Fundamentos de Meteorologia e Oceanografia

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Albino Gaspar Simbine
Alexandre Absalão Wate
Heloisa Xane Simbine
Meteorologia Física
Meteorologia Sinóptica
Meteorologia Dinâmica
Meteorologia Instrumental
Micro-meteorologia
Meteorologia de Meso-escala
Faculdade De Ciências Naturais E Matemática
Cidade De Maputo
2020
Albino Gaspar Simbine
Alexandre Absalão Wate
Heloisa Xane Simbine
Meteorologia Física
Meteorologia Sinóptica
Meteorologia Dinâmica
Meteorologia Instrumental
Micro-meteorologia
Meteorologia de Meso-escala
Trabalho de Fundamentos de Meteorologia e Oceanografia com o tema meteorologia física, dinâmica, sinóptica, instrumental, Mesoescala e Micro-meteorologia a ser entregue na FCNM no departamento de física para efeitos de avaliação, sob a orientação da Mcs Matias Fernando.
Faculdade De Ciências Naturais E Matemática
Cidade De Maputo
2020
Índice
Introdução	1
Objectivos:	1
Objectivo Geral:	1
Objectivos específicos:	1
Meteorologia	2
Meteorologia Física	3
Divisões didácticas	3
Termodinâmica da atmosfera	3
Dinâmica de precipitação	4
Microfísica de gotas e cristais	4
Meteorologia Sinóptica	4
Meteorologia dinâmica	5
Meteorologia de Instrumentos	6
Instrumentos e equipamentos meteorológicos	6
Instrumentos Meteorológicos	6
Micro-meteorologia	7
Meteorologia de meso-escala	8
Complexo convectivo de meso-escala	8
Linha de instabilidade	8
Conclusão	10
Referências bibliográficas	11
Introdução 
Os fenómenos naturais tais como chuvas, tempestades, trovões e relâmpagos sempre ocorrem no sistema terra-atmosfera, porem, poucos tem noção de como ocorrem processos que originam esses fenómenos. Portanto, neste trabalho fez-se uma abordagem exaustiva sobre as áreas da meteorologia, onde buscou-se explorar os principais campos de estudo das mesmas.
O trabalho esta estruturado de modo que possua uma revisão bibliográfica, onde esta definido o conceito de meteorologia física, dinâmica, sinóptica, instrumental, meso-escala e Micro-meteorologia, apresentados os campos de estudos de cada uma das áreas da meteorologia, possui ainda as conclusões a que chegou-se após a realização do trabalho e as referencias bibliográficas consultadas na elaboração do mesmo.
Objectivos:
Objectivo Geral:
· Compreender as relações existentes entre as áreas da meteorologia a ser abordadas.
Objectivos específicos:
· Conceptualizar as áreas da meteorologia em particular (física, dinâmica, sinóptica, instrumental, Meso-escala e Micro-meteorologia);
· Explicar os fenómenos observáveis em cada uma dessas áreas;
· Descrever os processos termodinâmicos que ocorrem na atmosfera;
· Explicar o processo de formação de nuvens, gotas de água, cristais de gelo e granizo. 
Meteorologia 
A meteorologia  (do grego meteoros, que significa elevado no ar, e logos, que significa estudo) é a ciência que estuda a atmosfera terrestre. Seus aspectos mais tradicionais e conhecidos são a previsão do tempo e a climatologia. O tempo pode ser definido como o estado da atmosfera em determinado instante e lugar. O clima tem sido frequentemente definido como um "tempo médio", ou seja, um conjunto de condições normais que dominam uma região, obtidas das médias das observações durante um certo intervalo de tempo. Contudo, variações e condições extremas do tempo também são importantes para caracterizar uma região. 
 As condições do tempo são descritas em termos de alguns elementos básicos, que são quantidades ou propriedades medidas regularmente. Os mais importantes são:
· A temperatura do ar,
· A humidade do ar,
· A pressão do ar,
· A velocidade e direcção do vento,
· Tipo e quantidade de precipitação e
· O tipo e quantidade de nuvens.
Estudaremos estes elementos inicialmente de forma isolada, mas é importante ter em mente que eles são muito correlacionados.
 A Meteorologia no seu sentido mais amplo é uma ciência extremamente vasta e complexa, pois a atmosfera é muito extensa, variável e sede de um grande número de fenómenos. Contudo, certas ideias e conceitos básicos estão presentes em todas as áreas da meteorologia. Esses conceitos mais gerais são abordados em disciplinas tradicionais da Meteorologia : 
· A Meteorologia Física; 
· A Meteorologia Sinóptica; 
· A Meteorologia Dinâmica.
Meteorologia Física
A Meteorologia Física estuda os fenómenos atmosféricos relacionados directamente com a Física e a Química:
· Processos termodinâmicos,
· Composição e estrutura da atmosfera,
· Propagação da radiação electromagnética e ondas acústicas através da atmosfera,
· Processos físicos envolvidos na formação de nuvens e precipitação,
· Electricidade atmosférica,
· Reacções físico-químicas dos gases e partículas, etc...
Dentro da Meteorologia Física tem-se desenvolvido o campo da aeronomia, que trata exclusivamente com fenómenos na alta atmosfera.
Divisões didácticas
Geralmente, os temas da meteorologia física são abordados em duas disciplinas complementares: Termodinâmica da atmosfera e Dinâmica de precipitação e microfísica de gotas e cristais.
Termodinâmica da atmosfera
A Termodinâmica da atmosfera estuda os processos termodinâmicos e a energética dos processos e escoamentos atmosféricos. Também estuda as transformações energéticas envolvidas no escoamento do ar atmosférico em diferentes escalas, por exemplo, em grande escala, estuda a energia potencial das massas de ar e em meso-escala, estuda a modificação das variáveis termodinâmicas, como temperatura, pressão, humidade associadas ao deslocamento vertical das parcelas de ar em escoamento na atmosfera.
Além disso, a termodinâmica da atmosfera estuda os efeitos da convecção entre a superfície e a atmosfera contribuindo para o entendimento do balanço de radiação e balanço de energia atmosférico e da superfície. Investiga os fenómenos de mistura na atmosfera, descrevendo-o do ponto de vista teórico e experimental. Também tem como alvo os processo de liberação de calor latente devido à mudança de fase da água na atmosfera húmida, que ocorre durante a formação de gotas e cristais de gelo nas nuvens em geral, e também a liberação de calor latente dentro de ciclones tropicais  (furacões, tufões, etc). 
Dinâmica de precipitação
A meteorologia física também trata com detalhes a dinâmica das nuvens, estudando a dinâmica das forças que acabam definindo os diferentes tipos de nuvens e sistemas precipitantes. Uma dessas forças são o empuxo associado a presença de parcelas de ar quente e húmido, flutuantes em um ambiente atmosférico mais frio e seco. A força da gravidade, isto é o peso das parcelas, e as forças de arrasto aerodinâmico também são muito importantes. A convergência do escoamento horizontal do vento também tem um papel destacado na formação das tempestades, assim como a existência de potencial de liberação de energia potencial pela troposfera. As frentes estabelecem zonas particularmente favoráveis `formação de precipitação, sobretudo definindo extensas áreas de precipitação estratiforme, nas quais se encontra imersas pequenas áreas de formação de tempestades e chuvaradas.
Microfísica de gotas e cristais
Já a microfísica de gotas e cristais debruça-se no estudo dos processos de formação das gotículas de nuvens, gotas de chuva, cristais de gelo, granizo e outros hidrometeoros. Esse estudo mostra a importância fundamental dos núcleos de condensação de nuvens  (CCN) e dos núcleos de condensação de gelo  (ICN) para a formação de gotículas e microcristais de gelo.
Além disso, a meteorologia física estuda a propagação das ondas acústicas e da radiação electromagnética pela atmosfera, dos processos físicos que estão envolvidos na produção das nuvens e de fenómenos atmosféricos precipitantes, da electricidade atmosférica, que acarreta na formação dos raios. Aborda também as reacções físico-químicas entre gases e/ou partículas na atmosfera, além da aeronomia, o estudo da alta atmosfera. 
Meteorologia Sinóptica
A Meteorologia Sinóptica está relacionada com a descrição, análise e previsão do tempo. Na sua origem era baseada em métodos empíricos desenvolvidos na 1ªmetade do século, seguindo a implantação das primeiras redes de estaçõesque forneciam dados simultâneos (isto é, sinópticos) do tempo sobre grandes áreas. Actualmente utiliza os conhecimentos gerados nas diversas disciplinas da Meteorologia, em especial a Meteorologia Dinâmica. A meteorologia sinóptica é também a parte da meteorologia que estuda uma grande porção horizontal da atmosfera terrestre, abrangendo a análise de imagens de satélite e mapas, possibilitando a observação de fenómenos climáticos e meteorológicos de grande escala (como depressões, ciclones e anticiclones).
O termo sinóptico deriva do grego synoptikos, que significa obter uma visão geral de um local. Para a meteorologia, este termo é utilizado para nomear as cartas elaboradas visando a observar fenómenos que possuem grande variação espaço temporal, como ciclones e anticiclones, sistemas frontais, deslocamento de massas de ar, jetstream, sistemas de alta e baixa pressão, entre outros.
Para melhor apreensão dos elementos observados, é comum se fazer as observações sinópticas sempre nos mesmos horários ao longo de vários dias.
Meteorologia dinâmica
A Meteorologia Dinâmica também trata dos movimentos atmosféricos e sua evolução temporal mas, ao contrário da Meteorologia Sinóptica, sua abordagem é baseada nas leis da Mecânica dos Fluídos e da Termodinâmica Clássica. É a base dos atuais modelos atmosféricos de previsão do tempo nos principais centros de previsão dos países desenvolvidos. Sua principal ferramenta são os computadores. Com a crescente sofisticação dos métodos de análise e previsão do tempo a distinção entre a Meteorologia Sinóptica e Dinâmica está rapidamente diminuindo. A meteorologia dinâmica trata da área da meteorologia que estuda os movimentos na atmosfera que estão conectados ao tempo e ao clima.
Para todos estes movimentos, a atmosfera pode ser considerada um fluido contínuo. Assume-se que as várias quantidades físicas que caracterizam o seu estado (pressão, temperatura etc.) possuem valores únicos em cada ponto deste fluido, e também podem ser consideradas funções contínuas no espaço e no tempo. Desta maneira, as leis básicas da física que governam os movimentos atmosféricos, como a mecânica dos fluídos e a termodinâmica, podem ser expressas como equações diferenciais parciais que utilizam estas variáveis para descrever os movimentos atmosféricos. O conjunto de equações resultante é extremamente complexo e, actualmente, não se conhece nenhuma solução geral.
A meteorologia dinâmica se empenha em desenvolver modelos baseados em simplificações sistemáticas destas equações, chamadas de equações primitivas, para poder compreender como os movimentos na atmosfera se associam às condições de tempo e clima que são observadas em nosso dia-a-dia.
Meteorologia de Instrumentos
Os instrumentos meteorológicos são dispositivos utilizados pelos cientistas atmosféricos para provar o estado da atmosfera, ou o que está fazendo, em um determinado momento.
Instrumentos e equipamentos meteorológicos
A meteorologia é a ciência que estuda o comportamento dos fenómenos que ocorrem na atmosfera ao longo do tempo, para que possam prever sua evolução. E todo o estudo científico da atmosfera significa acima de tudo colectar dados climáticos precisos. Nossos sentidos e especialmente a visão e o toque nos permitem estimar um grande número de observações. Por exemplo, podemos ver a quantidade de nuvens no céu ou determinar a direcção do vento pelo movimento das folhas ou por uma coluna de fumaça. Todas essas observações são chamadas de observações sensoriais.
No entanto, nossos sentidos não são suficientes e devemos recorrer aos instrumentos meteorológicos para coleccionar os valiosos dados. Por exemplo, enquanto uma pessoa pode determinar se a pressão do ar está subindo ou caindo, você não pode saber o valor exacto dela, para o qual você precisa consultar um instrumento. Neste caso, as observações são chamadas de observações instrumentais.
Alguns dos instrumentos podem ser incorporados em estações meteorológicas profissionais ou domésticas e outros são usados como dispositivos meteorológicos separados.
Instrumentos Meteorológicos
Os instrumentos meteorológicos são instrumentos científicos utilizados no estudo do clima. Estudar o tempo requer o uso de equipamentos que podem medir coisas como direcção do vento, humidade, pressão atmosférica, radiação solar, precipitação, temperatura, velocidade do vento, taxa de evaporação e assim por diante. Outros instrumentos auxiliam pessoas com observações visíveis, como o estudo de nuvens e sistemas de tempestade, registando dados visuais que podem ser examinados ou estudados mais tarde e comparados com outros dados visuais de diferentes locais e horários.
Os meteorologistas podem solicitar instrumentos através de catálogos de fornecedores ou empresas individuais, e às vezes podem trabalhar no desenvolvimento de instrumentos personalizados especializados para aplicações específicas. O equipamento personalizado pode ser usado para investigações meteorológicas especiais, incluindo o estudo do clima em outros planetas, que podem exigir alguns dispositivos únicos.
Para uma estação meteorológica onde os cientistas realizam leituras e observações contínuas, alguns instrumentos meteorológicos podem incluir o seguinte:
· Barómetros para pressão junto com barógrafos para registar leituras de pressão;
· Termómetros para temperatura;
· Anemómetros para medir a velocidade do vento;
· Actinómetros para medições de radiação solar;
· Psicrómetros para humidade relativa;
· Evaporímetros também conhecidos como atmómetros, para medir a taxa de evaporação; e
· Palhetas meteorológicas para indicar a direcção do vento.
Micro-meteorologia
Micro-meteorologia é o ramo da meteorologia que se dedica ao estudo dos fenómenos e escoamentos atmosféricos de escala temporal inferior a 1 hora e espacial inferior a 1 km. São exemplos de fenómenos de microescala desde uma rajada de vento que movimente as folhas e galhos de uma árvore, até os redemoinhos de poeira (dust devils) e tornados.
O lançamento da Micro-meteorologia como uma linha de pesquisa particular das ciências atmosféricas deve-se ao trabalho de muitos pioneiros nas primeiras décadas do século XX, entre eles: Rudolf Geiger, Prandtl e Pasquill.
Entre os tópicos de maior interesse da Micro-meteorologia encontra-se:
· A Camada Limite Atmosférica (CLA), também conhecida por Camada Limite Planetária (CLP);
· A turbulência atmosférica;
· A dispersão atmosférica de partículas e gases;
· A dinâmica e termodinâmica dos fenómenos da Camada Limite Atmosférica;
· Os fenómenos de troca de energia e massa na interface superfície-atmosfera. Entre eles, os fluxos de energia, momento e massa, o balanço de energia superficial, o balanço de água superficial, a evapotranspiração, etc.
· Os modelos numéricos da turbulência atmosférica e da Camada Limite Atmosférica.
Meteorologia de meso-escala
A Meteorologia de meso-escala ou Meso-meteorologia é o estudo de fenómenos atmosféricos menores que a escala sinóptica porém, maiores que a microescala. Dimensões horizontais geralmente oscilam de um a centenas de quilómetros. Exemplos de fenómenos de meso escala são a brisa marítima/terrestre e vale/montanha, e os sistemas convectivos de meso escala (incluindo os complexos convectivos de meso-escala e as linhas de instabilidade).
Complexo convectivo de meso-escala
Um complexo convectivo de meso-escala é um tipo especial de Sistema Convectivo de Meso escala. Comummente chamado de CCM, ele é definido por características observadas em imagens de satélite no canal infravermelho, tal como formato simétrico peculiar da célula convectiva (circular) e pelos limiares de temperatura de brilho (topos de nuvens com temperaturas inferiores a -50°C). Além do mais, CCMs possuem longa duração (tempo de vida de até 6h) e são de origem nocturna, podendo continuar durante o amanhecer se as condições forem propícias. Normalmente, estão associados a chuvas torrenciais, rajadas violentas de vento, granizo, descargas atmosféricas e, eventualmente, tornados. No Brasil eles nascem inicialmente no Paraguaie quase sempre atingido com mais força o oeste dos três estados do sul do país, e também o sul, sudoeste do Mato Grosso do Sul. "Nascem" quando o calor e a humidade estão em níveis altos, ele pode atingir até 500k km² e com o formato redondo.
Linha de instabilidade
Linha de instabilidade é uma zona de instabilidade na qual uma série de tempestades estão dispostas de forma alinhada. São tidas como uma tempestade multicelular, uma vez que são formadas por várias células convectivas de curta duração. A frente de rajada normalmente é mais intensa do que de tempestades de uma única célula, especialmente na direcção do seu movimento frontal. Formam-se principalmente em regiões mais quentes, nas zonas tropicais. Sua ocorrência normalmente está associada a eventos de tempo severo, como chuva intensa, granizo, ventos fortes e até mesmo a formação de tornados. Podem ainda dar origem a um tipo de tempestade, o derecho, caracterizada por fortes ventos que atingem grandes áreas.
Conclusão
Feito trabalho detalhadamente concluiu-se que  a Meteorologia no seu sentido mais amplo é uma ciência extremamente vasta e complexa, pois a atmosfera é muito extensa, variável e sede de um grande número de fenómenos. Contudo, certas ideias e conceitos básicos estão presentes em todas as áreas da meteorologia e que os meteorologistas podem solicitar instrumentos através de catálogos de fornecedores ou empresas individuais, e às vezes podem trabalhar no desenvolvimento de instrumentos personalizados especializados para aplicações específicas. O equipamento personalizado pode ser usado para investigações meteorológicas especiais, incluindo o estudo do clima em outros planetas, que podem exigir alguns dispositivos únicos.
Referências bibliográficas
https://pt.wikipedia.org˃meteorologia-física
fisica.ufpr.br
www.oraculo.me˃meteorologia-dinâmca
https://azeheb.com.br