Efeito Estufa e Clima

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CLIMA
EFEITO ESTUFA
Uma grande parte da radiação de alta energia – incluindo a radiação ultravioleta – é absorvida na atmosfera. O restante passa junto com a maior parte da luz visível pela atmosfera. Quando essa radiação chega até as nuvens e a superfície da Terra, uma parte é refletida de volta para o espaço e o restante é absorvido. À medida que as nuvens e a superfície da Terra absorvem essa radiação, elas começam a se aquecer e a emitir radiação infravermelha de energia mais baixa. O calor que você sente irradiando para o ar ao permanecer em pé sobre o asfalto quente de uma estrada é um exemplo dessa radiação infravermelha. A radiação solar que denominamos luz visível passa facilmente pelos gases da atmosfera. A radiação infravermelha, entretanto, é prontamente absorvida pelos gases na atmosfera. Os gases são aquecidos pela radiação infravermelha e em seguida emitem a radiação infravermelha em todas as direções. Parte dessa energia vai para o espaço e parte volta em direção à superfície do planeta. Esse processo da radiação solar que atinge a Terra, sendo convertida em radiação infravermelha, e em seguida sendo absorvida e irradiada pelos gases atmosféricos, é conhecido como efeito estufa. O nome advém do fato de o efeito se assemelhar a uma estufa de jardinagem com janelas que retêm o calor da radiação solar.
Os dois gases de estufa mais prevalentes são o vapor de água (H2O) e o dióxido de carbono (CO2). Outros gases de estufa de ocorrência natural incluem o metano (CH4), o óxido nitroso (N2O) e o ozônio (O3). 
O efeito estufa de ocorrência natural é bastante benéfico para os organismos na Terra. Sem esse fenômeno, a temperatura média na Terra, atualmente de 14°C, seria muito mais fria, de –18°C.
-Importância dos gases estufa (<1% da atmosfera)
Retém radiação infravermelha (‘calor’):
 - Vapor de H2O (origem: evaporação)
 - CO2 (origem: queimas, respiração, decomposição)
 - Metano – CH4 (origem: decomposição anaeróbica)
 - Óxido nitroso - N2O (origem: solos alagados anóxicos)
 - Ozônio – O3 (origem: natural)
ALBEDO
A fração da energia solar refletida por um objeto é o seu albedo. Como podemos ver na Figura 5.3, quanto mais energia solar é refletida, mais alto é o albedo
AQUECIMENTO SAZONAL DA TERRA 
A relação entre o Sol e a Terra também causa diferenças sazonais nas temperaturas na Terra. O eixo da Terra está inclinado em 23,5° em relação à trajetória que a Terra segue em sua órbita ao redor do Sol. A Figura 5.4 mostra como essa inclinação afeta o aquecimento sazonal da Terra. Durante o equinócio de março, o Sol está diretamente sobre o equador. À medida que nos aproximamos do solstício de junho, a órbita e a inclinação da Terra fazem com que o Sol esteja diretamente sobre a latitude 23,5° N, que também é conhecida como o Trópico de Câncer. Em setembro, o Sol encontra se mais uma vez diretamente sobre o equador, e em dezembro o Sol encontra­se diretamente sobre a latitude 23,5° S, também conhecida como o Trópico de Capricórnio.
 À medida que orbita em torno do Sol, a inclinação da Terra faz com que o Hemisfério Norte receba mais energia solar entre março e setembro do que o Hemisfério Sul. Durante esse tempo, o período diurno no Hemisfério Norte é maior que o período noturno, e o ângulo do Sol é de 90° em algum ponto do Hemisfério Norte. Isso significa que uma radiação solar mais intensa é produzida por unidade de área e durante um período de tempo mais longo. 
Entre o equinócio do outono em setembro e o equinócio da primavera em março, a situação se reverte e o Hemisfério Sul tem dias mais longos e recebe mais energia solar direta do que o Hemisfério Norte. A latitude que recebe os raios mais diretos do Sol, conhecida como equador solar, se desloca o ano todo – da latitude 23,5° N em junho até a latitude 23,5° S em dezembro. Essas são as latitudes mais quentes na Terra e são conhecidas como as latitudes tropicais. 
As mudanças sazonais na temperatura variam à medida que a Terra traça sua trajetória anual ao redor do Sol. Embora as temperaturas médias dos meses mais quentes e mais frios nos trópicos difiram em tão pouco quanto 2°C a 3°C, nas latitudes mais altas no Hemisfério Norte as temperaturas médias mensais variam cerca de 30°C ao longo do ano e as temperaturas extremas variam mais de 50°C anualmente correntes de convecção atmosféricas são as circulações de ar entre a superfície da Terra e a atmosfera. Os padrões de circulação do ar desempenham um papel importante na localização das florestas tropicais, dos desertos e das pradarias em todo o mundo
PROPRIEDADES DO AR
1. Densidade – quente expande – sobe
2. Ponto de saturação de vapor de água
 = vapor → líquido
3. Resfriamento adiabático
 pressão< na alta atmosfera <colisão de moléculas = resfriamento
4. Liberação de calor latente
 resultado da condensação da água
À medida que a temperatura do ar aumenta, sua capacidade de conter o vapor de água – a forma gasosa da água – aumenta. Embora a capacidade de conter a água aumente nas temperaturas mais altas, sempre existe um limite, conhecido como ponto de saturação. Quando o conteúdo de vapor de água do ar excede o ponto de saturação, o excesso se condensa e muda de fase para água líquida ou gelo. Quando o conteúdo de vapor de água encontra­se abaixo do ponto de saturação, a água líquida ou o gelo podem ser convertidos em vapor de água. Por exemplo, a 30°C, o ar pode conter até 30 g de vapor de água por m 3 . O ar que contém a quantidade máxima de vapor de água alcançou o seu ponto de saturação. Se o ar a 30°C se resfriar para 10°C, o ponto de saturação do ar diminuirá para 10 g de vapor de água por m 3 . Como resultado, o excesso de vapor muda de fase para água líquida ou gelo, e produz nuvens e precipitação. Se você vive em uma região com água abundante, provavelmente espera que os dias quentes de verão sejam úmidos. A evaporação do solo e dos corpos de água próximos, bem como a transpiração das plantas, adicionam vapor de água ao ar. Entretanto, se você vive em uma região mais seca, como um deserto, você sabe que os dias mais quentes não são úmidos; uma escassez de água evita que a atmosfera se torne saturada, e as plantas e os animais enfrentam a ameaça de perder muita água corporal preciosa para a atmosfera. Sob essas condições, as plantas fecham seus estômatos, o que reduz a quantidade de água que pode ser transferida para a atmosfera via transpiração. 
Circulação atmosférica - Células de Hadley
As duas células de circulação do ar entre o equador e as latitudes 30° N e 30° S. 
-Zona de convergência intertropical (ZCIT) A área na qual as duas células de Hadley convergem, causando grandes quantidades de precipitação.
-Convergência Intertropical: região onde as correntes de ar dos subtrópicos se encontram, perto do Equador, e iniciam a subida e descida da massa de ar. A medida que o ar unido sobe e começa a resfriar dentro dessa área, a umidade condensa e forma nuvens de precipitação. Por essa razão, os trópicos são mais úmidos onde a água circula mais rapidamente na atmosfera. 
Efeito Coriolis-Ventos Alíseos
Em um sistema de rotação (como é o caso da Terra) há uma força que afeta o movimento de um corpo de maneira diferente no hemisfério sul e no hemisfério norte. Devido à forma esférica da Terra, a Força de Coriolis possui um sentido no hemisfério sul e sentido oposto no hemisfério norte, sendo de intensidade nula no Equador. É por causa da força de Coriolis que grandes camadas de ar entram em movimento de rotação originando os ciclones; ciclones que giram no sentido anti-horário no hemisfério norte e no sentido horário no hemisfério sul. Os movimentos das correntes oceânicas também são resultado da ação da Força de Coriolis, bem como os desvios sofridos por projéteis em trajetórias de longo alcance.
-se vale para os ciclones e para os redemoinhos das correntes oceânicas deve valer para os redemoinhos nas pias dos banheiros...". Mas isso não é verdade. No caso da água descendo pelo ralo da pia a Força de Coriolis é muito pequena já que a massa de água e a velocidadede escoamento também são muito pequenas. 
Correntes marinhas
Muitos fatores criam essas correntes, incluindo o aquecimento desigual, o efeito Coriolis, as direções dos ventos predominantes, a topografia das bacias oceânicas e as diferenças na salinidade. Nesta seção, examinaremos os fatores geradores das principais correntes oceânicas, incluindo os giros e a ressurgência. Em seguida, investigaremos como as mudanças naturais nas correntes oceânicas podem ter grandes efeitos sobre os climas globais por meio de um processo conhecido como El Niño–Oscilação Sul. 
-Zonas de Ressurgência: ocorrem onde os ventos movimentam as águas da superfície para longe das plataformas continentais, ou seja, quando há uma divergência entre correntes superficiais elevando a água das camadas inferiores, ricas em nutrientes, para cima o que torna a região com alto valor de produtividade biológica. 
A ressurgência ocorre em locais ao longo dos continentes nos quais as correntes de superfície se afastam da costa. À medida que a água de superfície se afasta da terra, a água fria do fundo é puxada para cima. Zonas de ressurgência fortes ocorrem na costa oeste dos continentes, onde os giros transportam as correntes de superfície em direção ao equador, e em seguida se desviam dos continentes. À medida que a água da superfície se afasta dos continentes, é substituída por águas das profundezas. Como as águas do fundo tendem a ser ricas em nutrientes, as zonas de ressurgência com frequência são regiões de alta produtividade biológica. Os grandes pesqueiros comerciais estão geralmente localizados nessas zonas. 
Giro Um padrão de circulação da água em grande escala entre os continentes
El Nino 
Por vezes as correntes oceânicas são muito alteradas, e isso pode afetar as condições climáticas. Um dos exemplos mais bem conhecidos é o El Niño–Oscilação Sul (ENOS), mostrado na Figura 5.12. Durante a maioria dos anos, no Oceano Pacífico Sul, os ventos alísios de sudeste e as forças de Coriolis empurram as águas de superfície da Corrente do Peru, fazendo com que fluam para noroeste ao longo da costa oeste da América do Sul, com a ressurgência da água fria ao longo da costa. Os ventos equatoriais – alimentados pelas altas pressões do ar no Pacífico leste e pelas baixas pressões do ar no Pacífico oeste – em seguida empurram essas águas de superfície para longe da costa no Equador em direção a oeste. À medida que essa água se move para o oeste, se aquece. Essa água aquecida causa tempestades no Pacífico oeste, o que resulta em grandes quantidades de precipitação. Entretanto, a cada 3 a 7 anos, esta série de eventos é alterada. Na atmosfera, a diferença normal nas pressões do ar é invertida e os ventos equatoriais enfraquecem. Em alguns anos, esses ventos podem até mesmo inverter sua direção. Essa mudança na pressão do ar no Hemisfério Sul é o elemento da Oscilação Sul do ENOS. Com os ventos equatoriais enfraquecidos ou invertidos, as águas quentes da superfície do Pacífico oeste se movem para o leste em direção à América do Sul. Como resultado, a ressurgência de nutrientes é interrompida, e as pescas, normalmente produtivas na área, se tornam muito menos produtivas. A água quente que se acumula também atua como uma fonte de aumento da precipitação nessa região. A água incomumente quente é o elemento El Niño (“o menino”) da ENOS, assim denominado por ocorrer tipicamente perto da época de Natal.
Como as correntes de ar e água são responsáveis pela distribuição de energia por todo o mundo, os efeitos de um evento ENOS se estendem ao longo de uma grande parte do mundo. Por exemplo, um forte evento de ENOS em 1982 e 1983 interrompeu os pesqueiros e destruiu os leitos de kelps na Califórnia, causou danos à reprodução de aves marinhas no Oceano Pacífico Central e matou grandes áreas de corais no Panamá. A precipitação também foi dramaticamente afetada em muitos ecossistemas terrestres. Um outro evento ENOS de 1991 e 1992 – um dos mais fortes já registrados – foi acompanhado pela pior seca do século 20 na África, que provocou produção agrícola fraca e fome disseminada. O evento também causou seca extrema em muitas áreas da América do Sul tropical e da Australásia. O calor e a seca na Austrália reduziram as populações de cangurus­vermelhos para menos da metade de seus níveis pré­ENOS. O evento de El Niño de 1997 a 1998 foi responsável por 23.000 mortes humanas – a maioria em virtude da fome – e US$ 33 bilhões em prejuízos a plantações e propriedades em todo o mundo. Fora dos trópicos e dos subtrópicos, os eventos ENOS tendem a aumentar a precipitação, o que aumenta a produção de sistemas naturais e agrícolas, mas também causa inundações. Na América do Norte, os eventos ENOS trazem um tempo mais frio, mais úmido, e com frequência com tempestades para o sul dos EUA e o norte do México, e condições quentes e secas para o norte dos EUA e o sul do Canadá. 
CIRCULAÇÃO TERMO-HALINA 
As correntes oceânicas também são impulsionadas pela circulação termo­halina, um padrão global de correntes de água de superfície e profundas que fluem como resultado de variações nas temperaturas e na salinidade, e que alteram a densidade da água. A circulação termo­halina, mostrada na Figura 5.13, é responsável pelo transporte global de grandes massas de água entre as principais bacias oceânicas. À medida que as correntes de superfície geradas pelo vento – por exemplo, a Corrente do Golfo – se movimentam em direção às mais altas latitudes, a água se resfria e se torna mais densa. No extremo norte, em direção à Islândia e à Groenlândia, a superfície do oceano se congela no inverno. Como o gelo não contém sais, a concentração de sal da água adjacente aumenta, o que faz com que a água fria se torne ainda mais densa. Essa água mais densa começa a afundar e atua como a força propulsora por trás de uma corrente de águas profundas no Oceano Atlântico conhecida como a Água Profunda do Atlântico Norte. Correntes descendentes semelhantes são formadas ao redor das fronteiras da Antártida, no Oceano Antártico. Essas águas frias e densas em seguida fluem pelas bacias oceânicas profundas e de volta para as regiões equatoriais, onde finalmente sobem à superfície na forma de correntes de ressurgência. Essas correntes de ressurgência se tornam quentes e começam a trilhar sua trajetória de volta até o Atlântico Norte. Assim como uma esteira transportadora gigante, a circulação termo­halina lentamente redistribui a energia e os nutrientes entre os oceanos do mundo em uma jornada que pode durar centenas de anos