial de Meteorologia, que ainda está sendo avaliado pelos especialistas. Veja aqui.
Curiosidades
Você sabe como se formam aqueles rastros de nuvens que vemos nos céus, em forma de riscas brancas?
São rastros de condensação, formados durante a passagem de uma aeronave em voo, já que para o avião a atmosfera está suficientemente fria. Inicialmente, os rastros têm o aspecto de riscos brancos brilhantes. Na maioria das vezes, a duração desses vestígios é curta, mas quando coincidem com nuvens do gênero Cirrus ou Cirrostratus, eles demoram mais. (Almeida, 2016).
Você já reparou que as nuvens mudam de cor, à medida que passa o tempo?
A cor de uma nuvem depende da cor da luz incidente. Quando o ângulo zenital do Sol é pequeno, as nuvens ou suas partes diretamente iluminadas são brancas ou cinzentas. Quando o disco solar se aproxima do horizonte, passam a exibir coloração progressivamente amarela, laranja e vermelha. Pouco antes do nascimento e logo depois do ocaso do Sol, as nuvens próximas da superfície terrestre são cinzentas (pois se encontram no cone de penumbra da Terra), enquanto as demais, mais altas, são avermelhadas, alaranjadas ou esbranquiçadas, dependendo da altura em que se encontrem, pois ainda (já) estão recebendo luz do Sol. Essas são boas ocasiões para se apreciar as alturas relativas das nuvens presentes no céu (Varejão-Silva, 2016).
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