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MANUAL DO CURSO DE LICENCIATURA EM Geografia 1º Ano Disciplina: Climatogeografia Código: Total Horas/1o Semestre: Créditos (SNATCA): Número de Temas: INSTITUTO SUPER INSTITUTO SUPERIOR DE CIÊNCIAS E EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA- ISCED ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia i Direitos de autor (copyright) Este manual é propriedade do Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED), e contém reservados todos os direitos. É proibida a duplicação ou reprodução parcial ou total deste manual, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (electrónicos, mecânico, gravação, fotocópia ou outros), sem permissão expressa de entidade editora (Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED). A não observância do acima estipulado infractor é passível a aplicação de processos judiciais em vigor no País. Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED) Direcção Académica Rua Dr. Almeida Lacerda, No212 Ponta - Gêa Beira - Moçambique Telefone: +258 23 323501 Cel: +258 823055839 Fax:23323501 E-mail:isced@isced.ac.mz Website:www.isced.ac.mz ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia ii Agradecimentos O Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED) e o autor do presente manual agradecem a colaboração dos seguintes indivíduos e instituições na elaboração deste manual: Pela Coordenação Pelo design Direção Académica do ISCED Direção de Qualidade e Avaliação do ISCED Financiamento e Logística Pela Revisão Instituto Africano de Promoção da Educação a Distancia (IAPED) Elaborado Por: ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia iii Contends Visão geral 1 Benvindo à Disciplina/Módulo de Climatogeografia ........................................................ 1 Objectivos do Módulo....................................................................................................... 1 Quem deveria estudar este módulo ................................................................................. 1 Como está estruturado este módulo ................................................................................ 2 Ícones de actividade ......................................................................................................... 3 Habilidades de estudo ...................................................................................................... 4 Precisa de apoio? .............................................................................................................. 6 Tarefas (avaliação e auto-avaliação) ................................................................................ 6 Avaliação ........................................................................................................................... 7 TEMA – I: CONSIDERAÇÕES GERAIS. 9 UNIDADE Temática 1.1.Climatologia: Conceito, Objecto de Estudo e Métodos ............ 9 Sumario ........................................................................................................................... 19 Execicios de AUTO-AVALIACAO ...................................................................................... 19 Exercícios de AVALIAÇÃO ................................................................................................ 20 Exercicios ........................................................................................................................ 20 TEMA – II: Características gerais da atmosfera terrestre ............................................... 21 UNIDADE Temática 2.1. Estrutura e Composição da Atmosfera .................................... 22 Resumo ........................................................................................................................... 33 Exercícios de AUTO-AVALIACAO ..................................................................................... 33 Exercícios de AVALIACAO ................................................................................................ 33 Exercícios ........................................................................................................................ 34 TEMA – III: Radiacao Solar .............................................................................................. 36 Unidade Temática 3.1. Radiação Solar ........................................................................... 36 1.1.1. Mecanismos de transferência de calor ............................................... 40 1.1.2. Transferência de Energia no Seio da Atmosfera ................................. 42 1.1.3. Balanço Energético do Sistema Terra - Atmosfera .............................. 42 ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia iv Sumario ........................................................................................................................... 48 Exercícios de AUTO-AVALIACAO ..................................................................................... 48 Exercícios de AVALIACAO ................................................................................................ 48 UNIDADE Temática 3.2. Factores que influenciam a radiação solar .............................. 49 3.2.1. Latitude ................................................................................................ 50 ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia v Sumario ........................................................................................................................... 51 Exercícios de AUTO-AVALIACAO ..................................................................................... 51 Exercícios de AVALIACAO ................................................................................................ 51 Exercícios ........................................................................................................................ 51 TEMA – III: Circulacao Geral da Atmosfera (CGA) .......................................................... 53 UNIDADE Temática 3.1.Distribuição dos ventos e da pressão a superfície ................... 53 Introdução ........................................................................ Erro! Marcador não definido. Sumario ........................................................................................................................... 65 Exercicios de Auto-avaliacao .......................................................................................... 65 Exercicios de Avaliacao ................................................................................................... 66 UNIDADE Temática 3.2. Massas de Ar ............................................................................ 68 Sumário ........................................................................................................................... 73 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ..................................................................................... 73 Exercícios de AVALIAÇÃO ................................................................................................ 74 TEMA – IV: Elementos e Factores Climaticos ................................................................. 76 Introdução ....................................................................................................................... 76 Sumário ........................................................................................................................... 82 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO .....................................................................................82 Exercícios de AVALIAÇÃO ................................................................................................ 82 Exercicios ........................................................................................................................ 83 UNIDADE Temática 4.2 . Humidade ................................................................................ 85 Sumario ........................................................................................................................... 88 Exercícios de AUTO- avaliação ........................................................................................ 88 Exercícios de Avaliação ................................................................................................... 88 Bibliografia ...................................................................................................................... 89 UNIDADE Temática 4.3. Pressão Atmosférica ................................................................ 90 Sumario ........................................................................................................................... 93 Exercicios de AUTO-avaliacao ......................................................................................... 93 Exercícios de Avaliação ................................................................................................... 94 Bilbiografia ..................................................................................................................... 95 UNIDADE Tematica 4.4 - Ventos .................................................................................... 96 Sumario ......................................................................................................................... 100 Exercicios de Auto-avaliacao ........................................................................................ 101 ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia vi Exercícios de Avaliação ................................................................................................. 101 Unidade Temática 4.5– Nebulosidade .......................................................................... 102 Sumário ......................................................................................................................... 109 Exercícios de Auto - avaliação ....................................................................................... 109 Exercicios de Avaliacao ................................................................................................. 110 Unidade Temática 4.6 - Precipitação ............................................................................ 111 Sumário ......................................................................................................................... 119 Exercícios de Auto-avaliação ........................................................................................ 120 Exercícios ...................................................................................................................... 120 Exercícios ...................................................................................................................... 120 Bilbiografia ................................................................................................................... 121 TEMA IV – Factores do Clima ........................................................................................ 122 Sumário ......................................................................................................................... 130 UNIDADE Temática 5.2.Fenómenos Atmosféricos produtores do tempo ................... 131 Sumario ......................................................................................................................... 143 Exercícios de Auto – Avaliação ..................................................................................... 143 Exercícios de Avaliação ................................................................................................. 143 Exercicios ...................................................................................................................... 145 Bilbiografia ................................................................................................................... 145 TEMA VI : Classificação Climática 147 Unidade Tematica 6.1 – Sistemas Climáticos do Globo ............................................... 148 Sumario ......................................................................................................................... 157 Exercícios de Auto - Avaliação ...................................................................................... 157 Unidade Tematica 6.2 – Classificação Climática ........................................................... 158 Sumario ......................................................................................................................... 163 Exercicios de Auto-Avaliacao ........................................................................................ 163 Bilbiografia ................................................................................................................... 163 TEMA VII : Mudancas Climaticas .................................................................................. 165 Introdução ..................................................................................................................... 165 UNIDADE Temática 7.1 Variacoes e Oscilacoes climaticas ........................................... 166 Sumario ......................................................................................................................... 168 Exercicios ...................................................................................................................... 169 ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia vii UNIDADE Temática 7.2 Mudanças climáticas antropogênicas ..................................... 169 Sumário ......................................................................................................................... 172 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ................................................................................... 173 Bilbiografia ................................................................................................................... 173 Exercicios ...................................................................................................................... 174 ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 1 Visão geral Benvindo à Disciplina/Módulo de Climatogeografia Objectivos do Módulo Ao terminar o estudo deste módulo de Climatogeografia deverá ser capaz de: Conhecer o âmbito de estudo da climatologia, destacando seus objectivos, sua utilidade, descrever os fenômenos meteorológicos e climáticos ao longo da superfície do globo terrestre, sua distribuição e causas desta distribuição e as causas de mudanças climáticas. Objectivos Específicos Definir Climatologia Caracterizar a atmosfera terrestre Conhecer os Elementos e Factores Climáticos Descrever a Circulação Geral da Atmosfera Descrever os sistemas meteorológicos que actuam na formação do tempo Conhecer os tipos climáticos ao longo da superfície do globo Descrever as causas das mudanças climáticas Compreender a influencia do clima da vida do homem Quem deveria estudar este módulo Este Módulo foi concebido para estudantes do 1º ano do curso de Geografia do ISCED e outra como Gestão de Recursos Humanos, Administração, etc. Poderá ocorrer, ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia2 contudo, que haja leitores que queiram se actualizar e consolidar seus conhecimentos nessa disciplina, esses serão bem vindos, não sendo necessário para tal se inscrever. Mas poderá adquirir o manual. Como está estruturado este módulo Este módulo de Climatogeografia, para estudantes do 1º ano do curso de licenciatura em Geografia, à semelhança dos restantes do ISCED, está estruturado como se segue: Páginas introdutórias Um índice completo. Uma visão geral detalhada dos conteúdos do módulo, resumindo os aspectos-chave que você precisa conhecer para melhor estudar. Recomendamos vivamente que leia esta secção com atenção antes de começar o seu estudo, como componente de habilidades de estudos. Conteúdo desta Disciplina / módulo Este módulo está estruturado em Temas. Cada tema, por sua vez comporta certo número de unidades temáticas ou simplesmente unidades. Cada unidade temática se caracteriza por conter uma introdução, objectivos, conteúdos. No final de cada unidade temática ou do próprio tema, são incorporados antes o sumário, exercícios de auto-avaliação, só depois é que aparecem os exercícios de avaliação. Os exercícios de avaliação têm as seguintes caracteristicas: Puros exercícios teóricos/Práticos, Problemas não resolvidos e actividades práticas algumas incluído estudo de caso. ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 3 Outros recursos A equipa dos académicos e pedagogos do ISCED, pensando em si, num cantinho, recóndito deste nosso vasto Moçambique e cheio de dúvidas e limitações no seu processo de aprendizagem, apresenta uma lista de recursos didácticos adicionais ao seu módulo para você explorar. Para tal o ISCED disponibiliza na biblioteca do seu centro de recursos mais material de estudos relacionado com o seu curso como: Livros e/ou módulos,CD, CD-ROOM, DVD. Para além deste material físico ou electrónico disponível na biblioteca, pode ter acesso a Plataforma digital moodle para alargar mais ainda as possibilidades dos seus estudos. Auto - avaliação e Tarefas de avaliação Tarefas de auto-avaliação para este módulo encontram-se no final de cada unidade temática e de cada tema. As tarefas dos exercícios de auto-avaliação apresentam duas características: primeiro apresentam exercícios resolvidos com detalhes. Segundo, exercícios que mostram apenas respostas. Tarefas de avaliação devem ser semelhantes às de auto- avaliação mas sem mostrar os passos e devem obedecer o grau crescente de dificuldades do processo de aprendizagem, umas a seguir a outras. Parte das tarefas de avaliação será objecto dos trabalhos de campo a serem entregues aos tutores/docentes para efeitos de correcção e subsequentemente nota. Também constará do exame do fim do módulo. Pelo que, caro estudante, fazer todos os exercícios de avaliação é uma grande vantagem. Comentários e sugestões Use este espaço para dar sugestões valiosas, sobre determinados aspectos, quer de natureza científica, quer de natureza diadáctico-Pedagógica, etc, sobre como deveriam ser ou estar apresentadas. Pode ser que graças as suas observações que, em gozo de confiança, classificamo-las de úteis, o próximo módulo venha a ser melhorado. Ícones de actividade Ao longo deste manual irá encontrar uma série de ícones nas margens das folhas. Estes icones servem para identificar ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 4 diferentes partes do processo de aprendizagem. Podem indicar uma parcela específica de texto, uma nova actividade ou tarefa, uma mudança de actividade, etc. Habilidades de estudo O principal objectivo deste campo é o de ensinar aprender a aprender. Aprender aprende-se. Durante a formação e desenvolvimento de competências, para facilitar a aprendizagem e alcançar melhores resultados, implicará empenho, dedicação e disciplina no estudo. Isto é, os bons resultados apenas se conseguem com estratégias eficientes e eficazes. Por isso é importante saber como, onde e quando estudar. Apresentamos algumas sugestões com as quais esperamos que caro estudante possa rentabilizar o tempo dedicado aos estudos, procedendo como se segue: 1º Praticar a leitura. Aprender a Distância exige alto domínio de leitura. 2º Fazer leitura diagonal aos conteúdos (leitura corrida). 3º Voltar a fazer leitura, desta vez para a compreensão e assimilação crítica dos conteúdos (ESTUDAR). 4º Fazer seminário (debate em grupos), para comprovar se a sua aprendizagem confere ou não com a dos colegas e com o padrão. 5º Fazer TC (Trabalho de Campo), algumas actividades práticas ou as de estudo de caso se existirem. IMPORTANTE: Em observância ao triângulo modo-espaço- tempo, respectivamente como, onde e quando...estudar como foi referido no início deste item, antes de organizar os seus momentos de estudo reflicta sobre o ambiente de estudo que seria ideal para si: Estudo melhor em casa/biblioteca/café/outro lugar? Estudo melhor à noite/de manhã/de tarde/fins-de-semana/ao longo da semana? Estudo melhor com música/num sítio sossegado/num sítio barulhento!? Preciso de intervalo em cada 30 minutos, em cada hora, etc. É impossível estudar numa noite tudo o que devia ter sido estudado durante um determinado período de tempo; Deve estudar cada ponto da matéria em profundidade e passar só ao seguinte quando achar que já domina bem o anterior. ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 5 Privilegia-se saber bem (com profundidade) o pouco que puder ler e estudar, que saber tudo superficialmente! Mas a melhor opção é juntar o útil ao agradável: Saber com profundidade todos conteúdos de cada tema, no módulo. Dica importante: não recomendamos estudar seguidamente por tempo superior a uma hora. Estudar por tempo de uma hora intercalado por 10 (dez) a 15 (quinze) minutos de descanso (chama-se descanso à mudança de actividades). Ou seja, que durante o intervalo não se continuar a tratar dos mesmos assuntos das actividades obrigatórias. Uma longa exposição aos estudos ou ao trabalho intelectual obrigatório, pode conduzir ao efeito contrário: baixar o rendimento da aprendizagem. Por que o estudante acumula um elevado volume de trabalho, em termos de estudos, em pouco tempo, criando interferência entre os conhecimentos, perde sequência lógica, por fim ao perceber que estuda tanto mas não aprende, cai em insegurança, depressão e desespero, por se achar injustamente incapaz! Não estude na última da hora; quando se trate de fazer alguma avaliação. Aprenda a ser estudante de facto (aquele que estuda sistematicamente), não estudar apenas para responder a questões de alguma avaliação, mas sim estude para a vida, sobre tudo, estude pensando na sua utilidade como futuro profissional, na área em que está a se formar. Organize na sua agenda um horário onde define a que horas e que matérias deve estudar durante a semana; Face ao tempo livre que resta, deve decidir como o utilizar produtivamente, decidindo quanto tempo será dedicado ao estudo e a outras actividades. É importante identificar as ideias principais de um texto, pois será uma necessidade para o estudo das diversas matérias que compõem o curso: A colocação de notas nas margens pode ajudar a estruturar a matéria de modo que seja mais fácil identificar as partes que está a estudar e Pode escrever conclusões, exemplos, vantagens, definições, datas, nomes, pode também utilizar a margem para colocar comentários seus relacionados com o que está a ler; a melhor altura para sublinhar é imediatamente a seguir à compreensão do texto e não depois de uma primeira leitura; Utilizar o dicionário sempre que surja um conceito cujo significado não conhece ou não lhe é familiar; ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia6 Precisa de apoio? Caro estudante, temos a certeza que por uma ou por outra razão, o material de estudos impresso, lhe pode suscitar algumas dúvidas como falta de clareza, alguns erros de concordância, prováveis erros ortográficos, falta de clareza, fraca visibilidade, páginas trocadas ou invertidas, etc). Nestes casos, contacte os serviços de atendimento e apoio ao estudante do seu Centro de Recursos (CR), via telefone, sms, E-mail, se tiver tempo, escreva mesmo uma carta participando a preocupação. Uma das atribuições dos Gestores dos CR e seus assistentes (Pedagógico e Administrativo), é a de monitorar e garantir a sua aprendizagem com qualidade e sucesso.Dai a relevância da comunicação no Ensino a Distância (EAD), ondeo recurso as TIC se torna incontornável: entre estudantes, estudante – Tutor, estudante – CR, etc. As sessões presenciais são um momento em que você caro estudante, tem a oportunidade de interagir fisicamente com staff do seu CR, com tutores ou com parte da equipa central do ISCED indigetada para acompanhar as sua sessões presenciais. Neste período pode apresentar dúvidas, tratar assuntos de natureza pedagógica e/ou administrativa. O estudo em grupo, que está estimado para ocupar cerca de 30% do tempo de estudos a distância, é muita importância, na medida em que permite lhe situar, em termos do grau de aprendizagem com relação aos outros colegas. Desta maneira ficara, a saber, se precisa de apoio ou precisa apoiar aos colegas. Desenvolver hábito de debater assuntos relacionados com os conteúdos programáticos, constantes nos diferentes temas e unidade temática, no módulo. Tarefas (avaliação e auto-avaliação) O estudante deve realizar todas as tarefas (exercícios, actividades e autoavaliação), contudo nem todas deverão ser entregues, mas é importante que sejam realizadas. As tarefas devem ser entregues duas semanas antes das sessões presenciais seguintes. Para cada tarefa serão estabelecidos prazos de entrega, e o não cumprimento dos prazos de entrega, implica a não classificação do estudante. Tenha sempre presente que a nota dos trabalhos de campo conta e é decisiva para ser admitido ao exame final da disciplina/módulo. ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 7 Os trabalhos devem ser entregues ao Centro de Recursos (CR) e os mesmos devem ser dirigidos ao tutor/docente. Podem ser utilizadas diferentes fontes e materiais de pesquisa, contudo os mesmos devem ser devidamente referenciados, respeitando os direitos do autor. O plágio1é uma violação do direito intelectual do(s) autor (es).Uma transcrição à letra de mais de 8 (oito) palavras do testo de um autor, sem o citar é considerado plágio. A honestidade, humildade científica e o respeito pelos direitos autoriais devem caracterizar a realização dos trabalhos e seu autor (estudante do ISCED). Avaliação Muitos perguntam: Com é possível avaliar estudantes à distância, estando eles fisicamente separados e muito distantes do docente/turor!? Nós dissemos: Sim é muito possível, talvez seja uma avaliação mais fiável e consistente. Você será avaliado durante os estudos à distância que contam com um mínimo de 90% do total de tempo que precisa estudar os conteúdos do seu módulo. Quando o tempo de contacto presencial conta com um máximo de 10%) do total de tempo do módulo. A avaliação do estudante consta detalhada do regulamentada de avaliação. Os trabalhos de campo por si realizados, durante estudos e aprendizagem no campo, pesam 25% e servem para a nota de frequência para ir aos exames. Os exames são realizados no final da cadeira disciplina ou modulo e decorrem durante as sessões presenciais. Os exames pesam no mínimo 75%, o que adicionado aos 25% da média de frequência, determinam a nota final com a qual o estudante conclui a cadeira. A nota de 10 (dez) valores é a nota mínima de conclusão da cadeira. Nesta cadeira o estudante deverá realizar pelo menos 2 (dois) trabalhos e 1 (um) (exame). Algumas actividades práticas, relatórios e reflexões serão utilizados como ferramentas de avaliação formativa. 1Plágio - copiar ou assinar parcial ou totalmente uma obra literária, propriedade intelectual de outras pessoas, sem prévia autorização. ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 8 Durante a realização das avaliações, os estudantes devem ter em consideração a apresentação, a coerência textual, o grau de cientificidade, a forma de conclusão dos assuntos, as recomendações, a identificação das referências bibliográficas utilizadas, o respeito pelos direitos do autor, entre outros. Os objectivos e critérios de avaliação constam do Regulamento de Avaliação. ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 9 TEMA – I: CONSIDERAÇÕES GERAIS. UNIDADE Temática 1.1.Climatologia: Conceito, objecto de Estudo e Métodos UNIDADE Temática 1.1.Climatologia: Conceito, Objecto de Estudo e Métodos Introdução Uma das maiores preocupações do século XXI é a disponibilidade de água e alimentos para o consumo humano, a geração de energia e a preservação do meio ambiente. Por este motivo o estudo dos climas e a previsão meteorológica têm grande importância chegando a ter valor estratégico para a humanidade. A Meteorologia, ciência que estuda os fenômenos atmosféricos, vem cada vez mais fazendo parte do dia-a-dia das pessoas. A climatologia é um ramo das Ciências naturais que é estudado tanto pela geografia, quanto pela 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. Esses estudos são importantes para a planificação das actividades antropogênicas. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: Conhecer: as diferenças entre climatologia e meteorologia e entre tempo e clima Conhecer: o objecto e os métodos da estudo da Climatologia Conhecer: os instrumentos meteorológicos Conhecer: as divisões da climatologia Conhecer: A evolução da ciênciaclimatológica Explicar:a importância do conhecimento do clima para a vida do homem ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 10 Saber:como são feitas as observações meteorológicas Conhecer: a composição da rede mundial de vigilância do tempo 1.1.1 Conceito de Climatologia A climatologia é um ramo importante da Geografia e parte integrante da Meteorologia, embora seja abordada de maneira diversa por essas duas ciências. A base de dados meteorológicos é a mesma, entretanto a Climatologia Geográfica analisa o comportamento da atmosfera e suas repercussões na caracterização das paisagens e organização espacial da superfície da Terra, enquanto a Climatologia, enquanto ramo da Meteorologia, busca a compreensão, principalmente da física, dos fenômenos atmosféricos e sua dinâmica. Os estudos climatológicos aplicam-se a um período de tempo longo. Por sua vez, à meteorologia compete o estudo dos fenómenos físicos da atmosfera, a que se convencionou chamar de tempo, que se manifestam num lugar preciso e num período de tempo relativamente curto. A metodologia desenvolvida pela meteorologia permite actualmente a realização de previsões fiáveis do estado do tempo a curto prazo, fundamentais para a organização de inúmeras actividades humanas. O estudo dos fenômenos atmosféricos é realizado pela Metereologia e pela climatologia. A Climatologia nasce baseada nos estudos da Meteorologia, que estuda a atmosfera e seus fenômenos preocupando-se com o registo e a medição destes fenômenos cuja finalidade seria determinar as condiçõesfísicas sob as quais foram produzidos. 1.1.2. Conceitos de tempo e clima As definições do conceito clima têm evoluído juntamente com a Climatologia, durante o século XX. A Organização Mundial de Meteorologia (OMM) (1972) define Clima como “o conjunto flutuante das condições atmosféricas, caracterizado pelos estados e evoluções do tempo numa dada área”. (Retallack 1976; Pag. 1). Entre as definições mais tradicionais destacam-se as concebidas por Julius Hann que define clima como "um conjunto de fenômenos meteorológicos que caracterizam o estado médio da atmosfera em um ponto da superfície terrestre; Wilhelm Köppen, que considera clima como "o estado médio e a evolução habitual do tempo de um ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 11 determinado lugar e Max. Sorre, que entende que clima é "a série de estados da atmosfera acima de um lugar da Terra, em sua sucessão habitual" (Maitelli s/d, Publicações UFTM, Brasil). É uma abordagem que evidencia a influência do clima sobre a superfície terrestre e dos factores geográficos sobre o clima sem levar em consideração que ambos podem ser modificados tanto por forças da natureza como pelas ações humanas. São definições que ressaltam mais condições estáticas do que dinâmicas do clima onde dados são mais importantes do que os processos que os originam. Quando falamos de Clima de uma determinada região referimo- nos ao conjunto de condições meteorológicas, característico desse local e que pode sofrer certas modificações. Às condições meteorológicas ou atmosféricas que são o estado de expressão de um conjunto de elementos meteorológicos num dado período ou local e que variam constantemente dá-se o nome de tempo meteorológico ou atmosférico. Por exemplo, as condições meteorológicas da cidade da Beira variam ao longo do dia e de um dia para o outro. O céu pode estar nublado de manhã e apresentar-se limpo a tarde. Pode estar frio hoje e quente amanha. É por isso que as estações televisivas e outra mídia dão informações sobre a previsão do tempo de dia para dia Em resumo, o clima e o tempo atmosférico são duas formas complementares de descrever o ambiente atmosférico, utilizando essencialmente os mesmos elementos (pressão atmosférica, temperatura, humidade, precipitação, radiação, etc.), mas fazendo referência a diferentes escalas de tempo. 1.1.3. Divisões da Climatologia A duração e o período de dados utilizados nos estudos de Tempo e Clima dependem dos objetivos e da escala climática que se pretende adotar, ou seja, as observações podem ser de séculos quando relacionadas as eras geológicas, de várias décadas para fazer caracterização climática, ou de períodos de menor duração como meses, semanas ou horas, para analisar interações mais específicas entre superfície e atmosfera. Estes estudos atendem as escalas climáticas, ou seja, macroclima, mesoclima, clima local e de microclima. Na escala macroclimática destacam-se as interações em nível global, capazes de modificar o clima da Terra. Trata-se da circulação geral da atmosfera e do funcionamento das massas de ar no planeta podendo abranger áreas da terra com mais de 10 000 km de largura (ex: el ninõ e la ninã); na escala mesoclimática destacam-se as interações que ocorrem em áreas menores, entre 100 e 500 km de ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 12 largura (ex: clima regional); na escala de clima local destacam- se as interações que ocorrem em áreas pequenas, entre 10 e 100 km de extensão horizontal (ex: clima urbano, tornados, temporais etc) e na escala microclimática destacam-se as interações que ocorrem em áreas muito pequenas, de 100 metros até 1 km de extensão horizontal e poucos metros acima da superfície considerada. Os estudos climáticos nas várias escalas permitem avaliar as mudanças climáticas ocasionadas pelos diversos processos que regulam o clima no planeta. O campo da climatologia é bastante amplo e pode ter subdivisões, com base nos tópicos enfatizados ou na escala de fenômenos atmosféricos que são ressaltados. Assim podemos ter, além de outras, as seguintes subdivisões: Climatologia regional – refere-se a estudos climáticos em áreas selecionadas da terra. Climatologia sinóptica – é o estudo do tempo e clima em uma área com relação ao padrão de circulação atmosférica predominante (abordagem de climatologia regional) Climatologia física – trata da investigação do comportamento dos atributos climáticos ou processos atmosféricos em termos de princípios físicos da atmosfera com ênfase na energia global e nos regimes de balanço hídrico da terra e das trocas desses com a atmosfera. Climatologia dinâmica – enfatiza os movimentos atmosféricos em várias escalas, principalmente da circulação geral da atmosfera Climatologia aplicada – aplicação do conhecimento climatológico na solução dos problemas práticos que afectam a humanidade; Climatologia histórica – é o estudo do desenvolvimento dos climas através dos tempos. Climatologia urbana- enfatiza as interações entre a superfície urbana e a atmosfera. 1.1.4 Desenvolvimento da climatologia O interesse do homem pelas condições de tempo e clima é antigo. A compreensão dos fenômenos relacionados ao clima era pouco abrangente até por volta do quinto século antes de Cristo, quando os gregos começaram a fazer observações meteorológicas, utilizando observações visuais. Entretanto a ciência atmosférica teve uma evolução mais significativa o período do Renascentismo. ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 13 Em 1593, Galileu inventou o termômetro e em 1643 o princípio do barômetro de mercúrio foi descoberto por Torricelli, um dos discípulos de Galileu. Em 1832, foi inventado o telégrafo e os dados de tempo puderam ser reunidos rapidamente a partir de uma rede de postos meteorológicos localizados em vários pontos da superfície terrestre. Atualmente as observações climatológicas e a instrumentação utilizada permitem estudos mais avançados de tempo e clima. 1.1.5 Os Métodos da Climatologia Climatologia Tradicional - A climatologia tradicional está fundamentada nas descrições dos padrões de distribuição temporal e espacial dos elementos do clima. O método de descrição é cartográfico, consistindo principalmente de mapas de médias ou gráficas que mostram variações diurnas e sazonais e diferenças espaciais nos valores dos elementos climáticos, tais como a temperatura, a precipitação, a pressão, a umidade, a velocidade e a direção dos ventos, a quantidade de nuvens etc. A classificação climática é também feita com base na distribuição espacial e temporal dos elementos climáticos com uma conotação mais da influência do clima sobre a superfície terrestre do que sobre as interações que ocorrem entre superfície e atmosfera capazes de modificar os climas da terra. Essa abordagem essencialmente descritiva do estudo do tempo e do clima apresenta várias deficiências e tem propiciado o surgimento de concepções errôneas sobre a maneira pela qual funcionam os processos atmosféricos. Entre as deficiências discutidas por Atkinson (1972) destacam-se: a climatologia tradicional é descritiva com mapas de médias dos elementos sem dar ideia sobre os processos que originam sua distribuição; a abordagem tradicional no estudo do tempo e do clima tende a dar a impressão de uma atmosfera estática, enquanto a atmosfera é dinâmica e está em constante turbulência. As características atmosféricas em um dado lugar podem mudar nas escalas de tempo, variando desde os microssegundos até centenas de anos; a utilização de períodos de 30-35 anos para cálculos de valores médios dos elementos climáticos, sob a perspectiva da climatologia tradicional, não leva em conta as mudanças contínuas que ocorrem dentro da atmosfera; o método tradicionaldo estudo do tempo e do clima tende a negligenciar as interações, isto é, os mecanismos de feedback que operam na atmosfera sem considerar que os processos interagem e se afectam mutuamente e frequentemente os efeitos retomam reagindo para provocar mudanças ou ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 14 modificações em suas causas. Tais mecanismos de feedback são vitais na luta constante da atmosfera para amenizar a ação dos eventos extremos e para alcançar um estado de equilíbrio. Os métodos da climatologia tradicional relacionam-se com a classificação climática. As linhas traçadas nos mapas climáticos dão a impressão errônea de mudanças abruptas do clima em tais linhas demarcatórias; naturalmente, isso não ocorre. O que existe é uma alteração gradativa das características a partir de um tipo climático para outro. Da mesma forma, os climas das áreas assim definidos são frequentemente considerados como entidades climáticas separadas e explicadas como tais, usualmente com referência apenas aos fenômenos de superfície. Essa abordagem é errada na medida em que ela ignora o fato de que o clima tem uma terceira dimensão (na vertical), e que as características atmosféricas em determinado local somente podem ser explicadas de maneira significativa quando consideradas no contexto das atividades da atmosfera como um todo. 1.1.6 Climatologia Moderna A climatologia moderna procura eliminar as deficiências descritas para a climatologia tradicional. A ênfase atualmente incide na explicação dos fenômenos atmosféricos, além de descrevê-los. A atmosfera é dinâmica e é necessário compreender os processos e interações que ocorrem na atmosfera e na interação atmosfera - superfície da Terra. O aparecimento da moderna climatologia pode estar ligado a factores, como aos desafios colocados pelas necessidades da sociedade e pela melhoria na coleta e análise dos dados. A climatologia tradicional é de pouca utilidade prática para o homem. O homem moderno é afectado pelo tempo e pelo clima, da mesma forma que seus antepassados. Mas, ao contrário dos antigos, o homem moderno almeja controlo as condições meteorológicas. Para essa finalidade, o homem necessita capacitar-se a entender os fenômenos atmosféricos de modo que possa prevê-los, modificá-los ou controlá-los quando possível. Daí a necessidade de enfatizar a explicação dos processos atmosféricos, que é a base da moderna meteorologia. Para predizer ou prever o tempo temos que entender as ações da atmosfera. No principio, os desafios colocados aos meteorologistas e climatologistas estavam situados principalmente na agricultura (na ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 15 escolha de culturas apropriadas para o tipo de clima, conhecimento da época das sementeiras e das colheitas, do tipo de pragas, etc) e na navegação (aérea e marítima). Os desafios também surgem com a necessidade de proteger o homem e sua propriedade contra os efeitos dos eventos climáticos extremos. Actualmente reconhece-se o valor do conhecimento do tempo em todas as esferas da vida humana: saúde, desporto, turismo, indústria, cozinha etc. 1.1.7 Observações Meteorológicas Os dados meteorológicos podem ser obtidos mediante leituras ou registos contínuos, que podem ser obtidos por instrumentos. A reunião desses instrumentos em um mesmo local, tecnicamente escolhido e preparado é denominada estação meteorológica. E o conjunto dessas estações distribuídas por uma região, é denominado rede de estações meteorológicas. Estas podem ser: Estação Meteorológica de Superfície (EMS) A observação da superfície consiste de procedimentos sistemáticos e padronizados, visando à obtenção de informações qualitativas e quantitativas referentes aos parâmetros meteorológicos, capazes de caracterizar plenamente o estado instantâneo da atmosfera. A padronização foi determinada pela OMM, incluindo tipos de equipamentos usados, técnicas de calibração, aferição, ajuste, manuseio e procedimentos observacionais. Além disso, os horários das observações, o tratamento dos dados observados, as correções efetuadas indiretas de outros parâmetros derivados, a transmissão e o uso operacional são igualmente realizados segundo padrões rígidos. Estação Meteorológica de Altitude (EMA) As Estações Meteorológicas de Altitude têm por finalidade coletar, através de Radiossodagem, dados de pressão, temperatura, humidade, direção e velocidade do vento, nos diversos níveis da atmosfera. Estação de Radar Meteorológico (ERM) As Estações de Radares Meteorológicos têm por finalidade fazer vigilância constante na área de cobertura dos radares e divulgar as informações obtidas por meio rápido e confiável aos Centros Meteorológicos de Vigilância. Além dos balões, na actualidade são igualmente utilizados para observações, helicópteros e aeronaves, até foguetes e satélites. ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 16 Houve aperfeiçoamento muito expressivo no tipo e na precisão dos instrumentos meteorológicos criados para as estações meteorológicas convencionais. Um avanço espetacular para a observação do tempo foi o desenvolvimento de satélites meteorológicos. Os satélites fornecem uma cobertura objectiva, abrangendo grandes áreas dos sistemas de tempo e tornam possível medidas da radiação proveniente de uma posição situada fora da atmosfera terrestre. Os satélites meteorológicos desempenham três importantes papéis: observam os sistemas terrestres e sua atmosfera; funcionam como plataformas para a recolha de dados; servem de elos de comunicação entre as estações terrestres muito distanciadas, que necessitam permutar dados climáticos diariamente. Os satélites meteorológicos actualmente constituem importante recurso de informações climatológicas para os cientistas da atmosfera, aperfeiçoando grandemente a cobertura de dados da Terra, oferecendo informações (em tempo real) sobre o tempo em áreas remotas, como os oceanos e os desertos, assim como dos trópicos e das áreas polares, que não são bem servidas por estações meteorológicas convencionais. Os dados colectados por instrumentos simples ganham fundamental importância quando adicionados a outros dados, obtidos por sistemas mais complexos como os radares, balões e satélites meteorológicos. As previsões meteorológicas actuais são feitas por computadores de alta velocidade que analisam um enorme volume de dados históricos e medições recentes, colectadas por milhares de estações espalhadas por todo o mundo, além de dados recebidos via satélites. Ainda de acordo com a finalidade das observações, as Estações Meteorológicas, podendo ser: Estações sinópticas: são as que realizam observações em horários padronizados internacionalmente, para fins de previsão do tempo. O horário padrão usado é o Tempo Médio de Greenwich – TMG. Sendo assim, todas as observações são efetuadas ao mesmo tempo, independente da localização geográfica da estação. Quando são reunidas em um mapa, todas as observações efetuadas no mesmo TMG denominam-se Carta Sinóptica, que constitui um “flash” do estado atmosférico para toda a área coberta pelas estações. Estações climatológicas: para fins climatológicos Medem os elementos meteorológicos necessários aos estudos climáticos. ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 17 As instalações são padronizadas em níveis detalhados, a fim de evitar influências anômalas nas medições. Estações agrometeorológicas: fornecem informações relacionadas aos elementos meteorológicos e às atividades agrícolas. Estações meteorológicas aeronáuticas: destinam-se à coleta de informações necessárias à segurança de aeronaves. Instaladas nos grandes aeroportos, fazem inúmeras observaçõesdiárias. Estações especiais: todas as demais estações com qualidades distintas. 1.1.8 Instrumentos Meteorológicos Anemógrafo - Registra continuamente a direção (em graus) e a velocidade instantânea do vento (em m/s), a distância total (em km) percorrida pelo vento com relação ao instrumento e as rajadas (em m/s). Anemômetro - Mede a velocidade do vento (em m/s) e, em alguns tipos, também a direção (em graus). Barógrafo - Registra continuamente a pressão atmosférica em milímetros de mercúrio (mm Hg) ou em milibares (mb). Barômetro de Mercúrio - Mede a pressão atmosférica em coluna de milímetros de mercúrio (mm Hg) e em hectopascal (hPa). Evaporímetro de Piche - Mede a evaporação - em mililitro (ml) ou em milímetros de água evaporada - a partir de uma superfície porosa, mantida permanentemente umedecida por água. Heliógrafo - Regista a insolação ou a duração do brilho solar, em horas e décimos. Higrógrafo - Regista a humidade do ar, em valores relativos, expressos em porcentagem (%). Microbarógrafo - Regista continuamente a pressão atmosférica - em milímetros de mercúrio (mm Hg) ou em hectopascal (hPa), numa escala maior que a do Barógrafo, registrando as menores variações de pressão, o que lhe confere maior precisão. Piranógrafo - Regista continuamente as variações da intensidade da radiação solar global, em cal.cm².mm. http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 18 Piranômetro - Mede a radiação solar global ou difusa, em cal.cm².mm. Pluviógrafo - Regista a quantidade de precipitação pluvial (chuva), em milímetros (mm). Pluviômetro - Mede a quantidade de precipitação pluvial (chuva), em milímetros (mm). Psicrômetro - Mede a humidade relativa do ar - de modo indireto - em porcentagem (%). Compõe-se de dois termômetros idênticos, um denominado termômetro de bulbo seco, e outro com o bulbo envolvido em gaze ou cadarço de algodão mantido constantemente molhado, denominado termômetro de bulbo húmido. Tanque Evaporimétrico Classe A - Mede a evaporação - em milímetros (mm) - numa superfície livre de água. Termógrafo - Regista a temperatura do ar, em graus Celsius (°C). Termohigrógrafo - Registra, simultaneamente, a temperatura (°C) e a umidade relativa do ar (%). Termômetros de Máxima e Mínima - Indicam as temperaturas máxima e mínima do ar (°C), ocorridas no dia. Termômetros de Solo - Indicam as temperaturas do solo, a diversas profundidades, em graus Celsius (°C). 1.1.9 Sistema Mundial de Vigilância do Tempo (WWW) Em 1951 foi criada a Organização Meteorológica Mundial – OMM (WMO), que tem sua sede em Genebra (Suíça) e tem como finalidade coordenar e estimular o desenvolvimento da Meteorologia no mundo. É um organismo da Organização das Nações Unidas (ONU). Em 23 de Março de 1950, foi assinado o convênio com a ONU e a referida data passou a ser comemorada como o “Dia Meteorológico Mundial” a partir de 1961. A partir do convênio com a ONU foi necessária a criação de um sistema mundial muito eficaz de observação e controlo da atmosfera. Trata-se da Vigilância Meteorológica Mundial (VMM), que tem como finalidade três grandes articulações: http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ http://www.inmet.gov.br/html/informacoes/sobre_meteorologia/instrumentos/ ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 19 1. Um sistema Mundial de Observação – compreendendo estações meteorológicas terrestres, marítimas, automáticas e satélites meteorológicos. 2. Um sistema Mundial de Telecomunicações – compreendendo um complexo de comunicações, destinado a veicular as informações meteorológicas. 3. Um sistema Mundial de Processamento de Dados. Sumario Nesta Unidade temática 1.1 estudamos e discutimos fundamentalmente o seguinte: 1. Conceito de climatogeografia e climatologia e meteorologia, tempo e clima 2. Objecto, objectivos e métodos da Climatologia 3. Evolução da Climatologia 4. Observações e Instrumentos de observação meteorológica 5. Rede mundial de observação do tempo Execicios de AUTO-AVALIACAO 1. Defina a Climatogeografia 2. O que é Climatologia? 3. O que e a Meteorologia? 4. De 4 exemplos concretos de áreas de actividade do homem em que e necessário ter conhecimentos sobre o clima. 5. O que e o tempo? 6. O que e o clima? 7. Como são feitas as Observações Meteorológicas? 8. O que são estações meteorológicas? 9. O que são observações sinópticas? 10. Quais são os componentes da rede mundial de vigilância do tempo? Respostas: 1. Rever página 10 2. Rever página 10 3. Rever página10 4. Rever página 14; ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 20 5. Rever página 10; 6. Rever página 10; 7. Rever da página 14 8. Rever página 14 9. Página 16 10. Página 17 (últimos parágrafos) Exercícios de AVALIAÇÃO Considere as frases abaixo: 1. Fará muito calor hoje na Beira. No Chimoio, as temperaturas serão mais amenas. 2. As temperaturas em todo o mundo estão cada vez maiores e vêm causando preocupações entre os cientistas. 3. Costuma chover muito em Lichinga nesta época do ano, é melhor estarmos preparados! 4. Li no jornal que esta semana será de muita chuva no Maputo. Com base nas afirmações acima, é possível afirmar que: a) Todas fazem referência ao clima b) 1, 2 e 3 fazem referência ao clima e 4 faz referência ao tempo. c) 2 e 3 fazem referência ao clima e 1 e 4 fazem referência ao tempo. d) 2 faz referência ao clima e 1, 3 e 4 fazem referência ao tempo. Exercicios 1. O clima e o tempo atmosférico são duas formas complementares de descrever o ambiente atmosférico, utilizando os mesmos elementos. Comente esta afirmação. ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 21 TEMA – II: Características gerais da atmosfera terrestre O tempo que conhecemos forma-se na atmosfera também conhecida como o oceano de ar que envolve o planeta e o acompanha nos seus movimentos (de translação e de rotação). As condições atmosféricas estão em mudança constante e o clima é o resultado de um padrão de variações contínuas. Portanto, para se prosseguir com o estudo do clima torna-se necessário entender o funcionamento da atmosfera, que é descrita como uma camada relativamente fina de gases e material particulado (aerossóis) que envolve a Terra. Esta camada é essencial para a vida e o funcionamento ordenado dos processos físicos e biológicos sobre a Terra. A atmosfera protege os organismos da exposição a níveis arriscados de radiação ultravioleta, contém os gases necessáriospara os processos vitais de respiração celular e fotossíntese e fornece a água necessária para a vida. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: Objectivos específicos Conhecer: a origem e formação da atmosfera Descrever: a estrutura e composição da atmosfera terrestre Explicar: a importância da atmosfera na formação dos fenômenos meteorológicos e climáticos Demonstrar: a importância da atmosfera para a vida na superfície do globo terrestre ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 22 UNIDADE Temática 2.1. Estrutura e Composição da Atmosfera A atmosfera não e uniforme na sua composição e por isso sujeita a uma estratificação em altitude. Sua estrutura sofre igualmente uma influencia da latitude. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: Objectivos Específicos Descrever: a composição e estrutura da atmosfera Conhecer: a origem e formação da atmosfera terrestre Conhecer: a importância da atmosfera 2.1.1. O que é a atmosfera terrestre? A atmosfera, palco dos eventos meteorológicos pode ser definida como uma camada fina de gases, sem cheiro, sem cor e sem gosto, que envolve e acompanha a Terra em todos os seus movimentos. Ela é composta de gases que se encontram junto à superfície terrestre, tornando-se rarefeitos e desaparecendo com a altitude. A atmosfera alcança uma altura (espessura) de cerca de 800 a 1.000 km, ligando-se à Terra pela Força da Gravidade. Caracteriza-se ainda por apresentar uma espessura menor na região equatorial e maior sobre os pólos, em função da forma característica do planeta (Geóide) (AYOADE, 2003) como citado em Torres e Machado (2008, P. 8) 2.1.2. Origem da atmosfera A formação da atmosfera terrestre está intrinsecamente ligada as origens do planeta Terra. Diz a teoria do Big Bang que há cerca de 4,6 bilhões de anos houve a contração de uma gigante nuvem de gás e poeira. Essa matéria formou o Sol e os planetas. O alto grau de radioatividade das rochas teria feito com que a Terra derretesse e que a sua superfície fosse tomada de matéria incandescente. Através da fundição de ferro e níquel se formou o núcleo do nosso planeta. Há 4 milhões de anos a Terra começou a ganhar forma com a criação de placas sólidas que ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 23 flutuavam sobre a rocha incandescente. Milhões de anos depois a crosta terrestre já estava bem mais espessa e houve a formação, entre outras coisas, dos vulcões. Ao entrarem em erupção esses vulcões expeliam gases e vapor de água para o espaço. Esta actividade vulcânica permitiu igualmente a ruptura de ligações que «prendiam» outros gases a rochas e minerais, que assim também escaparam para o exterior da crosta terrestre. Estes gases libertados constituíram a atmosfera primitiva da Terra. À medida que a Terra foi arrefecendo e os gases foram-se libertando, a atmosfera primitiva começou a ficar saturada de vapor de água. A água começou a cair sob a forma de chuva, originando os mares e os oceanos, arrastando consigo grande parte de Dióxido de Carbono da atmosfera, e este reagiu com as rochas existentes, formando os carbonatos, componentes das rochas sedimentares. Na atmosfera, ficou o Azoto, vestígios de Dióxido de Carbono, vapor de água, Metano e Amoníaco. Por acção da radiação solar, as moléculas de Metano e de Amoníaco foram em grande parte destruídas, originando o hidrogénio, assim como outras moléculas mais complexas. Estas terão sido arrastadas pelas chuvas e, mais tarde, terão participado na formação dos primeiros organismos vivos. Da atmosfera primitiva à atmosfera actual Nesta época da história da Terra, o oxigénio ainda não existia na Terra. Apesar disso, vários factores contribuíram para o desenvolvimento progressivo deste. Nesta altura, as radiações ultravioletas solares atingiam a superfície terrestre, interatuando com as moléculas aí existentes. Crê-se que um dos efeitos dessas radiações foi a “ruptura” de algumas moléculas de água, com formação de Hidrogénio e Oxigénio: As moléculas de Hidrogénio escaparam para o espaço. Quanto ao Oxigénio, foi fixado inicialmente pelo Ferro e outros metais, formando os respectivos dióxidos e só mais tarde, há cerca de 2100 a 2300 milhões de anos, começou a ser libertado para a atmosfera. 2.1.3. Composição média da atmosfera actual De acordo com Soares e Batista (2004) como citado em Torres e Machado (2008; P. 8) a atmosfera é constituída por uma combinação de diversos gases, como o Nitrogênio, o Oxigênio, os chamados gases raros (Argônio, Neônio, Criptônio e Xenônio), o Dióxido de carbono, o Ozônio, o Vapor de água, o ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 24 Hélio, o Metano, o Hidrogênio, etc. A concentração do vapor de água e o dióxido de carbono flutua de acordo com as condições. O vapor de água vária de 0 a 4% em volume. Alem destes, Monóxido de carbono (CO), o Ozono (O3), o dióxido de enxofre e o dióxido de nitrogênio (NO2) também variam na sua concentração. Além desses gases, encontram-se na atmosfera partículas de pó, cinzas vulcânicas, fumaça, matéria orgânica e resíduos industriais em suspensão, os quais são denominados de “aerossóis”, de acordo com Vianello e Alves (1991), como citado em Torres e Machado (2008, P. 8) termo usualmente reservado para partículas materiais que não sejam água ou gelo. Os aerossóis são importantes na atmosfera como núcleos de condensação de cristalização, como absorvedores e difusores de radiação e também como participantes de vários ciclos químicos. Ayoade (2003) como citado em Torres e Machado (2008; P. 8) destaca que os aerossóis produzidos pelo homem são avaliados actualmente como sendo responsáveis por 30% dos aerossóis contidos na atmosfera. Contudo, destacam-se, especialmente nas camadas mais baixas o nitrogênio (N2) e o Oxigênio (O2), embora todos os demais desempenhem importante papel no balanço atmosférico, pois absorvem, refletem e/ou difundem tanto a radiação solar quanto a radiação terrestre. Gás Volume em % Argônio (Ar) 0,93 Criptônio (Kr) 0,0001 Dióxido de carbono (CO2) 0,036 Hélio (He) 0,0005 Hidrogênio (H2) 0,00005 Neônio (Ne) 0,0018 Nitrogênio (N2) 78,08 Metano (CH4) 0,00017 Óxido nitroso (N2O) 0,00003 Oxigênio (O2) 20,95 Ozono (O3) 0,000004 Xenônio (Xe) 0,000001 Tabela 1. Alguns gases que compõem o ar seco Fonte: Adaptado de Torres e Machado (2008) ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 25 2.1.4. Importância dos gases atmosféricos Oxigénio (O2): O Oxigénio é importante na atmosfera para os seres vivos e na formação camada de ozono.Com uma atmosfera mais pobre em oxigénio a vida tal como a conhecemos não se teria desenvolvido. No entanto, uma atmosfera demasiado rica em oxigénio tornaria também a vida impossível. A libertação do oxigénio para a atmosfera permitiu, também, a formação da camada de ozono, que absorve as radiações ultravioletas solares mais energéticas, mortais para os seres vivos. Assim se tornou possível a evolução da vida na Terra para formas cada vez mais complexas. O azoto atmosférico ou Nitrogénio (N2) O Azoto atmosférico é um “moderador” da acção química do oxigénio, pois as suas moléculas são muito pouco reactivas. Uma boa parte das substâncias orgânicas que constituem os seres vivos inclui átomos de azoto. Estes átomos são incorporados na matéria orgânica por absorção do azoto da atmosfera, tarefa que é desempenhada, naturalmente, por microrganismos existentes nas raízes de algumas plantas, que o transformam em compostos azotados. Estes são absorvidos pelas plantas, que estes compostos usam, para o seu crescimento. Em seguida, os animais digerem as plantas, conseguindoassim obter o azoto necessário ao seu organismo. O azoto desempenha um papel muito importante na vida deste planeta, na medida em que: É um moderador doa acção do oxigénio, pois é uma substância bastante inerte. É essencial para o crescimento dos seres vivos, pois este entra na constituição dos aminoácidos, unidades estruturais das proteínas. A indústria também retira o azoto da atmosfera para produzir adubos azotados que tornam o solo mais fértil. O azoto passa de novo para a atmosfera quando a matéria orgânica se decompõe. O vapor de água e o dióxido de carbono atmosféricos O vapor de água e o dióxido de carbono, apesar de existirem em quantidades mínimas na atmosfera, são importantes para a vida na Terra. ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 26 Para além de participarem nos processos biológicos que dão vida aos organismos, exercem um papel fundamental na regulação do clima na Terra. O vapor de água existente na atmosfera provém da evaporação da água dos oceanos, mares, rios e lagos. Em contacto com as camadas mais frias da atmosfera o vapor condensa podendo solidificar formando nuvens. A precipitação (na forma de chuva neve ou granizo) devolve a água aos locais originais. Tudo isto constitui o ciclo da água que permite a transferência de energia entre a superfície da Terra e a camada mais baixa da atmosfera. O dióxido de carbono atmosférico é essencial à vida, pois é a matéria-prima para a fotossíntese das plantas, e é reposto na atmosfera através da respiração dos seres vivos. O dióxido de carbono e o vapor de água têm um papel muito importante como reguladores do clima. As moléculas destas substâncias absorvem as radiações IV emitidas pela superfície terrestre, impedindo que se escapem para o espaço. Assim, a temperatura do ar aumenta, originando o que se chama – Efeito de estufa. Existe também o dióxido de carbono com uma concentração de apenas 0,0335% mas que tem um efeito muito importante no balanço térmico da atmosfera porque deixa passar a radiação solar para o globo terrestre mas absorve a radiação emitida pelo mesmo garantido o aquecimento da atmosfera O Ozono (O3) O ozono é um gás instável, uma molécula constituída por 3 átomos de oxigênio e é um dos gases minoritários da atmosfera terrestre, que encontra-se concentrado entre os 20 e os 30 km de altitude, sendo possível encontrar concentrações até cerca de 10 ppm (partes por milhão).O ozono está presente na troposfera e na estratosfera. O ozono troposférico é um gás poluente e na baixa estratosfera é considerado um filtro natural para o planeta, já que faz a interceptação dos raios ultravioleta prejudiciais aos seres vivos. Nesta região (estratosfera), a temperatura começa a aumentar com a altura porque, ao absorver radiação ultravioleta, o ozono liberta energia na forma de calor. Isso influencia decisivamente na estrutura da atmosfera na medida em que determina a inversão do perfil de temperatura na Tropopausa (limite entre a Troposfera e a Estratosfera). A presença do ozono é vital devido a sua capacidade de absorver a radiação ultravioleta do sol na reação de fotodissociação. Na estratosfera, a energia da radiação UV é suficientemente intensa para produzir a dissociação do oxigênio molecular (O2), ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 27 que posteriormente, através da associação de um terceiro corpo, forma o ozono (O3) estratosférico. Por sua vez, o processo de dissociação do ozono (destruição), absorve radiação UV. Assim, tanto na formação de ozônio como na sua destruição há absorção de energia hv correspondente à radiação UV, sendo o processo de destruição de ozônio o mais efectivo na absorção da radiação UVB. Conforme o modelo de Chapman, os processos ocorrem segundo as reações: FORMAÇÃO: 1 - O2 + hv = O + O; 2 - O + O2 + M = O3 + M DESTRUIÇÃO: 3 - O3 + hv = O + O2 4 - O + O3 = O2 + O2 A distribuição do ozono na atmosfera vária com a latitude, estação do ano, horário e padrões de tempo. Na ausência de qualquer outro factor, poderia pensar-se que níveis da coluna total de ozônio seriam mais altos em cima dos trópicos e correspondentemente baixaria nas regiões polares, isso tudo, por causa da maior intensidade de radiação ultravioleta solar nas regiões equatoriais tendo em vista as reações do ciclo de produção e perda de ozono. Porém, distribuição de ozono simplesmente não é um equilíbrio entre produção e perda. Ventos podem transportar ozono para longe da região de produção, alterando a distribuição básica do ozono na atmosfera. Para uma média anual, a concentração total de ozônio possui um mínimo nas latitudes equatoriais e aumenta em ambos os hemisférios para um máximo nas latitudes de subpolar. A máxima densidade do ozônio ocorre nas altas latitudes devido o resultado de transporte do ozônio da região de produção primária que se dá em latitudes equatoriais e na estratosfera superior para a baixa estratosfera em regiões polares, onde tem um tempo de relaxamento fotoquímico relativamente longo. As variações da concentração de ozono estratosférico estão igualmente relacionadas com os sistemas de pressão actuantes na troposfera. Assim, as baixas concentrações do ozônio estratosférico estão relacionadas com centros de alta pressão e as altas concentrações de ozono estão associadas a centros de baixa pressão. Os maiores valores da concentração do ozônio são encontrados na faixa de baixa pressão das frentes polares, denominado de cinturão das altas concentrações de ozônio. Contudo, após a dissipação e ruptura do vórtice, este cinturão, localizado nas baixas subpolares, invade a região polar, sendo que no final de novembro o Pólo Sul é totalmente ocupado por altas concentrações de ozono. O meteorologista G. M. B. Dobson descobriu, na década de 1920, as relações entre a concentração de ozônio estratosférico ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 28 e os sistemas atmosféricos. Esse pesquisador conseguiu avaliar as variações do ozono atmosférico em diversas localidades do planeta e comprovar uma correlação negativa entre os sistemas de pressão e a concentração de ozônio (a concentração do ozono é menor nos centros de alta pressão e maior nos centros de baixa pressão). Este pesquisador conseguiu aperfeiçoar um instrumento capaz de determinar com muita precisão a concentração do ozônio. Assim, em sua homenagem, a unidade de medição de ozono é denominada Unidade de Dobson (UD). (Andre & Zavattini; s/d; P. 28) O buraco do Ozono A libertação de compostos químicos artificiais (CFCs – clorofluorcarbonetos) despertou a comunidade científica para a possibilidade da redução na concentração do ozono estratosférico desde a década de 1970, segundo Molina e Rowland, 1974 como citado em (Andre & Zavattini; s/d; Pag.28) Farman et al. (1985) analisaram a série de dados registados na estação de Halley (75°S, 26°W) e afirmaram haver uma redução da concentração do ozono sobre a Antártida no período da primavera. Esta diminuição sazonal foi denominada de buraco na camada de ozono. O buraco na camada de ozônio pode ser definido como a região estratosférica antártica, no período da primavera, que apresenta valores de concentração de ozônio abaixo de 200 UD, ou ainda, que apresenta reduções em 2/3 dos valores da concentração habitual. (Andre & Zavattini; s/d; P. 29) Factores naturais como erupções vulcânicas e variações no ciclo solar são relevantes na redução da camada de ozono, porém é comprovado que a ação antropogénica pode potencializar a redução desta camada, já que os compostos químicos são utilizados em grande escala pelas indústrias. De uma maneira natural, a cada primavera acontece o buraco da camada de ozônio na Antártida como resultado do aquecimento gradativodo pólo, após a chegada dos primeiros raios solares que fa- vorece as reações químicas destruidoras do ozônio. Este buraco volta a fechar-se no verão, e, quando o vórtice polar se se aquece e dissipa-se. Durante o inverno no Hemisfério Sul, a presença do vórtice polar com ventos fortes oriundos de oeste no continente antártico, não possibilita a troca de massas de ar e, consequentemente isola o ar com baixa temperatura e pouca concentração de ozônio. Para Dobson (1968b) a concentração do ozono estratosférico e a temperatura aumentam consideravelmente quando o vórtice polar antártico perde repentinamente sua intensidade no mês de novembro. (Andre & Zavattini; s/d; P. 31) ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 29 2.1.5. Estrutura vertical da Atmosfera A estrutura e composição da atmosfera não e uniforme a medida que a altitude aumenta. Por vezes a temperatura diminui à medida que a altitude aumenta e, outras vezes, a temperatura aumenta com a altitude. A pressão, densidade e temperatura variam com a altitude formando camadas de temperatura distintas, cada uma separada por uma superfície ou pausa. E o comportamento da atmosfera na camada mais baixa que determina o tempo que conhecemos no dia-a-dia. Para Grimm (999) o ar é compressível, isto é, seu volume e sua densidade são variáveis. A força da gravidade comprime a atmosfera de modo que a máxima densidade do ar (massa por unidade de volume) ocorre na superfície da Terra. O decréscimo da densidade do ar com a altura é bastante rápido (decréscimo exponencial) de modo que na altitude de aproximadamente 5,6 km a densidade já é a metade da densidade ao nível do mar e em aproximadamente 16 km já é de apenas 10% deste valor e em aproximadamente 32 km apenas de 1%.O rápido decréscimo da densidade do ar significa também um rápido declínio da pressão do ar com a altitude. A pressão da atmosfera numa determinada altitude é simplesmente o peso da coluna de ar com área de seção reta unitária, situada acima daquela altitude. No nível do mar a pressão média é 1013,25 mb o que corresponde a um peso de 1kg de ar em cada cm2. Os cientistas dividem a atmosfera em cinco camadas concêntricas, baseando-se nas suas variações de temperatura características: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera. Os seus limites correspondem aos valores máximos e mínimos de temperatura. Figura 1. Perfil vertical da Pressão (Grimm; 1999) ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 30 Troposfera A troposfera é a camada mais importante em termos meteorológicos. É a camada adjacente a superfície terrestre onde se concentram cerca de ¾ da massa total da atmosfera e quase todo o vapor de água, e onde ocorrem nuvens e sistemas meteorológicos. Geralmente a temperatura decresce com a altitude na troposfera cerca de 6,5°c /Km (Ayoade, 1996, Pag 20). A parte superior da troposfera e chamada tropopausa e é caracterizada por uma inversão da temperatura limitando a convecção e outras actividades do tempo atmosférico. A altitude da tropopausa não e uniforme. Ela varia de lugar para lugar e de estação para estação. Regra geral, a altitude da tropopausa pode alcançar os 18 Km na zona intertropical (nas latitudes baixas) as temperaturas são elevadas e existe turbulência convectiva vertical (sendo a atmosfera um corpo gasoso estes elementos afectam o seu volume). A altitude da tropopausa vai diminuindo a medida que caminhamos para as altitudes altas chegando a alcançar os 8 Km nos pólos. Nas latitudes médias ocorrem tropopausas múltiplas que se sobrepõem parcialmente devido a influência das correntes de jacto. Além disso, podem ocorrer num dado local, rápidas alterações na temperatura e na altitude da tropopausa. Os sistemas meteorológicos em deslocação e as nuvens que lhes estão associadas e que afectam a nossa vida diária confinam-se quase inteiramente a troposfera. À medida que estes sistemas mudam de posição as características da tropopausa variam no tempo e no espaço. A troposfera e aquecida pelo calor irradiado pela superfície terrestre. Estratosfera E a região situada acima da troposfera. Estende-se desde a tropopausa até altitudes entre 50 e 55 Km. Em qualquer localidade a temperatura da estratosfera mantem-se praticamente constante até cerca dos 20Km e esta camada chama-se isotérmica. A partir desse nível a temperatura sobe lentamente ate cerca de 32 km, aumentando depois rapidamente. Na parte superior da estratosfera as temperaturas são quase tão elevadas como as que se verificam junto a superfície terrestre, como resultado da absorção da radiação solar ultravioleta pelo ozono atmosférico que conhece a sua concentração máxima nesta região “em torno da altitude de 22 Km acima da superfície terrestre”(Ayoade, 1996, P. 21) a chamada camada de ozono. ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 31 O calor aqui produzido e transferido para a parte inferior da estratosfera por subsidência e radiação. Assim a estratosfera e aquecida por cima e é mais fria em baixo, possui pouco ou quase nenhum vapor de água resultando em pouca convecção nesta camada, tornando-a pouco activa em termos meteorológicos embora se observem algumas nuvens. (Retallack, 1970; P. 9). Acontecem mudanças sazonais marcantes nas características da atmosfera. Visto que a densidade do ar e muito baixa nesta camada uma pequena absorção da radiação solar pelos constituintes atmosféricos, principalmente o ozono como já referido antes, produz um grande aumento da temperatura. O limite superior da estratosfera e marcado por uma zona isotérmica denominada estratopausa. A troposfera e a estratosfera constituem a atmosfera inferior. Mesosfera A atmosfera superior e geralmente considerada como começando a partir da estratopausa e termina onde a atmosfera se funde com o espaço exterior. Na mesosfera, a temperatura decresce com a altitude ate alcançar um mínimo de -90°C ou menos a cerca de 80Km de altitude. Este e o limite superior da Mesosfera e toma o nome de mesopausa. Nesta camada a pressão atmosférica e muito baixa diminuindo de aproximadamente de 1 mb na base ate 0.01 mb na mesopausa. A composição do ar e constante exceptuando as concentrações de ozono e vapor de água que variam. E nesta camada que ocorrem as temperaturas mais baixas da atmosfera. Nas latitudes elevadas observam-se ocasionalmente, a este nível, nuvens noctilucentes que se pressupõe que sejam constituídas por partículas de poeira cobertas de gelo. (Retallack, 1970; Pag 9) ISCED CURSO: GEOGRAFIA; 10 Ano Disciplina/Módulo:Climatogeografia 32 Figura 2. Estrutura vertical da Atmosfera Termosfera É a região acima da mesopausa caracterizada por uma atmosfera muito rarefeita e uma subida regular da temperatura devido a absorção da radiação ultravioleta pelo oxigênio atômico. Aqui, a composição da atmosfera altera-se consideravelmente devido a separação de moléculas de muitos dos gases em átomos isolados por acção dos raios X e ultravioleta vindos do sol, que igualmente provocam um fenômeno chamado ionização ou carregamento elétrico levando a que esta camada também receba o nome de ionosfera que tem particular importância por ser capaz de de reflectir ondas de radio. Esta camada estende-se ate os cerca de 400 Km ou 500 Km de altitude (quando a actividade solar e muito intensa) onde se situa a termopausa. Exosfera Estende-se de uma altitude de 500 Km para cima. Os átomos de oxigênio, hidrogênio e Helio formam uma atmosfera tênue e a lei dos gases deixa de ser válidas. A atmosfera não tem um limite superior definido, porem a densidade do ar baixa progressiva e rapidamente ate confundir-se com o espaço exterior. Aqui ocorrem as auroras boreais.
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