Introdução à Climatologia: Atmosfera e Elementos Climáticos

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Aula 3: Climatologia I
Apresentação
Nesta aula, iniciaremos o tema de climatologia por meio da apresentação da atmosfera terrestre e suas diferentes camadas de gases. Apresentaremos a região de maior ocorrência dos fenômenos climáticos - a troposfera -, onde ocorrem as chuvas e a formação de raios, entre outros fatores. Em seguida, apresentaremos os conceitos de clima e de tempo e a relação existente entre eles.
Apresentaremos os conceitos e as particularidades dos principais elementos climáticos do planeta e são influenciados, além de observar suas principais formas de medição.
Objetivos
Reconhecer os conceitos de atmosfera terrestre, clima e tempo;
Descrever os principais elementos climáticos da Terra.
 Atmosfera Terrestre
A atmosfera terrestre é considerada o palco dos eventos climáticos, sendo descrita como uma fina camada de gases incolores, inodoros e sem sabor, que envolve o planeta e o acompanha em todos os seus movimentos. Seus principais constituintes estão descritos na Figura 1.
A estrutura da atmosfera é dividida em diferentes camadas (Figura 2), e possui, do ponto de vista climatológico, de 80 a 100km de extensão, sendo os 20km iniciais os de ocorrência dos principais eventos atmosféricos.
 Principais componentes da atmosfera terrestre Fonte: SOARES E BATISTA (2004)
A primeira camada, denominada de troposfera, é aquela em que ocorrem os principais eventos atmosféricos, como meteoros, raios, ventos, chuvas, arcos-íris e outros. Nessa camada, com uma extensão de 10 a 16km, a temperatura diminui 0,6ºC a cada 100 metros e é nela que os seres vivos se encontram. Apresenta, em sua composição, N2, O2 e outros gases em menores concentrações, além de vapores de água, que auxiliam no controle climático.
Na estratosfera, a temperatura começa a aumentar com a altitude, chegando aos 17ºC e alcançando 50ºC nas regiões de ozônio, visto que essa camada é a responsável pelo filtro da radiação solar, com composição de O3 e O2 +O (ozônio decomposto).
Na mesosfera, passa a ocorrer uma queda de temperatura de 3,5ºC por quilômetro, chegando, em seu limite, a -90ºC. Sua composição é de vapores de sódio e uma pequena parcela de ozônio, que levam a episódios de alguns fenômenos luminosos, como as auroras.
Na termosfera ou ionosfera, existe uma grande incidência de raios ultravioletas e raios X, o que ocasiona sua ionização ou carregamento elétrico, e influencia as transmissões de rádio e televisão, já que reflete ondas de diversos comprimentos advindas da Terra e possibilita sua captação pelas emissoras.
Na exosfera, há uma predominância de gases leves, como o hidrogênio e o oxigênio, e, nessa camada, a atmosfera vai se rarefazendo e tendendo ao vácuo com elevada temperatura e presença de poeira cósmica, já que não há uma fronteira clara da mesma com o espaço.
 Figura 2: Divisão da atmosfera em camadas Fonte: PLANTIER, 2017
 O clima e o tempo
O estudo do clima e do tempo é um ramo da geografia que ocupa uma posição de destaque no campo da ciência ambiental, já que suas características determinarão a distribuição das diferentes formas de vida, influenciando tanto plantas quanto seres humanos sendo, de maneira geral, uma consequência e uma demonstração da ação de processos existentes na atmosfera, no oceano e na terra.
O tempo é o estado médio da atmosfera em um período e local determinados, enquanto o clima é uma síntese das informações obtidas do tempo de um lugar em um período de cerca de 30 anos havendo, portanto, uma estreita ligação entre os dois.
A climatologia é o estudo dos padrões de comportamento atmosféricos, considerando-se um longo período de tempo, podendo ser dividida em:
· Climatologia regional - estudo do clima em áreas selecionadas;
· Sinótica - estudo do clima em uma área em relação ao padrão atmosférico;
· Física - estudo dos elementos em função de princípios físicos;
· Dinâmica - estudo dos movimentos atmosféricos;
· Aplicada - na resolução de problemas que afetam os seres vivos;
· Histórica - através dos tempos.
Ainda pode ser subdividida em escalas: macroclimatologia (extensas áreas), mesoclimatologia (10 a 100km de largura) ou microclimatologia (áreas menores que 100m).
Os elementos envolvidos no estudo da climatologia são os comunicadores, ao meio atmosférico, das propriedades e características particulares de cada um, e podem ser perceptíveis aos seres humanos ou a instrumentos de medição atmosférica.
 Principais elementos do clima
Os elementos do clima são grandezas variáveis, que caracterizam o estado da atmosfera, e são formados por:
· Radiação solar e insolação
· Temperatura
· Umidade
· Precipitação
· Ventos
· Pressão atmosférica
Veja seguir mais detalhes sobre essas grandezas...
Radiação solar e insolação
Insolação é o período de duração no dia de luz solar ou a duração do brilho solar, enquanto radiação solar é a energia recebida proveniente do Sol, na forma de ondas eletromagnéticas.
Vem do Sol cerca de 99% da energia gasta utilizada no sistema Terra/Atmosfera, e ele é o responsável por todas as formas de vida existentes no planeta. Ao chegar à atmosfera, os raios solares são atenuados por três processos: difusão, absorção e reflexão
Pela Figura 3, pode-se perceber que apenas 46% dos raios solares chegam de fato ao planeta, sendo que as nuvens e os gases atmosféricos absorvem juntos 17%, e os aerossóis - que podem difundir a luz solar -, a superfície e as nuvens refletem 37%.
 Figura 3: Processos responsáveis pela atenuação dos raios solares na atmosfera | Fonte: TUBELIS E NASCIMENTO (1984)
A quantidade de radiação solar e insolação ainda depende de fatores como a época do ano, período do dia, latitude e a quantidade de nuvens (nebulosidade).
Atenção
A insolação pode ser percebida pelos seres humanos por meio do tato e da visão ou medida por meio de um instrumento denominado heliógrafo, que observa o número de horas que o sol brilha em determinado local e dia do ano. A radiação também pode ser percebida pelo tato e pela visão, mas seu aparelho de medição é o piranômetro ou piranógrafo.
Temperatura
Está diretamente relacionada ao termo calor e, de forma geral, pode ser definida como o fluxo de calor de um sistema para outro. Em termos de climatologia pode-se dizer que existem três tipos de temperatura envolvidas: do ar, do solo e da água, e ela sofre influência de outros fatores, como altitude, latitude, maritimidade e continentalidade.
A temperatura tende a ser maior no Equador (incidência oblíqua dos raios solares) e menor nos polos (incidência perpendicular dos raios solares).
A Temperatura corresponde à quantidade de energia absorvida pela atmosfera, após a propagação do calor absorvido pelo planeta nas porções líquida e sólida.
A medição desse elemento – também percebido pelo tato - é possível com o uso de termômetros ou termógrafos.
Umidade
A umidade do ar nada mais é do que a quantidade de vapor-d’água encontrado na troposfera em um determinado instante, e pode ser expressa em valores absolutos (g/cm3) ou relativos (%). Pode-se dizer que a umidade é a quantidade de água na forma gasosa presente na atmosfera, percebida por meio do tato e da visão, e medida por aparelhos denominados psicrômetros.
Trata-se de um importante elemento, um dos fatores que condicionam a existência de vida na Terra, já que está diretamente ligado ao desenvolvimento de micro-organismos e à transpiração vegetal. O ar atmosférico é composto por uma mistura de gases que sofre certa influência da pressão atmosférica e, pode ser calculado pela equação:
UR(%)=(ea/es)x100
Em que:
UR é a umidade relativa;
ea é o teor parcial de vapor de água;
es é é o teor máximo de saturação que o ar poderia ter em temperatura ambiente.
Atenção
Quando a umidade relativa do ar se encontra em níveis baixos, o ser humano pode ter problemas, como sangramentos no nariz, alergias, dor de cabeça, cálculos renais, entre outros e, por isso, a Organização Mundial de Saúde (OMS) estabeleceu que os níveis ideais de umidade relativa do ar devem estar entre 50 e 80% e que em níveis abaixo de 12% a população deve estar em alertamáximo para problemas de saúde.
Precipitação
Resultante da saturação do vapor de água na atmosfera que se condensa e passa do estado gasoso para líquido. Também pode ser descrita como a deposição de forma líquida e, às vezes, sólida, derivada da atmosfera em forma de chuva, granizo ou neve.
Sua percepção ocorre de forma visual, tátil e auditiva, e sua medição é feita com pluviômetros ou pluviógrafos.
A precipitação é um dos principais componentes do ciclo hidrológico das águas, já que permite o retorno de maior quantidade evaporada de água ao planeta, sendo boa parte reciclada.
Os tipos de precipitação são:
· Frontal ou ciclônica: Quando suas massas de ar de temperaturas e pressões diferentes se encontram e acontece a condensação do vapor e a precipitação em forma de chuva. Ela pode ocorrer de diversas formas e por vários dias, sendo que, com nuvens de aspecto cumuliforme, a chuva pode ser de moderada a forte e com nuvens de aspecto estratiforme será um chuvisco.
· Convectiva: Também chamada de chuva de verão, advém de um aquecimento diferencial da superfície terrestre que leva à ascensão do ar e forma nuvens de grande desenvolvimento vertical do gênero cumulonimbus e se manifesta de forma intensa e com curta duração, com presença de trovões e relâmpagos, ventos fortes e, às vezes, granizo.
· Orográfica: São chamadas de chuvas de serra, ocorrendo quando ventos úmidos se elevam, resfriam e se encontram com barreiras naturais, sendo obrigadas a subir, levando à queda de temperatura e à condensação do vapor. São chuvas de baixa intensidade, curta duração e correm do mesmo lado do vento.
Ventos
São formados pelas diferenças existentes de aquecimento da atmosfera, resultantes do deslocamento de massas de ar por causa da pressão atmosférica existente entre dois locais, e influenciados pela rugosidade da superfície.
O vento pode ser percebido pelo ser humano pelos sentidos do tato, visão e audição, e pode ser medido por cata-ventos, anemômetros e anegráficos.
Podem ser classificados em:
· Planetários ou constantes: Sopram durante todo o ano dos trópicos para o Equador (alísios) e do Equador para os trópicos (contra-alísios) e os polares e apolares.
· Continentais ou periódicos: Sopram periodicamente do continente para o mar e do mar para o continente, como, por exemplo, as brisas (ventos que mudam de direção entre o dia e a noite) e as monções (ventos que ocorrem no sudeste asiático, por causa da maritimidade e continentalidade) e outros.
Pressão atmosférica
Caracterizada pela força exercida pelo peso do ar em função da altitude (quanto mais próximo do nível do mar maior é a pressão atmosférica) e da latitude (está relacionada à insolação no planeta que acarreta baixa pressão atmosférica no Equador).
É um importante elemento em climatologia. Já que o ar é um fluido, ele se movimentará em direção às áreas de menor pressão e determinará os fenômenos atmosféricos.
Pode ser medida por um barômetro ou barógrafo e percebida pelo ser humano por meio da audição.
 Atividade
1) A atmosfera terrestre é composta por cinco diferentes camadas. Comente a camada em que se encontram os seres humanos.
Gabarito sugerido
A troposfera é a camada em que os seres humanos se encontram. Nela ocorrem os fenômenos atmosféricos, como as chuvas, os raios, furacões, entre outros, que afetam os seres humanos diretamente. Também é nessa camada o homem consegue transitar por meio de balões, aviões e helicópteros.
2) “O aquecimento diferencial de locais próximos ou distantes da superfície terrestre gera diferenças de pressão atmosférica.” Baseado na afirmação, comente os elementos que afetam o clima terrestre.
Gabarito sugerido
Os elementos são: vento, pressão atmosférica, radiação solar, temperatura, umidade e precipitação. Essa afirmação se refere ao fato de que, em locais com menor incidência solar e menor temperatura, ocorre um aumento da pressão, e em locais com maior radiação solar ocorre o inverso. Além disso, as diferenças existentes de pressão atmosférica interferem na circulação dos ventos, o que acarreta nos diversos tipos de aquecimento, em várias zonas.
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